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摘要：我国建筑业比较发达，其中钢筋混凝土是最为常见的建筑结构之一，由于建筑功能发生变化，或是设计存在问题，导致需要进行加固来保证结构的安全可靠。外包粘钢是一种常见的加固措施，这种施工方法操作简单、工期短，并且对结构的影响较小，在结构加固中应用比较多，本文对该技术在结构加固中的应用进行简单的分析。
关键词：外包粘钢技术；建筑结构；钢筋混凝土；钢板
建筑结构的寿命通常都比较长，尤其是钢筋混凝土结构，其使用寿命可达百年以上，但是，由于设计缺陷、施工质量或是材料老化等因素都会造成建筑结构的局部出现一定的损伤，影响到结构的正常使用，严重时会产生一定的安全隐患。我们可以通过加固方法来对建筑结构进行补强，通常加固法有加截面、碳纤维、喷射混凝土以及外包粘钢等技术措施来实现。对于外包粘钢技术来说，操作比较简单，施工周期短，并且对建筑的外观影响较小，在建筑结构以及桥梁加固等方面具有较好的应用范围。
1、外包粘钢法概述
1.1、外包钢技术简析
外包钢技术不会对原结构尺寸产生太大的变化，并且能够有效提升其荷载、延性以及刚度。通常采用环氧树脂化学灌浆的方式将结构构件外包，这种方式属于湿式外包钢加固；这种加固方式大多用于梁柱的加固，并且结构的截面尺寸不会增大太多。湿式外包钢加固先将角钢及扁钢外包与结构的四角或两角，然后使用灌浆料进行粘接，使得新加钢架能够与原结构共同受力，并且包钢能够对原结构进行紧箍，极大的增强了原结构的抗压强度。
1.2、粘钢技术简析
粘钢技术在结构加固中具有以下的优点：（1） 粘钢在建筑加固中不会为结构增加太多的荷载，并且该施工措施不会影响到原结构的受力。粘钢施工时，一般是将钢板粘贴到打磨过的结构表面，钢板一般都是5~20mm厚，对截面尺寸的影响比较小，建筑的外观也不会产生太大的变化。（2）粘钢使用的粘接剂凝固时间短，能够大大缩短工期，并且一般的结构在加固三天后就能使用，不会影响建筑的生产使用。因此，粘钢技术能够使用到一些工期要求比较紧张的工程当中，比如厂房加固，加固施工不会影响到厂房的正常生产。（3）粘钢使用的粘接剂强度较结构混凝土的强度高出很多，并且通过粘接剂的使用，钢板可以同原结构形成一个整体，极大的降低应力集中现象的发生。（4）粘钢技术能够极大的改善原结构的缺陷，并且粘钢的使用能够避免原结构裂缝的进一步扩大，大大改善了结构的整体性以及安全性。此外，粘钢技术的成本比较低，应用到结构加固中具有较好的经济效益。
2、建筑结构外包粘钢技术的实验
2.1、外包粘钢试验概述
本文通过对混凝土短柱的加固试验来分析外包粘钢技术，主要是对混凝土的抗压性能以及强度等进行分析，通过试验来研究钢板及水泥灌浆料对结构加固的影响。本文采用静载试验来检测构件加荷载直到破坏期间承受的荷载。
2.2、外包粘钢加固实验过程
（1）制作构件；本试验选择钢筋混凝土短柱作为试验对象，其中混凝土柱长度为600mm、长宽均为150mm，主筋为4φ6钢筋，箍筋为φ6@100。试验采用的混凝土柱尺寸为150*150*600，构件制作完成后需养护28d，然后对试验柱进行外包粘钢施工。我们需要在混凝土柱的周边使用2mm厚钢板，然后在钢板同混凝土柱之间的缝隙中灌入水泥灌浆料，如下图所示：
本试验需要制作4组构件，其中：第一组9根，3根部加固、3根圆形截面加固、3根方形截面加固；另外3组，每组6根，3根不加固、3根方形截面加固。
（2）加固试验施工工序；由于本试验的混凝土柱比较小，为此钢板加工为套筒进行实验，套筒选择为3种，截面尺寸分别为180、188mm的正方形，以及直径212mm的圆形。当钢板加工为180mm边长的正方形时，混凝土柱截面加大了44%；钢板加工为188mm正方形及212圆形时，混凝土柱的截面加大57%。为了确保试验过程中轴向加载的准确性，我们采用钢板箍对混凝土进行约束，确保试验结果的准确。
（3）试验结果分析；混凝土柱在完成加固后将试件进行轴压试验，3根一组进行；极限承载力试验同样也是3根一组。试验的结果如下表所示：
