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1 6 4 管理施工 城市道桥与 防洪 2 0 1 1 年5 月第 5 期 混凝土结构加固技术在旧建筑改造中的应用探讨 葛 国华 上海斯 美科 汇建设1 程 咨询有 限公 司， 上海 2 0 0 0 9 2 摘要 该对建筑 结构加 固新 技术 的特点 及运用 、 没汁构造 、 施 工过程等 方面的 问题及 相应的处理 措施进行 了探讨 ， 以确保加 固工 程质量 ， 从而 确保结 构安全 使用 。 关键 词 粘 钢 ； 碳 纤维 ； 型钢 ； 注胶 ； 基 处 中图 分类号 T U 3 7 5、 T U3 2 ． 0 2 文献标 识码 B文童编 号 1 0 0 9 7 7 l 6 2 0 1 1 0 5 0 1 6 4 0 3 0 引言 钢筋混 凝 土结 构是 目前 最 为广 泛 的结构 形 式 。 新 中国成立前 ， 在 国内一些 大城市曾建造过一 些钢混结构的办公楼 、 商场 、 厂房等。有 的已经有 7 0～8 0 a的历史 ， 不少至今仍在使用。 新 中国成立 后 ， 2 0世 纪 5 0、 6 0年代建 造了大批钢筋混凝 土厂 房和公建 、 办公楼。这些房屋使用至今也有 3 0 ～ 4 0 a 的历史 ， 由于使用维修不 当或者建造 质量原因 ， 许 多房屋存在这样或那样 的问题 ， 有些相 当严重 ， 危 害结构安全 。 由于土建投资大 ，所以尽管房屋存在一些问 题 ， 往往不会 因此拆除重建 ， 而是采用结构加固的 办法 ， 只要花少量的投资来维修 、 加 固就可 以恢 复 其承载力 ，确保安全使用 。另外 由于新的使用要 求 ，房屋要改变用途或进行夹层等也需要对原结 构进行加 固。 近 年来 发展起 来的建筑结 构加 固新技 术 ， 主 要有 加 大截 面 、 增补钢 筋 、 预应 力 、 改变 传 力途 径 、 改变受 力体 系 、 粘钢 、 包钢 、 粘贴碳纤维等。加 固设计与新设计的区别在于其受到原构件的制 约 。 加 固设计 除了要考虑安全和经济因素外 ， 还应 考虑实际受力情况 ， 周 围环境 ， 施 T的可行性 。同 一 种方法对某种结构形式特别适 用 ，而对于其他 结构不一定适用。 本文结合工程实例 ，对粘钢加 固技术及碳 纤 维加 固技术进行探讨 。 1。 粘钢加 固技 术及 工程 实例 1 ． 1 简介及适用范围 粘钢技术 以其安全可靠 、 易操作 、 价格适宜而 倍广泛使用 。 混凝土粘钢加 固技术 ，即应用高强度建筑结 收稿 日期 2 0 1 l 一 0 3 1 l 作者简介 葛国华 1 9 6 2 一 ， 男 ， 浙江绍兴人 ， 工程师， 从事丁 程 管理 、 咨询工 作。 构胶将钢板粘贴到混凝土构件上 ，达到对其补强 的 目的 。 粘钢使用的建筑结构胶具有强度高 、耐久性 好 、 具有一定 弹性 ， 可J 泛用 于 各类硬质建材粘 贴 ， 特别是 预制构件 ； 各类构件 裂纹修补 、 构件粘 钢加 固及需提高承载力及抗震性能 的场合 ；构件 的锚 同、同定及某些装饰施工粘结接等 ；建筑防 腐 、 密封 、 堵漏及防水等。缘于结构胶具有优 良的 物理性 能 ，其被应用于粘接较大荷载的各类结构 构件进行加 固， 在结构补强时 ， 显示出许多突出的 优点 1 简单 、 快捷 、 受力明确 ； 2 结构整体性好 ， 抗裂性能好 ； 3 强度 、 刚度高 ； 4 抗震性 、 抗疲劳性能优 良； 5 施工工期短 、 造价低 ； 6 施工方便 、 可不停产 。 