陳貴斌

【摘 要】對已使用多年的建筑結構，由于長期受到荷載的作用及大自然雨雪的侵蝕，受損較為嚴重，為了保證使用安全、延長結構壽命、改善結構環(huán)境，對結構進行必要的加固處理，具有非常重要的作用。本文就銅陵有色金屬集團鳳凰山礦業(yè)公司混合井井塔的加固，對砼結構的幾種常用加固處理方式進行探討，為此類結構的加固提供一個成功的案例，供大家參考。

【關鍵詞】壓力注漿 碳纖維片材加固 CGM 灌漿料 粘鋼

1 項目概況

銅陵有色金屬集團鳳凰山礦業(yè)公司混合井井塔始建于1968年，1970年投入使用，有色冶金設計總院設計，銅陵有色建安公司施工。井塔為十層框架結構，總高度為61.45m。1993年有色冶金設計院對該混合井井塔結構可靠性及安全性進行過全面的檢查鑒定，并根據(jù)鑒定結果于1994年對井塔進行了加固修補，至今已有21年，井塔主體結構又有不同程度的損壞，今后還有十多年的使用期，為保證安全使用，必須重新進行加固處理。

2 加固處理方案

2.1 框架柱

（1）柱面破損嚴重處，鑿除、清理，增補鋼筋，支模，CGM灌漿料澆筑；（2）柱表面裂縫處壓力灌漿。

2.2 框架梁

（1）梁底破損較嚴重處，采用粘鋼法加固；（2）梁上部破損處，鑿除、清理，增補鋼筋，支模，CGM灌漿料澆筑；（3）梁側面裂縫處壓力灌漿。

2.3 樓層板

破損較嚴重的板底、板面，采用碳纖維片材加固。

2.4 樓梯

原預制鋼筋砼樓梯拆除，更換為鋼梯。

3 加固方案的實施

3.1 砼裂縫壓力注漿

3.1.1 工藝特性

壓力注漿是根據(jù)低壓注入原理，利用注漿器的壓力和毛細管原理，將樹脂自動注入砼裂縫或細小孔洞中，完全充填并粘接牢固，從而使砼的整體性和耐久性得以提高。廣泛用于混凝土裂縫修補加固，止水堵漏等情況，適用的裂縫寬度范圍為0.5～3mm。優(yōu)點：注漿器簡單、操作便捷、注漿質量可靠、無刺激性氣味等。

3.1.2 工藝流程

施工準備→基層處理→裂縫封閉、安底座→配料→注漿→拆除、恢復→效果檢查。

3.1.3 施工步驟

（1）施工準備。對需要注漿處理的區(qū)域，用10倍的放大鏡仔細觀察裂縫狀況及分布情況，并對裂縫寬度進行測量并標注在裂縫上方（貫穿裂縫要注明），查明砼厚度，計算出樹脂材料的理論用量。

（2）基層處理。沿裂縫方向清除基層浮灰，用棉絲蘸酒精擦洗表面；潮濕基層涂刷一道界面劑，使基層干燥不透水；對砼的蜂窩、麻面、露筋等損傷部位用快干型封縫膠修復，缺損嚴重處用聚合物砂漿修補。

（3）裂縫封閉、安底座。選擇注漿口位置，要選在裂縫較寬處、裂縫分支匯合處等，注漿口相隔20～40cm為宜，裂縫越細，距離越短；在注漿口位置貼上膠布，對于貫穿裂縫需兩面留設注漿口。將封縫膠涂于裂縫表面，用刮刀刮嚴確保完全封閉，封縫膠寬度為3～4cm，每邊寬出1.5～2cm，厚度0.8～1.0mm。揭開注漿口處膠布，用封縫膠將底座粘在注漿口上，底座圓孔要與注漿口對準。每米裂縫留出1～2 個底座作為排氣孔及出口，水平裂縫留在兩端末梢裂縫較細的部位。待封縫膠完全干燥后，即可開始注漿。