我们对试验结果进行分析也能发现：第一，操作人员在不断加载的过程中，未加固的混凝土与加固的混凝土柱会产生不同的变形，并且变形差异非常大。未加固的混凝土柱达到极限后会被压碎，方形加固的混凝土柱达到极限后中部凸出，粘贴钢板的纵向失稳，圆形钢板柱达到极限后会产生受压屈服，钢板产生起皱变形。第二，正常荷载下，混凝土柱纵向及横向同轴压为正比关系，当荷载持续增加，混凝土柱纵向及横向应变增加与荷载增加关系不成比例，这也表明混凝土柱未加固时会产生较多的裂缝。第三，混凝土柱承受的轴压力小于600kN，钢板同混凝土构件的轴向应变一起增加，当轴压力大于600kN后，两者的差异逐渐增加。第三，188正方形钢板与212圆形钢板加固的截面面积相同，但是圆形截面的加固承载力要明确强于正方形加固，而正方形钢板加固混凝土柱承载力要比未加固的混凝土柱提高2倍，圆形钢板加固混凝土柱承载力比未加固混凝土柱承载力提高3.6倍。
3、外包粘钢技术在建筑结构中的应用分析
3.1、卸载
通过外包粘钢技术能够将新旧构件形成一个整体，共同为建筑结构的荷载传递提供帮助。为了保证加固施工的质量，必须要保证构件的整体性，为此，施工人员必须要对原结构的表面进行处理。并且原结构混凝土的粘接强度小于混凝土自身强度，为此，我们需要卸掉原结构的活荷载，或是将原结构应力降低，保证加固施工的顺利进行。
3.2、外包粘钢施工概述
外包粘钢技术的施工工序为：基层处理→定位放线→钢板拼焊→模板支设→灌浆料施工。（1）基层处理；首先要将原结构的柱边、梁侧边以及板底等部位进行打磨清理，可以利用角磨机将结构表面的风化部分混凝土处理干净，然后将结构的表面凿毛，对于受到破损的结构表面必须要剔凿至坚实的结构面。（2）定位放线；根据图纸确定结构需要加大的尺寸，并且要现场对结构的尺寸进行复核，确保钢板加工尺寸的精确。然后在需要加固的结构上弹线，明确加固区域。钢板在进行粘贴时必须要进行除锈处理。（3）模板支设；需要注意的是，钢板加工完成后，必须要经过监理验收方能进行模板支设。在支模时，柱模需要从上开始，避免施工产生的灰尘掉入下部的模板，对加固质量产生一定的影响。（4）灌浆料的拌合；灌浆料的拌合必须严格按照规范及设计要求进行，用水采用饮用水或是其他符合要求的水源，用水量也需要严格进行控制。采用机械拌合时，必须要帮助搅拌时间达到1分钟以上。人工搅拌则需要保证拌合时间能达到3分钟左右。灌浆料的拌合尽量选择距离施工区域较近的地点，并且严格控制搅拌的量，一般要求拌合好的灌浆料需要在40分钟以内用完。此外，严禁在灌浆料中添加其他的外加剂。（5）浇筑灌浆料时应当从下开始，并且每个一段距离设置出气孔，确保灌浆料的密实性。
3.3、外包粘钢技术的具体应用
（1）原结构梁的加固；外包粘钢技术在梁的加固中，可以在梁侧面设置一道水平穿孔螺栓，并且螺栓孔必须要在粘钢前进行，钻孔时需要利用仪器将梁结构中的钢筋位置进行定位，然后穿入螺栓，粘钢完成后将螺丝拧紧，达到胶液流出为准。具体做法如下图所示：
（4）原结构墙加固，对于原结构混凝土墙体的加固来说，首先要在墙开洞部位沿着边界粘贴钢板，然后利用膨胀螺栓、方木等来挤压钢板进行加固，待粘钢强度达到100%后，拆除方木等，在钢板表面防锈刷漆。
总结
本文通过试验的方式来对外包粘钢技术在结构加固中的应用进行分析，通过试验我们也能发现：（1）原结构的混凝土强度越低，加固后结构的强度改善越明显，结构的承载力得到了明显的增强；（2）水泥灌浆料具有非常好的流动性，并且具有防离析、微膨胀等特性，同时强度能够满足加固要求，在外包粘钢施工中能够增加新旧构件的整体性，具有较好的适用性;（3）圆形加固的方式用钢量少，并且同样截面尺寸下，加固后的承载力要优于正方形加固，在不影响结构美观的前提下，可以参考圆形加固的方式。
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论文作者:吴建良
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：结构论文; 混凝土论文; 外包论文; 钢板论文; 建筑结构论文; 截面论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第17期论文;