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        老舊廠房的結(jié)構(gòu)加固施工工藝分析

        2022-04-01 09:25:58張馳文學(xué)包佳寶張晗陸立宇
        工程建設(shè)與設(shè)計 2022年5期
        關(guān)鍵詞:碳纖維混凝土結(jié)構(gòu)

        張馳,文學(xué),包佳寶,張晗,陸立宇

        (中國建筑第二工程局有限公司華南分公司,廣東深圳 518000)

        1 結(jié)構(gòu)加固施工工藝

        1.1 碳纖維布加固施工工藝

        碳纖維布加固具體施工時,首先進(jìn)行定位放線,再進(jìn)行基層清理,清除掉構(gòu)件表面的粉刷層及其他障礙物,對于結(jié)構(gòu)缺陷部位先修補再打磨,打磨后使用修補找平膠修補,接槎或轉(zhuǎn)角部位應(yīng)抹成平滑的曲面,待黏結(jié)劑配置完成后,進(jìn)行碳纖維布粘貼,先在混凝土表面均勻涂抹黏結(jié)劑,將裁剪好的碳纖維織物敷在涂好黏結(jié)劑的基層上,用滾筒沿纖維方向在已貼好碳纖維織物的面上多次滾壓。多層粘貼時,逐層重復(fù)上述步驟,最后一層碳纖維織物的表面均勻涂抹一道黏結(jié)劑并采用中粗砂進(jìn)行拍砂處理[1]。

        碳纖維布加固施工的重點主要有以下幾點。

        1)定位放線

        施工前應(yīng)按設(shè)計圖紙,在加固部位放線定位。為了定位準(zhǔn)確,在打磨工序結(jié)束后,還應(yīng)進(jìn)行二次放線。

        2)基層清理

        應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的粉刷層及其他障礙物,以確保碳纖維布粘貼在混凝土基面上,之后要將混凝土結(jié)構(gòu)中疏散的部分清除,露出主結(jié)構(gòu)層;如果混凝土結(jié)構(gòu)中存在裂縫,為了避免對整體項目質(zhì)量帶來影響,需要采用合適的填料進(jìn)行修復(fù);隨后保證其表面的平整性[2]。

        3)基面打磨

        施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的手段來保證粘貼部位混凝土的平整性,常見的以打磨為主;隨后去除其表面的油污、碎石等雜物,直到露出堅實可靠的基層為止;不同項目對平整度的要求存在一定差異,老舊廠房中平整度達(dá)到5 mm/m 即可;安排專業(yè)人員對構(gòu)件轉(zhuǎn)角處進(jìn)行打磨,使其成為圓弧狀,且保證圓弧半徑在20 mm 以上。

        4)基面清洗

        在上一道工序完成之后,需要對基面進(jìn)行清洗和修復(fù)。可先用鋼絲刷清除基面表層的粉塵,用丙酮徹底清理;處理完畢后用修補找平膠,對混凝土表面進(jìn)行修復(fù),保持10 mm 厚即可;模板轉(zhuǎn)角部位可進(jìn)行打磨處理,或是抹成平滑曲面[3]。

        5)配置黏結(jié)劑

        在配置黏結(jié)劑的過程中,要按照黏結(jié)劑供應(yīng)廠商提供的配比要求進(jìn)行,并參照具體的施工要求,可安排專業(yè)人員進(jìn)行處理。配置階段需要利用低轉(zhuǎn)速攪拌器,保證攪拌的均勻性,直到?jīng)]有多余的氣泡產(chǎn)生即可。值得注意的是,在攪拌過程中,應(yīng)營造良好的作業(yè)環(huán)境,以免雜質(zhì)進(jìn)入黏結(jié)劑中。

        6)粘貼碳纖維布

        碳纖維織物的具體粘貼步驟如下:(1)根據(jù)工程設(shè)計圖紙中的相關(guān)要求,將碳纖維布裁剪成相應(yīng)的尺寸和大小;(2)把按照要求配置完成后的黏結(jié)劑,均勻地涂抹在混凝土面需要粘貼的部位;(3)將裁剪好的碳纖維織物敷在基層上;(4)為了保證碳纖維織物和基層黏結(jié)的緊密性,施工人員可利用滾筒或者其他工具,對織物進(jìn)行反復(fù)滾壓,讓黏結(jié)劑充分浸透在碳纖維中,并保證其平整性,且沒有氣泡;(5)如果需要多層黏結(jié),可反復(fù)進(jìn)行步驟(1)至步驟(4);且需要在碳纖維織物表面干燥之后立刻進(jìn)行下一層的粘貼;(6)在粘貼最后一層碳纖維織物時,可在表面涂抹上一層黏結(jié)劑,利用中粗砂進(jìn)行拍砂處理,讓碳纖維布更加牢固。