1 ． 2 设 计构 造 外包粘 钢加 固结构 ， 尤其是框架结构 ， 节点受 力最 为复杂 ， 构造处理相当别扭 。 为保证力的有效 传递 ， 在加 同区， 框架柱的外包角钢应通长设置 ， 中间不得断开 。 下端应视柱根弯矩大小 ， 伸到基础 顶面或锚 固于基础 ； 中间应穿过各层楼板 ； 上端应 延伸至加 固层 的上层楼板 或屋面板 底面。对于 框架梁或连系粱 ， 梁角钢无法连接通过梁柱节点 ， 可于相应位置 的柱设置加强型钢箍和附加受力钢 筋 ， 于梁角钢相互焊接传力。对于二 阶排架柱 ， 上 下柱交接节点或牛腿节点 ， 应用斜杆特别加强 ， 加 强范 围， 从牛腿 上下沿算起 ， 各取梁高 ， 且 不小 于 5 0 0／ 2 0 ／ 7 1 ； 上拄 内侧 角钢应插 入节点 ， 并保 证 于下 柱角钢的搭接长度不小于 5 0 0 IT l m； 原柱顶部埋设 件应与角钢相互焊接 ， 以增强柱端抗剪能力 。 梁柱受力角钢应用封闭式扁钢箍或钢筋箍焊 接固定 。问距不大于 5 0 0 m m和 4 0 0 m m，节点 区 减半 ，外包受力角钢最小截面尺寸 ，对于柱子为 L 7 56 ， 对 于梁 为 L 5 05 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年5月第 5 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 6 5 1 ． 3 工程 应 用 实例 1 ． 3 ． 1 工 程概 况 需进 行加 同改造的 已有建筑物原设计 T程名 称为建设路桥机械有 限公司大机组车 问 、冷 l_ 二五 车间。该项结构加 同改造原 因 建筑使用 功能改 变 。 改造后保 留并加 同现有柱梁结构及屋顶结构 。 该工 程为 2 0 1 0年上 海世博 会城市 最佳 实践 区中 部 系 列 展 馆 中 的 B 一 4组 系列 展 馆 ， 由三 栋 老 厂 房 改造而成。主要设计 内容为对 栋老厂房进 行改 造 ， 使其拥 有共 1 5个 展示 区 ， 以满足世 博会期 间 的布展需求 。 根据施工 图纸要求 ， 此次结 构加固采 用 了植筋 、 外包粘钢等加 同施工工艺 。 具 体需加固 的梁 、 柱位置和数量均按丁程施 工图纸。 1 ． 3 ． 2 施 工 工 艺 1 ． 3 ． 2 ． 1 施工 程 序 原材料 进场 、施工准备一定位一混凝 土表面 处理一 型钢 、钢板下料一钢板提升一钢板焊接 同 定一 化学螺栓 同定一表面封胶 、预埋注胶 嘴一 配 置胶水 、注胶一胶水 同化一钢结构表面 防护一 现 场清理。 1 ． 3 ． 2 ． 2 施 工 准备 施T 前应对粘贴部位混凝 土所处 的环境 温度 及湿度进行测量。 若混凝土所处环境温度小于 5 ， 湿度过大时 ， 则应采取措施 ； 使混凝 土基面达 到要 求 后 ， 方 可进 行 施 。施 T 前 应 按设 计 图 纸 ， 用 墨 线弹 m加同部 位的定位线 ；要求定位线与设计 中 心线偏差在 1 0 mm以内 ， 并 留好足够的工作 面。 1 ． 3 ． 2 ． 3 基 层 处理 对于原混凝土构件表 层出现剥落 、 蜂 窝 、 腐蚀 等劣化现象的部位应予 以凿 除 ，直 至完全露出新 混凝土面 ．埘于较大面积 的劣质层 在凿 除后应用 聚合物水泥沙浆进行修 复。 