钢板粘结混凝土工艺：增强构件承载能力与刚度的有效方法

1、工艺原理

1.1采用高性能环氧胶粘剂将钢板粘接在混凝土构件表面，使钢板与混凝土形成统一的整体共同作用，并利用钢板良好的抗拉强度来增强荷载- 部件的承载能力和刚度。

1.2将钢板粘贴在梁上部侧面，并用高性能结构胶将钢板粘结在混凝土构件表面，使钢板与混凝土形成统一的整体。利用钢板良好的抗拉强度来增强钢筋混凝土梁的负弯。目的是力矩承载能力和刚度。为了更好地使钢板与原混凝土梁融为一体，在梁上侧钢板与梁下侧U型箍筋相交处通过埋植螺栓的方式确定了螺栓位置，并用特殊的加固胶将螺栓植入梁中。在内部，螺栓的暴露端用螺母紧固，以加强梁的完整性。由于钢板不能穿过钢筋混凝土梁的下端支撑，因此在那里埋设负弯矩钢筋。梁两侧钻孔，植入负弯矩钢筋，两端延伸件与钢板连接。 、加强整体性，提高梁在支撑处的负弯矩承载能力。

2、工艺流程及操作要求

2.1 工艺流程

5.2 操作要点

5.2.1 增强材料生产加工

1、加固用钢板应按设计要求的型号和尺寸进行切割。切削时应冷切，不得热切，以防止钢件变形，产生内应力。如果钢件的长度和宽度不能满足设计要求，可采用焊接，但焊接后的钢件应在平台或较光滑的地面上找平整形。

2、U型箍板在与梁上侧加固用钢板相交处按照设计尺寸进行弯曲。

3、负弯矩钢筋按设计规格尺寸切割。地脚螺钉为成品全丝螺钉，进入现场后按照设计尺寸进行切割。

4、按设计尺寸和位置在钢板和U型箍板上钻孔。孔径必须符合设计要求。

5.2.2 除锈抛光

1、钢板、U型箍板应根据其腐蚀情况，用磨床打磨除锈、打毛，使钢板具有金属光泽。粗糙度越大越好。磨削线应尽可能垂直于应力方向。用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面，待完全干燥后方可使用。

2、按设计要求在相应位置的钢筋和螺钉上进行标记，标明除锈清理的长度范围。在除锈长度范围内，用抛光机或钢丝刷对钢筋表面进行抛光，直至呈现金属光泽。在除锈长度内，用脱脂棉蘸丙酮将钢筋表面擦拭干净。

5.2.3 卸载

1、为了减少和消除后粘钢板的应力应变滞后，结构加固前宜先卸载混凝土梁。

2、卸料方法

1）对于旧建筑，采用拆除原有天花板、墙面装饰、地面、设备等方法，达到卸载静荷载的目的。

2) 去除活荷载。

3）对于一些无法卸载的元件，可以使用千斤顶来卸载。

三、卸货要点

1）对于均匀荷载的梁，宜采用多点（至少2点）均匀吊装；对于主梁带有次梁的，每根次梁下需安装一个千斤顶，起重吨位由设计计算确定。

2）施工时采用千斤顶、挠度计及其支撑系统作为支撑系统。基于挠度值和千斤顶力值的双向控制参数作为卸载的依据。

3）确定梁上钢板、卸荷点、挠度测量点的位置，组装支撑系统的构件，并在支撑构件下铺设厚度不小于50mm的木垫。用手动打磨机打磨挠度计的测量点，并将挠度计固定在测量点上。

4) 将支撑柱的根部和顶部压平并固定，并用千斤顶施加力，使支撑柱与支点对齐。施工过程中，若挠度计指示或千斤顶压力值发生明显变化，应停止施工并确认。只有确保安全、稳定的支撑后才能继续施工。多个千斤顶的卸料应同步进行。

4、卸货注意事项

1）无论采用哪种卸荷方法，均应严格按照加固设计要求确定卸荷值。不应因卸荷而造成加强构件新的裂纹或损坏。

2）使用千斤顶卸荷时，支撑系统的传力应合理可靠，防止因支撑系统传力不当而产生裂纹或结构其他部位的损坏。

3）支撑系统应具有足够的强度和刚度，保证其承载能力和变形能满足加固工艺的需要。

5.2.4 混凝土构件基层处理

1、混凝土表面若出现空鼓、剥落、蜂窝、锈蚀等现象，应凿除该部位，并用环氧砂浆修补凹陷处并抹平。当钢筋保护层脱落时，应将保护层凿掉，露出钢筋。钢筋应除锈修复并用环氧砂浆找平。

