混凝土结构粘钢加固施工工法

武汉恒升建筑科技开发工程有限公司

侯德友

1、前言

混凝土结构是工业与民用建筑中普遍应用的一种结构型式，其设计基准期为50年。当建筑物进入了中年期或老年期，多数已有不同程度的损坏或老化，如裂缝、渗漏、剥落、缺损、钢筋锈蚀等，急需加固修复。老建筑物的加固或改造，新建筑物因施工或设计的原因需对结构进行补强加固，粘钢技术在上述领域得到了普遍应用。

混凝土结构粘钢加固是一种建筑结构工程的补强加固新技术。它是用特制的结构胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，形成原有结构与粘钢共同作用，到加固和增强原结构强度和刚度的目的，满足设计和使用的要求。

2、工法特点

混凝土结构粘钢加固工艺，其特点主要有：

2.1、质量可靠、坚固耐用：经过多年来的工程实践，粘钢加固技术完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。粘钢加固后的结构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。

2.2施工快速、节省工期：粘钢加固技术，其工艺简单，加固钢材可提前在工厂制作后进场，现场安装、粘结、固化时间短，现场无湿作业，施工快速、节省工期。

2.3加固后保持结构外观，不影响使用功能：与其它加固方法比较，粘钢加固后的结构外观不改变，钢板薄，结构自重增加慎微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固，不影响建筑物的使用功能。

2.4经济合理：由于粘钢工艺简单施工速度快，不占用或少占用房屋使用时间，粘钢加固的费用适中，综合经济效益高。

3、适用范围

本方法适用于环境温度不大于60，相对湿度不大于70%，以及无化学腐蚀影响的房屋结构改造；可对混凝土强度或者混凝土构件配筋不满足设计以及自然灾害造成的房屋结构损伤进行补强加固处理。（混凝土强度等级低于C15，素混凝土结构不适用本工法）。

4、工艺原理

混凝土粘钢加固法，是采压力灌结构胶或涂抹结构胶的方法将钢板牢固地粘接在被加固的混凝土结构表面上，使得钢板和原混凝土构件形成整体，协同工作，以提高其承载力和满足正常使用。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1混凝土柱粘钢加固（采用外粘型钢加固图5.1-1，）

图5.1-1

5.1.1操作要点

1. 施工准备

施工前应认真阅读设计施工图，必须要将结构面清理干净，按设计图纸，在混凝土粘钢位置测放打磨控制线，待打磨工作完成后补加粘钢位置线。

2.混凝土表面打磨

打磨掉混凝土表面的浮层，直至完全露出坚实新结构面，混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除，用环氧树脂胶泥材料修补，裂缝部位应首先进行封闭处理；原构件截面的棱角打磨成半径r≥7mm的圆角，以使型钢与混凝土之间在注胶后能相互粘合。

3.制作钢构件及表面打磨

钢材应该在现场按照被加固构件的实际外围尺寸进行放样制作，角钢厚度不应小于5mm，边长不应小于75mm，且应该满足设计图纸的要求；钢材粘接面必须进行除锈和粗糙处理，用砂轮磨光机打磨出金属光泽，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢材受力方向垂直，其后用棉丝沾丙酮擦拭干净。

4.钢板或型钢安装

混凝土柱的加固，角钢下端应锚固于基础中（图5.1.2-1）；中间应穿过各层楼板（图5.1.2-2），上端应伸至加固层的上一层楼板底或屋面板底；根据图纸要求结合现场实际情况对钢材进行组装，钢材与原结构柱尽量贴紧，竖向基本顺直，如原结构柱出现较大偏差，应进行顺直处理，缀板与角钢搭接部位须三面围焊；现场技术负责人检查焊接工作并填写《隐检记录单》。

        图5.1.2-1                        图5.1.2-2

5.钢板或型钢周边封缝

焊缝检验合格后，用环氧砂浆沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距。如不埋管，可在角钢和缀板上钻φ6注胶孔，孔间距不大于500mm，注浆孔上用速凝结构胶粘注浆嘴。

6.压力注结构胶

严格按结构胶说明书提供的配比配制，搅拌均匀后，用注浆机或空压机对注胶罐加压进行注胶。在有利灌浆处粘贴灌浆嘴（一般在较低处设置），待灌浆嘴粘牢后，通气试压，即以0.2-0.4MPa的压力将粘钢用胶粘剂从灌浆嘴压入；当排气孔出现浆液后，停止加压，以环氧胶泥堵孔，再以较低压力维持10min以上方可停止灌浆。灌浆后不应再对型钢进行锤击、移动、焊接。