（4）配料。根據(jù)裂縫寬度和樹脂性能特點參照使用說明選擇配制灌漿樹脂，隨配隨用，每次不超過500g。

（5）注漿。將注漿器安設到底座上，放松彈簧，開始注漿。一般自下而上進行，至高處的出漿口出膠。注漿器軟管中漿液已基本進入裂縫，可隨時更換注漿器，補充注入，當注漿量已超過理論值，進膠速度明顯減慢至幾乎不再進膠，且出膠口有漿液流出，表明裂縫已基本充滿，這時先用堵頭將出膠口堵嚴，注漿器繼續(xù)保持注漿狀態(tài)以免漿液倒流。

（6）拆除、恢復、效果檢查。注漿完畢待樹脂凝固后可拆除注漿器、底座和封縫膠，恢復基層原狀。

3.1.4 注意事項

（1）注漿樹脂材料應有產品合格證及檢驗報告，確保符合質量要求。（2）對于寬度差距較大的裂縫（中間寬兩頭細），應將不同型號的樹脂配合起來使用，以使不同的需要。要及時封堵漏漿部位，在樹脂尚未初凝前繼續(xù)完成灌漿工作。（3）用壓力水或水鉆取芯法檢測注漿密實程度。（4）對于因結構承載力不足而處于運動和不穩(wěn)定擴展狀態(tài)的裂縫，應先進行加固，再按本工藝進行修補。

3.2 應用CGM 灌漿料加固梁、板、柱施工工法

3.2.1 工藝特性

CGM 灌漿料是以高強度材料為骨料，以水泥作為結合劑，并加入高流態(tài)、微膨脹、防沉降、防離析等物質配制而成；與被加固體粘結力強，接觸緊密，可保證空隙之間填充密實，滿足傳遞結構受力的要求。具有：工藝簡單、便于施工、質量可靠；早強、高強、工期短；自流態(tài)、免振搗；無收縮、微膨脹；抗油滲、耐久性好；無污染、無噪聲，文明施工。

3.2.2 工藝流程

施工準備→基層清理→增配鋼筋骨架→模板支設→配料、灌漿→養(yǎng)護、拆模。

3.2.3 施工步驟

（1）施工準備，設定處理區(qū)域，在準備材料、工器具的同時，做好對現(xiàn)場作業(yè)人員的技術交底。（2）基層清理，在需要處理的區(qū)域，清除表面的浮漿、抹灰層、污染物等，剔除已松動的砼，并用界面劑進行拉毛處理。（3）增加鋼筋骨架，按設計要求，利用在砼表面的植筋和已露出的原有鋼筋，通過焊接來安裝和固定增加的鋼筋骨架。（4）模板支設，模板應支設嚴密，接縫處用膠帶貼縫處理，裝水試驗，不漏水。（5）配料、灌漿，根據(jù)使用說明，配制灌漿料。灌漿前24h 澆水充分濕潤砼表面，灌漿時應當從一側灌漿，至另一側溢出為止，必須連續(xù)進行，不能間斷，并應盡可能縮短灌漿時間。不得從四周同時進行灌漿，防止因空氣排不出而產生空洞。灌漿中如出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，應及時封堵處理。（6）養(yǎng)護、脫模，灌漿完畢后，應立即覆蓋塑料薄膜并加蓋濕草袋。正常氣溫下48小時拆模，脫模前避免未結硬的灌漿層受到振動影響。

3.2.4 注意事項

（1）CGM灌漿料的驗收以試驗室檢驗為標準，每批產品應有合格證和檢驗報告，嚴格按產品使用說明書使用，嚴禁摻加任何外加劑、外摻料。（2）如需剔除部分，在灌漿完畢2～4小時即灌漿層硬化前，用抹刀輕輕鏟除。（3）驗收按《鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范》GB 50204的有關規(guī)定進行。

3.3 碳纖維片材加固施工工法

3.3.1 工藝特性

碳纖維片材加固是將碳纖維片材采用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結于混凝土構件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。主要特性：適用面廣，施工便捷，工效高；質量易保證；耐腐蝕及耐久性能極佳；特別適用于不增加原結構自重及原構件尺寸的加固處理。

