高强钢绞线网-聚合物砂浆在校舍加固工程中的应用

来源:用户上传      作者: 李忠民

　　摘 要：为保障中小学校舍安全，厦门市210幢校舍将利用学生放暑假时进行加固，名为“中小学校舍安全工程项目（简称“校安工程”）建设”，这是厦门市史上最大规模的校舍加固或重建工程，某校舍因质量缺陷，需进行加固补强。本文结合该工程实例，探讨了高强钢绞线网—聚合物砂浆在校舍加固工程中的应用，供同行参考。
　　关键词：校安工程；加固方案；高强钢绞线—聚合物砂浆
　　中图分类号：TU74 文献标识码：A
　　目前，校安工程已经全面展开，校舍加固方案的选择是该工作中至关重要的一步。合理的加固方案有助于保证加固措施的有效性，同时能够降低工程造价、缩短工期。中小学校舍建造时间跨度很大，部分中小学校舍建造较早、当时的管理体制不完善、违章建筑多( 如私自改造、加层、改变建筑用途) 、结构体系混乱、大量校舍的图纸资料不全；同时只能在暑期开展这项工作，可谓时间紧、任务重。这都给校舍加固工作增加了难度。因此，如何快速、高效、准确地选择加固方案是中小学校舍安全工程中急须解决的问题。本文探讨了高强钢绞线—聚合物砂浆方案在校舍加固中的应用，该做法有不破坏原结构、耐高温、耐腐蚀、无毒环保、耐老化、施工简便等特点。
　　1工程背景
　　某学校为4层混凝土框架结构教学楼，已使用7年，因我市对校舍逐一进行“体检”，并按照统一的标准和要求，发现该校结构形式不稳固，部分教室及设备布局需重新调整。原校舍框架柱网尺寸为6m×6m，柱高5m，截面为500mm×500mm；框架梁跨度8m，截面为600mm×300mm；混凝土强度等级C25。由于新添设备、悬挂设备管线及新铺设地面等增加的使用荷载已超出原结构设计承载能力，另外室内温度也较高，原框架结构构件局部已出现了保护层损坏情况，暴露出结构钢筋也已部分锈蚀的问题，因此需对该部分框架结构进行加固补强。
　　2结构补强方案选择与确定
　　提出四个加固方案（如表1）所示：
　　因校安工程时间紧、任务重、困难多、持续时间长。经比较，决定采用高强钢绞线-聚合物砂浆加固方案，该工艺具有：不破坏原结构、耐高温、耐腐蚀、无毒环保、耐老化、施工简便等特点，且后期维修成本低，对周围干扰小。
　　3高强钢绞线网一聚合物砂浆加固补强设计
　　3.1水平构件的补强设计
　　3.1.1高强钢绞线配筋计算
　　经核算新增设备悬挂设备管线及铺设的楼面地坪折算等效均布荷载为1.8kN/m2根据正截面及斜截面承载力计算取跨中最大正弯矩值进行计算得梁底抗弯所需钢绞线截面面积为，128mm2/m实配钢绞线为3.05@30，钢绞线面积为151.3mm2/m高强钢绞线采用镀锌钢丝绳其型号为6×7+IWS由6×7钢丝组成相关力学性能见（表2）
　　采用高强钢绞线网-聚合物砂浆技术通常是对框架结构的受拉区进行加固。本工程因教室地坪需重新铺设，因此也考虑对框架梁、板的支座负弯矩区实施补强加固。经核算，支座处最大负弯矩值小于跨中，为方便施工和管理，实配的钢绞线数量和规格与受拉区相同（3.05@30）。
　　3.1.2钢绞线布置
　　受拉区钢绞线设置：在受拉区，梁底设置的钢绞线主线方向与梁主筋受力方向一致（图1），当钢绞线从跨中延伸至梁支座处柱边缘时，在集中荷载作用点处设置45×5（长500mm），通过角钢进行端部锚固，并将钢绞线90°转向下柱面锚固，锚入柱面的长度为500mm（图2），钢绞线端部采用锚栓销栓固定支座负弯矩区钢绞线设置在支座负弯矩区将钢绞线网设置在梁板的顶面钢绞线网起点从梁的跨开始向支座处铺设当接近柱边缘时分别按以下两种情况进行处理框架柱当钢绞线网铺设至支座柱边缘时在集中荷载作用点处设置与柱同宽度的通过角钢进行端部锚固并将钢绞线转向上柱面锚固锚入柱面长度为图钢绞线端部采用锚栓销栓固定结构板钢绞线网铺设至支座柱边缘即以此为界线，向前铺设一个锚固长度（500mm）为止，并对钢绞线网端部采用锚栓销栓固定。
　　3.2框架柱的补强设计
　　加固框架柱采用的钢绞线网形式与梁板相同(图3b)，采用挂网方法对柱进行缠绕和包裹，钢绞线网主线受力方向与柱轴向垂直。在施工作业面许可的情况下采用封闭加固形式，若条件不允许可采用U形加固。在柱箍筋加密区钢绞线网要求连续布置，两端采用锚栓等可靠连接措施形成封闭形式，网片间搭接位置相互错开钢绞线网的固定要求钢绞线端部采用锚固销栓锚固销栓直径不小于埋置深度不小于钢绞线中间部分采用钢丝卡具固定卡具间距原则上控制在固定方式先用锚固螺栓固定钢绞线网端部然后将钢绞线网拉至绷紧状态分别安装卡具最后用螺栓固定钢绞线网尾端。
　　高强钢绞线网-聚合物砂浆加固施工工艺
　　高强钢绞线网-聚合物砂浆施工工艺流程为：施工准备→钢绞线网现场下料→构件表面处理→混凝土基层清洗，湿润→固定网片一端→钢绞线张拉→安装锚固螺栓及卡子→固定网片另一端→涂刷混凝土界面剂→压抹聚合物砂浆→养护→质量验收。
　　施工准备
　　（1）检查混凝土表面受损程度，详细调查测量裂宽度及分布状况，对构件主要缺陷处做出标记。
　　（2）按加固设计图要求，先在加固构件表面进行定位划线，画出钢绞线网的实际安装位置。
　　钢绞线网片现场下料
　　根据对被加固构件的实际测量数据，并结合设计图要求进行钢绞线网片现场下料，下料时需考虑并留出各节点的锚固长度，下料完成后对钢绞线网端部安装固定拉环。
　　3.3构件表面处理
　　（1）为确保聚合物砂浆与混凝土粘结良好，采用钢丝刷或喷砂方法对混凝土表面进行凿毛处理，清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层；清除表面浮层污物(有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷)。对基面松动严重处，采用人工凿掉破损的混凝土，露出坚硬、牢固的混凝土面，凿毛深度不宜过大，以免破坏未碳化和损破的混凝土。对框架梁和柱尖角，应进行打磨处理。
　　（2）发现构件表面有缺损、孔隙、蜂窝等缺陷，可在凿去缺陷混凝土后，采用高等级砂浆修复平整。宽度大于0.3mm的裂缝，采用环氧树脂砂浆压力灌注进行封闭处理。外露并锈蚀的钢筋，要进行除锈处理并涂刷钢筋防锈剂。
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