7.固化后检查空鼓状况

结构胶固化后用小锤轻轻敲击钢材表面，如有个别空洞声，表明局部不密实存在空鼓现象。

8.补胶

对局部不密实的部位，须再次高压注胶方法补实。

9.粘钢表面糙化处理

粘钢施工完应对粘钢表面进行保护层处理。处理前，在粘钢表面涂抹环氧胶，固化前撒干粗砂粘牢即可。

10.粉刷形成保护层

粘钢表面（包括混凝土表面）应抹厚度不小于25mm的高强度等级水泥砂浆（应加钢丝网防裂）作防护层。也可采用其他具有防腐蚀和防火性能的材料加以防护。

5.2混凝土梁粘钢加固（采用外粘型钢加固图5.2-1或者粘钢板加固图5.2-2）

图5.2-1

图5.2-2

5.2.1操作要点

1. 施工准备

施工前应认真阅读设计施工图，必须要将结构面清理干净，准备好各种工器具。

2.测量、划线、确定制作物尺寸

按设计图纸，在混凝土粘钢位置测放打磨控制线，待打磨工作完成后补加粘钢位置线；现场实测加固构件截面尺寸，放样确定加固钢材的尺寸。

3.型钢或钢板加工下料及表面打磨

钢材应该在现场按照被加固构件的实际外围尺寸进行放样制作，涂抹粘钢钢板厚度不应大于5mm，压力注浆粘钢钢板厚度不应大于10mm,角钢厚度不应小于5mm，角钢边长不应小于50mm，且应该满足设计图纸的要求；钢材粘接面必须进行除锈和粗糙处理，用砂轮磨光机打磨出金属光泽，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢材受力方向垂直，其后用棉丝沾丙酮擦拭干净。

4.构件修补及界面处理

打磨掉混凝土表面的浮层，直至完全露出坚实新结构面，混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除，用环氧树脂胶泥材料修补，裂缝部位应首先进行封闭处理；采用型钢加固时原构件截面的棱角打磨成半径r≥7mm的圆角，以使型钢与混凝土之间在注胶后能相互粘合。

5.钢板或型钢安装

钢板或型钢安装时，对照钢板或型钢的膨胀螺栓孔套孔打眼，按照设计图要求的膨胀螺栓将钢板或型钢固定在梁上。根据图纸要求结合现场实际情况对钢材进行组装，钢材与原结构柱尽量贴紧，竖向基本顺直，如原结构柱出现较大偏差，应进行顺直处理，缀板与角钢搭接部位须三面围焊；封闭箍和U形箍净间距应不大于现行设计规范GB50010规定的最大箍筋间距的0.7倍，且不应大于梁高的0.25倍； U形箍的上端应粘贴纵向钢压条予以锚固； 当梁的高度h≥700mm时，应在梁的腰部增设一道纵向腰间钢压板（图5.2.2-1）。现场技术负责人检查焊接工作并填写《隐检记录单》。安装完后用环氧砂浆沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距。如不埋管，可在角钢和缀板上钻φ6注胶孔，孔间距不大于500mm，注浆孔上用速凝结构胶粘注浆嘴。

6.钢板或型钢周边封缝

焊缝检验合格后，用环氧砂浆沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距。如不埋管，可在角钢和缀板上钻φ6注胶孔，孔间距不大于500mm，注浆孔上用速凝结构胶粘注浆嘴。

7.压力注结构胶

严格按结构胶说明书提供的配比配制，搅拌均匀后，用注浆机或空压机对注胶罐加压进行注胶。在有利灌浆处粘贴灌浆嘴（一般在较低处设置），待灌浆嘴粘牢后，通气试压，即以0.2-0.4MPa的压力将环氧树脂浆从灌浆嘴压入；当排气孔出现浆液后，停止加压，以环氧胶泥堵孔，再以较低压力维持10min以上方可停止灌浆。灌浆后不应再对型钢进行锤击、移动、焊接。结构胶固化后用小锤轻轻敲击钢材表面，如有个别空洞声，表明局部不密实存在空鼓现象。如有局部不密实的部位，须再次高压注胶方法补实。

