結(jié)構(gòu)粘鋼膠在火電廠棧橋改造中的應用
需要結(jié)構(gòu)粘鋼膠掃掃以下二維碼
0 概 述
在工業(yè)、民用建筑、橋梁、水利與電力工程建筑中，因設計、施工質(zhì)量、維護、功能改變或風災、地震、火災、腐蝕等原因造成結(jié)構(gòu)的強度和剛度下降，特別是已進入房屋老年期的一些工業(yè)廠房和民用建筑結(jié)構(gòu)物等，需要進行檢測，鑒別其是否可以通過技術(shù)改造(加固處理)恢復原有功能;常用的結(jié)構(gòu)加固方法有增大截面法、外包鋼加固法、結(jié)構(gòu)外預應力法、噴射混凝土加固法等，但這些方法施工周期長，占用場地大以及施工設備多，基本上相當于一個小工程。一種新的加固技術(shù)——粘鋼加固技術(shù)，根據(jù)加固需要，制成某一種特殊形狀的材料，用樹脂類膠將它們粘貼在被加固部位，與被加固結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合、共同受力，從而達到提高原結(jié)構(gòu)承載力的目的。
1 粘鋼加固的作用
1.1 增加構(gòu)件的抗彎與抗剪能力
由于結(jié)構(gòu)受損或改造等原因，可能使部分構(gòu)件的抗彎與抗剪能力下降。如樓面荷載增加，則原結(jié)構(gòu)的板、梁的主筋與梁的抗剪能力有可能不夠，此時采用粘鋼加固技術(shù)在缺少鋼筋的部位補強，在抗剪力不夠的部位粘箍板即可增加(甚至超過)原結(jié)構(gòu)的抗彎與抗剪能力。根據(jù)實驗結(jié)果，在基本不改變原結(jié)構(gòu)的截面尺寸和不增加原結(jié)構(gòu)重量的情況下，通過加固處理的構(gòu)件的承載力可能提高2倍以上，可見粘鋼加固技術(shù)的作用十分顯著。
1.2 提高原結(jié)構(gòu)的抗震能力
我國是地震多發(fā)國家，地震災害十分嚴重。采用粘鋼加固技術(shù)對建筑物的抗震可以起到很好的作用。一方面可提高原結(jié)構(gòu)的強度，另一方面可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。大多數(shù)建筑材料具有脆性特征，突發(fā)地震時易產(chǎn)生脆性破壞，導致建筑物坍塌，結(jié)構(gòu)粘鋼加固后可以進一步約束結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的整體連接性，耗散建筑物中由于地震力作用而產(chǎn)生的能量，防止磚混、混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞。
1.3 提高構(gòu)件的抗裂性
建筑裂縫是建筑結(jié)構(gòu)的主要危害之一。由于其隱蔽性強，而且裂縫部位所產(chǎn)生的應力集中效應，常常給建筑物帶來災難性的后果。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上采用粘鋼加固技術(shù)，除了可以增強結(jié)構(gòu)的強度外，還可以利用結(jié)構(gòu)膠的流動性，有效地封堵裂縫，限制其進一步擴展延伸。
2 粘鋼加固的技術(shù)特點
2.1 施工方便
該技術(shù)用于結(jié)構(gòu)加固時，在施工現(xiàn)場不需要大型施工機械，占用施工場地小，沒有濕作業(yè)。粘鋼技術(shù)在實施過程中不會引起原結(jié)構(gòu)中應力場的變化，而這一點在采用焊接加固技術(shù)時是無法做到的，加固完成數(shù)小時后新老結(jié)構(gòu)即可聯(lián)合受力投入工作。
2.2 基本不增加原結(jié)構(gòu)的重量和截面積
根據(jù)規(guī)范，粘鋼一般選用2～6 mm的鋼板材，加固處理后，原結(jié)構(gòu)的截面積不會發(fā)生大的變化，增加的重量與原結(jié)構(gòu)相比基本上可以忽略不計。這一點在某些空間受限的場合特別有用。
2.3 適用性好
