高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术应用与展望

王晓霞（漳州职业技术学院，福建 漳州363000）

建筑施工对混凝土进行加固的方法有很多，归纳起来有增大截面法、粘钢板法以及粘贴碳纤维法等。由于上述传统方法存在诸多施工难点，比如粘钢板加固法和粘贴碳纤维法通常使用的粘结材料都是有机物，对高温及有火情况的耐受能力比较差，增大截面法虽可以较大范围内适应现代建筑施工的要求，但由于采用这种加固方法所耗费的劳动强度相对比较大，且在使用时会降低建筑的空间感，而现代建筑对安全性能及空间性能的强调，也催生了新的加固技术的研发与应用。高强钢绞线网-聚合物砂浆加固技术就是在此背景下被研发出来的。由于这种技术的诸多优点，其应用范围也不断扩大，在潮湿环境、港口工程与水工结构等领域也得到了应用，是现代混凝土建筑的一种优良加固技术，本文将对此技术进行探讨。

1 高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术特点

高强钢绞线网是由高密度的不锈钢绞线所构成的一种钢绞线网，这种材料抗腐蚀性强，强度高，便于输送；聚合物砂浆可以很容易地与混凝土进行粘结，具有较高的耐热和耐久性能[1]。上述两种材料组合即形成了本文要探讨的新型加固技术—高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术。

前人的实验研究发现，这种技术所采用的构件具有耐老化、耐腐蚀和耐高温等特点，同时由于聚合物砂浆具有较高的密实度，其抗侵蚀和抗碳化的能力比较优越；高强度钢绞线的标准强度可以达到普通钢材料的5 倍以上，有利于其加固空间的优化。除此之外，大量的实验研究还发现，这种技术在加固时对建筑本身的使用性能影响较小，便于进行规模化施工，可以对强度低或者有缺陷的混凝土结构进行加固处理，显著改变原构件的强度，并且节点的处理也比较方便。

与传统的几种加固技术相比，高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术更具有优势。

1.1 与粘钢加固法进行对比

粘钢加固法是指在被加固构件的表面通过粘贴钢板的方式进行加固，一般适用于湿式的施工工艺。这种方法可以通过粘贴钢板的方式进行加固，以提高整体加固区域的耐变形能力，这种技术的实现通常会借助化学锚栓的技术。施工工期比较短，也不会对建筑的效果产生较大的影响。但这种方法所用到的粘结胶属于高分子有机物，很容易污染室内环境，另外这种高分子的粘结材料不易耐高温，所用粘贴的钢材需要进行防火防腐和封闭处理。虽然施工周期短，但后期的维护费用比较高，一般需要专业的施工队伍进行加固。而高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术则不易对室内环境产生破坏作用，施工工艺简单，施工费用比较低，且这种技术的抗弯性能优良，安全性能好。

1.2 与增加截面加固法进行对比

增加截面加固法是指通过增加被加固区域的横截面积，以减小压强，从而提高其加固性能。这种方法常常借助免振混凝土的技术和化学锚栓固定技术来完成。这种技术的应用范围比较广，对施工技术的要求相对较低，施工方便造价低。但这种加固技术通常会影响美观，也会对建筑物的有效空间产生影响。而高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术则不会对空间性能产生较大影响，且不会增加被加固区域的承重，优势明显。另外，由于聚合物砂浆属于无机材料，既不会影响美观，又会增加耐火性能。

1.3 与粘贴玻璃纤维/碳纤维加固方法进行对比

粘贴玻璃纤维/碳纤维加固法与粘贴钢板法比较类似，这种方法比后者具有较高的强度，并且可塑性能比较强，但这种技术同样存在污染室内环境、不易耐高温，施工和维护费用较高等特点。

2 高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术的加固原理及其使用范围

在利用该技术进行加固时需要遵从一定的施工工艺，即其加固原理。在对混凝土进行加固时，由于混凝土的表面会有一些凹凸不一的棱角，需要对这些棱角进行刨平处理，把影响基底混凝土粘结的各种材料打磨干净，同时需要将打磨所形成的粉尘清除干净。若清洗时采用的是高压水，那么需要等混凝土干燥后再进行后续的截面恢复工作。有时混凝土结构表面存在一些缺陷，这个时候需要先用砂浆对这些缺陷进行修复。若混凝土结构中钢筋外露或者生锈时，则需要清除钢筋上的锈斑。如果混凝土接缝处或者裂缝处存在漏水情况，那么应该先进行修复处理，再进行后续的加固。经过处理后的混凝土表面具有一定的平整度，在这种整齐均一的混凝土表面上用高强度钢绞线网进行加固处理，会使混凝土裂缝宽度降到最小。由于原构件与聚合物砂浆直接接触时，会影响砂浆的粘结效果，所以还需在被加固区域喷涂一定量的界面剂，以充分发挥钢绞线的强度和砂浆的粘结性能。进行完上述工序之后，将聚合物砂浆涂刷在上述加固的区域，让原构件、钢绞线网、界面剂和聚合物砂浆形成统一的整体，如此便完成了加固处理。

