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浅谈土木工程结构加固技术

浅谈土木工程结构加固技术作者:张磊来源:《城市建设理论研究》2013年第29期【摘要】对几种主要加固工法的介绍增进人们对加固技术的了解。

加固技术包括:碳纤维高效补强系统、后锚固植筋系统、粘钢补强系统、混凝土保护与修复系统本文主要介绍建筑结构的加固技术。

【关键词】建筑,结构,加固技术中图分类号:TU318 文献标识码:A前言随着我国改革开放成果的日益显现,我国经济实力得到了极大的提升,为应对日益增长的人居环境要求,大量居住、公共建筑建成并投入使用。

随着时间的推移,我国人口将不断减少,资源趋近枯竭,拆除尚能使用的旧建筑重新兴建新建筑势必将会浪费大量的资源。

改造加固既有建筑延长既有建筑的使用寿命必然会成为今后建筑工程的重点。

改造加固既有建筑延长既有建筑的使用寿命需要依赖加固技术才能得以实现。

由于近十年来我国加固技术进入高速发展期,人们对加固技术尚不熟悉。

下文通过对几种主要加固工法的介绍增进人们对加固技术的了解。

相信不久的将来加固技术必将成为土木工程施工中寻常工法而为人们所熟知。

二、土木工程结构加固技术│碳纤维高效补强系统► 使用│碳纤维补强系统是针对混凝土结构、木结构和砌体结构的高效加固系统需要对混凝土结构、木结构和砌体结构加固的主要因素为:·荷载增大 ·抗震加固 ·结构受到损害-商业建筑的使用荷载增加-加固柱子-建筑中材料老化-桥梁车辆吨位增加-加固砌体墙-钢筋锈蚀-工业建筑中重型设备的安装-加固梁板-车辆撞击-振动结构-改变建筑功能加固效果:·改善结构状态 ·改变结构体系·纠正设计或施工失误-减少变形-改变墙、柱位置-配筋不足-降低原有结构应力-楼板、墙体开洞-构建截面不足-减消裂缝► 优点│-自重轻,能在狭小的空间操作,施工时不影响房屋正常使用-强度高,能灵活的用于抗弯、抗剪加固-具有柔韧性,能包裹复杂外形的构件-适用于各种构件表面(梁、柱、通风管、管道、墙体)-抗碱等化学腐蚀和恶劣环境(本身无公害)-可对织物进行重复利用-织物覆盖平整►碳纤维补强系统-对装饰影响小-贮存寿命长,允许操作期限长-在操作前、操作中和完成后都允许环境存在湿气-强度高、高模量粘接剂-基材可以是混凝土、砌体结构、木结构等许多结构材料-抗高温-永久荷载作用下抗蠕变-抗震性能好极限应变大-具有触变性和易溶性,符合环保要求► 碳素纤维布施工工法概要碳纤维加固是采用同一方向排列的碳纤维织物,在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面,利用其紧密粘着于混凝土结构表面,使二者作为一个新的整体,共同受力,是一种非常简单且优良的加固补强方法。

步骤:底层处理---涂布底层接着剂----涂布接着剂----贴上碳素纤维片----渗透----脱泡---涂布接着---渗透----脱泡----加工----完成► 碳素纤维板施工工法概要│碳纤维板工法,是将同一方向排列的碳素纤维使用环氧树脂浸润,从而硬化形成CFRP板*(东丽碳素纤维板),并且采用胶状环氧系粘着剂将板粘贴在混凝土表面的简单补强作业。

步骤:用溶剂等清洁碳板---将粘着剂进行混合----在碳板上把粘着剂涂抹成圆弧状----在混凝土上粘结碳板用硬橡胶滚轴压制---除去多余的粘着剂----清洁碳板的表面----保养养护----根据需要表面涂装。

