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在混凝土结构加固工程中,选对灌浆料是决定加固成败的第一步。无论是梁柱加大截面、外包型钢还是置换混凝土,灌浆料的流动度、膨胀率和最终强度都直接关系到新旧界面的协同受力。下面我结合15年现场经验,把几种常用加固方法对应的材料选型和施工要点说透。
增大截面法是最传统的加固方式,核心在于新浇混凝土或灌浆料与旧混凝土的粘结。实际操作中,很多工地直接用普通混凝土浇筑,结果新老界面出现空鼓、裂缝。我建议优先选用水泥基灌浆材料,按GB/T 50448-2015标准,流动度应≥290mm(坍落扩展度),28d抗压强度不低于C40。施工前必须对旧混凝土面进行凿毛处理,深度不小于6mm,并用高压水冲洗干净。以某桥梁墩柱加固为例,我们采用流动度320mm的灌浆料,浇筑后24h拆模,3d强度达到35MPa,7d达到55MPa,界面拉拔试验全部合格。
注意:浇筑时模板支设要严密,顶部预留排气孔。灌浆料从一侧连续浇筑,避免产生气泡。养护温度控制在5~35℃,夏季用湿麻袋覆盖,冬季需搭设暖棚保温。实测数据表明,养护温度低于5℃时,28d强度会下降20%~30%。
置换法主要针对混凝土强度不足或蜂窝麻面等缺陷。小面积修补(深度≤50mm)推荐使用高强聚合物修补砂浆,其粘结强度≥1.5MPa(按GB 50367-2013标准),收缩率小于0.02%。大面积置换(深度>100mm)则用自流平灌浆料,流动度≥270mm,2h竖向膨胀率0.1%~0.5%。
经验上来说,置换前必须剔除疏松混凝土至露出新鲜骨料,边缘凿成直角。旧混凝土界面要涂刷界面剂,推荐用丙烯酸乳液水泥浆,涂刷后30分钟内浇筑。以某电厂汽机基础加固为例,我们置换深度达200mm,采用C60灌浆料,浇筑后48h拆模,28d强度达到68MPa,回弹检测全部合格。
注意:置换区需设置临时支撑,卸除原构件荷载的70%以上。浇筑后养护不少于7d,每天洒水3~4次。冬季施工要掺入防冻剂,保证入模温度不低于10℃。
外包型钢(包钢)分为干式和湿式两种。湿式包钢法要求灌浆料具有微膨胀特性,以填充型钢与混凝土之间的缝隙。按JGJ 145-2013标准,灌浆料的1d竖向膨胀率应≥0.02%,28d膨胀率在0.02%~0.05%之间。施工温度低于10℃时,膨胀率会减小,需适当提高水胶比(不超过0.28)或选用低温型灌浆料。
以某商场框架柱加固为例,我们采用湿式包钢,型钢与柱面间隙控制在10~15mm。灌浆料从底部一侧注入,顶部设排气孔。实测数据显示,施工温度15℃时,3d强度达45MPa,膨胀率0.03%;温度5℃时,3d强度仅32MPa,膨胀率0.01%。因此冬季施工必须采取加热措施,保证灌浆料温度不低于10℃。
注意:包钢完成后需进行防锈处理,涂刷环氧富锌底漆和防火涂料。角钢与柱面之间的焊缝要满焊,焊高不小于6mm。灌浆料浇筑后24h内不得震动。
粘贴钢板加固法通常用环氧树脂胶(如特种灌封胶)作为粘结剂,但遇到钢板厚度>6mm或粘贴面不平整时,需先用灌浆料找平。按GB 50550-2010标准,灌浆料的抗压强度不低于C40,与钢板的粘结强度≥2.0MPa。
实际操作中,钢板粘贴前要除锈至Sa2.5级,并用丙酮清洗。灌浆料找平层厚度控制在5~10mm,养护24h后再涂刷环氧胶。以某桥梁T梁加固为例,我们采用5mm厚钢板,先用C50灌浆料找平,3d后粘贴钢板。实测粘结强度2.3MPa,抗弯承载力提升35%。
注意:环氧胶施工温度应在10~30℃,湿度小于75%。钢板粘贴后需用膨胀螺栓临时固定,螺栓间距不大于300mm。胶层厚度控制在1~3mm,过厚会降低粘结强度。
加固工程验收必须按GB 50204-2015和GB 50367-2013执行。灌浆料进场后需检测流动度、抗压强度、竖向膨胀率。以C60灌浆料为例,流动度≥270mm,3d强度≥40MPa,28d强度≥60MPa,28d膨胀率0.02%~0.05%。现场留样不少于3组试块,同条件养护。
检测方法:流动度用截锥圆模法(GB/T 50448附录A),抗压强度用100mm×100mm×100mm立方体试块,膨胀率用千分表法。以某隧道衬砌加固为例,我们现场检测了5组试块,流动度均值295mm,3d强度43MPa,28d强度63MPa,膨胀率0.03%,全部合格。
注意:试块养护条件必须与现场一致,不能放在标准养护室。冬季施工需增加同条件养护试块数量,每50m³一组。验收时需提供材料出厂合格证、型式检验报告和现场检测报告。
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