重庆鹅岭二厂文创公园项目加固工程技术解析

2017-07-03阮恭明张顺清

重庆建筑 2017年6期

关键词：加固碳纤维灌浆

阮恭明，张顺清

（重庆通坤建设工程有限公司，重庆401120）

重庆鹅岭二厂文创公园项目加固工程技术解析

阮恭明，张顺清

（重庆通坤建设工程有限公司，重庆401120）

该文通过对重庆鹅岭二厂文创公园老旧厂区改造加固工程中选用的三种加固方式进行详细技术解析，为类似加固工程提供参考。关键词：碳纤维；粘钢；加固；灌浆

重庆二厂文创公园因使用功能改变、原有建筑物老旧、结构已近设计使用年限，难以保证使用的安全性和当前规范的要求。为延长使用年限和提高承载能力，特对原有建筑物进行了局部加固处理。本文选择了该项目中最具有代表性的几种加固方法进行介绍[1]。

1 碳纤维加固

1#楼消防楼梯为外挂式钢筋混凝土楼梯,因结构老化，原有结构不能满足安全使用和现行规范的要求。因此，在文创公园改造项目中，为更好地保留原有建筑物及其使用功能，对1#楼消防楼梯选用了粘接碳纤维布的方式进行加固处理。

图1 1#楼消防楼梯

1.1 碳纤维加固的优点

碳纤维加固具有节省空间、施工方便、不需现场及临时固定设施、易保证施工质量、材料自身轻薄对结构尺寸和自重影响小、具有较强的耐腐蚀和耐久性等特点。采用粘接碳纤维法加固能显著提高建筑物的承载能力，延长建筑物使用寿命，有利于节约建筑资源，节约加固成本。

1.2 粘贴碳纤维加固施工工艺流程

表面处理→找平处理→涂刷底层树脂→粘贴碳纤维布。

（1）表面处理：拆除原柱水洗石、梁、板底保护层并打磨平整，完全露出混凝土结构新面；梁柱角打磨成半径20mm的R角；混凝土表面清理干净并保持干燥。

（2）找平处理：混凝土表面必须平整，凹陷不平整的混凝土表面用找平材料找平整；有突出的混凝土表面采用打磨机打磨平整。

（3）涂刷底层树脂：严格按照产品说明书的规定比例配制底层树脂，然后均匀涂抹于加固混凝土表面。

（4）粘贴碳纤维布：按设计尺寸裁剪碳纤维布，严格按照说明书比例调制浸渍树脂，树脂要均匀涂抹在要粘贴碳纤维布的混凝土表面位置；将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的部位，采用滚筒顺纤维方向反复多次滚压，直到碳纤维布与混凝土表面的气泡全部被挤除为止，并使碳纤维布被浸渍树脂充分浸透。1#消防楼梯因设计需要，要体现出原有建筑风貌和加固的痕迹，粘贴碳纤维加固后，表面未做砂浆保护层及装饰层。

2 粘钢加固

2.1 加固方式的选择

1#楼新建外挂阳台和走廊位于1#楼临街位置，是在原有建筑外侧新建的钢结构阳台和临街走廊，新建钢阳台和走廊与原建筑结构连接处，选用粘钢加固的方式对原结构进行加固。

2.2 粘钢施工工艺流程

钢板制作与加工→基层处理→配制粘接胶→粘贴钢板→钢板固定→固化→检验→钢板表面防腐处理。

（1）钢板制作与加工：按照设计图纸结合混凝土构件的实际尺寸调整钢板下料尺寸并下料，按照混凝土构件上钻的螺栓孔为准对钢板进行钻孔、成型。

（2）基层处理：一是原结构面的处理——剔除混凝土表面抹灰等装饰层和松动、空鼓混凝土，打磨去除已碳化的混凝土构件表面，露出新混凝土表面，将表面尘土干净，然后表面在用丙酮擦拭清洗一遍露筋的混凝土面，去除钢筋表面的铁锈，露筋和空鼓处喷水润湿，用高强树脂砂浆补平；二是钢板面处理——打磨去除掉表面铁锈露出金属光泽，打磨可尽量粗糙，越粗糙越好，打磨纹路要与钢板受力方向垂直，打磨后的钢板表面要用丙酮擦拭清洗一遍。

（3）根据设计在指定的位置钻孔埋置化学螺栓：孔洞大小和深度要符合设计要求，孔洞内粉尘必须清理干净，先把药剂管放入清理干净的孔洞内，化学螺栓不得直接用锤子砸入孔洞内，必须采用电钻钻入孔洞内，保证药剂搅拌均匀，均匀地填充在化学螺栓和混凝土之间，钻入化学螺栓后药剂为达到全部硬化前不得进行下一步施工。

（4）配胶：胶粘剂选用双组分粘钢专用结构胶，材料必须具有出厂合格证、复检和现场抗拉拔试验均合格后方能使用，严格按说明书规定比例进行调配；必须采用干净容器搅拌均匀；一次配置不宜过多，以免失效和影响粘贴质量，保证在初凝前使用完毕，发现粘接剂出现初凝后不得使用。

