浅谈房屋建筑病害及应对措施“加固补强技术”

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  【摘 要】 大多数房屋建筑主体结构为钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构和砌体结构混合而成。因建筑年代久远,对照现行抗震设计规范,房屋建筑的结构体系和构造细节存在一些缺陷进行加固改造,或者房屋改变用途,结构承载力不足,严重影响着结构物的使用安全。本文着重介绍房屋建筑病害及应对措施。
  【关键词】 房屋建筑;病害;加固补强
  一、房建主要病害
  房屋建筑由于设计缺陷或者建筑年代久远,存在着不少的病害,常见病害有:
  建筑物沉降、梁、板、柱开裂;主体结构承载力不足等问题。需要一种加固补强技术来恢复建筑物使用功能。
  二、主要加固内容
  桩承台基础、桩筏基础;梁:加大截面法和黏贴钢板;柱:湿式包钢;板:黏贴碳纤维;植筋;平板混凝土。
  三、加固技术方案
  3.1基础加固
  1)桩承台基础、桩筏基础
  ①桩承台基础采用钢筋探测仪测定梁板内钢筋的分布情况,确保不会打断原有钢筋,如植筋位置与原钢筋发生冲突,适当调整植筋位置。
  ②植筋孔采用专用电锤,以保证不损伤结构,钻孔孔径按设计要求。将植筋胶安装在专用注射胶枪中,抠动扳机,使药胶在通过前端混合器后自动混合。将混合嘴伸入孔的底部,扳动注射扳机,当孔内压入一定量的植筋胶且注射枪有3~5cm埋在已注胶中间后,慢慢抽出混合嘴,在向外退出时沿孔壁旋转退出,植筋胶注入孔内达孔深的2/3时,停止注胶。
  ③植入钢筋时,应对准孔洞垂直插入,在插入钢筋时要旋转,尽量排除注胶时堵塞在孔内的空气,以保证钢筋表面与植筋胶充分结合。
  ④严格遵守植筋胶的的化学凝固时间,植入钢筋后,在粘合胶固化前,不得扰动钢筋,待粘合胶固化后,方可进行钢筋绑扎施工。
  ⑤桩承台基础采用C35混凝土浇筑,洒水养护。
  ⑥地面桩筏基础遇框架柱、墙、电缆竖井处留20mm伸缩缝。
  ⑦桩筏基础采用C30混凝土,厚度400mm,钢筋保护层厚度50mm,基础下填粗砂200厚,采用平板振动器振捣至出浆,浇注的板表面随即加以抹光。
  ⑧洒水养护。
  2)锚杆静压力桩
  ①桩位放线
  ②压施过程
  预制桩的起吊:在吊放预制桩前进行垂直校正。预制桩在起吊、运输和安装中应采取措施防止变形,起吊点应设在合理部位;
  预制桩的对位:吊放时应对准桩位轻放、慢放、严禁高起猛落,强行下放,防止倾斜、弯折或碰撞。对位时下面指揮人员要与操作人员及时沟通,对位要准确无误。对位后经总包、监理验收后开始压桩;
  预制桩水准的控制:利用水准仪根据建设方提供水准点在送桩器上作好标志,每挪动一次水准仪必须重新做标志。压施过程中有专人盯水准仪,控制送桩深度;
  预制桩垂直度的控制:压施过程中有专人利用经纬仪或线坠控制预制桩的垂直度,随时注意调整;压桩时,应始终保持桩轴心受压,若有偏移应立即纠正;接桩应保证上下节桩轴线一致。
  ③封桩
  ④应急预案
  短期内在软土地基上施打大面积密集桩群短期内在软土地基上施打大面积密集桩群,会使土中的孔隙水压力由于来不及消散,造成其急剧上升,产生挤土现象,而土的挤压所产生的横向水平推力和隆起上拔力的共同作用,又会使周边建筑产生抬升,我项目部对邻近建筑物做好观测点,认真加强桩的预制、装、运、卸管理,保证桩的质量,认真做好打桩前的检查工作,随时注意观测桩的打入情况,每天做好观测记录,如发现明显位移,马上停止压桩,将现场情况及时反映业主及设计单位,避免事故的发生。