用混凝 土角磨机 、 电动 钢丝刷等 丁具去除混凝 土表 面的浮浆 、 油污 、 粉刷 层 等杂质 ， 构件基面的混凝土要打磨平整 ， 尤其是 表面 的凸起部 位要磨平 ，结构表 面平整度要 达到 5 l n l l l ／ I i 1 。结构转角粘 贴处要 进行倒 角处理 ， 并 打 磨成 圆弧状平 滑的曲面。用 吹风机将混凝 土表面 清理十净并保 持干燥 。 1 ． 3 ． 2 ． 4 型钢、 钢板下料及焊接 钢 板 、 型 钢按 设 计 尺 寸 划 分 为 若 干 块 。 钢 板 的 切割面应无裂纹 、 夹渣 、 分层和缺棱 。焊接 前清除 焊接 处钢 板表面 的水 、 氧化皮 、 锈 、 油污 。如钢板 未生锈或微锈蚀 ，采用砂轮或砂 布打磨后 采用脱 脂棉沾 丙酮擦 拭干净 。 若钢板锈蚀严重 ， 需先用适 度盐酸浸泡 2 0 I l l J H， 使其锈层脱 落 ， 再用石灰水 冲 洗 ， 巾和酸离子 。严禁在接头 中间填塞焊条 、 铁块 等杂物 。 焊接工艺要求 根据 现场情况确定钢板厚 度 ， 现场粘钢 拼接处采用单 面焊接 ， 要求按 完全焊 透施T 。焊缝表面缺陷超过相应 的质量验 收标准 时 ， 对气孑 L、 夹 渣 、 焊瘤 、 余 高过 大等 缺陷应 用砂 轮 打磨 、 铲 除 、 钻 、 铣 等方法 去 除 ， 必须 时要 进行 补焊 ； 对焊接 尺寸不 足 、 咬边 、 弧坑 未填满等缺 陷 应 进 行 补 焊 。 1 ． 3 。 2 ． 5 配 置胶 水 、 注 胶 采用刮刀 ，在粘贴钢板两侧与粘贴混凝土 面 的缝 隙处 及 化 学 锚 栓孔 ，抹 2 ～ 3[ 1 1 1 1 1 厚 ，宽度 2 0 ～ 3 0 m m 的环氧胶泥 。 抹胶泥时应防止产生f l , F k 和气泡 ， 刮抹 时要平整 ， 保证封闭可靠 。刮抹环 氧 胶泥时 ， 间隔 2 I n ～ 3 H I 左右预埋注胶嘴一个。 为保 证封缝质量和灌注质量 ，当封缝材料达 到一定强度后 ， 应进行检查 ， 了解注胶嘴 和裂缝是 否畅通 ， 封缝是否牢 固密实 。 根据灌注胶产品使用说 明书规定配制灌注胶。 胶水要预先试配 ， 调整出最佳比例 ， 且不要配多 ， 防 止同化过早 ， 并视情况适 当掺入专用稀释剂。 灌注前将灌浆机清洗十净并保持十燥 ，将配 置好的灌注胶加入灌浆机 ，将灌浆机注胶管接在 预埋 的注胶嘴上 ， 采用低压泵低速灌注胶水。 在灌 注时 ， 边灌 注边用木锤轻敲钢板 ； 当灌 至下一相邻 注胶嘴往外 溢浆时 ， 即停止该注胶嘴注胶 ， 将灌浆 机注胶管接 在下一 注胶嘴上 ， 继续注胶 ； 如此依次 灌注 ， 直至灌 注密实 。浆 液 同化后 ， 拆 下注胶嘴 ， 用 环 氧 胶 泥 封 口。 施工完毕 ， 3 d内不要 冲击钢板及在上部增加 荷载 。 结构胶 同化后用小锤轻轻敲击钢材表面 ， 从 音响判断粘接效果 ， 如有个别空洞声 ， 表 明局部不 密实 ， 须再次 高压注胶予 以补实 。 1 ． 3 ． 2 ． 6 钢结构 表面防护 胶水 固化后 ， 将钢板 表面清理干净后 ， 钢板 宜 采用 2 0 1T l l q q 厚 MI 5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 。 2 碳 纤 维加 固技 术及 工程 实例 2 ． 1 简 介及 适 用范 围 碳纤维材料用于混凝 土结 构加 固修 补的研究 始 于上 世 纪 8 0年 代 美 、 日等 发 达 同 家 。 