（5）粘贴：配制好胶粘剂后，均匀涂抹在钢板贴合面和已处理好的混凝土表面，结合面的刷胶可采用往返多次涂刷，至到涂刷到规定厚度，可采用脱蜡玻璃丝布的方法防止流坠，必须使胶充分渗透、浸润、粘附于结合面上，中间涂抹厚度较边缘越厚，然后将钢板贴于预定位置。

（6）固定与加压：钢板粘好后马上用事先预埋好的化学螺栓固定，螺栓不能完全拧紧、拧死，拧固程度以起到稍加压，使钢板边缘刚挤出粘接胶液为止；化学螺栓作为钢板的永久附加锚固措施。

（7）固化：结构胶粘剂在常温（20℃）需要24h才能完全固化，固化期中不得对钢板有任何扰动，3d后方可受力使用。

（8）检验：粘钢结束后仔细检查，发现粘接剂留浆、钢板与原结构之间出现缝隙要用针筒对此部分进行补灌粘接剂。

（9）防腐处理：粘钢加固钢板外表面应进行喷涂防锈漆防腐处理，防止锈蚀。

3 外包钢和加大截面组合加固

3.1 选用钢包柱加固意义

在新建1#楼、4#楼夹层、2号天桥、3#天桥中采用了外包钢和加大截面两种加固方式相结合的“钢包柱”的加固方式，在原结构柱周边采用钢板焊接成一个矩形钢柱，把原有柱包围起来，使原结构承受的荷载不变，钢柱承受新增部分建筑物及使用荷载，同时钢柱对原结构承载能力也起到加固作用。由于钢柱是直接放置在基础上，钢柱及承受的新增建筑物荷载是直接传递与基础，钢柱与原柱均可单独承受自身及所承受的荷载，在钢柱与原柱之间灌注粘接剂粘后可协同受力，形成新的完整受力体系，对原结构起到加固作用。因此，采用“钢包柱”加固的方法和传统意义上的粘钢和外包钢法加固不同，传统粘钢加固钢板靠粘接剂和锚栓或螺栓与原结构粘接，让钢板与原结构形成一体共同受力，方能起到加固的作用，如果拆分开来加固钢板自身不能单独形成受力体系。为体现二厂文创园的艺术氛围，“钢包柱”在结构设计验算后，建筑设计师对建筑外观进行了深入设计，在“钢包柱”四面雕刻建筑符号，用激光切割加入了很多带有“二厂印记”的镂空图案，使得我们的“钢包柱”成为了一个既是建筑结构构件也是装饰构件。因此，“钢包柱”既起到了承重、加固、装饰的作用，又能透过镂空花纹体现建筑原有风貌，充分体现了“尊重老建筑”的设计理念[2]。

图2 钢包柱效果图

3.2 “钢包柱”施工工艺流程

表面处理→钢材下料加工→焊接安装→支模、灌浆、拆模、剔除清理图案区域内水泥砂浆→养护→防腐处理。

（1）表面处理：先剔除原柱装饰层，再将柱表面打磨平整，对于表面凸凹较大的柱表面，凸面用手锤将其打平，凹处用高标号水泥砂浆抹平，角部磨出圆角[3]。

（2）钢材下料加工：根据现场实测尺寸和设计图案进行钢板放样，专业加工厂加工制作。

（3）焊接安装：先在地面上把三面钢板焊接固定成一个“U”字型，然后把焊好的钢板用手动葫芦吊装直接扣在柱子上，再焊接固定另一面钢板，调校和固定位置，最后补焊；钢柱通过楼板时在楼板上开洞，钢柱直接穿过楼板，原楼板钢筋与钢柱焊接后用混凝土把洞补平；钢柱通过梁时保证梁的完整性，在钢柱钢板下料时预先留出梁位置孔洞。

（4）支模、灌浆、拆模、剔除清理图案区域内水泥砂浆：传统粘钢灌浆粘接剂一般采用的是改性环氧树脂结构灌注胶，工程造价高。“钢包柱”加固采用水泥砂浆作为粘接、填充剂，在钢柱与框架柱之间的缝隙灌注1∶0.3水泥砂浆，使钢柱与原结构形成整体受力体系同时对内侧钢板起着防锈作用，同时增大了原结构面积，对原结构也起到了加固的作用；原结构面垂直度和平整度偏差较大，导致原结构面与固钢板之间的缝隙大，若采用改性环氧树脂结构胶灌注成本较高；若采用水泥砂浆灌注，既不会降低工程质量又能节约成本，同时能起到很好的粘接、填充和防护作用。

“钢包柱”灌浆中，“钢包柱”有很多镂空图案，不能直接灌注。通过多种方案对比，如图3所示，选用了钢筋混凝土施工支模浇筑的方案，该方案技术简单可靠、经济、实用。先在“钢包柱”四周支模，从柱顶缝隙处灌注1∶0.3水泥砂浆，采用敲击模板的方式进行捣实，如图4所示，待水泥砂浆初凝后拆除模板，用凿子清理掉镂空图案部分的水泥砂浆，露出原结构面。