粘钢加固法和外包钢法是常用的建筑结构加固方法。粘钢加固通过粘合剂将钢板与构件表面粘结,形成整体,以增强构件的承载力和抗裂性。这种方法适用于各种结构的加固,如桥梁、建筑物等。相比之下,外包钢法是将钢材包裹在原有构件外,通过焊接或螺栓连接固定,以提高构件的整体性和承载能力。这两种方法各有优缺点,应根据具体工程情况选择合适的加固方案。
墙面粘钢加固概述
一、适用情况
当墙面(如剪力墙)出现问题,例如承载能力不足、结构受损等情况时,可能需要进行粘钢加固。剪力墙在房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载(重力),若出现问题采用粘钢加固是一种可行的方法。
二、粘钢加固特点
- 优点
- 施工简便、快捷:基本不增加被加固构件断面尺寸和重量,对墙面外观和空间影响较小。
- 增强承载能力:加固机理是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土墙面表面,钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。
- 局限性及注意点
- 钢板端部锚固要求高:钢板端部锚固非常重要,处理不当易出现撕脱现象,属脆性破坏。
- 钢板厚度有限制:加固钢板宜在2 - 6mm之间,若此厚度不能满足设计要求,可用湿式外包钢法或粘碳纤维法;且粘贴钢板厚度不能太厚(不超过5mm较好2 - 3mm),且单块钢板面积较小。
- 对环境有要求:使用环境温度在5 - 60℃,相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的使用条件为限,否则应采取有效的防护措施;基层温度在5℃以下时使用粘钢法需辅以升温措施,加快固化。
- 对混凝土强度有要求:当构件混凝上强度等级低于C15时,不宜采用本法加固。
三、工艺原理和设计规定
- 加固机理
- 对于受弯构件正截面受拉区加固,可采取在受拉区表面粘结钢板方法。受拉钢板在其加固点外的锚固粘结长度入通过计算确定,若钢板粘结长不足锚固粘结长度L的规定,可在钢板的端部锚固区粘结U型箍板,此时,锚固区的长度应满足相应的规定。当构件斜面受剪承载力不足时,可粘结并联U型箍板进行加固。受弯构件正截面受压区加固,可在受压区梁两侧粘结钢板。连续梁支座处负弯矩受拉区的加固,应根据该区段有无障碍物,分别采用不同的粘钢方法,根据不同的加固要求,采用综合加固的粘钢方法。
- 设计规定要点
- 需根据墙面具体受力情况(如受弯、受拉、受剪等)确定钢板粘贴的位置、面积和锚固方式等。例如在柱子加固时,可将钢板粘贴到梁底或板底与原柱连成一个整体,以提高柱的承载力等。
四、工艺流程及操作要求
- 工艺流程
- 涂刮粘钢加固:钢板制作→基底处理→卸荷→配胶→粘贴→固定及加压→固化→检验→防腐处理。
- 灌注法粘钢加固:准备工作→钢板上钻孔→混凝土中相应位置钻孔→表面处理→固定钢板→留排气孔→周边密封→配胶→压力灌胶→固化→检验→防腐处理。
- 操作要点
- 钢板制作:按设计图纸要求,根据墙面的实际尺寸对钢板进行下料、成型、钻孔(钻孔以混凝土构件上螺栓孔位置为准) 。
- 基底处理
- 混凝土墙面:表面处理包括加固构件结合面处理。应根据墙面表面的新旧程度、坚实程度、干湿程度进行处理。对表面有浮油污物的混凝土墙面的粘合面,应先用硬毛刷沾稀释剂刷除表面浮油污物,后用冷水冲洗,再对粘合面进行打磨,除去2 - 3mm厚表层,直至露出新面,并用压缩空气吹除粉粒。
- 钢板贴合面:钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙、除锈处理,直至打磨出现光泽,使用前若洁净仅用干布擦拭即可,否则可用棉布沾清洗剂拭净表面,待干燥后备用。
- 卸荷(根据实际情况):加固构件所承受的活荷载如人员、办公机具宜暂时移去,并尽量减小施工临时荷载。可采用千斤顶、垫板、**杆所组成的系统(能产生较大压力且有卸荷效果,适合某些情况),也可采用膨胀螺栓、角钢、垫板所组成的系统(仅能产生较小压力,不能产生卸荷效果,适合侧面钢板的粘贴)。
- 配胶:建筑结构胶为A、B两组份,取洁净容器(塑料或金属盆,不得有油污、水、杂质)和称重衡器按说明书配合比混合,并用搅拌器搅拌约5 - 10分钟至色泽均匀为止。
- 粘贴:胶粘剂配制好后,用腻刀涂抹在已处理好钢板面上(或混凝土表面),胶断面宜成三角形,中间厚3毫米左右,边缘厚1毫米左右,然后将钢板粘贴在混凝土表面,用准备好的固定加压系统固定,适当加压,以胶液刚从钢板边缝挤出为度。
- 固化、卸加压固定系统:按照结构胶的固化要求等待固化完成,然后卸除加压固定系统,过程中可使用扳手、手套、时钟、温度计等工具。
- 检验:若锚固区有效粘结面积少于90%,非锚固区有效粘结面积少于70%,应剥离钢板,重新粘贴。对重要构件也可采用载荷检验,一般采用分级加载至正常荷载的标准值,检测结果较直观、可靠,但费用较高,耗时也较长。
- 防腐处理:加固后钢板宜采用20mm厚M15水泥砂浆抹面保护,也可采用涂防锈漆保护,以避免钢材的腐蚀。