我 国 的这 项技术起步很晚 ，但 随着 我国经 济建设 和交通事 业 的飞速发展 ，现有建筑 中有相 当一部 分 由于当 时设计荷载标准低造成历 史遗 留问题 ，一些建筑 南于使用功能的改变 ，难 以满 足当前规 范使用 的 需求 ， 亟需进 行维修 、 加 同。 目前常用 的加 固方法 有 很 多 ， 如 加 大 截 面 法 、 外 包 钢 加 固 法 、 粘 钢 加 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 6 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 1 年5 月第 5 期 固法 、 碳纤维加固法等。 碳纤维加同修补结构技术 是继加大混凝土截面 、粘钢之后的又一种新型的 结构加固技术 。 碳纤维与传统的加大混凝 土截面或粘钢混凝 土补强相 比， 具 有节省空 间 ， 施丁简便 ， 不需要现 场 固定设施 ， 施工质量易保证 ， 基本不增加结构尺 寸及 自重 ， 耐腐蚀 ， 耐久性能好等特点 。另外 ， 采 用该工法 ， 可大大提高建筑物的使用寿命 ， 降低加 固成本。因此 ， 碳素纤维作为划时代的补强材料 ， 而备受青 睐和关注。 可用于混凝土结构抗弯 、 抗剪 加 固， 同时广泛用 于各类 T业 与民用建筑物 、 构造 物的防震 、 防裂 、 防腐的补强 。 主要优点如下 1 抗拉强度高 ， 是同等截面钢材的 7 1 0倍 ； 2 重量轻 ， 密度只有普通钢材的 1 ／ 4 ； 3 耐久性好 ， 可阻抗 化学腐蚀 和恶 劣环境 、 气候变化的破坏 ； 4 施 工方便快捷 、 省 力节时 、 施工质量 易于 保证 ； 5 适用范围广 ， 混凝土构件 、 钢结构 、 木结构 均可进行加 固。 可大幅度提高构件的承载能力 、 抗 震性能和耐久性能。 2 ． 2 工 程 应 用 实例 2 ． 2 ． 1 工 程概 况 特钢大舞 台位于世博浦东同区原上海浦东钢 铁 公 司内 ， 系对原 有主厂 房f 1号 和连铸 车 间 2 号 进行改造 。 主厂房 1号 2 0 0 0年建造 ， 为钢 结构三跨排架结构 。连铸 车问 2号 1 9 8 7年建 造 ， 为钢筋混凝土单跨排架结构 。 该工程改建后的建筑面积为 1 3 0 0 0 m 。改建 后包括 一座可容纳 3 5 0 0人的主舞台和一座可容 纳 6 0 0人的小舞 台， 以及相应的管理 和配套设施 ， 能在世博会期间提供 以世博会“ 城市 ， 让生活更美 好 ” 为主题 的演 出活动及各类非主流综艺表演 ， 包 括各参展国国家馆馆 日、 各省市馆 日、 各主题馆开 馆 日庆典及表演。 该改造项 目包括对原有钢结构 的空间结构改 造 、 保 留混凝土结构的碳纤维加 吲， 以及舞 台配套 设施施工和景观 改造 。施工 时遵循共生 、 配 、 尊 重 的原则 ， 根据改造后 的使用功能要求 ， 最大限度 地保 留原有建筑特色 ，反 映出世博园区前身工业 基地的遗迹 、 原貌。 其 中的连铸车 间从建成至今 已逾 2 0 a ，该区 域结构柱为钢筋混凝 土结构 ， 经过长时间的使用 ， 已有部分混凝土保 护层风化 ，结 构内钢筋锈蚀等 老化现象 ， 为改造后结构的安全使用带来 隐患。 此 外 ， 改造 巾对梁柱结构 的拆除 、 新增等变动 ， 需充 分考虑施工流程和安全技术措施的应用 以保证整 体结构受力体系稳定 。 