无需底胶涂布段差3mm以内无需修复│工程图片■公铁立交桥T梁加固■车间楼板加固(板顶)■办公楼楼板加固(板底)■高架桥箱梁加固■化工厂设备框架梁加固■厂房框架柱加固■厂房框架梁加固■碳纤维现场检测│后锚固植筋系统►后锚固植筋施工工法概要│后锚固植筋工法,是针对不同施工环境使用适当锚固剂在不同基材上成孔,将钢筋或螺栓锚固于基材内的一种施工工艺。

步骤:► 特点│shengcheng固化时间短,快速承载,可缩短工期;基材无应力,可进行小边距或小间距施工;具有抗疲劳、抗老化、抗酸碱、无蠕变等特点;一般具有高闪点、抗高电压(一万伏绝缘),使用安全;优质胶适用于地震多发区,振动机械的紧固等;耐候性好,经反复冻融循环锚固能力无明显降低;一般锚固剂安全无毒,可用于引用水环境;质量检查直观无安全隐患;► 安装钢筋建议钻孔直径钢筋直径Φ(mm) 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 40建议钻孔直径D(mm) 12 16 18 20 22 25 28 32 35 40 50│工程图片■剪力墙植筋■锅炉基础植筋■围栏植筋■柱增大截面植筋■新增楼板植筋植筋拉拔试验│粘钢补强系统钢板补强工法是利用环氧树脂特有的优良粘接性能和可注入性,将补强用钢板采用锚栓固定在混凝土表面,并在间隙处注入环氧树脂,从而起到补强的效果。

主要应用于桥梁的补强,工业与民用建筑混凝土构件的补强以及烟囱、水塔等构筑物的补强工程中。

►粘钢施工工法概要│shengcheng施工步骤:1涂抹式粘贴: 表面处理---设置锚栓--- 涂抹结构胶---安装钢板---表面清理----涂装◆表面处理◆设置锚栓◆涂抹结构胶◆安装钢板◆表面清理◆涂装2灌注式粘贴:表面处理---设置锚栓---安装钢板---封缝---注入环氧树脂----涂装工程图片■刚架拱结点粘钢加固■剪力墙洞口粘钢加固■框架梁、板粘钢加固■框架柱粘钢加固■桥梁腹拱粘钢加固■框架柱粘型钢加固■框架梁灌钢加固■框架梁粘型钢加固■排架柱牛腿粘钢加固■挑梁粘钢加固■楼板开洞粘钢加固│混凝土保护与修复系统►结构损坏的评估调查和诊断│►化学腐蚀修复钢筋锈蚀造成的损害碳化杂散电流/电位差腐蚀物质的侵蚀作用空气中的CO2与砼孔隙中◆不同导电能力的金属在砼上相◆氯化物会加速腐蚀进程的氢氧化钙反应连,导致锈蚀。

◆当氯化物的浓度超过0.2~0.4%CO2+Ca(HO)2→CaCO3+H2O ◆氯化物可能来自海水或化冰盐时,会分解惰性的氧化物。

可溶PH值为12-13→几乎不◆锈蚀也可能由于整个钢筋网内◆过去他们被用作混凝土防冻剂,溶,PH值为9 部往来的杂散电流造成的。

现已被禁止在钢筋混凝土中使钝化的钢筋→钢筋失去钝化膜用因碳化降低了混凝土的碱性导致电镀扶手被固定在挡墙上,裂除冰盐中的氯化物加速了钢筋的钢筋锈蚀处显示钢筋锈蚀了腐蚀,造成损害►结构损坏的修复│修复方案:表面处理→钢筋除锈→涂刷阻锈剂→表面修补→涂刷封闭剂钢筋阻绣剂钢筋阻锈剂是新一代液态有机复合型钢筋阻锈剂。

其主要成分是一些在混凝土中扩散性能优异的有机阻锈成分。

相对于无机固态阻锈剂,钢筋阻锈剂不含亚硝酸盐,在钢筋表面成膜更加均匀,可有效地避免钢筋发生局部腐蚀的危险。

钢筋阻锈剂与拌合水一起添加到新浇注混凝土中可吸附于钢筋表面形成一层分子化学保护膜,同时抑制钢筋的阴极和阳极腐蚀可有效地防止钢筋由于氯化物、碳化或杂散电流等各种原因造成的锈蚀。

