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论文加固改造

结构改造加固

五洲大酒店工程属于改扩建工程,它在原结构的基础上，进行改建接建，以满足甲方对酒店硬件设施上提出的新要求。

如增大主楼客房间的面积；增加地下机房及走道的净空；增加各种功能性房间、设备机房、设备管线走向重新定位等。

针对不同位置，不同情况，对原结构需采取不同的加固改造措施。

下面就针对本工程的具体情况，介绍一下结构改造加固的一些新材料、新工艺。

粘钢加固

粘钢加固即在混凝土构件外部通过化学结构胶，将钢板与砼体粘结在一起起到对结构加固的作用。

本工程中粘钢工艺主要应用于新开洞口的加固，以及楼板板底的粘钢加固。

由于本工程主楼各客房间内的设备通风管线，重新确定走向，根据专业要求在砼结构上新开洞口，原板、墙（梁）洞口作废（封堵做法见■灌浆料）。

在砼结构上开洞后，就需对其进行补强处理。

板洞粘钢加固形式如图一：

在洞口两侧，沿板受力方向粘通长钢板，钢板两端顶至结构梁或墙，是钢板所承受荷载有效的传递至支座。

并根据实际情况确定钢板厚度、宽度。

墙洞或梁洞的加固形式如图二：

在墙（梁）两侧，洞口四周粘“井”字形钢板进行加固。

图一

图二

粘钢作为结构加固的主要方法之一，其工艺流程及和具体施工方法介绍如下：

工艺流程：

定位放线→砼面层处理→砼件钻孔→钢件处理→钢件加工制作→钢件预贴→钢板固定→配制结构胶→抹胶粘钢→固化养护→检验验收

1、定位放线:

在构件上弹线，标出粘钢位置的轮廓线，并在此基础上四周各加宽不小于20mm的加宽打磨区。

由于实际结构和现场洞口的偏差，根据现场实际情况粘钢钢板边线和洞口边线之间间距有4~5cm可调节余量。

2、砼面层处理:

对砼构件粘合面清洗干净，用胶泥修补缺陷，再用钢丝刷配合金刚石角磨机进行打磨，除去2~3mm厚混凝土表层，直至混凝土表面打磨平整，500mm范围内平整度偏差不能超过8mm。

梁角处应打磨成小圆角。

用无油压缩空气吹去粉尘，再用脱脂棉擦拭2~3遍。

砼表面打磨范围见图三：

图三

3、砼结构钻孔:

砼构件上用规格为Φ12的电锤钻孔，以便安装膨胀螺栓。

如遇见砼内主筋应进行避让。

成孔后用无油压缩空气吹去粉尘。

4、钢件处理:

用金刚石角磨机将钢板粘贴面打磨。

打磨粗糙度越大越好，打磨纹路尽量与钢件受力方向垂直（视情况一般沿长向打磨，打磨方向见图四），磨去表面锈迹露出金属光泽，再用钢丝刷除去表面铁屑，然后用脱脂棉沾丙酮擦拭2~3遍。

图四

5、钢件加工、制作:

钢板基本在场外加工，现场只加工部分零星构件。

钢件应按照设计尺寸准确下料〈还应结合现场实际情况〉。

对需加胀栓临时固定的钢件，采用磁力钻对钢件成孔，成孔位置要与砼件上的孔洞相符。

6、钢件预贴:

钢件、砼面处理经验收合格后预贴，预贴时钢件与砼面应吻合，并与粘贴线〈见定位放线〉吻合，尤其是将钢板孔洞与砼件孔洞对齐。

胶层厚度按3mm考虑。

7、钢板固定:

钢板直接粘贴在处理好的砼面上。

钢板上M10膨胀螺栓的间距为300~400mm（根据原结构钢筋调节），膨胀螺栓为梅花形布置，膨胀螺栓距钢板边为50mm，横纵钢板交叉部位不用布置膨胀螺栓，见图五。

图五

8、配制结构胶:

本工程采用汽巴精化粘钢胶，使用前应对产品合格证和质量检验报告进行检查，符合要求后方能使用。

按产品使用说明书规定及试验配比规定配制。

其具体调制如下：

首先要测定粘贴面积，并计算出各组份的用量（要求每次配胶重不超过10kg）。

如需要更多胶，需分开配制，以保证搅拌均匀。

结构胶使用前必须先把各组份分别在包装桶内搅拌至均匀（因为结构胶在经－段时间停放及运输过程中容易出现分层离析现象，所以事先必须各自搅拌均匀），然后另取一个容器把用量较多的组份（主要成份）按比例称量，倒入容器后，再把另组份分别称量，混合在一起，搅拌时应同一方向搅拌，防止气泡的产生。

