某酸洗车间混凝土排架结构加固设计.pdf

第 3 8卷第 1 期 2 0 1 2年 2月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 8 9 某酸洗车间混凝土排架结构加固设计 刘凌云 ( 黄淮学院建筑工程系， 河南 驻马店,4 6 3 0 0 0 ) 摘要： 结合工程实例， 介绍了某酸洗车间屋架、 钢筋混凝土楼板、 排架柱的具体加固方法， 并给出了各 自的施工工 艺要点。实践结果表明， 加固达到了预期的效果， 可为类似工程加固设计与施工提供参考。 关键词： 屋架； 楼板； 柱； 加固设计 中图分类号： T U 3 7 5 5 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 1 - 0 8 9 0 3 1 工程概况 驻马店某酸洗车间始建于 1 9 8 5年， 车间厂房为 单层单跨钢筋混凝土排架结构。该厂房东西方向 4 8 m， 厂房柱距6 m， 共 8 个开间， 南北方向跨度 l 2 m， 厂房高度 6 5 n l 。屋面梁与屋面板均为预制构 件。该车间因长期处在酸碱性环境 中， 造成其屋面 梁和屋面板因钢筋锈胀多处开裂， 存在安全隐患， 危 及作业人员的安全， 2 0 0 8 年4月厂方要求对该酸洗 车间现状进行结构安全性检测。 2 现场检测主要结论与分析 1 ) 酸洗车间为单层钢筋混凝土排架结构。排 架柱截面尺寸： 5 0 0 m m 5 0 0 m m； 屋面梁截面尺寸： 最高处： 1 4 0 0 m m 1 2 0 m i l l ； 最 低处 ： 1 2 0 0 m m 1 2 0 m m； 砖墙厚度： 2 4 0 m m； 屋 面板形式 ： 预制屋面 盖板 ， 单个面积为 ： 1 5 0 0 mm1 5 0 0 mm。 2 ) 酸洗车间屋面梁 、 板均有因钢筋锈蚀膨胀而 产生不同程度的裂缝， 裂缝最小宽度为0 2 m m， 最 大宽度为2 0 m m， 且大部分裂缝宽度均大于 1 m m， 梁、 板、 柱构件的裂缝较严重， 需进行加固处理后方 可继续使用。 3 ) 酸洗车间屋面板保护层厚度偏小 ， 导致面板 多处钢筋外露锈蚀， 一 轴间屋面板均有不同程 度的开裂， 需进行加固处理后方可继续使用。 4 ) 3 A B， 4 A B和 7 A B榀屋 面梁 混凝 土强 度分别为 3 9 8 M P a ， 3 7 1 M P a 和 1 6 8 M P a 。其中 7 A B榀屋面梁混凝土强度严重偏低 ， 应进行加固 补强后方可继续使用。 5 ) 酸洗 车间内混凝土碳化深度均已超过混凝 土碳化深度计算最大值 6 m m， 且混凝土碳化深度已 大于混凝土保护层厚度， 导致 内部钢筋锈蚀。对屋 面梁钢筋锈蚀部位进行检测， 其钢筋截面直径损失 收稿 日期： 2 0 1 0 - 0 9 1 0 作者简介： 刘凌云( 1 9 7 4一 ) ， 女， 河南周 口 人， 讲师， 主要从事建筑结 构教学 与设计 。 Ema i l ： l i u l i n g y u n 5 6 6 81 2 6 c o m 约为 1 m m。根据 工业厂房可靠性鉴定标准 ， 需进 行防腐和加固处理后方可继续使用。 3 结构构件加固方案 根据洛阳北易公司厂房检测报告和酸碱车间结 构， 由于酸洗车间屋 面梁及屋 面板普遍存在裂缝及 钢筋锈蚀现象， 且混凝土碳化深度对屋面梁及屋 面 板已大于碳化深度计算最大值6 m m( 碳化深度已大 于混凝土保护层厚度 ) 。