2、用角磨机将加固区域梁的不平整基面磨平，清除表面浮浆、油污等杂质，直至结构新表面完全露出，并用空压机吹去灰尘直到新的表面完全暴露出来。直到触摸处没有灰尘为止。边角应倒角并抛光成圆弧形，圆弧半径不应小于20mm。

5.2.5 混凝土构件裂缝密封

根据设计要求，混凝土构件裂缝采用结构胶密封，并采用灌浆密封。

1、根据裂纹情况应采取的密封方法：

1）环氧树脂水泥密封：对于无凹槽的裂缝，可用环氧树脂水泥密封。首先在裂缝两侧（宽度20~30mm）涂一层环氧树脂基液，然后涂一层厚约1mm、宽20~30mm的环氧树脂腻子。腻子涂抹时应防止出现小孔和气泡，并应刮平，以保证密封可靠。

2）粘贴玻璃丝布封缝：先在裂缝两侧（宽度80~100mm）涂一层环氧树脂基液，然后将除去润滑剂的玻璃丝布沿接缝从一端紧贴，无起泡、无褶皱，玻璃纤维布可粘贴1~3层。

3）水泥砂浆密封：可用水泥砂浆密封“V”形槽内的裂缝。可以先用刷子在“V”形槽表面涂一层环氧树脂浆料（1~2mm厚）。 、涂漆应平整、均匀，防止出现气孔和波纹，然后抹水泥砂浆。

2. 填缝

1）密封后应进行压力漏气试验，检查密封效果。密封水泥或砂浆具有一定强度后需进行渗漏试验。在检漏前的裂缝处涂抹一层肥皂水，并通过灌浆嘴通入压缩空气来查找泄漏处。 ，应修补、密封，直至不发生泄漏为止。

2）灌浆前用压缩空气吹净孔洞和裂缝。根据裂缝面积的大小，可采用单孔注浆或多孔注浆。裂缝上的灌浆可以从一端到另一端。灌浆时，要等到下一个排气嘴出来。立即关闭旋转核心阀并按此顺序进行。化学灌浆的灌浆压力宜为0.2Mpa。应逐渐增加压力，防止压力突然增加。达到规定压力后，应保持压力稳定，以满足灌浆要求。

3）当吸浆量小于0.1L/min时，继续注入几分钟，然后关闭注浆嘴上的旋转芯阀，停止注浆。

3、清理混凝土表面，保持平整、光滑。用脱脂棉蘸丙酮将粘合钢板擦拭干净，待粘合面完全干燥后方可使用。

5.2.6 植物负弯矩钢筋

1、根据施工设计方案和原设计施工图，确定并标记支撑位置梁两侧的钻孔位置线。钻孔应远离梁、框架柱的主筋和箍筋，以保证钢筋准确植入，即不能浮在梁上方或太低，以保证其能抵抗负弯矩。加固图见图5.2.6-1、5.2.6-2、5.2.6-3。

2、用冲击电钻钻通孔，保证孔壁的粗糙度。孔径的选择应严格按照规范进行。

3、清孔：用钢丝刷或硬尼龙刷清扫孔壁，清除孔周围的灰尘，然后用压缩空气吹出孔内的灰尘。重复此操作 3 次以清洁孔。清洁后，使用脱脂棉蘸丙酮。 、刷孔内壁，使孔最终清洁干燥。如果环境比较潮湿，必须使用加热棒进行干燥。最后用干净的脱脂棉将清理干净的孔口封严，防止灰尘、异物落入。

4、钢筋埋置：先将加工好的钢筋插入孔内，孔两端用环氧砂浆密封。密封时，一端留注胶孔，另一端留出气口，直至环氧砂浆凝固。稍后可进行高压注胶。将配制好的锚固胶放入胶桶中，安装胶嘴。通过注胶孔将锚固胶注入孔内，直至胶水从另一端的出气口溢出。然后，用环氧砂浆或其他材料密封注入孔和出气口。