3.3.2 工藝流程

施工準備→卸荷→基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護→驗收。

3.3.3 施工步驟

（1）施工準備，主要是材料、工器具的準備，同時做好對現(xiàn)場作業(yè)人員的技術交底。

（2）卸荷，加固前對于不承受二次荷載的構件必需卸荷：①可卸靜載，采用拆除原有的吊頂、墻面裝飾、地面面層、設備等方法，以達到卸靜荷的目的。②不可卸靜荷，采用千斤頂頂升的方式；對于承受均布荷載的梁，應采用多點均勻頂升；對于有次梁作用的主梁，每根次梁下加設頂升，預升噸位由設計計算確定。③卸除所有活荷載。

（3）基底處理：①構件基面出現(xiàn)的剝落、空鼓、腐蝕等部位予以清理鑿除，面積較大時用環(huán)氧砂漿進行修復；基面打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧（R≥10mm）。②裂縫部分先進行壓力灌漿處理。③用吹風機將砼表面吹凈并保持干燥。

（4）涂底膠，①根據(jù)處理面積及環(huán)境溫度計算用膠量，按使用說明配制底膠，攪拌器攪拌均勻，嚴格控制使用時間，在1小時內用完。②用滾刷將底膠均勻涂抹于構件表面，等膠固化后（以指觸干燥為準，固化時間為2～3d天），再進行下一步施工。

（5）找平，構件表面凹陷部位用找平膠泥填平，轉角處用找平膠泥修補為光滑的圓弧。

（6）粘貼碳纖維片材，①按設計尺寸及層數(shù)，裁剪碳纖維片材。②調配粘膠（同底膠），然后均勻涂抹于所有粘貼部位，在搭接、拐角處加厚。③在確定部位剝去碳纖維片材離析紙進行鋪貼（搭接長度不得小于100mm），用特制的滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使貼膠充分浸透碳纖維片材。多層粘貼應重復上述步驟，待纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。④在最后一層碳纖維片材的表面均勻涂抹貼膠。⑤碳纖維片材端部固定用粘貼橫向碳纖維片材固定。

（7）保護，加固后的碳纖維片材表面采取噴防火涂料進行保護。

（8）驗收，以評定碳纖維片材與砼之間的粘結質量，用小錘輕敲碳纖維片材表面，通過回音來判斷粘結效果。如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實現(xiàn)象即采用針管注膠（貼膠）進行修補，但粘結面積少于90%則判定粘結無效，需重新施工。

3.3.4 注意事項

（1）碳纖維片材及其配套膠有生產廠家所提供的材料檢驗證明。（2）裁剪及使用碳纖維片材時應盡量遠離電源，與高壓電線及輸電線路要有可靠隔離措施；配套用膠要遠離火源，避免陽光直接照射；每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查，做好相關的驗收記錄。（3）檢驗加固效果應與業(yè)主方、設計方協(xié)商進行荷載試驗，其結構變形應滿足規(guī)范要求。

3.4 粘鋼加固施工法

3.4.1 工藝特性

粘鋼加固是將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結于砼構件的表面，鋼板與砼形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。主要特性：工序簡單、效率高；粘結劑強度高，加固后整體好，受力均勻，提高了構件的承載能力和抗裂性；粘貼鋼板所占的空間小，不影響結構外形；適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構件。