w儿 采用碳纤维布加固法 处理 ， 如图 1所示。钢筋混凝 土屋面板用采用粘贴 碳纤维布加固处理， 排架柱采用外包混凝土法加固 处理 。 ( b )l - 1 剖面图 图 1 WJ L加固 3 1 屋架的加固与设计 屋架采用碳纤维布加固法 ， 结构加 固材料要求 如下 。 1 ) 碳纤维片材 碳纤维布的抗拉强度应按照纤维的净截面面积 计算， 净截面面积取碳纤维布的计算厚度乘以宽度。 碳纤维布的计算厚度应取碳纤维布的单位面积质量 除以碳纤维密度。单层碳纤维布的单位面积碳纤维 质量不宜低于 1 5 0 g m ， 且不宜高于 4 5 0 g m 。碳 纤维抗拉强度的标准值应I3 0 0 0 M P a ， 弹性模量 四川建筑科学研究 第 3 8卷 1 4 X 1 0 M P a ， 伸长率 1 5 。碳纤维布采用纤维 单位面积质量为 3 0 0 g m ， 计算厚度为 0 1 6 7 层， 碳纤维布的抗拉强度设计值不小于 1 8 0 0 N m 。粘 结材料应选用与碳纤维布配套的产品， 其性能应满 足 混凝土结构加固设计规范 。 2 ) 配套树脂类粘结材料 采用碳纤维片材对混凝土结构加固时， 应采用 与碳纤维片材配套的底层树脂、 找平材料、 浸渍树脂 或粘结树脂。底层树脂和找平材料的正拉粘结强度 I2 5 MP a ， 且不小 于被加 固混凝土 的抗拉强度标 准值。浸渍树脂和粘结树脂 的性能指标应满足 GB71 2 4 1 98 6， GBT 2 56 8 1 9 9 5， GBT 2 5 6 9 1 9 9 5 的相关要求。 碳纤维布加固施工要求如下。 1 ) 施工方法 表面处理： 清除粘贴部位混凝土表面浮浆、 油 污、 杂质， 若表面有蜂窝、 裂缝， 应进行修补， 使露出 结构本体后 ， 吹净 ， 并用丙酮擦净， 碳纤维布材料擦 除表面浮灰。 涂刷底层胶： 把按比例充分搅拌调制后的底 胶 ， 均匀涂在混凝土表面。 修补找平： 经上述工序后， 混凝土表面若有凹 凸， 用修补胶涂抹找平 。 胶料配制： 按称量比例调制粘结胶， 调制前对 甲、 乙两组分别搅拌， 混入后再充分搅拌 。 粘贴碳纤维 ： 按设计要求的尺寸裁剪碳纤维 ， 将配制后的粘胶 均匀涂抹粘贴部位 的混凝土表 面 上 ， 将裁剪好 的碳纤维敷设要涂好粘贴胶的基础上 ， 并用滚筒沿碳纤维纤维方向多次滚压使粘贴胶充分 浸透纤维中。 表面防护： 在贴的碳纤维最后一层表面均匀 涂上一道粘结胶。 检验： 粘贴碳纤维完工、 固化后， 检验粘贴部 位的密实度 ， 对局部不密实处进行修补。 2 ) 粘结剂施工必须遵守以下安全规定 配制粘结剂用的原料应密封储存 ， 远离火源 ， 避免阳光直接照射。 配制和使用场所， 必须保持通风良好。 操作人员应穿工作服， 戴防护口罩和手套。 工作场所应配备必要的灭火器以备救护。 3 ) 施工注意事项 施工时应注意安全， 屋面板及梁的松散混凝 土应轻凿 ， 严禁大锤敲打。 施工时不得伤及原有建筑钢筋。 施工时图纸尺寸与现场原有建筑不符时以现 场尺寸为准。 3 2 板的加固与设计 楼板灌缝处理如下 ： 1 ) 裂缝处理 。用钢丝刷或 毛刷清除缝 表面 的 灰尘、 松散层。用压缩空气清理浮灰 。 2 ) 埋设灌浆嘴。在裂缝的交叉点、 较宽处、 端 部每隔 3 0 0 4 0 0 mm埋设一个灌浆孔。 3 ) 封缝。裂缝表面用胶泥封闭， 封闭宽度为 1 0 2 0 mm。 4 ) 压气试漏。安装压浆机具， 检查密闭情况。 5 ) 配浆液。按 X H1 6 0胶 的说明比例配置适 量 的浆液。配置量根据灌注时温度及灌注进度有关。 