        1.2 外包型鋼加固施工工藝

        外包型鋼加固具體施工時,首先進(jìn)行定位放線,再將混凝土表面鑿除、打磨,修補、清理混凝土基層。包鋼的鋼板表面處理應(yīng)先進(jìn)行除銹處理,再將錨栓孔定位、鉆孔,將型鋼采用夾具固定在原結(jié)構(gòu)柱身角部,逐步焊接綴板,最后進(jìn)行封口及灌漿座的安裝,待驗收合格后進(jìn)行灌漿。

        1.2.1 外包型鋼加固施工的重點

        外包型鋼加固施工的重點主要有以下幾點。

        1)在施工過程中,應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙上的相關(guān)要求,準(zhǔn)確把握加固構(gòu)件的位置,在必要的情況下可進(jìn)行標(biāo)注,從而讓需要進(jìn)行處理的基層部位更加明顯。

        2)對混凝土表面進(jìn)行打磨和鑿除時,一定要保證其表面的平整性,清理多余雜物,確保沒有油垢污物、潮氣和霜凍。在對老舊廠房進(jìn)行改造時,很多老式建筑表面都比較臟,而且污物殘留較為嚴(yán)重。為了提升處理效果,可先利用硬毛刷蘸取一定的洗滌劑之后,清理表面油污,隨后用冷水沖洗即可。如果黏結(jié)部位面層存在粉刷層,則要用鋼釬鑿除;混凝土表面的打磨深度需要根據(jù)其表面老舊程度進(jìn)行調(diào)整,直到能夠直觀地看到混凝土基層面,即可停止打磨;打磨完之后會在表面留下一定的松散浮渣,可利用壓縮空氣、高壓水槍、鋼絲刷等方式去除。在混凝土表面層完全干燥之后,可利用工業(yè)丙酮進(jìn)行擦洗,如果混凝土構(gòu)件濕度比較大,則要使用到無污染的熱源來進(jìn)行人工干燥。

        3)本項目為老舊廠房結(jié)構(gòu)的加工,由于該工程使用年限比較長,很多混凝土結(jié)構(gòu)都或多或少存在缺陷,比如,空洞、受腐蝕嚴(yán)重、內(nèi)部蜂窩等;要采用合適的方式進(jìn)行清除,并用修補找平膠修復(fù)10 mm。如果在裂縫處或混凝土接縫處漏水嚴(yán)重,則混凝土表面修復(fù)時將必須采取相應(yīng)防滲措施。修復(fù)材料固化、干燥后,用脫脂棉沾工業(yè)丙酮擦洗表面。

        4)為了保證鋼板質(zhì)量和使用壽命,對其進(jìn)行除銹是十分有必要的。如果鋼板沒有生銹,或是銹蝕現(xiàn)象比較輕微,可利用砂布、角磨機(jī)等進(jìn)行打磨;處理好之后的鋼板應(yīng)放在干燥通風(fēng)處,避免接觸水分,以及長期在陰暗潮濕環(huán)境中使用。

        5)鋼板錨栓孔的定位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工情況來確定,并合理調(diào)整孔洞的位置和尺寸,確保能夠和混凝土面上錨栓孔位置吻合[4]。

        1.2.2 型鋼的加工及安裝

        1)采用鋼板焊接加工,焊接采用坡口焊成型。2)型鋼安裝前,應(yīng)先對鋼板粘貼面進(jìn)行清洗。

        3)鋼板安裝前,必須檢查原結(jié)構(gòu)的平整度、垂直度,原結(jié)構(gòu)的表面平整度、垂直度越好,鋼板和原結(jié)構(gòu)之間的空隙越好控制。

        4)將型鋼采用夾具固定在原結(jié)構(gòu)柱身角部,以保證在后續(xù)施工步驟中不移位。型鋼同混凝土基面之間的空隙控制在5~8 mm(或按照設(shè)計要求控制)。

        5)逐步焊接綴板:將鋼板綴條按照設(shè)計間距逐根焊接在角鋼上,應(yīng)滿足設(shè)計要求的焊縫長度。

        1.2.3 灌漿座安裝

        1)封口及灌漿座的安裝。選擇質(zhì)量符合要求的封口膠,對鋼板邊緣和混凝土之間的缺口進(jìn)行填充,直到混凝土和鋼板邊緣的切口沒有縫隙即可,但要預(yù)留出灌漿座的位置。為了不影響灌漿座的安裝質(zhì)量,封口膠厚度要根據(jù)鋼板厚度決定。