5、固化：插入钢筋后，应保持螺钉静止，直至钢筋胶凝固，避免受外力影响。在适当的位置设置警示牌，防止粘合剂在固化前被碰撞或移动。

5.2.7 种植螺栓

1、定位：根据施工设计方案和原设计图纸，在混凝土梁上放置并标记需要埋设螺栓的位置。定位时应避开梁主筋和箍筋的位置，以减少对原结构的破坏，保证钻孔成功，避免重复钻孔。

2、钻孔：使用冲击电钻钻孔，保证孔壁的粗糙度。根据设计的螺杆直径和植筋技术规范确定钻孔直径。

3、清孔：清孔与负弯矩钢筋相同。

4、注胶：使用专用注胶枪注胶。胶枪的注射管应伸入孔底开始注胶，注胶时应将其拔出。注胶量应以螺栓杆插入后略有溢出为准，一般为孔深的2/3。

5、插入螺栓：将加工好的螺栓杆慢慢插入孔中。插入时，一边缓慢插入螺杆，一边向同一方向旋转，直至到达孔底。应一次性全部插入。如有必要，用锤子敲击外露螺钉的末端，以确保螺钉完全插入。此时，如果没有锚固胶从孔中溢出，则说明注胶量不够。必须将螺钉拔出，重新注入胶水，然后再次插入螺钉。 ，直到胶水溢出孔。

6、养护：养护与种植负弯矩钢筋相同。

5.2.8 钢板粘接

1、结构胶的制备及应用：JGN-II型建筑钢结构胶由改性环氧树脂、化学助剂、固化剂和填料组成。它是一种双组份室温固化高分子化学材料。 A组份为稠膏状粘合剂，B组份为固化剂，A、B组份按重量比2：1配制（严格按照产品说明书）并搅拌均匀。使用时，将A、B两组分按上述比例混合在一起，用搅拌器搅拌，转速为100-300r/min。当颜色均匀、无单组块时，即可涂胶。一般情况下，每平方米粘贴面积用胶量为5-7kg。由于粘合剂固化速度很快，因此必须准确计算每次加固的胶量。涂胶前，再次用丙酮擦拭钢板和混凝土表面，并先进行预贴试验，防止涂胶后两粘结面不吻合，预埋螺栓及孔尺寸不一致。预涂试验合格后，钢件和混凝土表面均须涂敷粘合剂层，厚度约为2-3毫米。粘合剂必须分布均匀，粘合剂层内部稍厚，边缘周围稍薄。 JGN-II型建筑钢材胶的使用温度为25℃。随着环境温度的升高，混合后的胶粘剂的固化速度会加快。环境温度过低或雨天湿度过高时不宜涂胶。

2、钢板粘贴及加压：钢板粘合后，应立即用专用U型夹钳夹紧，并适当加压，使胶水刚好从钢板边缘挤出。 U型箍粘贴后，拧紧预埋螺栓、螺母，作为钢板的永久性附加锚固措施。

3、固化：结构胶在室温下固化，24小时即可达到强度值的90%以上。此时，可将夹子或支撑件拆除。 72小时即可完全固化，可强行使用。如果温度低于5℃，应采用人工加热，一般采用红外线灯或电热毯加热保温，养护期间不得对钢板进行扰动。

5.2.9 钢板U型箍的粘接

1、根据设计施工方案的尺寸和间距，在梁的底部和侧面放置钢板U型箍，以粘合边缘线。

2、将结构胶按比例混合均匀后，用短毛滚筒将其均匀涂抹在工作面上。

3、粘贴钢板时，从梁底中部向两侧粘贴，避免施工时出现间隙影响加固效果，使U型钢板与工作面紧密结合。

4、U型钢板粘结后，应立即将预埋螺栓、螺母拧紧，作为钢板的永久性附加锚固措施。

5、钢板U型箍粘贴后必须保养24小时。不宜使钢板的粘接面受潮或震动。

5.2.10 负弯矩钢筋与钢板的连接

将负弯矩钢筋端部与梁口上侧钢板焊接，焊缝应饱满。

5.2.11 泄压检查

1、钢筋结构胶在常温和低温下均能良好固化。如果固化温度在25℃左右，加压固定系统24小时即可拆除，72小时即可投入使用。如果固化温度在5℃左右，加压固定系统可在48小时内拆除，并在96小时内投入使用。