项目品名成分有机物与无机物(不含亚硝酸盐)外观微黄色透明液体PH傎 7.5-8阻锈剂用量水泥用量的2%(质量比)施工温度 5-60℃盐水浸泡试验钢筋无锈电化学加速试验钢筋无锈60次干湿冷热试验钢筋无锈抗压强度提高10%(相对于空白)抗渗性提高20%(相对于空白)加修复工艺示意图缺陷部位混凝土清理涂刷界面剂分层填充聚合物砂浆修补完成养护►物理腐蚀修复性能指标 MS-504混凝土结构用聚合物砂浆抗压强度(MPa) 7d >2528d >40抗折强度(MPa桥梁在使用过程中受碱骨料反应、冻融、碳化、腐蚀性污染物的影响混凝土出现劣化保护层脱落钢筋锈蚀。

为有效恢复缺陷部位混凝土强度,可采用上述聚合物沙浆修补工艺对缺陷部位混凝土进行修补。

由于钢筋锈蚀严重威胁结构安全固必须采取阻绣工艺对钢筋进行防护。

可在界面处理前对钢筋进行阻绣处理。

若新建建筑处于恶劣环境中亦可直接在新浇注的混凝土中添加阻锈剂。

) 7d >528d >7拉伸粘结强度(MPa) 7d >0.828d >1.3混凝土结构在使用过程中受碱骨料反应、冻融、机械损伤等的影响混凝土出现劣化保护层脱落钢筋锈蚀。

为有效恢复缺陷部位混凝土强度,可采用聚合物沙浆修补工艺对缺陷部位混凝土进行修补。

由于钢筋锈蚀严重威胁结构安全固必须采取阻绣工艺对钢筋进行防护。

可在界面处理前对钢筋进行阻绣处理。

若新建建筑处于恶劣环境中亦可直接在新浇注的混凝土中添加阻锈剂。

►施工缺陷修复结构施工特别是现浇箱梁浇注过程中,受钢筋间距较小以及预应力套管的影响箱梁底板面混凝土经常出现局部缺陷。

由于缺陷部位钢筋间距小重新浇注混凝土很难浇注密实,加之目前结构混凝土强度一般在C50左右使用普通砂浆修补粘结力及强度难以满足设计要求。

为应对桥梁施工中出现的缺陷,经过反复试验研究发现采用聚合物砂浆修补工艺处理桥梁施工缺陷能够满足设计要求且高效经济。

聚合物砂浆修补工艺特点:由于缺陷部位混凝土缺失钢筋及预应力套管外露,为保证界面粘接采用混凝土界面粘接剂处理缺陷部位预应力套管及钢筋、混凝土表面。

混凝土界面粘接剂具有较强的粘接力可保证修补部位聚合物砂浆与原结构可靠粘接协同工作。

经过混凝土界面粘接剂处理的缺陷部位及时采用聚合物砂浆修补,混凝土结构用聚合物砂浆乳液与配套粉料混合成为聚合物砂浆,该砂浆为加固混凝土结构的聚合物砂浆,具有良好的的界面粘接性、高强性、早强性、保水性和抗裂性,具有水性环保、耐高温、抗老化的特性。

聚合物砂浆配置界面处理物砂浆填充固化养护结束语土木工程作为我国经济成分的重要组成成分,其发展牵动这国家经济命脉。

在土木工程施工中,结构加固技术应得到广泛了解,并不断改进,从而使得土木工程行业更上一层楼。

参考文献:[1]陈光宇浅谈土木工程中结构与地基加固技术黑龙江科技信息2012-07-15[2]王霞郭志刚浅谈土木工程中结构与地基加固技术民营科技 2012-05-20[3]李邵同山区建筑地基基础常见的主要问题与防治中国西部科技2006[4]张立人建筑结构检测、鉴定与加固武汉:武汉理工大学出版社2003.。

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