工程中結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件形狀各異，特別在電力行業(yè)結(jié)構(gòu)較多。粘鋼加固技術(shù)不受行業(yè)限制，在很多場合都可以方便使用，根據(jù)統(tǒng)計，從20世紀80年代以來該技術(shù)已成功應用于包括電力行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
2.4 結(jié)構(gòu)膠的性能優(yōu)良
粘鋼加固技術(shù)中的關(guān)鍵材料以建筑結(jié)構(gòu)膠為主。結(jié)構(gòu)膠的主要成分是樹脂，其特點是，固化時收縮率低，有良好的抗?jié)駳鉂B透性能，力學性能優(yōu)(見表1)。
3 工程應用
某電廠輸煤棧橋于1979年建成，至今已運行20年。棧橋采用鋼筋混凝土與鋼桁架建造，其中鋼桁架共計24榀，主要用作結(jié)構(gòu)的支撐。鋼桁架分2種形式，以桁架長度劃分，其中MH-1共20榀，MH-2共4榀，采用Q23-F鋼，手工焊接。電站建成以來，由于種種原因長期沒有使用，且缺乏保養(yǎng)，致使棧橋屋面漏水嚴重，部分鋼桁架出現(xiàn)嚴重的銹蝕，特別在支座處銹蝕嚴重。上述建筑物能否通過加固后繼續(xù)使用，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的設計規(guī)范，建筑物的運行基準期是50年，故本棧橋還應有相當長的運行基準期，這對加固是有利的;同時對其進行深入細致的檢測，對損壞部分進行補強加固，使其滿足建筑設計的各項功能要求，從技術(shù)上講是可行的。從經(jīng)濟上分析，加固只針對部分構(gòu)件，大部份構(gòu)件稍加處理即可投入使用，因而檢測與加固費用低。從加固與拆除重建施工工期上分析，加固的時間初步測算約為2個月，而拆除重建在2個月內(nèi)是難以完成的。經(jīng)過分析比較決定采用加固方案。
共對2種方案進行了比較。方案一：采用焊接方法加固;方案二：采用粘鋼加固技術(shù)。對于第1種方案，因建筑物已有20年歷史，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應力場已形成，如果采用焊接方案，將破壞原結(jié)構(gòu)應力場可能給整個建筑物帶來安全隱患，zui后決定采用粘鋼加固技術(shù)。
3.1 鋼桁架檢測結(jié)果
3.1.1 鋼桁架圖紙的復核
為了確保結(jié)構(gòu)的安全可靠，我們對原始圖紙進行了復核，桿件截面基本滿足要求。但支座節(jié)點板厚度取值應該為8 mm，而原設計圖紙上僅為6 mm，不滿足新規(guī)范要求。
3.1.2 銹蝕狀況檢測
主要采用測厚儀對鋼桁架的節(jié)點板、弦腹桿進行檢測。通過檢測得出以下結(jié)論：
a.鋼桁架靠支座處等跨的下弦桿腐蝕嚴重，根據(jù)我國鋼結(jié)構(gòu)鑒定標準，銹蝕程度為D級。(*為良好，B級為局部銹蝕，C級為銹蝕較嚴重，D級為嚴重銹蝕)其他部位一般為B級;
b.部分下弦桿沿輸煤棧橋方向發(fā)生扭曲變形;
c.桁架與橋墩之間的支座銹蝕嚴重，承載力已大大下降;
d.桁架腹桿和上弦桿銹蝕為B級，部分C級。
3.1.3 焊縫質(zhì)量檢測
根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》(JGJ81-91)對鋼桁架節(jié)點板上部分焊縫采用觸頭法進行了磁粉探傷，未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。
3.2 對結(jié)構(gòu)危害程度的分析
通過檢測分析認為，由于輸煤棧橋長期未使用，接縫區(qū)段漏水嚴重，使鋼桁架處于潮濕的環(huán)境中，且又沒有進行必要的保養(yǎng)，致使部分構(gòu)件發(fā)生嚴重的銹蝕，整個結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有強度達不到設計標準，部分構(gòu)件喪失承載力，如不加固及保養(yǎng)，不能投入運行。