2、钢筋构件的钢结质量应采用无损检验方法进行检验。即目视检查钢板边缘的溢胶情况，并用小锤敲击钢板，检查钢板的粘结密度。检查时，可用小锤敲击粘贴好的钢板，从声音判断粘贴效果。若锚固区有效粘结面积小于90%，非锚固区有效粘结面积小于70%，应将钢板剥离重新涂胶。

3、对于重大工程，为了真实检验加固效果，需要进行抽样荷载试验。一般只进行标准的服务负载测试，即重新添加所有移除的负载。结构的变形和裂纹发展应满足设计和使用要求。

5.2.12 防腐涂装

加固后，钢板表面应涂刷水泥砂浆进行保护。如果钢板表面积较大，为便于砂浆粘结，可先粘一层铅丝网或一层豆石，然后用20mm厚的M15水泥砂浆抹平。保护表面，避免钢材腐蚀。

6、材料、机械设备

6.1 材料

粘钢加固和修复混凝土结构所用的材料主要是钢板、螺杆、钢筋和粘贴用的建筑结构胶粘剂。

6.1.1 钢筋用钢

1、钢筋混凝土加固用钢板的品种、质量和性能应符合下列规定：

1）宜采用Q235级（3号钢）或Q345级（16Mn钢）钢。对于重要结构的焊接构件，若采用Q235级钢材，则应采用Q235-B级钢材。

2）钢材质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。

3）钢性能设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017采用。

4）不得使用无出厂合格证、无标志或未经现场检验的钢材。

2、当锚栓为钢螺钉时，应使用全螺纹螺钉，而不应使用锚固部分无螺纹的螺钉。螺杆的钢级应为Q235或Q345，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构》的规定。钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591。

3 承重结构的锚栓为地脚螺栓时，其钢材的性能指标应符合表6.1.1-1和表6.1.1-2的规定：

表6.1.1-1 碳钢和合金钢锚栓钢材拉伸性能指标

性能水平

4.8

5.8

6.8

8.8

锚栓钢性能指标

拉伸强度标准值fuk(MPa)

400

500

600

800

屈服强度标准值fyk或fs，0.2k（MPa）

320

400

第480章

640

伸长率δ（毫米）

14

10

12

注：性能等级4.8表示：fstk=400Mpa，fyk/fstk=0.8。

表6.1.1-2 不锈钢锚栓（奥氏体A1、A2、A4、A5）钢材性能指标

性能水平

50

70

80

螺纹公称直径d(mm)

≤39

≤24

≤24

锚栓钢性能指标

拉伸强度标准值fuk(MPa)

500

700

800

屈服强度标准值fyk或fs，0.2k（MPa）

210

450

600

伸长率δ（毫米）

0.6天

0.4天

0.3天

4、焊接材料的型号和质量应符合下列要求：

焊条的类型应与被焊接钢材的强度相适应。

焊条质量应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T 5117和《低合金钢焊条》GB/T 5118的规定。

6.1.2 建筑结构胶

1、承重结构用胶粘剂按性能分为A类胶和B类胶。 A级胶用于重要结构、悬臂结构、承受动力的结构。一般结构使用A类胶或B类胶。

2、承重结构中使用的胶粘剂必须经过安全性能检测。检验时，剪切强度标准值应按置信度C=0.90、保证率95%的要求。

3、胶粘剂采用专用于粘接钢材的改性环氧树脂胶粘剂。该施工方法采用JGN-Ⅱ结构胶。其安全性能指标应符合表6.1.2-1的要求，技术参数应符合6.1.2-3的规定。要求。

表6.1.2-1 钢材粘接用胶粘剂安全性能指标

演出项目

性能要求

测试方法标准

A级胶水

B级胶水

胶体特性

拉伸强度（兆帕）

≥30

≥25

GB/T 2568

拉伸弹性模量（MPa）

≥3.5×103（3.0×103）

伸长率(%)

≥1.3

≥1.0

弯曲强度（MPa）

≥45

≥35

GB/T 2570