搅拌后的胶内要无硬块且颜色均匀，呈现粘稠状即可。

9、抹胶粘钢：

抹胶粘钢的方法是，将配好的胶液用小刮刀均匀涂抹于钢板上，胶液饱满，不得有空缺处。

胶层在中间略厚（4㎜），钢板边四周10~20㎜范围内较薄（1㎜）。

同时用抹刀在预贴的混凝土表面用力薄薄抹一层胶，然后将钢板粘于预定位置，拧紧膨胀螺栓进行挤压，再用小锤进行敲打，如无空间声或胶液沿钢件四周溢出，表示已粘贴密实。

10、固化养护：

不同建筑胶粘剂在不同环境温度下固化，一般保持在20℃左右，24小时后即可固化，3天后方可受力使用。

因此，固化期中不得对钢件有任何扰动，严禁对型钢进行锤击、移动和焊接。

11、检验和验收：

用小锤轻轻敲击钢板，从音响判断粘接密度。

如锚固区粘结面积少于90%，非锚固区粘结面积少于70%，则此粘结件无效，应拆除重新粘结。

结构粘钢加固不仅应用于对后开洞口的加固，通过粘钢还可提高梁、板的承载能力，以满足更多不同的要求。

本工程四季厅内，由于精装的荷载较大，此处的地下室顶板采用粘钢加固。

-6x300钢板间距500mm，沿板受力方向进行单向粘钢加固（钢板在交叉处的过桥处理较复杂）。

在无法增大梁截面的情况下，如设备管线、周围结构影响或支座处无法生根，可采用粘钢加固。

在梁底粘一根通常钢板-6，宽度随梁宽。

钢板外侧用U型卡箍，使其紧贴梁底，U型卡箍的间距为200mm，两侧及底面用Φ10胀拴锚固。

最后，在粘钢加固后，可在钢板表面抹环氧树脂砂浆，与墙面顺平。

明露的钢板还应作防腐和防火处理。

■碳纤维:

碳纤维加固相对于粘钢加固是一种新材料、新工艺。

它具有强度高、韧性好、厚度薄的特点。

因此本工程在客房内的楼板加固，采用的加固方式是碳纤维加固。

工艺流程：

定位放线→混凝土表面抹灰剔凿→基层处理→涂刷底胶→找平处理→涂刷浸渍胶→粘贴碳纤维→涂刷浸渍胶→粘贴第二层碳纤维→最外层碳纤维刷胶→检验验收

1、基层弹线：

按设计要求，在需粘贴碳纤维的部位放线。

2、砼表面修补：

将混凝土表面的抹灰层剔除，剔凿产生的疏松和剥落等劣化混凝土剔除干净，露出混凝土结构层。

梁底保护层按设计要求剔掉梁箍筋下表面保护层露出箍筋，然后采用YJ结构胶泥找平至要求标高。

3、基层打磨：

用金刚石角磨机对混凝土表面进行打磨处理，除去表层浮浆、油污等杂质。

清理完的表面保持干燥。

4、涂刷底胶：

按厂家说明书要求将底胶的甲乙组份混合配制，要求搅拌均匀，随配随用，一次配制量不要超过10㎏；如果在产品规定使用时间内未用完，则不可再使用。

用滚筒刷将配好的底胶均匀涂抹于混凝土表面。

在底胶指触干燥后立即进行下一道工序。

一般常温下指触干燥时间为4～6小时。

阴、阳角转角处底胶涂成1-2厘米圆弧。

5、找平处理：

本工作为粘贴之前的缺陷处再修补工作，将主剂与硬化剂按要求配比搅拌混合。

待底胶指触干燥后，将混合料涂于混凝土表面加以修整，使修补面平整光滑。

6、粘贴碳纤维：

1）按设计要求的尺寸用壁纸刀裁剪碳纤维布。

2）按产品说明书要求配制浸渍树脂胶（甲乙组份），超过规定时间内未用完的胶不得再使用。

3）将配好的浸渍树脂胶胶液均匀涂抹于所要粘贴部位。

4）把裁剪好的碳纤维布平铺在涂好的粘结剂基层上。

4）用滚筒刷顺纤维方向多次挤压使其平整，挤除气泡，使浸渍树脂胶充分浸透纤维布。

5）多层粘贴时重复上述步骤，应在纤维表面浸渍树脂胶指触干燥后立即进行。

6）在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂胶液。

7）涂完浸渍树脂胶液后，养护7天后放可进入下一道工序。

碳纤维养护一周后，其表面还应按设计要求喷涂防火涂料。

在施工过程中应注意，为避免应力集中产生碳纤维丝折断，转角处一定要进行导角处理并修补成圆弧状，圆弧半径不小于20㎜，见图六。

图六

碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度不小于100㎜，见图七。

当采用多条或多层碳纤维布加固时，各条或各层碳纤维布之间的搭接位置应相互错开。

图七

■植筋：

本工程中的植筋工艺，主要应用于两个方面，一是新结构的接建，新建结构钢筋在原砼结构中生根，使新老结构形成整体，共同受力。

如主楼3~17层，为了增大客房间面积，在原结构各轴线的墙柱上植筋，做牛腿及挑板；另一个是对原结构进行加固，增大梁柱截面的尺寸、在新开板洞边增加砼梁，使各个砼构件的承载力满足新要求。

如裙房地下一层顶板，由于新加荷载（按摩池）较大，在砼楼板跨中破板，在砼柱上植筋，新增一道砼梁，满足新的承载力要求。

植筋工艺:

放孔位置线—（水钻）电锤成孔—清孔—钢筋处理—锚筋

1、剔除保护层避开钢筋，根据图纸和控制线进行放线，经过验线，合格后才可进行下道工序。

2、清除孔内积水和渣土，用棉丝擦拭干净，并用棉丝堵住孔口，防止灰尘等杂物进入孔内。

电锤所成的孔再用丙酮擦拭一便，清除孔内油污。

3、用角磨机配钢丝刷将钢筋锚入部份除去铁锈及氧化层、油污等，并用丙酮擦拭干净。

4、填写隐检表，并报请验收，并查验胶的合格证及批号，经核准验收合格后方可进行灌胶作业。

5、用胶枪将结构胶注入孔内（孔内的体积扣除锚入钢筋的体积），并将胶涂于钢筋锚固端（宜20~30mm）。

然后缓慢将钢筋插入孔内，同时要求钢筋旋转，使结构胶从孔中溢出，排除孔内空气。

待钢筋插好后。

6、插入钢筋时需边插入边转动，并保证孔中心位置。

7、锚固完钢筋后，由于钢筋过长，应搭设脚手架控制钢筋水平。

且在24小时不得扰动，植筋后应有专人看护，保证锚筋的质量。

在原砼结构中打孔，采用机械成孔，直径≥Ф20钢筋用金刚石水钻钻孔；直径＜Ф20钢筋均用电锤钻孔。

成孔大小及深度可根据植筋胶的品种和设计要求确定。

下表所列钢筋直径与成孔孔径、深度的关系为本工程实际参数。

植筋直径

钻孔深度

钻孔孔径

Φ25

500mm

φ32

Φ20

300mm

φ28

Φ14

210mm

φ18

Φ12

150mm

φ18

直径较大的钢筋采用水钻成孔，原则上应避开原结构钢筋，成孔时不得损伤原结构主筋。

但在实际情况中，由于原结构钢筋较密，施工误差等原因，无法按正常位置成孔。

这就需要在植筋面上，先剔除原砼保护层，露出原结构主筋，再采取一些避让原则，使水钻成孔对结构的影响降至最低。

水钻钻孔避让原筋原则：

1、剔除柱、梁钢筋保护层后，以外侧钢筋为准避让内侧钢筋，遇到内侧第一排钢筋时，如果擦边，可以切过去，如再遇到内侧第二排钢筋时必须避让。

2、必须保证挑梁的高度，高度宁大勿小。

避让钢筋时可以水平错也可以上下错。

适当的时候也可以打斜孔避让原钢筋。

打孔时，除应注意避让原结构，还应注意水平度的控制。

因本工程结构改造加固后受力状态改变，钢筋锚固的质量尤为重要，因此，必须保证锚固钢筋位置的正确性以及水平度的控制有可靠措施，将金刚石钻机机身用水平尺调为水平，并且让机身与同方向控制线等距，以保证机身与柱面垂直。

并且钻孔不得伤及原结构主筋。

将直角钢板尺的一肢靠紧被钻部位的混凝土面，另一肢靠紧钻头或水钻刀杆（保证钻孔的水平度）。

除了避让原结构钢筋，无法满足理论锚固长度也是施工当中遇到的问题。

主楼内需在砼墙的垂直方向植筋新增砼梁，由于墙厚为200mm，不满足植筋深度要求。

实际采取的方法是，将砼墙植筋位置打通孔，清孔后注胶，再在墙后备钢板（M1），如下图，梁筋再与埋件上的钢筋焊接。

此种方法应注意两点：

一是钢板于砼接触面应保证平整，二是注胶后下埋件时，应尽量避免将植筋胶带出，影响粘站接效果。

M1

在板洞边植筋增加砼梁的加固做法，随然比较直接，但方式比较死板，不如粘钢及碳纤维加固方式灵活。

而且，在施工当中需多种工种相互配合，不易控制施工质量。

此加固做法适用于板跨度不大，洞口数量较少的情况。

■灌浆料:

CGM高强无收缩灌浆料，是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。

在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用，简称CGM灌浆料。

CGM灌浆料的型号及适用范围见下表

型号

适用范围

最低施工温度

CGM-1（普通型）

地脚螺栓锚固、栽埋钢筋，灌浆层厚度30mm<δ<150mm的设备基础二次灌浆。

有抗油要求的设备基础二次灌浆。

-10

CGM-1（加固型）

灌浆层厚度≥150mm的设备基础二次灌浆。

建筑物的梁、板、柱、基础和地坪的补强加固（修补厚度≥40mm）。

有抗油要求的设备基础二次灌浆。

-10

CGM-2（普通型）

灌浆层厚度30mm<δ<150mm的设备基础二次灌浆。

5

CGM-2（加固型）

灌浆层厚度≥150mm的设备基础二次灌浆。

建筑物的梁、板、柱、基础和地坪的补强加固（修补厚度≥40mm）。

5

CGM-4（超流态）

灌浆层厚度在2mm<δ<30mm的设备基础及钢结构柱脚板二次灌浆；混凝土梁柱加固角钢与混凝土之间缝隙灌浆。

-5

CGM灌浆料的配制

1．CGM灌浆料拌和时，加水量应按随货提供的产品合格证上的推荐用水量加入，搅拌均匀即可使用。

对于地脚螺栓锚固和栽埋钢筋，用水量可根据工程实际情况适当减少。

拌和用水应采用饮用水。

2．CGM灌浆料的拌和可采用机械搅拌或人工搅拌。

推荐采用机械搅拌方式，搅拌时间一般为1~2分钟（严禁使用手电钻式搅拌器）。

采用人工搅拌时，应先加入2/3的用水量拌和2分钟，其后加入剩余水量搅拌至均匀。

3．搅拌地点应尽量靠近灌浆施工地点，距离不宜过长。

4．每次搅拌量应视使用量多少而定，以保证40分钟以内将料用完。

5．现场使用时，严禁在CGM灌浆料中掺入任何外加剂、外掺料。

对混凝土结构加固和修补 

CGM灌浆料（加固型）加固混凝土结构时，应符合下列要求。

1．将拌和好的CGM灌浆料灌入已支设好的模板中。

2．灌浆过程中允许适当振捣或适当敲击模板。

CGM灌浆料的养护 

1．灌浆完毕后30分钟内应立即加盖湿草袋或岩棉被。

并保持湿润。

2．CGM灌浆料达到拆模时间后,可进行设备安装，具体时间可参见下表

日最低气温（℃）

拆模时间（h）

养护时间（d）

－10～0 

96 

14 

0～5 

72

10 

5～15 

48 

7 

≥15 

24 

7 

3．在设备基础灌浆完毕后，如有要剔除部分，可在灌浆完毕3~6小时后，即灌浆层硬化前用抹刀或铁锹等工具轻轻铲除。

本工程中应用了CGM-2（普通型）、CGM-2（加固型）两种类性的灌浆料。

普通型用于洞口的封堵，加固型用于对原结构梁柱加固。

由于灌浆料有微膨胀性，用它封堵洞口不但可以达到补强加固的目的，而且可以避免因普通砼硬化收缩而产生的裂纹。

原结构中小于300mm的墙梁板洞口，可直接用CGM-2（普通型）进行封堵；大于300mm的墙梁板洞口，需剔出原结构钢筋，焊接钢筋网片后在灌浆。

CGM灌浆料还具备早强的特性，其抗压强度1d可达到22~27MPa，2d即可达到55~65MPa。

在温度大于15℃时，24小时即可拆除模板。

大大加快了施工速度，提高了模板的使用率。

根据其特点，本工程中一些关键部位的梁采用CGM-2（加固型）进行施工。

实践证明，采用CGM-2灌浆料进行较大体积砼结构施工——截面500x1000mm，跨度为8m的梁，只要做好养护工作，控制其水化热，就会避免由于硬结过快材料本身收缩产生的裂缝。

CGM-2灌浆料还有一些其他方面的特性，它可以在潮湿环境中使施工作业，这给地下室或水池的结构改造带来了便利条件；它和砼的连接性非常好，不用过多的处理砼表面或涂刷界面剂，简化了工艺，提高了施工速度。

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