8.粉刷形成保护层

粘钢施工完后，在粘钢表面涂抹环氧胶，固化前撒干粗砂粘牢即可。粘钢表面（包括混凝土表面）应抹厚度不小于25mm的高强度等级水泥砂浆（应加钢丝网防裂）作防护层，也可采用其他具有防腐蚀和防火性能的材料加以防护。

5.3混凝土楼板粘钢加固（粘钢板加固，楼面采用涂胶粘钢，板底采用压浆粘钢）

5.3.1工艺流程

5.3.2操作要点

1. 施工准备

施工前应认真阅读设计施工图，必须要将结构面清理干净，准备好各种工器具。

2.测量、划线、确定制作物尺寸

按设计图纸，在混凝土粘钢位置测放打磨控制线，待打磨工作完成后补加粘钢位置线。

3.钢板下料及表面打磨

钢材应该在现场按照被加固的楼板面实际尺寸进行放样下料，涂抹粘钢钢板厚度不应大于5mm，压力注浆粘钢钢板厚度不应大于10mm,且应该满足设计图纸的要求；钢材粘接面必须进行除锈和粗糙处理，用砂轮磨光机打磨出金属光泽，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢材受力方向垂直，其后用棉丝沾丙酮擦拭干净。

4.构件修补及界面处理

打磨掉混凝土表面的浮层，直至完全露出坚实新结构面，混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以剔除，用环氧树脂胶泥材料修补，裂缝部位应首先进行封闭处理。

5．钢板安装

对照钢板的膨胀螺栓孔套孔打眼，按照设计图要求的膨胀螺栓将钢板固定在楼板底或楼板面上，

6.板底采用压浆粘钢

采用压力注胶粘结的钢板厚度，允许达到10mm，但应采取类似外粘型钢节点的加强锚固措施。楼板面选择多条密布的方式进行粘贴钢板，不得使用未经切割成条的整块钢板满贴。

7.钢板周边封缝

焊缝检验合格后，用环氧砂浆沿钢材边缘封严，结合现场实际情况确定埋管位置及间距。如不埋管，可在钢板上钻φ6注胶孔，孔间距不大于500mm，注浆孔上用速凝结构胶粘注浆嘴。

8.压力注结构胶

严格按结构胶说明书提供的配比配制，搅拌均匀后，用气泵和注胶罐进行注胶。结构胶固化后用小锤轻轻敲击钢材表面，如有个别空洞声，表明局部不密实存在空鼓现象。如有局部不密实的部位，须再次高压注胶方法补实。

9.板面采用涂胶粘钢

采用手工涂胶粘贴的钢板厚度，不应大于5mm。楼板面选择多条密布的方式进行粘贴钢板，不得使用未经切割成条的整块钢板满贴。

10.粉刷形成保护层

粘钢施工完后，在粘钢表面涂抹环氧胶，固化前撒干粗砂粘牢即可。粘钢表面（包括混凝土表面）应抹厚度不小于25mm的高强度等级水泥砂浆（应加钢丝网防裂）作防护层，板面做20mm水泥砂浆找平层，然后按照设计做楼面装饰。

5.4劳动力组织

        劳动力需用量计划见表5.4-1

劳动力需用量计划                 表5.4-1

6、材料与设备

6.1工法所用的材料见表6.1-1                                   

材料需用量计划                  表6.1-1

6.2工法所用的设备见表6.2-1                                 

设备需用量计划            表6.2-1

7、质量控制

7.1混凝土结构粘钢加固施工所参照的依据：

《混凝土结构加固技术规范》                 (CECS25:90)

《建筑抗震加固技术规程》                   (JGJ116－98)

《混凝土结构加固设计规范》                （GB50367-2006）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》        （GB50204—2002）

7.2钢板粘接位置应该符合设计要求。中心偏差不应大于5mm；长度偏差不大于10mm。

7.3粘贴钢板的混凝土表面平整度不得超过±2mm/m。

7.4胶层应该均匀，无过厚，过薄现象；胶层厚度应该控制在1-3mm。

7.5钢板与混凝土之间的总有效面积不应小于总粘贴面积的95%。

7.6粘贴用的钢板及其金属配件的加工和安装，其施工过程控制和施工质量检验，应该符合现行的国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。

