王冠 奚江琳 孫威

(解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院，江蘇南京 210007)

談?wù)充摷庸谭皺z驗(yàn)方法

王冠 奚江琳 孫威

(解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院，江蘇南京 210007)

闡述了粘鋼加固的技術(shù)特性，總結(jié)了粘鋼加固的優(yōu)點(diǎn)和不足，分析了粘鋼加固結(jié)構(gòu)膠的性能及檢驗(yàn)方法，指出粘鋼加固作為一種操作方便、質(zhì)量可靠的加固技術(shù)，具有廣泛的運(yùn)用前景。

粘鋼加固，結(jié)構(gòu)膠，粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)劑

0 引言

時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，新的技術(shù)不斷的涌現(xiàn)，其中加固方法就有很多新方式，粘鋼加固法從眾多加固方式中脫穎而出，是加固手段的佼佼者，當(dāng)今，粘鋼加固法運(yùn)用在各個(gè)不同領(lǐng)域，尤其是在既有建筑物的加固方面起到至關(guān)重要的作用，并且在古建筑的加固修繕方面也起到一定的運(yùn)用價(jià)值，因此，這種加固法的前景十分光明，這種方法之所以運(yùn)用廣泛，主要是因?yàn)檫@種方法有很多自身所特有的優(yōu)勢，例如加固后的結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)并且耐久性較好，完全避免了其他加固法中需要改變建筑結(jié)構(gòu)外形的不利因素，有利于保持建筑外形的美觀，施工工期比較短，施工中不用動(dòng)火，比較安全，而且對建筑物結(jié)構(gòu)的不利影響幾乎為零，例如這種方法幾乎不會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)增加不必要的重量而影響結(jié)構(gòu)的安全性，因此對建筑物的加固改造十分有實(shí)踐價(jià)值。

1 概述

粘鋼加固法一般首先要用到重要的粘貼材料即建筑結(jié)構(gòu)膠，這種結(jié)構(gòu)膠一般以環(huán)氧樹脂為主配成，然后通常的做法一般是用比較薄的鋼板，并對薄鋼板表面進(jìn)行一定的處理，再將薄鋼板用粘結(jié)劑粘貼到結(jié)構(gòu)需要加固的部位，通過這種粘結(jié)劑使薄鋼板與混凝土協(xié)同一致工作的一種加固方式［1］。這種加固方式于21世紀(jì)80年代在我國大量推廣，此種加固方式不僅能夠用于一般構(gòu)筑物上，并且也可以廣泛用于道路、橋梁等的加固。

1.1 粘鋼加固法的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)加固方法比較，它有以下特點(diǎn):1)工藝簡便，施工方便。只要對需要加固構(gòu)件的部位進(jìn)行一般性的處理，鋼板與所需加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)性牢固粘結(jié)成整體，這樣可以使鋼板和原結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互間有效的協(xié)調(diào)一致的工作，而且此過程中不需要什么特殊設(shè)備，使用的人力資源比較少，施工比較方便［2］。2)加固施工不但對場所地點(diǎn)的大小無需過高要求，而且結(jié)構(gòu)膠硬化速度十分快，一般情況下，鋼板粘貼到構(gòu)件上僅僅需要3 d就可承受一定的荷載，因而加固過程中不需要停產(chǎn)。3)粘鋼加固法所用的鋼板比較薄，一般為4 mm，鋼板所占的空間比較小，基本上不會(huì)增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重量和空間大小，加固后不影響構(gòu)件外觀。4)加固效果十分明顯。粘鋼加固法不僅有效的解決了原有建筑結(jié)構(gòu)鋼筋不滿足結(jié)構(gòu)承載力要求的問題，而且通過采用大批量的鋼板與構(gòu)件有效粘貼，從而保護(hù)了原有建筑部位的混凝土，使得需要加固的構(gòu)件部位不再繼續(xù)產(chǎn)生裂縫或使已產(chǎn)生裂縫的構(gòu)件部位得到有效控制，從而使裂縫不再繼續(xù)延伸擴(kuò)展，有效的加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性，提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體承載力［3］。

1.2 粘鋼加固法的不足

粘鋼加固技術(shù)是一項(xiàng)成熟不久的技術(shù)，人們從理論上去研究粘鋼加固法還不夠深入徹底，并且有很多問題還未完全解決，例如我們使用的粘結(jié)劑的抗老化性能還不夠強(qiáng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)加固后的使用年限不長;其次建筑結(jié)構(gòu)物在自然徐變的作用下必然對加固后的粘結(jié)強(qiáng)度存在十分不利的影響，導(dǎo)致加固后的結(jié)構(gòu)可能因結(jié)構(gòu)自然徐變而再次遭到破壞;最后，粘鋼加固的結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下也有可能遭受破壞，如何準(zhǔn)確定量何時(shí)遭受破壞或遭到破壞的概率，目前還沒有適合的方法和手段，對此研究的試驗(yàn)也比較少。

2 粘鋼加固法中結(jié)構(gòu)膠的基本性能及檢驗(yàn)方法

結(jié)構(gòu)膠的種類很多，近年來，我國對粘鋼技術(shù)及建筑結(jié)構(gòu)膠的研究和運(yùn)用有了較快的進(jìn)展，使用較多的結(jié)構(gòu)膠有JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠、YJS-1型建筑結(jié)構(gòu)膠、WSJ建筑結(jié)構(gòu)膠、ET型建筑結(jié)構(gòu)膠及TN膠等。