结构加 同改造是为了提高和保证结构的承载 能力 ，在施丁过程 中如何对原有结构采取有效的 保护 ，以及选用合理的加 同方案并严格进行施工 质量 的控制也是该工程 的难点。 2 ． 2 ． 2 加 固方 案 比选 根据房屋检测单 位出具 的检测报告，该工程 连铸车问 内的钢筋混凝土结构柱，由于年久老化 已不能满足改造后 的使用荷载要求 。所 以需要采 取结构加 固措施。 目前较常用的加同形式有粘钢加 固、碳纤维 加同 、 预应力加 固等。首先 ， 利用回弹法对薄腹梁 混凝土进行检测 ， 以供加固参考 。 根据 没计意图，必须保 留原有结构 的外观 形 状 ， 恢复原有意识形态 。由于粘钢加 同施工周期较 长， 需要加大原混凝土柱 截面尺寸 ， 预应力加固施 工难度大 ， 丁期长 。 最后选取 了碳纤维加固作为 比 较符合 该下程的施工方法 ，既能保 留结构柱原有 的外观形态 ， 又能保证施工T期。 其加 固机理是将 碳纤维布采用高性能 的环氧类粘结剂粘结于混凝 土构件的表 面，利用碳纤维材料 良好的抗拉强度 实现增强构件承载能力及刚度的效果 。 2 ． 2 ． 3 施 工工 艺 2 ． 2 ． 3 ． 1 基 底处 理 连铸车问混凝土表层 已出现剥落 、 空鼓 、 腐蚀 等劣化现象， 这些部位予 以凿除 ， 对于较大面积的 劣质层在凿 除后使用环氧砂浆进行修复。 2 ． 2 ． 3 ． 2 材 料 碳 纤维 材料 C F R P 加 同修 补结构所 用材料 主要为碳纤维材料与粘贴用树脂。碳纤维材料抗 拉强度达到 3 0 0 0 MP a ， 延伸率 1 ． 5 ％。 2 ． 2 ． 3 ． 3 涂底胶 、 找平 按 主剂 固化剂 2 1 的 比例将主剂与 固化剂 先后置于容器 中， 均匀搅拌 ， 根据环境温度决定用 量并严格控制使用 时问。用滚筒刷均匀涂抹于混 凝上表 面 ， 等胶 固化后 以指触干燥 为准 ， 再 进 行 下一 步 施 工 。 2 ． 2 ． 3 ． 4 粘贴碳 纤维布 按设计 要求的尺寸及层 数裁剪碳纤维布 ， 除 非特殊要求 ，碳纤维布长度一般应在 3 r n之 内。 F R胶均匀涂抹 于所要粘贴的部位 ， 在确定所贴部 位无误后剥去离析纸 ，用特制 的滚子反复沿纤维 方 向滚压 ， 去除气泡 ， 并使 F R胶充分浸透碳纤维 布 。碳 纤 维布沿纤 维方 向的搭接 长度不 得小于 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 6 7 干法生产加工机制砂关键 技术 游 秋 波 汕头 市达 濠市政 建设 有 限公 司 ， f ‘ 东汕头 5 1 5 0 5 4 摘要 机制 砂是 岩石经 除土 开采 、 机械 破碎 、 筛分 制成 的 径在 4 ． 7 5 mi ll 以下 的岩石 颗粒 。砂 岩 、 石 灰 岩石质 是生 产加 T机 制砂 较 为理想 的矿 山材 料 ， 根 据 不同 的地 理位 置条件 选 取不 同 的生产 方法 ， 利用 千法 、 湿 法 、 筛分 法等 不 同方法 ， 均 能生 产 出 合格 的机制 砂 ， 但控 制砂 中石粉 含最 是干法 生产 加T机 制砂 的关 键要点 。 机 制砂生 产与 碎石连 产 ， 降低生 产成 本 ， 充 分利 用废 料 ． 节约 生产加 工场地 。 