建筑膠粘劑在加固工程中的應用
作者:admin   日期:2015-5-8
鋼筋混凝土結構由于使用年限的延長或自然災害等原因,會造成鋼筋混凝土建筑構件強度、剛度不足引起的開裂、破損等情況。如何保證建筑物繼續正常、安全的使用,是建筑行業經常碰到的問題。另一方面,近年來因用途變更而對建筑物原有結構、構件進行改造、加固補強的工程也日增多。經過工程技術人員長時期的努力,逐漸形成了一套較為完善的切實可行的工程加固方法,在實際的加固工程中的到廣泛的應用和發展。與此同時,各種各樣的新型建材的出現也為加固技術、方法的不斷創新提供了有利的條件。

膠粘劑的性能優勢及化學組成

利用建筑結構膠粘劑對需補強、加固的建筑物進行加固,就是近來應用比較廣泛的一類加固方法。這類方法主要是采用結構膠這一粘接材料,將補強用的鋼板或型材,或是其他補強材料牢固地粘接于各種鋼筋混凝土的構件上,使補強材料和原有構件形成協同工作模式從而滿足結構、構件原有設計強度、剛度、耐久性要求。應用建筑結構膠粘劑對各類構件進行連接、加固或修補,相比傳統的連接加固方法有很多突出的優點。

 

幾種常用加固膠粘劑的性能指標

(1)用合成樹脂膠粘劑來連接、加固構件,比一般的鉚、焊法受力均勻,材料不會產生應力集中現象(如焊接時的熱應力等),使之更耐疲勞,尤其能更好地保證構件的整體性和提高抗裂性,而整體性在很大程度上關系著構件的承載能力和穩定性。

(2)建筑結構膠粘劑可以將不同性質的材料牢固地連接起來,這對建材多樣化的今天,也是傳統方法無法比擬的優點。

(3)使用膠粘劑進行施工,工藝簡便,可大大縮短工期,往往在\~2d或更短時間就可以使用。尤其在各類構件的加固方面更是如此,可使一些傳統方法無法加固的構件得以修復加固,對于某些重要軍事工程、交通設施尤為重要。且其耐老化性能優良,能滿足各種要求,在施工中還可以提高效率、降低成本、節約能源等。

(4)常用的加固膠粘劑按照其基本性能分為A級膠和B級膠。對重要結構、懸挑構件、承受動力作用的結構、構件,采用A級膠;對一般結構構件可采用B級膠。同時按照膠粘劑所粘接材質的不同大致可分為:碳纖維復合材料浸漬/粘結用膠粘劑安全性能指標、粘鋼及外粘型鋼用膠粘劑和錨固用膠粘劑等。表中歸納了幾種常用加固膠粘劑的性能指標。

(5)按化學成分分類可將結構膠分為:有機膠、無機膠。有機類結構膠是當前加固領域中大量采用的膠結材料,它有環氧樹脂和改性環氧樹脂類、聚氨基甲酸脂類、不飽和聚酯樹脂類等。大部分是以環氧樹脂或改性環氧樹脂為主配制而成。以環氧樹脂為主劑的結構膠,粘接力強,力學性能穩定,是一種比較成熟的粘接加固用結構膠。

無機類結構膠有硅酸鹽類、磷酸鹽類和陶瓷類等。無機類結構膠強度較低,品種不太多,但其膠層在長期荷載作用下強度穩定性好、徐變小、耐高溫性強,是研究發展的方向。

2建筑結構膠在加固領域的工程應用

2.1在粘接加固中的應用

這類應用范圍主要是用結構膠作為一種粘接材料,將補強用的鋼板或型材,或者是其他補強材料(如碳纖維、芳綸、氯綸)牢固粘接在各種鋼筋混凝土的構件上,如梁、柱、節點、托架板面、隧道及拱形頂等,已施工完成的加固工程均獲得滿意結果。以梁為例,可以是建筑物上的普通承重梁,也可以是起重吊車用梁,還可以是公路橋梁的梁及板梁、鐵路橋的鋼筋混凝土梁等,通過精心設計施工,加固補強的效果非常好。

2.2在化學栓或錨筋上的應用

作為后錨固技術中的化學膠粘材料,將螺栓、鋼筋、塑料桿及其他錨固用材,埋于混凝土、巖石、磚、石材等基材中,發揮建筑結構膠粘劑的粘接強度,使后錨固件牢牢地埋植于基材里,在外力作用下,起到承載作用,這是近幾年來發展很快的應用領域之一。

2.3在灌注與修補粘接上的應用

可以是對外包鋼加固用鋼板與混凝土構件之間灌膠粘接應用,建筑結構膠粘劑將鋼板與混凝土牢固的連成一體,起到共同工作的效果。也可以用于一般構件中裂紋的封堵,使之達到原來的設計要求,并且防止了裂縫繼續擴大。這類應用同樣是量大面廣的一個領域,不但可以在建筑構件中應用,同樣可以用在水力工程和軍事工程等各種結構上的修補和修復。

2.4在現場施工粘接構件中的應用

在澳大利亞悉尼歌劇院混凝土屋蓋的拼接拼裝中曾經使用過,在我國也有柱子接長和地基樁接長的實際事例,但因其設計理論與計算方法的基礎研究尚屬起步階段,目前還處于試用期。

2.5在粘接修補各類建筑物上的應用

膠粘劑還可以對各類老建筑、古建筑(木結構、混凝土結構、石結構及磚結構等)進行粘接修復,也可以對某一單元構件進行修補修復。其修復工藝簡便,修補修復效果良好,此種應用實例是比較多的。另外在公路面、機場跑道的修復中已有幾十年的應用歷史,水工水下中的粘接也有廣闊前景。

2.6在其他方面的應用

這方面是指在建筑及工程上的應用,如各類工程的應急搶險、防水堵漏、密封防潮以及防腐蝕等方面的應用。

3結構膠的選用

選用結構膠時,除了工作環境條件和耐久性能之外,主要考慮膠結材料本身的強度和與被粘接物體之間的粘接強度兩項重要指標。

確定結構膠本身需要的強度,由被粘結的對象而定,是鋼與鋼粘結,還是碳纖維與混凝土之間或鋼板與混凝土之間的粘結。但結構膠本身的各項強度指標必須大于粘結和被粘結物體材料強度中最小的強度,并留有一定的安全余量就可滿足要求。例如,混凝土結構粘鋼加固,結構膠的強度只要大于混凝土的拉伸、剪切強度,并留有一定安全儲備就可以,無需太高。因為三種材料協同工作時,結構膠的作用是傳遞應力,處于受剪和拉伸狀態,首先破壞的是強度最低的材料,混凝土的抗剪、抗拉強度都不高,膠結材料強度太高沒有意義。

粘結強度是指結構膠與被粘結物結合面上的粘合強度。并不是膠本身強度高,它與被粘結物的粘結強度就高,它還與被粘結構體的不同材料有關。但粘結強度必須大于被粘結物體中強度較弱一方材料本身的強度,并留有一定安全余量。碳纖維片材加固修復混凝土結構時,GB503672006《混凝土結構加固設計規范》第9..2條中規定:碳纖維正拉伸強度應不小于2.5MPa,并同時要求破壞面發生在混凝土內部。

4結語

建筑結構膠粘劑綜合了化學、力學、材料、結構、光電測試等先進技術的成果,應用于建筑結構粘鋼補強、錨栓植筋、現場灌注施工上,顯示出其突出的優點與重要性。

 

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