張君芳

石家莊一建建設(shè)集團(tuán)有限公司

河北張家口市某6層停建2年后續(xù)建框架結(jié)構(gòu),建成后由于使用功能改變:一層改做生產(chǎn)車間,布置較重的設(shè)備荷載;二、三層兩端空調(diào)機(jī)房荷載也較原設(shè)計有所增加.按照增加后的荷載對結(jié)構(gòu)整體驗算結(jié)果表明:一、二、三層樓部分梁跨中受彎承載力不足,空調(diào)機(jī)房單跨梁,除跨中抗彎承載力集中放置,頂板抗彎承載力也不足,均需進(jìn)行加固.另外由于該結(jié)構(gòu)在停工2年后重建,經(jīng)檢測部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件有強(qiáng)度不足情況,個別構(gòu)件裂縫較大,需做灌漿處理.結(jié)構(gòu)加固完成后尚需進(jìn)行整體裝修改造,工期要求很緊.業(yè)主對建筑物的有效使用空間、施工的影響面、加固材料的耐久性及外觀等均有較高的要求,綜合比較多種加固方案,經(jīng)研究認(rèn)為采用粘貼碳纖維布及壁可法加固方法最為適宜.

1 加固方案

加固材料采用國產(chǎn)6K碳纖維布及配套膠種,包括底層膠、不平整修補(bǔ)材料及粘貼樹脂.灌漿材料采用冶金部建筑研究總院YJ-自動壓力灌漿器和AB系列灌漿樹脂,封縫、粘接灌漿嘴底座用JH高強(qiáng)封縫膠.該灌漿器和灌漿樹脂與壁可法中的專用注入器和注入膠相比,功能相似、價格低廉.所不同的是壁可法專用注入器依靠橡膠管充膠膨脹后自動收縮所產(chǎn)生的壓力注漿,而YJ-自動壓力灌漿器依靠彈簧收縮時產(chǎn)生的壓力注漿.

2 強(qiáng)度檢測

2.1 框架柱混凝土強(qiáng)度檢測

采用拔出法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測,并用鉆芯法進(jìn)行修正.一層至六層設(shè)計強(qiáng)度等級為C30,經(jīng)檢測,一、三層框架柱混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計要求,分別只有29.1 Mpa和28.9Mpa.

2.2 框架梁混凝土強(qiáng)度檢測

采用拔出法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測,一層至六層設(shè)計強(qiáng)度等級為C30,經(jīng)檢測三層、四層框架梁混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計要求,分別只有28.8 Mpa、26.9 Mpa.

表1 碳纖維的性能指標(biāo)

表2 結(jié)構(gòu)膠的性能指標(biāo)(MPa)

3 加固處理

3.1 加固原則

采用等強(qiáng)原則對構(gòu)件進(jìn)行加固,保證構(gòu)件原有承載力;加固前,應(yīng)盡量使構(gòu)件卸載,使加固獲得更好的效果.具體方法應(yīng)根據(jù)所需加固的部位,本著施工方便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則.

直接加固的方法較多,但需結(jié)合所加固工程實際情況考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等綜合因素選取適當(dāng)方法.

加固改造項目相對于新建工程來說,施工方法更為重要,既要保證新增部分施工內(nèi)容的質(zhì)量,又要不影響原有結(jié)構(gòu),同時還要使新老結(jié)構(gòu)很好的連接.針對上述情況,本結(jié)構(gòu)采取粘貼碳纖維布加固法進(jìn)行加固.

外貼碳纖維加固是用膠結(jié)材料把纖維增強(qiáng)復(fù)合材料貼于被加固構(gòu)件的強(qiáng)度不足區(qū)域,使它與被加固截面共同工作,達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的.該法施工快速、方便,現(xiàn)場無濕作業(yè),且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響,還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點.

3.2 梁的加固

梁跨度9～10m,截面b×h=350mm×1000mm,其中16根梁跨中抗彎強(qiáng)度不足,8根梁抗剪強(qiáng)度略有不足.由于部分框架梁混凝土強(qiáng)度沒有達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度,為了彌補(bǔ)損失的受壓區(qū)混凝土承載力,在該部分框架梁受壓區(qū)粘貼2mm厚鋼板予以補(bǔ)強(qiáng).根據(jù)計算分析,梁受拉區(qū)加固方案分為兩類:一部分梁受彎承載力需提高9.7%,沿梁底面通長粘貼一層寬250mm的碳纖維布;另一部分梁受彎承載力需提高44%,沿梁底通長粘貼兩層寬350mm的碳纖維布,梁端1500mm區(qū)域及次梁兩側(cè)粘貼200mm寬U形碳纖維布箍條進(jìn)行抗剪加固,U形箍兩端外貼200mm寬壓條進(jìn)行錨固.加固設(shè)計作法見圖1.