        2)灌漿座之間的間距設(shè)置也有明確要求,應(yīng)參照設(shè)計圖紙中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行。施工人員應(yīng)保證灌漿座封口膠涂抹的均勻性,在封口膠凝固之后,將長度適宜的灌漿管直接安裝在灌漿座上,為了避免脫落,可用細(xì)鐵絲綁緊進(jìn)行牢固。

        1.2.4 灌漿

        1)灌漿之前的試氣是十分有必要的,主要具有以下作用:一是能夠避免灌漿管中積塵殘留,可將其吹出,以免影響到漿液的純凈度,保證工程質(zhì)量;二是試氣可以檢驗鋼板和混凝土之間是否存在縫隙,檢查封口膠是否按照要求補充到位;三是檢查封閉層是否出現(xiàn)了漏氣的問題,如果有,則要第一時間進(jìn)行處理。試氣的主要方法如下:將肥皂水滿刷在封口膠上,如果有漏氣的情況,肥皂水必然會產(chǎn)生氣泡,可讓施工人員用膩子進(jìn)行修復(fù)。

        2)在配置黏結(jié)劑時,控制好各材料的配比情況,確?;旌先萜髦袥]有殘余的灰塵、雜質(zhì)等。嚴(yán)格按照材料使用說明書中的相關(guān)要求,主劑與固化劑必須要嚴(yán)格按照一定的比例充分均勻混合;控制好攪拌方向和速度,同時營造良好的作業(yè)環(huán)境,以免雨水、灰塵、雜物等進(jìn)入其中;一次攪拌的黏結(jié)劑盡量一次用完,避免長時間閑置,如果過期則不能應(yīng)用到施工中。電動攪拌機(jī)、刮刀等都是常見的攪拌工具[5]。

        3)在使用灌漿泵之前,用丙酮全面清洗,使用完之后也要保證其清潔度;遵循從下到上的灌漿順序,保證灌漿的飽滿性。該工序完成之后做好養(yǎng)護(hù)工作,同時避免撞擊鋼板。

        2 案例分析

        2.1 案例介紹

        中德工業(yè)4.0 實訓(xùn)基地項目1 號廠房位于景德鎮(zhèn)市珠山區(qū)新廠西路351 號紅葉瓷廠院內(nèi),建于20 世紀(jì)90 年代,按使用功能劃分為東側(cè)主廠房區(qū)域和西側(cè)辦公樓區(qū)域。該廠房東西寬124.4 m,南北長101.3 m,總建筑面積約21 024 m2,平面整體大致呈矩形。主廠房區(qū)域為2 層廠房,建筑面積約18 132 m2,高度8.9~13.7 m。附屬辦公樓區(qū)域為4 層框架結(jié)構(gòu),建筑面積約2 892 m2,高度20.6 m?,F(xiàn)根據(jù)建設(shè)單位及設(shè)計要求,對樓原主體結(jié)構(gòu)的梁、板、柱進(jìn)行加固。首先,加固的基本要求為從下至上逐層加固,先進(jìn)行基礎(chǔ)及柱加固,而后進(jìn)行梁和板的加固?;炷林捎谜迟N碳纖維、外包包鋼方法加固。混凝土梁加固采用粘貼碳纖維、外包包鋼方法加固?;炷涟寮庸滩捎谜迟N碳纖維方法對板進(jìn)行加固。

        2.2 主要技術(shù)要點及難點

        1)涉及工藝較多:植筋、碳纖維布加固、加大截面、外包型鋼加固、粘鋼加固等;每個工藝本身都有一定的技術(shù)細(xì)節(jié)和技術(shù)措施要求。

        2)多個工藝存在交叉:除了加固工藝,同時還有施工的拆除等施工穿插;必然導(dǎo)致出現(xiàn)較多的節(jié)點做法、工藝交叉等。

        3)原結(jié)構(gòu)梁、板、柱粉刷層較厚(5cm)且混凝土基面平整度極差,對施工進(jìn)度及難度造成較大影響。因此,需剔鑿原結(jié)構(gòu)粉刷層,對于混凝土表面缺陷部位,應(yīng)采用聚合物砂漿進(jìn)行修復(fù),該材料適合仰面和垂直面施工。在進(jìn)行修復(fù)前,破損處如有露筋必須將鋼筋除銹,如有粗骨料松動等,應(yīng)將其清除,然后將破損處的原混凝土用丙酮清洗干凈。

