粘鋼加固「電話--申工】碳纖維材料用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達國家。碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。我國的這項技術起步很晚，隨著我國經濟繁榮，建設事業的飛速發展，全國各地掀起了基礎設施、工業與民用建筑建設的高潮，現有建筑中存在原有設計荷載標準低，有些因使用功能的改變，難以滿足當前規范使用的需求，亟需進行維修、加固；相當比例由于設計、施工的問題或自然災害的打擊，造成結構破壞、承受能力降低，達不到安全使用要求，但又未達到必須全面摧毀拆除的程度，加固成了較為經濟的選擇。
常用加固補強的方法有多種，其中碳纖維布與粘鋼組合法加固法是繼增大砼截面、包鋼粘鋼之后的，目前應用較為普遍有效的一種新型加固技術。
1 實例工程項目概況
1.1 某教育中心項目的宿舍樓，為兩幢七層的鋼筋砼框架結構宿舍樓單體（建筑面積17839.3平方米），兩單體之間由鋼筋砼框架結構連廊相連（建筑面積為1032.2平方米），連廊的頂棚為單排柱支撐向兩側懸挑的廊帶式雨篷，一側為鋼筋砼板懸挑1.4m、一側為鋼筋砼格柵式小梁懸挑2.5m。
1.2 連廊頂棚結構施工完畢紙，砼達到設計強度后拆除模板支撐系統，2天后發現頂棚輕微傾向格柵梁一側，在懸挑板一側的立柱表面從上到下有多道肉眼可見水平裂縫，經量測寬達0.3-0.5mm。要求立即用鋼管在格柵梁一側采取了托撐處理，防止頂棚傾斜及立柱上橫縫的繼續發展。
1.3 經設計單位到現場查勘并驗算，兩側懸挑件的重量懸殊且錨入單排柱的鋼筋偏弱為主要原因，出具了采用碳纖維與角鋼鋼板組合的加固方案。
設計圖略去，加固設計說明如下：
（1）相關施工應符合砼結構加固設計規范（GB50367-2006）。（2）碳纖維布采用2層單向織物高強度I級分次粘貼，纖維方向與柱縱軸方向一致。（3）環形箍的纖維受力方向應與柱縱軸方向垂直，上下層靡靡之間搭接寬度不小于50mm。（4）構架柱四角采用L50x4角鋼包裹，根部三面采用L63x5角鋼，另一面采用-500x6鋼板包裹、5.8級M22錨栓連接。（5）柱根東側與屋面梁交接處采用-2000x200x10與L63x5角鋼焊接，焊縫高度6mm。（6）鋼材Q235鋼，焊條E43，焊縫高度6mm，角焊縫質量等級3級，對接焊縫質量等級2級。（7）BWL1全長采用2層外包碳纖維進行加固，梁兩端采用鋼板箍，其余范圍采用碳纖維環向箍。（8）施工之前需對柱截面棱角進行打磨圓化，圓化半徑不小于25mm。（9）施工完畢后應及時對纖維材料進行防護處理，避免暴露于陽光和空氣中。
2 加固工程作業內容om
主要為碳纖維布粘貼，鋼板粘貼，化學錨栓等。
3 加固用膠介紹
3.1 本案用膠為上海某產品，分為粘鋼結構膠A、B組份；碳纖維浸漬膠A、B組份。
3.2 粘鋼結構膠A、B組份
3.2.1 JA-400粘鋼膠系A、B雙組分改性環氧類結構膠，分常溫固化（JA-400N）、低溫固化（JA-400L）和潮濕環境固化（JA-400D）三種類型的產品。具有粘接力、剪切力強，抗老化、耐介質（、、水）性能好、抗沖擊性能強，常溫固化、硬化過程收縮小、施工無流淌，不含揮發性溶劑、無以及施工方便等特點。
3.2.2 適用于改造工程中混凝土構件外部粘貼鋼板加固；土木工程中各種建筑材料的自粘和互粘；配膠比例：A、B組份配比為2：1。
3.3 碳纖維浸漬膠A、B組份
3.3.1 JA-800系列碳纖維膠系A、B雙組份改性環氧類膠粘劑，由JA-801底膠、WLB-802W修補膠、JA-803浸漬膠組成。WLB-803浸漬膠具有粘度低、強度高，浸潤性、滲透性好，抗老化、耐介質（、、水）性能好，室溫固化、不含揮發性溶劑、無以及施工流淌少等特點。