  3.2构件主要加固
  部分梁、柱、板、地坪加固,其中梁、柱采用增大截面法及粘贴型钢,板采用粘贴碳纤维。
  1)裂缝处理
  裂缝宽度大于1.0mm,采用微膨胀水泥砂浆修补。
  对于裂缝宽度fw<0.3mm采用甲基丙烯酸类浆液或低黏度环氧树脂浆液灌注。
  对于裂缝宽度fw>0.3mm,环氧树脂浆液灌注。
  裂缝灌注。
  “必可“法工艺流程:
  清理、打磨混凝土面→清洁→粘贴注胶座→封闭裂缝→注灌缝胶。
  施工方法:
  清缝处理:沿缝长范围内用丙酮进行洗刷,擦清表面。
  标注灌胶底座的位置:根据裂缝的宽度,确定灌胶底座的间距和位置,在裂缝端部、裂缝交叉处和裂缝较宽处设置灌胶嘴,并做好标志;
  灌胶底座的粘贴间距为:底座间距为25-40cm;埋设灌浆嘴,注胶嘴竖向间距为为30cm,横向间距小于3cm;
  封缝:对压浆区域的裂缝,无论缝宽大小,原则上都应同时封闭,以防裂缝相互贯通而跑气跑胶。沿缝长先涂一层基液,等胶泥初凝后,在抹上一层胶泥,并除气泡抹平,等胶泥初凝后,表面用基液涂刷二度。
  密封检查(气检):等封缝材料固化后,沿缝涂刷一层肥皂水,并从灌浆嘴中通入气压为0.2mpa的压缩空气,检查缝的密封效果。对漏气部位进行补封处理。
  配浆:浆液配制:根据现场施工的实际情况,进行化学灌浆的配置,并达到性能要求。
  灌浆:往专用的低压灌注容器中注入事先计算好的灌浆量;逐一将低压灌注容器安装至灌浆嘴,用橡皮筋施加压力;观察胶水注入量,加压后前2小时每20分钟观察一次并作记录,若注射器中的胶水注完立即补充胶水并判断是否与预先计算灌浆量是否有出入;加压24小时后拆除注射器,记录最终胶量;取芯检查,判断注胶量是否到位;
  养护:灌缝完毕后,养护一昼夜,等待树脂固化。若温度过低,则相应延长养护时间。
  裂缝涂刷封闭处理。
  清理:梁板表面处理,先用钢丝刷、磨光机清除裂缝表面松散灰浆、砂粒、油毡、油垢等污物,用毛刷蘸甲苯、酒精、丙酮等有机溶液,把裂缝发展区域擦洗干净并保持干燥。   清缝:用高压空气吹净裂缝内杂物。
  封闭:采用抹子将裂缝封闭胶涂刷在裂缝表面,确保胶液覆盖整个裂缝发展区域并渗入裂缝中。
  修整:外表颜色较深的原封缝物均要清除干净,并采用修补砂浆刮抹,使外观平整。
  2)板面、板底碳纤维加固
  采用日本东丽公司生产的碳纤维,碳纤维粘贴专用黏合剂,板梁粘贴碳纤维布。梁底碳纤维一层、梁侧碳纤维箍一层b=150mm间距150mm。
  工艺程序:
  构件表面处理→贴片前基层处理→涂底层涂料→环氧腻子对构件表面残缺修补→贴碳纤维布→养护→涂装。
  施工前对粘贴部位混凝土的表面含水率进行检查,若表面含水率>4%,应采取干燥措施,且施工时温度应在5℃以上。用角向磨光机清除混凝土表面的劣化层,并用高压风机吹净,露出干净、坚实的结构表面。对于砼胀裂、松散、钢筋锈蚀部分,对锈蚀钢筋进行手工除锈,然后采用环氧树脂作防腐处理,并用环氧胶作为粘合剂,以确保新老混凝土粘合良好,并且不会产生裂缝,对蜂窝、麻面的大孔径孔洞,采用环氧砂浆填充整平,并保证混凝土保护层厚度不小于15mm,且平整度达到3mm。底板上有裂缝的部分,应在按设计要求对裂缝进行处理后方能粘贴。对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋、模板接缝等有出现急剧凹陷或构件缺损的部位,用环氧树脂砂浆或碳纤维整平材料填补修复平整或圆滑顺畅,以确保结构件表面平整。对基面尖锐凸出的部位用角向磨光机磨平或打磨至圆滑(R≧25mm),混凝土基面必须干燥,无水泥浮浆、灰尘及碎屑,不能有油脂残留物。基层表面经过砂洗、打磨方法进行清洁处理后,基面平整度应达到5mm/m。
