外包粘钢技术在钢筋混凝土结构加固中应用

周本利

【摘 要】人员密集场所建筑设施的抗震性逐渐得到国家和社会的重视，特别是学校的教学楼、宿舍楼。外包粘钢技术在钢筋混凝土结构加强中的应用很广泛，该加固方法成本低，质量易于控制，安全性及可靠性均较好。

【关键词】外包粘钢；结构加固；CGM

0 引言

钢筋混凝土结构在工程中使用非常广泛，由于设计不合理、施工质量存在问题、结构的承载力会发生变化、以及使用功能的改变等多种原因，工程在安全方面难以满足要求，特别是在地震多发地区，会发生重大人员伤亡。因此对现有的建筑物进行加固来保证结构安全性和可靠性，尤为重要。建筑结构的加固方法很多，例如：外包粘钢加固法，碳纤维加固法、化学植筋技术等。加固方法的选择应根据建筑结构的实际情况来来决定。外包粘钢加固法，易于掌握，操作方便，经济性较好，周期短，因而在钢筋混凝土结构的加固工程中应用较为广泛。

1 工程概况

安徽宿州某学校六层钢筋混凝土框架结构教学楼，1999年工程建成竣工验收后投入使用。由于教学楼是人员密集场所，如发生地震等自然灾害，会造成重大人员伤亡。某工程质量监督站采用回弹法和钻芯法对主体结构进行复测，复测结果表明该建筑框架柱和承重梁抗震性无法满足当地抗震烈度要求。因此必须采取加固措施。

2 加固方案选择

加固方案的选择 该建筑物的承重梁和承重柱是矩形和梯形，采用方形加固方案，但此项目为新建项目，选择方形加固方案为宜。

钢筋混凝土柱用外包钢加固法对行加固，用CGM水泥基灌浆料对柱子截面进行处理，柱表面用钢板套筒外包，这样即提高柱子承载力，又能横向约束让柱子产生良好的强度和稳定性，柱子的抗震性得到较大的提高。这种方法，使外包钢套与结构可靠地联结，对结构的尺寸影响不大。

CGM以水泥作为结合剂，强度高、微膨胀、高流态、防离析，其28天抗压强度超过C55混凝土，受温度影响较小，膨胀率大于0.02%，并且易操作，施工效率高，拌制容易，因而得到广泛范围。本工程加固拟采用CGM-4，钢材按设计单位要求采用Q235B。

3 施工技术要求

3.1 卸载

加固结构受力与未经加固结构受力不同，加固结构受力比较复杂，加固前的结构因为已承受了荷载，结构中的钢筋处于受力状态，后加固的部分不能充分发挥力学性能。在对结构进行加固时，结构会出现较高的应力、应变，加固后新加部分不能承担应有的作用，所以要实现第二次加载开始发挥作用。但是新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变，新加部分的结构承受的荷开要比原结构小许多，如果结构达到极限强度破坏时，原结构首先破坏，但是新加部分达不到极限状态，不能充分承担荷载的能力。加固结构组合在一起后，它们作为一个整体共同受力，结合面混凝土的粘结强度比混凝土本身的强度要低，因此二次组合结构的总体承载力比一次整浇结构要低。

在加固结构时，首先给结构卸荷，细部处理要到位，使新结构的原结构共同受力。最好去掉所有活荷载。

3.2 结合部位及断面处理

各结构结合部位处理。拆除柱边填充墙，并将柱子表面粉化层清除，表面凿毛处理，呈现出沟槽状，高压风吹净。

断面处理。根据设计图纸，确定柱周边应该增加的尺寸，从而计算出加固完成后的最终尺寸，工程施工质量很重要，严格保证施工质量。为保证加固结构能有效结合，钢板粘贴面应沿受力方向的垂直方向磨出纹路。为了保证加固结构的耐久性，要提高施工质量，合理选择颗粒级配，严格控制水胶比，掺适当品种外加剂。

3.3 钢板加工及模板支设

钢板按设计图示尺寸下料，并作焊接实验，保证焊接后，不能存在明显的焊接缺陷。钢板焊接完成后，可用整体吊装安装，也可以分块安装。钢板结构应进行防锈处理，保证钢板使用寿命。

模板支设。模板主要是支承和成型作用，也可以起到保护和改善混凝土作用。模板支设后，以浇筑过程中，不能出出涨模，坍塌等质量与安全事故。为了防止杂物掉进模板影响浇筑施工，先支设上部模板，再支设下部模板。柱支模采用外包钢板内框法。

3.4 CGM的拌合及浇筑

合理选择CGM灌浆料的搅拌地点。严格按设计要求添加用水量，严格控制水胶比，搅拌均匀，不得夹带生料。拌和用水不得使用海水，海水中含有氯离子，对钢板有腐蚀作用，搅拌水质量不能保证时，应进行水质检验，搅拌用水满足规范标准后才可使用。搅拌方法分为机械搅拌和人工搅拌，两种搅拌方法视具体情况进行选用，搅拌时间不少于2分钟。人工搅拌时，搅拌用水分两次加入，第一次加入2/3的用水量，第二次加入1/3用水量，并均匀，不得夹带生料。灌浆料应随随拌随用， 40分钟内用完，灌浆料不得过夜，超过40分钟，不得使用。如果需要添加外加剂，应进行掺入实验，并在搅拌时按外加剂使用说明掺入。灌浆施工过程中，不得掺入任何外掺料和外加剂，以免影响加固质量。

CGM浇筑。沿柱高自下而上进行CGM的浇筑，不得自上而下浇筑，浇筑过程中，不得冲撞模板。振捣时，振捣器不得触及模板，分层浇筑时，振捣器插入下层至少50MM。

3.5 局部细节处理

钢板安装过程中，当钢板用过墙筋固定时，需在梁或柱上钻过墙孔。钻过墙孔时，可能会钻到梁或柱的受力筋，此时应按图纸尺寸调整钻孔位置，不得钻断主要受力筋，以免使结构发生破坏。

4 效果评价

该教学楼经过粘钢加固施工，将所有模板拆除后，对加固结构的各部分进行了全面检查和分析，检查中未发现有涨模，空鼓，脱落等现象。经质量监督机构、设计单位、建设单位、监理单位、施工单位共同验收，均达到了设计标准和验收规范，加固处理达到了预期的效果，得到了监理和建设单位的的一致好评。

【参考文献】

[1]赵笑宇.外包粘钢技术在建筑结构加固中的应用实例分析[J].中国科技博览，2010（33）.

[2]张熙光，王骏孙，刘惠珊.建筑抗震鉴定抗震加固手册[J].北京：中国建筑工业出版社，2001.