3.4.2 工藝流程

施工準備→鋼板制作→基底處理→卸荷→配膠→粘貼→固定及加壓→固化→檢驗→防腐處理。

3.4.3 施工步驟

（1）施工準備，按施工方案準備材料、工器具，同時做好對現(xiàn)場作業(yè)人員的技術交底。

（2）鋼板制作，按設計要求，量測構件尺寸，對鋼板進行下料、成型。

（3）基底處理，包括被加固構件結合面處理及鋼板貼合面處理。1）砼結合面：①對有油污的粘合面，應先用硬毛刷沾丙酮刷除表面油污，后用冷水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去2～3mm 厚表層，直至完全露出新面，并用壓縮空氣吹除粉粒。②對已碳化的粘合面，直接對粘合面進行打磨，去掉1～2mm 厚表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。③對于露筋（或空鼓）的砼表面，需用鋼絲刷將鋼筋除銹，剔除松動的砼，用水沖洗潤濕，再用高強樹脂砂漿修補。④對于濕度較大的砼結合面，要進行人工干燥處理。2）鋼板結合面：①對于未生銹或輕微銹蝕的鋼板，可用噴砂或平輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直，其后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。②對于大面積銹蝕的鋼板，先用適度鹽酸浸泡20min，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，最后用平砂輪打磨出紋路，用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。

（4）卸荷，粘鋼板前宜對構件適量進行卸荷，卸荷方式同碳纖維片材加固法。

（5）配膠，粘鋼使用的粘膠，在現(xiàn)場臨時配制，配制時按產品說明書規(guī)定進行。

（6）粘貼，用抹刀將粘膠同時涂抹在已處理好的砼和鋼板貼合面，涂抹時，先用少量膠在結合面來回刮抹數(shù)遍，使膠能充分浸潤、滲透、擴散于結合面，再添抹至所需厚度（1～3mm），中間厚邊緣薄，然后將鋼板貼干預定位置（若是立面粘貼，為防止流淌，可加一層脫蠟玻璃絲布）。

（7）固定與加壓，鋼板粘好后，應立即用特制U 形夾具夾緊或用支撐頂撐固定，并適當加壓，以使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。

（8）固化，粘膠在常溫（20℃左右）下固化，24小時即可拆除夾具或支撐，3天后即可受力使用，固化期不得對鋼板有任何擾動。

（9）檢驗，粘鋼結束后，一般采用非破損檢驗，即從外觀檢查鋼板邊緣溢膠色澤，硬化程度，用小錘敲擊鋼板表面，以回音來判斷有效粘接面積；如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實的現(xiàn)象采用壓力灌膠的方法進行補救，若粘結面積錨固區(qū)少于90%，非錨固區(qū)少于70%（錨固區(qū)由設計計算確定），則判定粘結無效，需重新施工。對于重大工程，為真實檢驗其加固效果，尚需抽樣進行荷載試驗，一般僅作標準使用荷載試驗，即將卸去的荷載重新全部加上，其結構的變形和裂縫開展應滿足設計使用要求。

（10）防腐處理，外部粘鋼加固鋼板，按設計要求進行防腐處理。采用噴防火涂料的方法進行保護。

3.4.4 注意事項

（1）驗收鋼板及粘膠的材質證明、復試報告及膠的抗拉拔試驗報告。（2）基底處理是關鍵工序，對于老結構，更應突現(xiàn)出對空鼓，裂縫的檢查；粘貼時，一定要避免先焊后粘，避免因焊接溫度過高而引起粘膠老化；粘貼鋼板與原構件宜采用脹管螺栓連接；每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查，做好相關的驗收記錄。（3）粘鋼質量，采用非破損檢驗，即從外觀檢查鋼板邊緣溢膠色澤，硬化程度，用小錘敲擊鋼板表面，以回音來判斷有效粘接面積，若粘結面積錨固區(qū)少于90%，非錨固區(qū)少于70%，則判定粘結無效，需重新施工。（4）檢驗加固效果，需抽樣進行荷載試驗，僅作標準使用荷載試驗，即將卸去的荷載重新全部加上，其結構的變形和裂縫開展應滿足設計使用要求。

4 結語

本次井塔加固施工總工期為四個月，施工結束后，經檢驗，符合設計要求以及相關規(guī)范，并順利通過竣工驗收。目前，該項目已正式投產一年，從當前的使用效果看，實現(xiàn)了預期的目的，取得了非常好的社會和經濟效益。

參考文獻：

[1]任傳利.淺析碳纖維布在鋼筋混凝土結構加固中的應用[J].中國科技財富，2010（22）：318-319.

[2]潘峰.CGM灌漿料在加固改造工程中的應用[J].施工技術，2003，32（6）：34-35.