6 ) 灌浆。接通灌 浆机具 ， 打开所有灌浆嘴 ， 吹 净管路灰尘杂质， 然后注入浆液， 进行灌注。灌注可 由裂缝一端顺次进行， 且注意压力变化 ， 不可过高 ， 以防崩管。一般压力可掌握在 0 2 MP a 。当灌浆的 吸浆率低于 0 1 m l mi n时， 停止灌浆。 7 ) 拆除、 清洗灌浆设备。 8 ) 灌缝浆液初凝后 ， 卸掉灌浆嘴 ， 并用胶封 闭 灌浆嘴位置。 碳纤维布加固楼板处理如下 ： 1 ) 混凝土表面处理。清除板面的抹灰层以及 剥落、 疏松、 蜂窝等劣化混凝土 ； 将顶板表面打磨平 整 ， 除去表面浮浆 ， 直至完全露出混凝土新面。 2 ) 找平处理。用环宇修复材料将表面凹陷部 位修复平整。 3 ) 粘贴碳纤维布。按一定 比例配置浸渍树脂 胶， 一次配置量应根据现场温度、 施工条件确定； 首 先按现场实际长度裁剪碳纤维布 ； 然后将浸渍树脂 胶均匀涂抹于所要粘贴 的部位 ； 用特制刮板沿纤维 方向挤压 ， 挤出气泡， 并使浸渍树脂充分浸透碳纤维 布； 粘贴第二层布应等纤维表面浸渍树脂指触干燥 后立即进行； 最后均匀涂抹浸渍树脂粘贴横向碳纤 维布。在碳纤维片材延伸长度范围内应通长设置垂 直于受力碳纤维方向的压条。压条宜在延伸锚固长 度范围内均匀布置， 且在延伸长度短部必须设置一 道， 每道压条的宽度不宜小于受弯加固碳纤维布条 带宽度的 3 5 ， 压条 的厚度不宜小于受弯加固碳纤 维布厚度的 1 2 。 4 ) 表面糙化。为了保证玻璃丝布表面粗糙度 ， 使其与上层构造层粘结牢固， 在浸渍树脂 干燥之前 表面均匀撤上干砂。 3 3 柱的加固与设计 结构用材如下 ： 1 ) 加固选用钢材为 H P B 2 3 5 ； 焊条选用 E 4 3系 列。 2 ) 加固用混凝土： C 3 5 。 3 ) 灌缝胶采用 A r a l d i t e X H1 1 1 A B及 A r a l d i t e XH1 60 AB。 4 ) 植筋胶选用 F I S V 3 6 0或 H Y一 1 5 0系列。 5 ) 灌浆料选用环宇复合灌浆料， 其性能应符合 有关标准的要求。 6 ) 混凝土界面剂， 其性能应符合有关标准要 求。 刘凌云： 某酸洗车间混凝土排架结构加固设计 9 1 材料选用除考虑主要受力性 能外 ， 还应考虑其 耐候性 和操作性能。 施工程序如下 ： 搭设加 固用脚手架一柱周 围砖墙 、 V型板拆除 一 粉刷层剔除一柱基坑开挖一放线一柱、 基础顶面 混凝土清理一锈蚀严重钢筋的修补一基础顶面和梁 柱节点处钻孔一植加固柱主筋及节点处箍筋一固化 养护一检测试验一绑扎钢筋一 支模 板一 浇筑混凝 土 。 植筋施工方法如下： 1 ) 划线定 位： 根 据设 计 图纸的配筋 位置及 数 量 ， 错开原结构钢筋位置， 标注出植筋位置 。请有关 部门验线 ， 合格后就可钻孔。 2 ) 钻孔： 用冲击钻钻孔， 钻孔位置应保证在模 板线内， 若 因原混凝土中钢筋影响不能保证时 ， 应尽 量靠近设计位置。孔深控制在 1 51 8倍钢筋直径， 根据钢筋直径选用合适 的孔径。一般情况下 ， 钻头 直径应 比钢筋直径大 38 mm左右， 比如 ： 直 径 8 mm的钢筋锚固深度 1 2 0 m m， 孔径 1 6 mm； 直径 2 5 mm的钢筋， 锚固深度 3 8 0 m m， 孔径 3 2 m m。 3 ) 清孔： 洗孔是植筋 中最重要 的一个 环节 ， 因 为孔钻完后内部会有很多灰粉、 灰渣， 直接影响植筋 的质量 ， 所以一定要把孔内杂物清理干净。