  在处理好的混凝土表面上涂一层很薄的底层胶。
  底胶干燥后,若发现粘贴表面上有缺损、坑洼、凹陷拐角、模板接头处的高差等等情况,用找平胶进行刮填修补(按照设计要求采用粘接胶加适量矿物填料调成腻子),保证无明显高差,缺损、坑洼平缓顺畅,拐角处填补成R≧25mm的圆角。等整平材料凝结至干燥后,如表面有突起毛刺,用砂布打磨光顺。
  粘碳布时底胶固化后要及时粘贴碳纤维布,超过7天都要把底胶清除,重新刷胶。
  按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布,计算出所涂布面积的需用量,视现场的温度等实际情况,确保在适用期内一次用完,按粘结胶使用说明规定的比例把粘接胶主剂和固化剂置于配胶容器中,用电动搅拌机搅拌均匀。用滚筒刷均匀、无遗漏地将浸渍树脂涂在底胶表面,粘接胶涂布面边界应比所粘贴的碳纤维片每边大2cm。在已涂好粘接胶的混凝土表面铺碳纤维布,碳纤维布的铺贴方向符合设计要求,一层中各张布之间的搭接在纤维方向进行,相邻、层与层之间的搭接应错开1米以上。用胶辊在碳纤维布布沿纤维方向施加压力并反复碾压,使粘接胶液浸渍碳纤维片,消除气泡和除去多余树脂,使碳纤维和底层充分粘接。每处粘接完成后,自然养护24小时内确保不受外力冲击等干扰。粘贴施工完成经自然养护至浸渍树脂完全固化后,对碳纤维布粘贴面仔细检查,如果碳纤维布贴层有空鼓或气泡,用刀片将碳纤维划开,然后采用注射器针管将调制好的粘接胶注入空鼓或气泡内填充至密实,保证密实粘贴面积大于95%。
  最后在碳纤维表面涂防护胶,防护胶可采用浸渍树脂,要求材料均匀涂在碳纤维表面,不脱层、不掉落,能长期在冷热干湿的空气中稳定,同时防止复合材料直接被紫外线照射。
  3)粘帖钢板带及湿式外包钢
  粘钢施工:对以上部位加粘钢带,采用梁肋底钻孔并用φ12植筋螺栓加固。
  粘貼热轧钢板的施工要点和主要工艺流程为:粘贴区域混凝土表面处理→钻孔植埋螺栓→粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴表面处理→JGN粘钢结构胶粘贴钢板→加压固定→固化检验→钢板表面防腐处理。
  首先对待贴钢板区进行放样,用磨光机的钢砂轮清除表面的浮浆和疏松物,一般去除混凝土表面6~8mm厚的表层砂浆,使粗骨料外露,表面不平的地方应凿毛凿平,用压缩空气去除粉尘,再用丙酮等有机溶液擦洗干净并保持干燥;
  按设计位置和尺寸埋设直径为12的螺栓,植埋螺栓钻孔打孔前,应用钢筋砼保护仪测试仪查明底板预应力波纹管及钢筋分布,避免盲目钻孔触及钻孔采用专用电锤,严禁使用气锤,避免对原混凝土造成损伤,在钻孔时如遇到结构钢筋可适当调整;钻好孔后用压缩空气清理孔内浮尘,再用丙酮清孔;晾干后涂抹一层薄薄的E44环氧树脂基液,在盲孔内灌注三分之一的改性环氧类结构胶泥;然后将经除油清洗晾干并涂有一层环氧树脂基液薄浆螺栓缓慢转动插入,最后补填环氧胶泥使孔口填塞饱满。
  粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴表面处理:依据现场实际放样进行粘贴钢板下料,并根据现场植埋的螺杆,现对所粘贴的钢板进行配套打孔,然后用砂纸或磨光砂轮机将粘贴面进行除锈和粗糙处理,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应与钢板受力方向垂直,最后用脱脂棉沾甲苯或工业丙酮将钢板粘贴面擦拭干净。