高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术的应用范围比较广。具体来说，这种技术可以对钢筋混凝土的桥梁平板和横梁进行加固，也可对桥墩中央和主塔轴等部位进行加固。另外这种技术特别适用于钢筋混凝土和砌体等结构，也可用于对混凝土梁和混凝土板等受弯构件进行加固，不仅可以显著提高原构件的刚度，还可以承受较大的剪切和弯曲应力。

3 加固所用的材料性能

高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术涉及到高强度钢绞线网与聚合物砂浆两种材料，现对其性能进行概述。

3.1 高强钢绞线网力学性能

韩国有关科研机构研发了几种具有代表性的钢绞线。韩国研发的钢绞线是由7mm×7mm 的钢丝网组成，其规格的长度为30 米，宽度为1米。关于钢绞线的力学性能，韩国汉城产业大学的金成勋教授等人对此进行了试验研究，他们发现钢绞线的破断拉力标准值是7320N。检验值是7680N；钢绞线的弹性模量的标准值是135GPa，校验值是134GPa；钢绞线的实际横截面积标准值为4.45mm2，校验值为4.68mm2，每米钢绞线的重量标准值为44g/m，其校验值为38.3g/m。上述数值具有一定的代表性[2]。

我国建筑科学研究院抗震研究所也对此进行了研究，研发了具有特殊性能的钢绞线。

3.2 聚合物砂浆性能

聚合物砂浆在工厂生产包装之后，在施工工地按照一定的比例进行调和，并不断搅拌均匀。这种砂浆也具有一定的力学性能，比如粘结强度，热膨胀系数，抗压强度，抗弯强度等等。通过对聚合物砂浆进行耐久性的实验，发现其抗碳化的能力比较强（二氧化碳透过能力比较差），透水性好，另外其对其他化学药品等溶液具有较好的阻抗性能。

聚合物浆的强度比一般的混凝土高，在早期的强度增长比较显著；由于其良好的渗透性，在不用底漆的情况下，与混凝土的粘结同样可以达到满意的状态，如果在钢绞线与砂浆之间使用界面剂，那么聚合物砂浆的粘结强度会更进一步提高。聚合物砂浆的力学性质基本与混凝土无异，但它的粘结性能更好，收缩性能也比较优越，基本不会产生一些收缩性的裂缝。

4 高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术的工程应用

由于这种技术优良的加固性能和安全美观性能，近年来该加固技术得到了广泛应用，现通过该加固技术在郑成功纪念馆工程中的应用和在南京某厂房改造过程中的应用对此技术进行说明

4.1 郑成功纪念馆

郑成功纪念馆处在厦门鼓浪屿岛上，其主馆是一座西洋风格的建筑，现在被当成了历史风貌被加以保护。由于年代已久，该纪念馆需要进行一定的加固处理。由于该建筑的自身重力比较大，需要扩大墙体的基石横截面积。但是用传统加固措施，在将钢板穿透梁或者楼板时，或者在墙体进行打洞时，会对原来的被架构区域产生一定的破坏作用，节点的处理也通常困难重重。这种传统的用钢板进行加固的措施，不仅会减少建筑的使用面积，还会破坏建筑的美观，影响其使用性能，并且施工难度和施工工程量也比较大。

经过论证，发现可以运用高强钢绞线—聚合物砂浆加固技术对该建筑进行加固处理，对该纪念馆的承重砖墙以及钢筋混凝土结构的梁板进行了加固，在经过加固后，该建筑的安全性能可以达到较高的要求，并可以防御一定等级的地震破坏作用，同时由于该技术不影响纪念馆内的环境，美观性能好，满足了加固与欣赏的双重要求。

4.2 南京某厂房改造工程

在南京某厂房的改造过程中，也用到了此加固技术。通过对该厂房的结构进行分析后，确定了加固施工的难点，通过对正截面承载力和裂缝宽度等进行计算，得到了指导施工过程的理论数据。最终通过对比，选择合适的加固材料，利用本文提到的加固技术进行了加固。对加固的效果进行鉴定后，发现该加固技术可以满足水平和竖向的承载力。

5 高强钢绞线网—聚合物砂浆加固技术问题与展望

通过以上分析可以看到，该加固技术的诸多优点为该技术的推广提供了一定的便利。但由于该技术属于新兴的加固技术，无论从理论上还是在实验上。关于此技术还有诸多问题需要研究，比如还需要研究开发更多的加固材料，也包括将现有的加固材料进行低成本的研发，对被加固区域耐火性能和耐久性能的研究等。受环保要求日益严格的影响，还需要开发一些环保型的加固材料。

[1]卢长福,曹忠民. 高强钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固技术研究综述[J].江西科学.2009,27(6):932-936.

[2]苑藜.高强钢绞线网聚合物砂浆加固技术探讨[J].研究与探索.2008,22(6):748-750.