维普资讯 http://www.cqvip.com 福建建材 ２００５年 粘结钢板加固补强技术在混凝土 结构裂缝中的应用研究 刘强 （集美大学工程技术学院。福建厦门 ３６１０２１） 摘要在分析）琵凝土补强加固结构受力特征基础上，本史研究在混凝土裂缝处理中常见的 粘蛄钢板加固补强方法；介绍了其特点，设计计算，构造要点噩施工工艺过程。 关键词裂缝；加固补强；粘结钢板 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｙ面ｆＩｇ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ０ｆｆｏｒｃｅ ｉｎ ｄｏｉｎｇ ｒｅｍｅｄｉａｌ ｃｏｒｔｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓ乜ｅｒＩ已＝Ｉｌｌ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ－ ｐｅｒ，ｔｈｅ删朗Ｉｃｌｌｉ８ｍａｄｅｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄ ０ｆ ｄ０ｉｎｇｍ￣Ｋｘｔｉｌａｆｔｒｔｌｃｔｕｒｅ ８ ｒ ＝【ｌｌｗｉｔｈｔｈｅ ８ｔｉｃｋ ｓｔｅｅｌ 她ｉｎ ｃｏｎａｎｏｎ ｔｌ￥ｅ ｎｉ ｌｌａＩＩｄｉＩｌｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ０ｆ ｃｒａｃｋ。Ｆｕｒｔｈｅｒ ｎｉｔｒｏｄｕｃｅ ｉｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ｄｅ８ｉ ｃａｃｔｔｌａｉｆｏｎ，ｃｏ￣ｎｏ ｍａｉｎ ｐｏｉｒ￣ ｅｎｄ ｈａｎｄｉｃｒｄｔｏ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒａｃｋ；ｄｏ ｗ￣ｄｉｌａ蚰 ；ｔｌｌｅ ８ｔｉｃＩ【ｓｔｅｅｌ 在房屋建筑中，混凝土结构无疑是应用最广泛 成收缩变形；而补强加固一般是在未卸荷情况下进 的结构型式，而混凝土结构的裂缝是一个很普遍的 行的。新加部分在新增荷载时。既第二次加载下才开 技术问题，任何一幢钢筋混凝土建筑物由于种种的 始受力。导致新加部分的应力、应变滞后于原结构的 外因和内因都存在不同程度的裂缝。房屋的破坏和 应力、应变。因此。新、旧混凝土结构不能同时达到 倒塌大多是从裂缝的扩展开始的。不少建筑屋由于 应力峰值，破坏时。新加部分可能达不到自身的极限 有害裂缝的出现。不仅影响建筑物的使用。严重的还 状态。如果原结构在施工时的应力过高、变形较大， 会造成巨大损失。人们把裂缝视为建筑物濒临危险 有可能使新加部分的应力处于较低的水平，不能充 状态的征兆。而由于荷载引起的危险裂缝如果没有 分发挥作用，起不到应有的加固效果。 正确选择处理方法。将危及到工程质量和房屋结构 （２）补强加固结构属二次组合工作．新旧两部分 的安全。 存在整体工作问题，整体工作的关键在于结合而能 工程实践表明：各种超静定结构系统，其主要由 否有效地传递剪力。由于结合面混凝土的抗剪强度 荷载引起的裂缝。视其部位及危害程度控制最大允许 远低于混凝土自身强度。因此，二次组合结构的承 宽度０．４～０．５ｈｅｎ，称为“荷载裂缝控制”。宽度大于 载力比一次整浇结构略低一些。 ０．５ｒｒａｎ的裂缝。宜进行加固处理。梁的腹板中斜裂缝 ２粘结钢板加固法的特点 高度超过腹板高度的３／４者，除斜裂缝外，同时在梁 粘结钢板加固法，是指用粘贴剂把钢板粘贴在 端主筋处尚有水平裂缝者。均不论裂缝宽度大小，应 钢筋混凝土构件外部的一种加固方法。常用的粘贴 考虑进行结构加固补强。结构加固补强方法的主要 剂是结构胶。它由环氧树脂加入适当的固化剂、增韧 目的是提高结构和构件的强度、刚度、稳定性和耐久 剂配成。粘结钢板加固方法有如下特点： 性。常用的方法有加大截面法，外包钢。粘结钢板等 （１）工艺简单。只需对被加固构件的进行处理。 补强加固。本文将研究粘结钢板加固补强方法。 用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体， １混凝土补强加固结构受力特征 使钢板与构件很好地共同工作。 混凝土结构的补强加固是针对已建的结构进行 （２）粘贴剂硬化速度快。