3.3 棧橋結(jié)構(gòu)加固
加固工作主要集中在兩方面：
3.3.1 對于節(jié)點板，通過加焊鋼板以擴大、加厚節(jié)點板尺寸使其滿足設計要求。即在節(jié)點板無桿件一側(cè)加焊1塊6 mm厚鋼板;對兩側(cè)均有腹桿的節(jié)點板，可根據(jù)實際情況加焊鋼板并加焊連接構(gòu)件將內(nèi)力傳遞到承載有保證的節(jié)點板區(qū)域。
3.3.2 對于弦、腹桿則沿桿件縱向用建筑膠粘2塊鋼板，尺寸為4 mm45 mm1 500 mm/(厚寬長)。
3.3.3 粘鋼工序及要求如下：用砂輪機對粘貼面進行打磨、除銹。清潔度達到ST2級;在粘貼面上涂抹建筑結(jié)構(gòu)膠凝固;加壓固定24 h至建筑結(jié)構(gòu)膠凝固;拆除加壓裝置;粘鋼施工后不得焊接。
粘鋼加固的方法與傳統(tǒng)的方法比較起來有技術(shù)可靠，工作簡便，不需對結(jié)構(gòu)焊接，而且施工工期短，不破壞原結(jié)構(gòu)外觀等優(yōu)點。
3.4 工程竣工情況
該加固工程于2001年8月21日開工，于2001年10月10日完工，總加固費用(包括檢測、設計、材料、施工)為31萬元。加固鋼棧橋全長近90 m，若按拆除重建考慮，所需費用約225萬元，所耗工期則更長，因此經(jīng)濟效益非常顯著。該棧橋投入使用后，對棧橋進行了全面的觀測，各項指標均滿足設計要求。在節(jié)點板加厚區(qū)域及粘鋼區(qū)域，各構(gòu)件均能很好協(xié)同工作，滿足預期設計要求。
4 結(jié) 論
4.1 粘鋼加固技術(shù)為建筑物的加固和改造辟出了一條新的途徑。
4.2 粘鋼加固技術(shù)具有施工方便、施工周期短、沒有濕作業(yè)、不需要大型施工設施等特點。
4.3 粘鋼加固技術(shù)的關(guān)鍵材料為各種建筑結(jié)構(gòu)膠。采用該技術(shù)施工時，不會改變原結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)，加固完成后數(shù)小時后即可投入工作。根據(jù)實驗結(jié)果，采用該加固技術(shù)后，原結(jié)構(gòu)的承載力可以提高2倍左右。
產(chǎn)品價格目錄
CGM高強無收縮灌漿料... 850元/噸
CGM一次座漿料... 1500元/噸
CGM軌道膠泥... 1500元/噸
CGM干粉錨固劑... 3500元/噸
CGM-10水乳環(huán)氧樹脂灌漿料... 5500元/噸
CGM-20溶劑型環(huán)氧樹脂灌漿料... 18000元/噸
GM孔道壓漿料/壓漿劑... 1500元/噸
GM道釘錨固劑... 4500元/噸
GM自流平砂漿... 1500元/噸
JY-M01高強耐磨料... 1200元/噸
ECM水乳環(huán)氧樹脂砂漿【環(huán)氧膠泥】... 7500元/噸
EC聚合物修補砂漿... 2500元/噸
EＣ聚合物加固砂漿... 1500元/噸
EC聚合物抹灰抗裂砂漿... 1500元/噸
EC聚合物粘結(jié)砂漿... 2000元/噸
EC聚合物防水灰漿... 3500元/噸
WSZ堵漏劑... 2000元/噸
EC聚合物粘接劑... 850元/噸
EC彩色防霉勾縫劑... 1500元/噸
EC高強表面處理劑... 6000元/噸
WJ-302混凝土界面劑... 12元/公斤
WSG封縫膠... 15元/公斤
WSG自動壓力灌漿器... 10元/套
WSG改性環(huán)氧樹脂灌縫膠... 40元/公斤
WSG改性環(huán)氧樹脂粘鋼膠... 20元/公斤
WSG改性環(huán)氧樹脂植筋錨固膠... 20元/公斤
WSG改性環(huán)氧樹脂灌注粘鋼膠... 40元/公斤
WSG注射式植筋膠... 30元/支
WSG碳纖維布... 70元/公斤
108建筑膠【濃縮粉】... 50元/公斤
WSZ灌漿砂漿母料... 10元/公斤
EC抗堿封底乳液【自流平砂漿界面劑】... 120元/桶
MCI滲透遷移型鋼筋阻銹劑... 30元/公斤