        2.3 施工工藝

        1)碳纖維布加固施工工藝流程如圖1 所示,碳纖維加固的施工照片如圖2 所示。

        圖1 碳纖維加固的工藝流程

        圖2 碳纖維加固的施工照片

        2)外包型鋼加固施工工藝流程:基層清理→彈線→修補基層→鋼材表面處理→組裝焊接→檢查驗收→埋管注膠及灌漿→檢查驗收。外包型鋼加固的施工照片如圖3 所示。

        圖3 外包型鋼加固的施工照片

        2.4 施工質(zhì)量控制

        2.4.1 碳纖維布加固控制措施

        1)每道工序完成之后要進(jìn)行檢查,詳細(xì)記錄驗收流程,當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時,通知相關(guān)人員及時整改。

        2)如果發(fā)現(xiàn)修補區(qū)域有氣泡、孔隙,則應(yīng)進(jìn)行二次修復(fù)。

        3)為了保證碳纖維布和混凝土的黏結(jié)質(zhì)量,可通過小錘輕輕敲擊進(jìn)行檢驗,保證有效黏結(jié)面積在95%以上。

        4)對已經(jīng)施工完成的碳纖維布進(jìn)行正拉黏結(jié)強(qiáng)度檢測,保證現(xiàn)場溫度和濕度處于適宜水平,溫度在5~35 ℃,相對濕度小于80%。

        5)雨季施工??紤]到在工程施工期間可能遇到雨天,因此,在施工期間應(yīng)根據(jù)實際情況做好各項防護(hù)措施,防止雨水對已完成的半成品及成品的破壞。

        6)產(chǎn)品防護(hù)。施工期間應(yīng)做好以下幾種防護(hù):碳纖維布在儲存、剪裁、使用過程中應(yīng)做好防塵、防水等措施;碳纖維布配套膠應(yīng)做好防曬、防高溫等措施;打磨清洗完成的混凝土基面、涂刷好的底膠應(yīng)及時進(jìn)行碳纖維布粘貼,如不能,要做好防水、防塵等措施;完成粘貼的碳纖維布在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)做好防水、防塵、防撞擊、防壓等措施。

        2.4.2 外包型鋼加固控制措施

        1)打磨混凝土浮層直到露出新結(jié)構(gòu)面,及時清除混凝土表層的腐蝕、空鼓、氣泡等情況,并用符合要求的材料進(jìn)行修復(fù),重點關(guān)注裂縫部位。

        2)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),在混凝土粘鋼位置測彈打磨控制線。

        3)在打磨鋼結(jié)構(gòu)的黏結(jié)面時,一定要注意做好除銹和防銹工作,可利用砂磨輪光機(jī)進(jìn)行打磨,直到出現(xiàn)金屬光澤即可。

        4)焊接時角鋼與原結(jié)構(gòu)柱盡量貼緊,豎向基本順直,如原結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)較大偏差,應(yīng)進(jìn)行順直處理,綴板與角鋼搭接部位須三面圍焊,焊縫應(yīng)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。焊縫經(jīng)驗收合格后方可進(jìn)行下道工序。

        5)焊縫檢驗合格后,用環(huán)氧砂漿沿鋼材邊緣封嚴(yán),結(jié)合現(xiàn)場實際情況確定埋管位置及間距。如不埋管,可在角鋼和綴板邊上鉆φ8 mm 注膠孔,孔間距不大于500 mm。

        6)嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)膠說明書提供的配比配制,攪拌均勻后方可使用。配膠量以單次使用的量為宜,避免一次性配置過多,在利用氣泵和注膠灌進(jìn)行注膠時,遵循從下到上、水平同一方向的順序,依次注膠。最后一個為出氣孔,可不注膠,結(jié)束后清理殘渣。

        2.5 結(jié)果分析

        在此改造工程中,通過應(yīng)用碳纖維布加固及外包型鋼加固施工工藝,提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及安全性,保證了施工質(zhì)量。另外,加固工藝的使用,減少了老舊建筑拆除與翻新重建的施工成本,同時能夠完美地滿足使用功能及結(jié)構(gòu)安全,節(jié)約了大量成本。從目前來看,國家現(xiàn)在強(qiáng)力推行改造舊廠區(qū)、工業(yè)遺址、古文物建筑等,此技術(shù)研究適用于大多老舊結(jié)構(gòu)加固項目,能保證施工安全可靠,且費用低廉,值得推廣。

        3 結(jié)語

        結(jié)構(gòu)加固施工工藝在建筑施工中的應(yīng)用,特別是在老舊建筑改造工程中應(yīng)用,具有施工效率高、成本低、周期短等特點。因此,應(yīng)加大對此工藝技術(shù)的研究應(yīng)用力度,使其能夠在更多項目中發(fā)揮其優(yōu)勢。

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