建筑結(jié)構(gòu)膠必須要有很強(qiáng)的粘結(jié)力保證鋼板與混凝土之間的有效粘結(jié)，同時(shí)它的耐老化性能要高于一般的膠，它的彈性模量相對一般的膠要高很多，并要求建筑結(jié)構(gòu)膠的線膨脹系數(shù)要小，結(jié)構(gòu)膠要具有一定彈性，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，目前國內(nèi)外均以環(huán)氧樹脂作為主劑，并采用各種方式進(jìn)一步降低變形，主要是通過在配方和工藝方面的措施。

2.1 粘結(jié)劑本身強(qiáng)度

1)抗拉強(qiáng)度及彈性模量，采用10 mm×30 mm×360 mm構(gòu)件，如圖1所示。拉斷所需荷載N除以受拉截面面積At稱為膠本身的抗拉強(qiáng)度。

圖1 抗拉試驗(yàn)

2)抗壓強(qiáng)度，采用φ25 mm×30 mm圓柱體或25 mm×25 mm× 30 mm立方體試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，如圖2所示。加壓破壞荷載N除以受壓截面面積A稱為膠本身的抗壓強(qiáng)度。

圖2 抗壓試驗(yàn)

2.2 粘結(jié)劑粘結(jié)強(qiáng)度

1)粘結(jié)抗剪強(qiáng)度，如圖3所示，用2根2 mm×20 mm× 70 mm鋼片相互搭粘，粘結(jié)面積Aj=(15×20)mm2，以10 mm/min速度加載，直至破壞。破壞荷載N除以粘結(jié)面積，稱為鋼與鋼的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度。

圖3 拉伸剪切試驗(yàn)

2)粘結(jié)抗拉強(qiáng)度，采用2個(gè)φ25 mm鋼件進(jìn)行對粘抗拉，其破壞荷載N除以粘結(jié)面積At稱為鋼與鋼的粘結(jié)抗拉強(qiáng)度。

3)剝離強(qiáng)度，試驗(yàn)如圖4所示。加荷速度為100 mm/min，以剝離破壞荷載N除以粘結(jié)面寬度b，稱為剝離強(qiáng)度。

圖4 剝離強(qiáng)度試驗(yàn)

4)不均勻扯離強(qiáng)度，試驗(yàn)如圖5所示。采用1 mm×30 mm× 280 mm薄鋼片，于中部粘結(jié)一塊10 mm×25 mm×40 mm鋼片，試驗(yàn)時(shí)將鋼片兩端夾緊固定，凈距I=200 mm，鋼塊中部施加荷載，加載速率10 mm/min，以鋼塊扯離時(shí)的最大荷載值N除以薄鋼片寬度b，為不均勻扯離強(qiáng)度。

圖5 不均勻扯離強(qiáng)度試驗(yàn)

3 鋼與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的檢驗(yàn)

如何判斷粘結(jié)是否合格，可以通過試驗(yàn)方式檢驗(yàn)破壞是否首先發(fā)生在混凝土即可。

1)粘結(jié)抗剪強(qiáng)度，采用強(qiáng)度等級(jí)為C40或C40以上的高強(qiáng)度混凝土試塊與鋼塊粘結(jié)做雙剪試驗(yàn)，如圖6所示。破壞荷載為N，鋼塊與混凝土試塊之間的粘結(jié)面積Aj=2×15 mm×20 mm，fy=N/A?；炷量辜魪?qiáng)度試驗(yàn)值fcv0、標(biāo)準(zhǔn)值fcvk及設(shè)計(jì)值fcv，可按表1采用。

表1 混凝土抗剪強(qiáng)度

圖6 雙剪試驗(yàn)

圖7 軸拉試驗(yàn)

2)粘結(jié)抗拉強(qiáng)度，如圖7所示。鋼塊與混凝土試塊之間的粘結(jié)面積At=(15×20)mm2，ft=N/At，破壞發(fā)生在混凝土方屬合格。

4 結(jié)語

粘鋼加固法具有施工速度快，施工方法易被掌握，勞動(dòng)力的需求量相對其他加固方法來講比較少，成本比較低的特點(diǎn)，并且在建筑構(gòu)件加固施工過程中能滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求，能夠保證加固構(gòu)件的質(zhì)量要求，所以，粘鋼加固技術(shù)近年來在實(shí)際加固工程中和對既有建筑物改造中得到普遍的運(yùn)用。因此，在結(jié)構(gòu)加固中得到大家廣泛的好評(píng)。

［1］ 雷開貴，鄧子辰，陳順祥.粘鋼加固鋼筋混凝土梁的動(dòng)態(tài)有限元建模與分析［J］.四川建筑科學(xué)研究，2003(3):74-76.

［2］ 王 麗，楊建超.談建筑工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)［J］.城市建設(shè)理論研究，2015(24):7737-7738.

［3］ 吳 淞.混凝土裂縫的事后修補(bǔ)及加固技術(shù)研究［J］.城市建設(shè)，2010(10):446-447.

Discussion on the reinforcement method of bonding steel

Wang Guan Xi Jianglin Sun Wei

(PLA Univ.of Sci.＆Tech.，College of Defense Engineering，Nanjing 210007，China)

Describes the technical characteristic of steel reinforcement，summarizes the advantages and disadvantages of steel reinforcement，performance analysis and detection method of structural adhesive bonded steel reinforcement，pointed out that the steel bonded reinforcement as a convenient operation，reliable quality of the reinforcement technology，wide application prospect.

bonded steel reinforcement，structural adhesive，bonding strength，binder

TU392

A

1009-6825(2016)35-0039-02

2016-10-08

王 冠(1987-)，男，在讀碩士; 奚江琳(1969-)，女，博士，副教授; 孫 威(1981-)，男，講師