圖1 框架梁加固設(shè)計1、次梁;2、200mm寬碳纖維壓條,l=400mm;3、通長貼纖維部布兩層4、一層碳纖維U形箍;5、200mm寬碳纖維壓條,l=1050mm;6、柱

3.3 柱的加固

考慮到碳纖維布套箍對矩形柱的約束效果較差,故將本工程中的矩形柱截面形狀修改成橢圓形,見圖2,通過計算沿柱全高包裹粘貼3層碳纖維布,粘貼時各層碳纖維布需錯縫粘貼.

圖2 被加固柱形狀改變圖

3.4 加固修補(bǔ)施工步驟

(1)粘貼碳纖維布加固施工嚴(yán)格按國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行施工,其主要步驟如下.

1)基底處理.

用角磨機(jī)去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì),構(gòu)件基面的混凝土打磨平整,將混凝土表面清理干凈并保持干燥,用脫脂棉沾丙酮擦拭表面.

2)涂底膠.

將原材料按配合比稱量準(zhǔn)確,充分?jǐn)嚢?用毛刷將底膠均勻涂抹于混凝土構(gòu)件表面,等底膠固化后,進(jìn)行下一道工序.

3)粘貼碳纖維布.

按加固方案要求的尺寸裁剪碳纖維布,配置、攪拌粘貼膠,然后用滾筒刷均勻涂抹于所粘貼部位,在碳纖維的外表面均勻涂抹一層粘貼膠.

4)處理效果.

經(jīng)加固處理后,續(xù)建前未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)得到補(bǔ)強(qiáng),消除了不安全隱患.

(2)裂縫灌漿處理步驟

1)用裂縫放大鏡正確觀察裂縫寬度;

2)基層處理:清除裂縫表面的灰塵、油污;用砂輪機(jī)、鋼絲刷沿裂紋走向?qū)捈s30～50mm范圍打磨混凝土表面,清除水泥浮塵、砂粒及疏松的混凝土塊,如有油污要用丙酮擦凈,潮濕縫段用噴燈吹干.

3)確定注入口:一般按150～200mm距離設(shè)置一個注入口,注入口位置盡量設(shè)置在裂縫較寬、開口較通暢的部位,貼上膠帶,預(yù)留;

4)封閉裂縫:采用YJ—快干型封縫膠,沿裂縫表面涂刮,留出注入口;

5)安設(shè)塑料底座:揭去注入口上膠帶,用封縫膠將底座粘于注入口上;

6)安設(shè)灌漿器:將配好的灌漿樹脂注入軟管中,把裝有樹脂的灌漿器旋緊于底座上;

7)灌漿:松開灌漿器彈簧,確認(rèn)注入狀態(tài),如樹脂不足可補(bǔ)充再繼續(xù)注入;

8)注入完閉:待注入速度降低確認(rèn)不再進(jìn)膠后,可拆除灌漿器,用堵頭將底座堵死;(用過的灌漿器應(yīng)立即用酒精浸泡清洗保存,以便下次使用,切不可以用其他稀料清洗;

9)樹脂固化后敲掉底座及堵頭,清理表面封縫膠.

5 結(jié) 語

本工程在停工2年后續(xù)建,另外使用功能發(fā)生改變,結(jié)構(gòu)構(gòu)件不可避免會由于自然及人為等各種因素影響導(dǎo)致各種質(zhì)量問題的出現(xiàn).通過續(xù)建前質(zhì)量檢測及時找到該工程主要質(zhì)量缺陷從而為后續(xù)設(shè)計與施工提供了必要依據(jù).并結(jié)合本工程實際情況,綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的平衡,最終選用碳纖維及壁可法加固法.工程實踐證明,采用碳纖維及“壁可法”結(jié)合加固技術(shù)是成功的,獲得了滿意的綜合補(bǔ)強(qiáng)效果,對同類結(jié)構(gòu)的加固具有一定的借鑒意義.