3.3.2 適用于JA-803浸漬膠主要用于加固構件表面碳纖維、玻璃纖維及其它纖維類片材的粘貼；配膠比例：A、B組份配比為3：1。
4 加固膠的使用要點及注意事項
4.1 粘鋼A、B組份結構膠
粘鋼加固施工要點：混凝土及鋼板表面處理→加固構件卸荷→配制JA-400粘鋼結構膠→涂膠、粘貼→固定、加壓→固化→卸支撐→質量檢驗→防腐、封閉處理。
4.2 碳纖維A、B組份浸漬膠
碳纖維加固施工要點：加固設計→混凝土表面處理→配制并涂刷JA底膠→配制JA-802修補膠涂刮找平→配制JA浸漬膠貼碳纖維布→固化養護→質量檢驗。
4.3 注意事項：施工環境通風、干燥，粘貼面潔凈、無油污；固化溫度不低于5攝氏度，環境溫度20-25攝氏度時固化時間不少于3天，平均溫度為10攝氏度時固化時間不少于7天；施工時必須具備手套、口罩、護目鏡等防護用品；若不慎弄到皮膚或衣物上，可用清洗劑清洗并用大量清水沖洗；基不慎食用或濺入眼睛，應立即就醫。
4.4 運輸、儲存：本品屬無、非危險品，按一般化學建材運輸；運輸途中不得曝曬、雨淋或倒置；A、B兩組份應分開存放，避免混雜；本品常溫（25攝氏度）下干燥儲存，儲存期12個月。
5 主要施工方法
施工時遵循先粘貼碳纖維布，然后進行粘鋼及角鋼包粘施工作業。
5.1 碳纖維布粘貼施工
5.1.1 碳纖維布及粘結劑材質特點
重量輕，幾乎不增加原結構荷重；擁有比普通鋼材高10倍的高拉伸強度（詳見下表）；良好的抗腐蝕性能，不受鹽分及的腐蝕；可抗化學反應，耐高溫和低溫；可與鋼筋混凝土表面緊密接觸，并可配合形狀施工；施工方便，可縮短施工工期。
粘鋼技術是一門既古老而又年輕的技術，它廣泛用于膠合板、纖維加工、建筑、機械、造船、航空及國防等重要領域。在民用建筑工程中，應用粘鋼技術對各類新舊建筑件進行連接、補強和加固，其中混凝土梁板常采用外部粘貼鋼板的補強方法。粘貼鋼板加固就是在混凝土結構的外側用結構膠粘貼鋼板補強以提高其受力強度和結構的安全性。它適用于受彎、受拉、受剪構件，主要原理是利用原構件的承載力，通過后粘鋼板和原構件共同作用，大幅提高承載能力。在國內許多典型工程中已普遍采用。粘鋼補強方法不僅可用于砼或鋼筋砼結構裂縫及其他病害的修補，還可用于設計承載能力不足的改擴建工程。眾所周知，砼裂縫是砼及鋼筋砼結構工程老化病害中為突出、為普遍的問題。宏觀裂縫不僅會降低結構的承載能力或剛度，同時，還將降低結構的防水性、氣密性、引起砼內鋼筋銹蝕或誘發其他工程病害，從而降低了工程耐久性，并可能釀成工程事故。所以，對于嚴重的砼構件裂縫，必須及時地采用合理可靠的修補措施進行補強加固，以防止或抑制其裂縫的開展，恢復或提高其承載能力和結構剛度，延長工程使用壽命。
一、工程概況：
廈門（新）站營運中心工程位于廈門（新）站西南側，緊挨（新）站南廣場，主要規劃建設辦公用房及配套服務設施。A區某棟樓因使用功能變更，結構設計荷載增大，原設計的梁、板、柱的承載力達不到要求，故須對原結構進行加固補強處理。
二、加固方案及材料性能
相關部門綜合考慮到工程的實際情況、進度要求和經濟效益等方面的原因，決定采用粘鋼加固補強技術對原梁、板、柱進行加固。
粘鋼加固與其他方法相比,有如下優點：技術先進，性能好；所占空間小，不影響被加固結構外觀和使用空間；加固施工周期短；材料消耗少；工藝簡便等。
鋼板采用16錳鋼和3號鋼鋼板。
粘貼劑選用經鑒定并在規范中推薦的JGN建筑結構劑-ZL-JGN型建筑粘鋼膠。該膠是一種承載結構高性能的膠粘劑，主要用于建筑構件的外部粘鋼加固補強，特別適用于傳統土建加固法難以施工和一些工期要求緊的加固工程中。
三、設計要點
粘鋼加固梁、板、柱的設計和施工執行《建筑錨栓技術標準》和《混凝土結構加固技術規范》。
設計的原則是將高強的鋼板粘貼于被加固的鋼筋混凝土構件的受力部位前沿，即在柱子柱側、梁底、梁側、板面、板底等部位進行粘鋼補強，使粘貼的鋼板承受拉力，并與混凝土變形協調，共同受力。從而發揮鋼板的強度，提高被加固構件的抗剪、抗彎、抗壓承載力。