  配制环氧砂浆粘贴钢板:先用甲苯或工业丙酮清洗经表处的粘钢区域混凝土表面和钢板粘贴面,再在混凝土表面和钢板粘贴面涂抹一层薄而均匀的E44环氧树脂基液,待其初凝后,在粘贴区域混凝土表面抹一层中间厚而两边薄的现场配制的环氧胶砂(厚度控制在2~4mm左右,环氧胶砂的性能指标要求如下表所列),然后再将钢板贴合上。
  在钢板表面均匀抹一层结构胶,厚度控制在2mm左右,随即将钢板贴在混凝土面上,加垫片,紧固螺母,交替拧紧各加压螺杆,使多余的胶砂沿板缝挤出,达到密贴程度,加压固定的压力不小于0.15Mpa。同时要不断轻轻敲打钢板及时检查钢板下环氧砂浆的饱满性,若发现某些部分环氧胶砂不足,应及时松开螺杆,从钢板侧面把环氧胶砂塞到空隙处,使钢板平整密贴,立即加压成型,使多余的胶沿板边挤出,达到粘贴密实,钢板条选用热轧扁钢带,钢板型号:4900mm*200mm*6mm,均预先加工成型;
  固化检验与钢板表面防腐处理:在完成粘贴钢板24小时后,用小锤轻轻敲击粘贴钢板,从音响判断粘贴固化效果,若发现钢板固化面积小于90%,则此粘贴钢板无效,应剥下重新粘贴。经检验确认,钢板粘贴固化效果可靠后,清除钢板表面污垢和锈斑,擦去灰尘,涂两层环氧防锈漆防腐。
  框架柱湿式外包钢:首先对待外包钢区进行放样,用磨光机的钢砂轮清除表面的浮浆和疏松物,一般去除混凝土表面2~3mm厚表层,使粗骨料外露,表面不平的地方应凿毛凿平,用压缩空气去除粉尘,再用丙酮等有机溶液擦洗干净并保持干燥;按设计位置和尺寸埋设喜利得化学螺栓,钻孔采用专用电锤,严禁使用气锤,避免对原混凝土造成损伤,在钻孔时如遇到结构钢筋可适当调整;钻好孔后用压缩空气清理孔内浮尘,再用丙酮清孔;在孔内灌注二分之一的改性环氧类结构胶;打入膨胀螺栓并在轻度紧固后松下螺母;将钢板螺栓位置放样并钻孔后,用砂纸或磨光砂轮机将粘贴面打磨出45°格纹,格纹槽深9mm左右,钢材固定在柱上,距柱胶缝空隙控制在8-10mm,钢板条选用热轧扁钢带,钢板厚度为6mm,宽度为100mm,均预先加工成型;钢材满焊,焊接点不得有空隙,以防止胶水外流。钢材边缘处用专用封闭胶封闭,封堵时,应在最高点留排气孔和注胶孔,注胶后,应用小锤轻轻敲打,检查是否有空鼓现象,柱子型钢加固完毕后型钢表面抹厚度不小于25mm的M10水泥砂浆做防护层。
  4)平板砼及梁截面加大施工
  包括原板面凿毛,浇筑40厚C25混凝土和平板(修补原洞口新增混凝土板)。平板混凝土强度等级C25,掺微膨胀剂。
  5)植筋
  植筋要求:其钢-钢黏结抗剪性能必须经湿热老化检验合格;胶粘剂应通过毒性检验。对完全固化的胶粘剂,其检验结果应符合实际无毒卫生等级的要求;胶粘剂中严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂;严禁掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。
  工艺流程:钻孔→清理钻孔→灌胶→插入锚筋。
  四、结束语
  房屋建筑加固补强,能有效解决房屋病害,提高房屋的结构承载力,满足抗震、抗风、抗压等外部荷载要求,确保房屋使用安全,同时,免除拆除拆除重建带来的资源浪费和环境污染,对社会经济发展、人类生存环境的保护具有重要意义。
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