方法是 ： 用不掉毛的毛刷， 套上加长棒 ， 伸至孔底 ， 来 回反复 抽动 ， 把灰尘、 碎渣带 出， 再用压缩空气 ， 吹出孔 内浮 尘。吹完后 ， 再用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁。 但不能用水擦洗 ， 因酒精 和丙酮 易挥发 ， 水不易挥 发 。用水擦洗后孔内不会很快干燥 。钻孔清洗完后 要请设计等有关单位验收 ， 合格后方可注胶。 4 ) 备料： 根据所植钢筋植筋大小， 按使用说明 备好植筋胶和钢筋。 5 ) 注胶 ： 植筋胶是双组分专用成 品， 取一组植 筋胶 ， 装进套筒内， 安置到专用手动注射器上 ， 慢慢 扣动板机， 排出铂包 口处较稀的胶液废弃不用 ， 然后 将螺旋混合嘴伸入孔底 ， 如长度不够可用塑料管加 长 ， 然后扣动板机 ， 板机孑 L 动一次注射器后退一下 ， 这样能排出孔 内空气 。为了使钢筋植入后孔内胶液 饱满 ， 又不能使胶液外流 ， 孔内注胶达到 8 0 即可。 孔内注满胶后应立即植筋。 6 ) 植筋： 在注胶前梁底模 板就已支好 ， 便于植 筋后钢筋定位 。植筋前要把钢筋植人部分用钢丝刷 反复刷 ， 清除锈污 ， 再用酒精或丙酮清洗。钻孔 内注 完胶后 ， 把经除锈处理过的钢筋立即放入孔口， 然后 慢慢单向旋人 ， 不可中途逆向反转 ， 直至钢筋伸入孔 底 ， 如图 2所示。 7 ) 固化养护 ： 钢筋植入后 ， 在梁底模板上定位， 在植筋胶完全固化前不能振动钢筋。 0 十 一 垤 l 1 0 t - 一 L一 图 2 外包混凝土加 固柱 壁 壅 i 1 1 8 ) 检测试验 ： 在植筋施工前 ， 要对所用钢筋及 植筋胶进行现场拉拔试验， 以确定钢筋及植筋胶是 否符合设计要求 。 9 ) 绑筋 、 支模 、 浇筑混凝土： 钢筋在抗拉拔试验 合格后就可按施工图开始绑筋 、 支模 、 浇筑混凝土。 注意事项如下： 1 ) 植筋完成后 1 2小时内严禁扰动钢筋 ， 1天后 可正常使用。 2 ) 植筋施工过程中严禁烟火 ， 施工人员必须带 手套作业 。 4 结 语 该工程加固方案合理 、 施工操作方便、 工期短 。 经过加固整修 ， 既满足了安全要求 ， 又保持了建筑外 貌 ， 经济合理 ， 经过一年多的使用， 情况良好 ， 达到了 投资方预期 目的， 受到业 主好评 。该项 目的成功 ， 给 此类工程一些借鉴， 取得了良好的综合效益。厂房 加固后继续使用 ， 2 0 0 9年 1 1月经过检测 ， 结构可靠 性满足规范要求 。 参 考 文 献 ： 1 扬凡 建筑工程质量案件分析与处理手册 M 北京： 科学 出版社 ， 2 0 0 4 ： 5 0 - 9 6 2 卫龙武， 吕志涛， 郭彤 建筑物评估、 加固和改造 M 南京： 江苏科学技术出版社 ， 2 0 0 6： 7 _ 5 4 3 罗芩隆， 赵敏， 胥春先， 等 碳纤维布测试方法研究 J 四川 建筑科学研究 ， 2 0 0 4， 3 O ( 3 ) ： 6 4 - 6 7 4 G B 5 0 2 9 2 1 9 9 9民用建筑可靠性鉴定标准 S 北京： 中国建 筑工业出版社， 2 0 0 2 ： 6 5 刘新生 ， 陈伟娟 碳纤维在钢筋混凝土梁抗弯加固设计中的应 用 J 工业安全与环保， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 1 ) ： 5 6 - 5 7 6 张华， 卢亦众 钢筋混凝土柱加固方法及设计分析 J 特种 结构 ， 2 0 0 5 ， 2 2 ( 1 ) ： 8 6 8 8