對于粘貼在受拉部位的鋼板，由于原受拉鋼筋的極限應變εsu=0.01，比3號鋼鋼板比例極限應變值εsy=0.001～0.0025大10倍以上，雖然加固鋼板比原鋼筋有應力滯后的情況，但破壞時鋼板一般均能大到屈服強度，因此，其截面設計可按一般構件計算。
采用粘貼鋼板對梁、板構件進行受彎加固時的承載力計算，除應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》對受彎構件正截面承載力計算的基本假定外，尚應符合下列要求：
1構件達到受彎承載能力極限狀態時，粘貼鋼板的拉應變按截面應變保持平面的假定確定，但不應超過鋼板的允許拉應變；
2當考慮二次受力影響時，應根據加固時的荷載狀況，按截面應變保持平面的假定計算加固前受拉區邊緣混凝土的初始應變；
3在達到受彎承載能力極限狀態前，鋼板與混凝土之間不發生粘結剝離破壞。
粘鋼加固結合面的粘結強度主要取決于混凝土強度，因此被加固構件的強度不能太低。原結構的混凝土強度為C35，且主體經驗收通過，質量達到市優，適合用粘鋼進行結構加固補強。
四、粘鋼加固柱、梁、板設計的一般構造形式
柱：在與彎矩發生平面垂直的兩個面粘貼16錳鋼豎向板條，在箍板間隙處用3號鋼墊板填充。通長設置bu×t間距b的U形箍板，兩個箍板對接，板縫用3號鋼鋼板封口。箍板可以約束豎向鋼板的橫向變形，增強其抵抗平面外屈曲變形的能力，增加豎向板條的錨固作用，亦可部分約束核心混凝土的橫向變形，提高核心混凝土的軸向抗壓強度，起到套箍的作用。具體做法和節點處理見附圖（圖1、圖2）:
框架梁：梁面在負彎矩位置，即從支座邊緣往跨中1/3凈跨，懸臂梁的上表面，梁底全跨粘貼鋼板。梁腹全跨布置bu×t間距b的U形箍板，用3號鋼鋼板封口，可以增加縱向鋼板的錨固作用，亦可增加梁端部的抗剪能力。具體做法和節點處理見附圖:（圖3、圖4）
次梁：屬多跨連續梁。梁面在負彎矩位置，即從支座邊緣往跨中1/3凈跨，懸臂梁的上表面，梁底全跨粘貼鋼板，做法同框架梁。
建筑物是有一定的壽命的，建筑物中的鋼結構或是鋼部件損壞老化，就是影響建筑物壽命的一個重要因素。現行的辦法中有效的是對鋼筋混凝土結構進行有效的加固，使其的耐久性增強。工程施工方一般使用的方法有鋼筋置換法、預應力加強法、外包鋼加固、加大橫截面加固法等等，但是目前常用的辦法是粘鋼加固法，這種方法是直接的、簡單的方式，對建筑物的外觀影響很小，而作用卻是很明顯。此方法的使用需要注意一定的問題，比如在后粘鋼的部分，鋼板是否能夠與原來的鋼結構融為一體，是否會承當應當承擔的應力作用，都是需要注意的。粘鋼的膠質物，我們一般選用新型的乳膠水泥或是環氧樹脂，這樣不僅能夠起到粘貼的效果，還可以增加所粘貼部分的延展性。

我國的粘鋼工藝始于民國時期，在上世紀末期開始廣泛的應用。通過大量的實驗室工作與實地的實際應用，施工單位以及科研部門對于粘鋼工藝有了一定的認識，其在應用中存在著如下幾個方面的優點：在我國，粘鋼加固技術自20世紀70年代開始形成規模研究，通過大量試驗與工程實踐，已被廣泛地運用于工程實際中，粘鋼加固比較其它加固方法具有下述實用性：
一，可以不必增加荷載設計，不用重新對于原來的設計進行變動，就可以增加其荷載能力；
二，硬化的周期短，施工的周期短，可以大程度的減小施工對于正常使用的影響；
三，連接劑或是膠黏劑的強度以及延展性可以很好的傳導應力，能夠使后來的粘鋼與之前的鋼結構融為一體；
四，在粘鋼的過程中，不僅對于原來的結構進行了優化與強化，對于原來的鋼結構本身也是一種保護，增加了原結構的抗開裂性與抗震性；
五，節約成本，由于對于建筑結構原本的結構沒有進行大幅的改造與重新設計，節約了很大一部分成本，比其他的方法經濟實用。

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