工期短。 补强加固，其受力性能与一般未经加固的普通结构 （３）粘贴剂的粘贴强度高于混凝土、石材等．可 有较大的差异： 已使加固体系与原构件形成一个良好的整体，受力 （１）加固结构属于二次结构。加固前原结构已有 均匀。不会在混凝土中产生应力现象。 荷载作用受力（既第一次受力），原结构存在一定的 （４）粘结钢板法加固所用的钢帮板厚度。一般为 压缩（或弯曲）变形，同时原结构混凝土已经基本完 ２～６ｎｒｎ。所占的空间小。几乎不增加被加固构件的 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期（总第９１期） 福建建材 断面尺寸和重量。 （５）加固效果明显，粘钢加固不仅补充了原构件 区，不得小于２００ｔ（ｔ为钢板厚度），亦不得小于 ６００ｍｍ；对于受压区，不得小于１６０ｔ，亦不得小于 的钢筋不足，而且还通过大面积的钢板粘贴，有效地 保护了原构件的混凝土不再产生裂缝或使已有裂缝 得到控制而不继续扩展，加强了结构整体性，提高了 原构件的承载力和抗裂性。 但是，由于粘结钢板法加固技术是一种新技术， 粘贴剂的抗老化性能、徐变性对粘结强度的影响，在 荷载下粘结钢板加固的试验及理论分析问题，都有 ４８０ｍｍ。对于大跨度结构或可能经受反复荷载的结 构，锚固区宜增设附加锚固措施（如螺栓）。 （５）钢板表面须用Ｍ１５水泥砂浆抹面，其厚度 为：对于梁不小于２０ｒａｍ，对于板不应小于１５ｒａｍ．。 （６）连续梁支座处负弯矩受拉区的加固，应根据 该区段有无障碍物，分别采用不同的粘结方法。当 连续梁上表面、侧面均有障碍物时，可于梁根部按 待进一步研究。目前，粘结钢板加固法一般适用于 １：３坡度将钢板弯折绕过柱子，并在弯折处设垫板， 承受静力作用的受弯及受拉构件，且环境温度不超 用锚栓紧固，钢板与梁柱形成的三角空隙，应用环氧 过６ｏｃ【二相对湿度不大于７０％的使用条件，否则应采 砂浆填实。 取防护措施；不适用于低于Ｃ１５混凝土构件的加固。 ５粘结钢板加固法施工要求 ３粘结钢板加固法设计计算 粘结钢板加固法施工工艺流程如下： 粘结剂的质量对粘结效果和加固计算都有较大 （１）表面处理。表面处理包括加固构件结合面 的影响，故应认真选择。在加固技术规范中推荐使 处理和钢板结合面处理，是粘结钢板加固法的关键 用ＪＧＮ—Ｉ型、Ⅱ型建筑结构胶。粘钢加固计算方法 工序。对于混凝土构件结合面应先打掉抹灰层，再 是以ＪＧＮ结构胶作为粘结剂的情况提出的。 根据构件表面的新旧程度，坚实程度，干湿程度，分 （１）受弯构件受拉区粘结钢板加固的承载力计 别按以下四种情况处理： 算 ①对很旧很脏的混凝土构件的粘合面，应先用 粘结钢板加固梁的截面受弯承载力可按现行国 硬毛刷沾高效洗涤剂，刷去表面油垢污物后用冷水 家标准《混凝土结构设计规范》的规定计算（文献 冲洗，再对粘合面进行打磨、除去２—３ｍｍ厚表层， １）。 直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹降粉粒。 （２）锚固粘结长度计算 ②若混凝土表面不是很旧很脏，则可直接对粘 锚固粘结长度Ｌｌ是指原梁不需要加固截面以 合面进行打磨，去掉１—２ Ｉｉ＇ｌｍ厚表层，使之平整，用 外的粘贴钢板延伸长度。当取剪应力分布系数为２ 压缩空气除去粉尘，再用脱脂棉花粘丙酮擦拭表面 时，可以得到： 即可。 ｚ ③对于新混凝土粘合面，先用钢丝刷将表面松 Ｊａｙ 散浮渣刷去，再用硬毛刷粘洗涤剂洗刷表面，或用清 式中：ｔａ——受拉加固钢板厚度 水洗净，待完全干后即可。 ．厂ａ ——加固钢板抗拉强度设计值 ④对于湿度较大或龄期在三个月内的混凝土构 ．厶——被粘混凝土抗剪设计值 件。粘结前须进行人工干燥处理。 若Ｌｌ得不到满足，说明钢板粘结长度不够。可 对于钢板粘合面，应根据钢板锈蚀程度，分别按 通过在钢板端锚固区粘结Ｕ型箍板来解决，也可采 以下两种方法处理： 用在钢板端锚固区增设膨胀螺栓的办法。 ①如钢板未生锈或轻微锈蚀，可用喷砂、砂布或 ４构造规定 平砂轮打磨，直至出现金属光泽。打磨粗糙度越大 用粘结钢板加固构件，应满足如下构造要求。 越好，打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直，然后用脱 （１）粘贴钢板的基层混凝土强度等级不应低于 脂棉花粘丙酮擦拭干净。 Ｃ１５。 ②如钢板锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡 （２）粘贴钢板的厚度以２～６ｍｍ为宜。 ２０ｒａｉｎ，使锈层陀螺，再用石灰水冲洗，中和酸离子， （３）对于受压区粘贴钢板的加固，当采用梁侧粘 最后用平砂轮打磨出纹道，用脱脂棉花粘丙酮擦拭 贴钢板时，钢板高度不宜大于梁高的１／３；对于受拉 干净。 区梁侧粘贴钢板时，钢板宽度不宜大于１００ｒａｍ． 表面处理工序完后。应立即涂胶，避免表面重新 （４）在加固点外的粘结钢板锚固长度，对于受拉 污染。 维普资讯 http://www.cqvip.com １６ 福建建材 ２００６年 （２）卸荷。为了减轻和消除粘贴钢板的应力、应 变滞后现象，粘结钢板前宜对对构件适量进行卸荷。 可采用千斤顶顶升方式卸荷。对于承受均布荷载的 梁，应采用多点（至少两点）均匀顶升；对于有次梁作 用的主梁，每根次梁下须设一台千斤顶。顶升吨位 以顶面不出现裂缝为准。 （３）配胶。目前结构加固用胶粘剂中最常用的是 ＪＧＮ型胶粘剂。ＪＧＮ型胶粘剂为甲、乙两组份。使用前 应进行现场质量检验，合格后方能使用。使用时甲、 区有效粘结面积不应小于９０％，非锚固区有效粘结 面积不应小于７０％。对于重大工程。为检验其加固 效果，尚需抽样进行加载试验，一般仅作标准使用荷 载试验。加载后要能满足构件变形、裂缝、应力等设 计使用要求。 （８）防腐处理。粘钢加固的钢板。应按设计要求 进行防腐处理。可在钢板表面粉刷水泥砂浆保护， 如钢板面积较大。为了有利于砂浆粘贴。可粘一层铅 丝网或点粘一层豆石。并在抹灰时涂刷一道混凝土 乙两组份按说明书规定的配比混合，用转速为１００～ 界面剂。水泥砂浆的厚度，对于梁不应小于２０ａｉ－，ｉｉ。 ３００ｒ／ｒａｉｎ的轴式搅拌器搅拌，至色泽均匀（约１０— 对于板不应小于１５ｒａｍ。 １ｓｔａｉｎ）为止。容器内不得有油污，搅拌时应按同一方 ６结语 向搅拌，以免带人空气形成气泡。降低粘结性能。 （１）工程实践表明采用粘结钢板进行加固处理， （４）粘贴。胶粘剂配制好后，用抹刀同时涂抹在 不仅加强了结构整体性，而且提高了原构件的承栽 已处理好的混凝土表面和钢板上，厚度１～３ｍｍ。中间 力和抗裂性。 厚边缘薄为宜。然后钢板贴于预定位置，若是立面粘 （２）粘结钢板加固在处理危险性的裂缝中适用 贴，为防止流淌，可加一层脱脂玻璃丝布。粘好钢板 于梁、板、柱等一般结构及大型结构和大跨度结构。 后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声。表示 （３）同时进行粘结钢板处理裂缝时，应进行表面 已粘贴密度，否则应剥下钢板，补胶、重新粘贴。 修补处理，以达到美观、防渗透、耐久性的目的。 （５）固定与加压。钢板粘贴好立即用特制Ｕ型 夹具夹紧或用卡具、支撑或膨胀螺栓等固定，并适当 参考文献 加压，以使胶液从钢板边沿挤出为度。膨胀螺栓一 １《混凝土姑构设计规范）（ＧＢＪＳ００１０—２Ｏ０２） 般兼作钢板的永久附加锚固措施。其埋设孔洞应与 ２《混凝土结构加固技术规范＞（ ：ｃＳ２５：９ｏ） 钢板一道于涂胶前配钻。 ３王赫．建筑工程质量事故分析．中国建筑工业出版 （６）固化。ＪＧＮ型粘结剂在常温下（２０℃）固化， 社，１９９９年 ２４ｈ即可拆除夹具或支撑。三天即可受力使用。若 ４吕西林．建筑结构加固设计．科学出版社，２００１年 ５王铁梦．建筑物的裂缝控制．上海：上海科学技术 低于１５℃，应采用人工加温，一般用红外线灯加热。 出版社，１９９ｒ７年 固化期间不得对钢板有任何扰动。 （７）检验。加固构件的粘钢质量，一般采用非破 联系电话：Ｏ１３ｏ０３９１０９２８ 损检验。即外观检查钢板边缘溢胶色泽、硬化程度。 邮箱：ｌｉｕｔａａｑ￣＠ｙａｈｏｏ．伽．ＣＩ！ 以小锤敲击钢板，检验钢板的有效粘贴面积。锚固 通信地址：集美大学工程技术学院建筑工程管理教研室 国家鼓励发展八项节能技术和产品 建设部有关负责人最近表示，我国鼓励发展八 与装置； 项节能技术和产品。分别是： ５、太阳能、地热等可再生能源应用技术及设备； １、新型节能墙体和屋面的保湿、隔热技术与材 ６、建筑照明节能技术与产品； 料； ７、空调制冷节能技术与产品； ２、节能门窗的保温隔热和密闭技术； ８、其他技术成熟、效果显著的节能技术和节能 ３、集中供热和热、电、冷联产联供技术； 管理技术。 ４、供热采暖系统温度调控和分户热量计量技术