粘钢加固在旧房改造中的应用研究

刘 文 清

(衡阳市城市建设投资公司，湖南 衡阳 421001)

粘钢加固在旧房改造中的应用研究

刘 文 清

(衡阳市城市建设投资公司，湖南 衡阳 421001)

结合工程实例，分析了粘钢加固法的理论计算，从钢板粘贴位置、螺杆钻孔植入、钢板表层处理及固化等方面介绍了其施工方案，研究了粘钢加固的检测方法及结果，指出该方法的工程应用效果良好，值得推广应用。

粘钢加固，横梁，钢板，检测

1 工程背景

在城市建设过程中，随着建筑物年代日益久远，或者需要改变使用用途，出现了越来越多的结构加固工程项目。加固方法包括置换混凝土、粘钢、纤维复合材料、外加预应力等方法。其中，混凝土结构加固的钢板外粘法，是在混凝土试件表面采用特殊的粘结剂来粘贴钢板，使新旧部位协同受力，来提升建筑受力能力的一种方法[1]。同传统的混凝土结构加固方法相比，钢板外粘法具备了很多优势：对试件的净空、外观等影响不大，成本低廉、灵活多样、耐久性高、施工方便，而且施工工程对于日常生活与生产的影响也不大。这种方法主要适用于建筑抗震加固、旧房改造、断裂横梁修复、严重腐蚀屋梁钢筋加强、楼面承载力整体提升、楼层抗震加高、施工中漏放钢筋加固、断裂焊接点修复、低强度混凝土结构的加固等多种建筑工程[2]。

衡阳市衡州大市场建成时间为1994年，迄今已有20余年。该工程在使用过程中遭受过火灾，部分混凝土构件受损；2016年，市场进行改造，其中原有天井需要进行封闭，天井的主梁原本就是纵向的，而两端的次梁为横向的，需要提升其强度，通过讨论，决定采用钢板粘贴的方法进行混凝土结构强度的提升。

2 技术方案

2.1 理论计算

1)抗弯能力的计算：

在满足粘结要求的条件下，横梁的抗弯能力的计算按照GB 50010—2010混凝土结构设计规范来计算[3]。

2)钢板粘贴后横梁ξb的计算方法：

(1)

(2)

其中，βb为提升混凝土结构的强度前，钢筋所承受的应力，主要按照式(3)计算：

(3)

配筋率定义为：

(4)

3)混凝土结构加固部位的锚固粘结长度的公式如下：

L1≥2fayta/fcv

(5)

其中，ta为粘结的钢板厚度；fcv为混凝土结构抗剪应力。

2.2 施工工艺流程

粘钢加固施工工艺流程如图1所示[4]。

3 施工方案

3.1 混凝土结构表层与钢板粘贴位置的处置

按照设计要求，并根据实际测量情形，在钢板粘贴位置的表面，先去除2 mm～5 mm的砂浆，露出混凝土结构，不平整之处要用尖凿进行光滑处理。然后用金刚片清除表层的残留物与浮浆等，在完成混凝土结构表层的清理后，使用吹风机将表层的粉尘清理干净，最后采用工业酒精、甲苯、丙酮等进行擦拭。

3.2 螺杆的钻孔植入

按照设计要求，在相应的位置进行钻孔，并植入螺杆，应该距离粘贴的钢板顶端5 cm～10 cm，在植入螺杆的打孔前，要对混凝土试件保护层的钢筋位置有足够的了解，防止打孔过程中碰到钢筋。采用空气压缩技术将孔内的尘土清理干净，然后蘸取丙酮进行擦拭，并向孔中浇灌2/3的粘结剂，将经过丙酮擦拭的螺栓插入孔中，要求固化后具备较强的抗拉能力，从而确保钢板较强的粘结强度，而且还有助于提升钢板的抗剪切性能，确保粘结作用的长期有效。

3.3 钢板表层处理与打孔

依据试样的现实要求，对钢板的粘贴作适当下料，并按照植入的螺杆，对所有已经粘贴的钢板打孔，然后采用砂轮磨光机对钢板的表层作粗糙与除锈操作，打磨方向应尽量垂直于钢板承受力的方向，然后蘸取工业酒精或丙酮来擦拭钢板粘结部位与混凝土结构的表层。

3.4 钢板的粘结

先蘸取工业酒精来擦拭钢板粘贴区域的混凝土结构表层与钢板粘结部位，然后在混凝土表层与钢板粘结部位抹上一层厚约5 mm的粘结剂，并将钢板粘结上。

3.5 固定与加压

当完成钢板的粘结后，加上螺母与垫片，并将各个螺杆拧上，将剩余的粘结剂沿缝隙挤出，确保粘结的紧密性，固定的压力要求大于0.2 MPa。同时，要轻轻地击打钢板，对钢板下的粘结剂进行及时检查。如果发现一些部位的粘结强度较弱，应拧下螺杆，从钢板侧面的空隙处挤入粘结剂，确保钢板粘结的比较均匀。

3.6 固化检测

在钢板粘结完成后的24 h后，轻轻击打钢板，通过声音来判断粘结剂的固化程度，如果发现钢板的粘结区域低于90%，那么粘结无效，要拆下钢板重新粘结。通过检测，确认钢板粘结足够牢固后，清楚钢板表层的锈迹与污垢，进行防腐蚀处理。

4 检测及研究结论

采用无损与现场试验两种方式来对粘钢强度进行检测[5]。无损检测，就是对钢板边缘的粘结剂溢出情况进行观察，对钢板进行击打，检测钢板粘结的均匀度。锚固区域的粘结面积应大于90%，非锚固区域的粘结面积应大于70%。现场试验时，每组选取了3块钢板，其大小为100 mm×100 mm。

现场试验是将长为800 mm的钢筋焊接在钢板的中心，按照钢板粘结的规范将3块钢板都粘结在混凝土表层，在72 h结合部位固化后，作抗剪与抗拉性能的测试。由于粘结剂的抗剪与抗拉性能都比混凝土的强度要高，如果粘结钢板试验在混凝土上破坏，那么就说明钢板的粘结满足设计规范。

无损检测和现场试验结果均满足要求。图2及图3分别为1号楼2层③轴线和6号楼2层轴线粘钢加固的效果图。工程完工距今已有1年多时间，工程效果较好。实践证明粘钢加固施工简便，加固强度较高，可为同类工程提供参考。

[1] 卜良桃,王济川.建筑结构加固改造设计与施工[M].长沙:湖南大学出版社,2002.

[2] GB 50367—2013,混凝土结构加固设计规范[S].

[3] GB 50010—2010,混凝土结构设计规范[S].

[4] 高作平,陈明祥.混凝土结构粘结加固技术新进展[M].北京：中国水利水电出版社,1999.

[5] 吴新璇.混凝土无损检测技术手册[M].北京:人民交通出版社,2003.

Theapplicationresearchonbondedsteelreinforcementinoldbuildingsreconstruction

LiuWenqing

(HengyangUrbanConstructionInvestmentCorporation,Hengyang421001,China)

Combining with the engineering example, this paper analyzed the theory calculation of bonded steel reinforcement, from the steel bonded position, screw borehole insertion, steel surface treatment and solidification and other aspects introduced its construction scheme, researched the inspection methods and results of bonded steel reinforcement, pointed out that the engineering application effect of this method was good, worthy of popularization and application.

bonded steel reinforcement, cross beam, steel plate, inspection

TU973.12

：A

1009-6825(2017)24-0100-02

2017-06-17

刘文清(1976- )，男，工程师