该文介 绍 了机制砂 生产 加 1 二 的技术 要点 关键 词 干法 ； 机制 砂 ； 生 产加 工 ； 关键技 术 中图分类 号 T U 5 2 1 I 文 献标 识码 B 文章 编号 】 0 0 9 7 7 1 6 2 0 1 1 0 5 一 O l 6 7 0 3 1 概 述 2机 制砂 的使用 范 围 高速公路湖南永州至蓝 山段 湘粤界 工程 ， 地 处西南重丘山岭 区 ， 线路 长度 1 4 5 ． 1 4 6 k m， 全线桥 梁 9 0座 ， 隧道 1 7座 ， 投 资 1 0 7 ． 9 2亿 ， 混凝土用量 2 6 0万 m ， 用砂量 1 4 0万 m’ ， 沿线天然河砂资源非常 紧缺 ， 南段要从 1 0 0 k m 以外的广东连州供应河砂 ， 北段要从双牌 、道县供应河砂 ，平均运距在 1 0 k m 以上 ， 且也不 能满足混凝 土用砂 的需 求 。永蓝高 速公 路位 于石 多砂 少 的重 丘 区 ，没 有天 然砂 供 应 ， 而石灰石岩 、 砂岩 等石质矿 山相 当丰富 ， 人工 生产加工 机制砂 ， 不仅解 决 了混凝 土用砂 供应 问 题 ， 节 约 了社会 资源 ， 带来 了很 大 的经 济效 益和 社 会 效 益 收稿 日期 2 0 1 1 0 3 3 0 作者简介 游 秋波 1 9 7 2 一 ， 男 ， 广 东 汕头 人 ， T 程师 ， 从事 公 路桥 梁施 T技术 1 作 。 适用于高速公路桥梁基础 、 下部结 构 、 上部结 构 预梁 、 现 浇梁混凝 土 ， 适 用于隧道初 喷 、 二衬混 凝土 ， 以及各 种砌筑砂浆工程 ， 可满足于包括高标 号 C 6 0及 以下不同标号 的混凝土 。 适 用 于 山 区高 速 公 路 砂 源 紧 缺 ， 运 输 线 路 较 长 ， 以及 经 过 经 济 比较 合 算 的 所 有 工 程 混 凝 土 。 机制砂 可选用石 灰岩 、 砂岩 、 花 岗岩 ， 以及 隧 道洞渣 等， 但优质机制砂最好选用石灰 岩制砂 ， 相 对生产成本低 ， 矿山多。 3干法 生产 机砂 的优点 3 ． 1矿 山选 择不受水资源 的限制 干法制砂不受水 源和环境 的限制 ，在水资源 匮乏的地方也可 以进行 ， 减少水 资源污染 。 O 0 网 m i l l o 、 碳纤维端部固定用粘贴横向碳纤维同定 3 结 语 见 网 1 。 一 ～ ， | 星 | 一 ‘ 匡 吓 向粘岵2 图 1 柱碳 纤维 加固 立面 图 2 ． 2 ． 3 ． 5 加 固产 品保 护 根据设计 对于混凝土立柱 的外观总体视觉要 求，在加 固后 的碳纤 维表面采取涂刷 界面剂作为 基底 ， 在此之上粉刷 、 批嵌 。这样 的施工方法 既对 加 同层起到了 良好保护作用 ，又不影 响外立 面装 饰 效 果 工程实践证 明 ，上述 两项 加固技 术对于混凝 土结构及构件 的补强加 固效果均十分理想 ，其综 合 经济效益和社会效益 良好 。 从 国际上看 ，大多数的发达 国家正积极地循 环利用 已开发 的建筑资源 ，而结合 目前我 国住宅 严重紧缺 的实 际情况 ，将产业建筑遗存改造成为 “ 转 型住屋” 的动态保护策 略使得房屋改建及加 固 项 目不断增加 ，让粘钢及碳纤维加固技术有 了用 武 之地 。 参考 文献 [ 1 ] 刘 匀 ， 张林 绪 ， 姜 维 山， 等 ． 钢筋 混 凝 土牲 外 包 钢加 固试 验报 告 J R1 ． 西安 西 安建筑 科技 大学结 构所 ， 1 9 9 8 ， [ 2 ] C E C S 2 5 9 0 ， 混凝 土结构 加 固技 术规 范[ s ] ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m