7.7工程验收时必须有钢板及建筑结构胶的材质证明、复试报告及胶的抗拉拔试验报告。

7.8 每一道工序结束后均应按工艺要求及时进行检查，做好相关的验收记录，如出现质量问题，应立即返工。

7.9加固构件的粘钢质量，一般采用非破损检验，即从外观检查钢板边缘溢胶色泽，硬化程度，用小锤敲击钢板表面，以回音来判断有效粘接面积，如出现空鼓等粘贴不密实的现象采用压力灌胶的方法进行补救，若粘结面积锚固区少于90％，非锚固区少于70％（锚固区由设计计算确定），则判定粘结无效，需重新施工。

7.10 对于重大工程，为真实检验其加固效果，尚需抽样进行荷载试验，一般仅作标准使用荷载试验，即将卸去的荷载重新全部加上，其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。

7.11大面积粘贴前需做样板，待有关方面验证后，再大面积施工。

7.12关键控制点：

7.12.1工作环境的温度，由于胶本身的性能要求操作时温度在5～60℃之间。

7.12.2工作环境的相对湿度不大于70％，如果相对湿度过大，胶容易受潮而起鼓泡，从而影响粘贴质量。

7.12.3基底处理是关键工序，基底处理不应只停留在构件的表面处理，尤其对于老结构，更应对其本身检查是否有空鼓，裂缝现象，以便采取相应措施保证粘贴质量。

7.12.4的粘贴时，一定要避免先粘后焊，因焊接温度过高，容易引起结构胶老化而失效。

7.12.5粘贴钢板与原构件宜采用胀管螺栓连接。

7.13检查数量：

7.13.1对梁柱类构件，应该以同类种、同规格的构件为一个检验批，按每一个检验批构件总数的10%确定抽样数量，但不得少于3根构件，每根构件应在粘贴施工时，预贴不少于3个钢标准块，作为一组试样进行检验。

7.13.2对于板墙类构件，应该以同类种、同规格的构件为一个检验批，并按照实际粘贴的钢板面积，每200㎡（不足200㎡，按200㎡计算）取一组试样，每组试样3个标准块组成，并应在粘贴施工时，预先粘贴好钢标准块。

8、安全措施

8.1 认真贯彻“安仝第一，预防为主”的方针，明确安全生产责任制； 

8.2机具操作严格按操作规程作业。需搭设脚手架操作时，应按合格方案搭设和使用。 

8.3选用的结构胶成分必须符合环保要求，配制、注浆、固化过程中，操作人员应佩戴防护用具。包钢胶的配制和使用场所，应保持通风良好。 

8.4各分项工程施工前，工长应编制有针对性的安全技术产底，并向施工作业人员进行交底，履行签认手续，并经常检查执行情况，纠正违章； 

8.5施工作业应遵守安全操作规程，进入施工现场必须戴安全帽，吸烟到指定的吸烟室，高空作业应系好安全带，班前不准喝酒，工作应集中精力，不准在施工现场嬉戏打闹； 

8.6施工现场的一切洞口必须加盖，设围栏，防护棚，并加警告宣传标志； 

8.7施工过程中，防止电焊、气割时火情发生，配电设施的金属外壳应有可靠的保护线连接，移动式电动工具及手持电动工具的保护线必须采用铜芯软线，并应采用高灵敏的漏电保护装置； 

8.8结构进行加固时，应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。

 9、环保措施

9.1施工现场严格管理，设专职环境人员，及时清理施工中的垃圾等杂物，清理施工中的污水； 

9.2工程垃圾定点堆放，及时清运出施工现场；包装材料应集中回收，退回厂家，不得随意乱扔； 

9.3施工现场工完场清； 

9.4工具、材料的摆放须按施工平面图的布置的位置堆放，码放整齐； 

9.5注意施工噪音，必要时调整施工时间及程序。

10、效益分析

混凝土结构粘钢加固技术施工快速，在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务。与其它加固方法比较，粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无湿作业。完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，结构自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。工程实践证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求，而且粘钢加固的费用大为节省，有很高的经济效益。

11、应用实例

11.1国家光电子产品检测大楼位于武汉市武昌区关山一路，一层框架结构。2008年6月3日至2008年10月16日期间，框架梁经粘钢加固后，能满足楼面使用功能改变后的要求，验收合格使用正常。

图11.1 1-1

11.2省委茶港食堂位于武汉市武昌区水果湖，二层框架结构。2008年7月7日至2008年8月5日期间，该工程采用型钢加缀条粘钢加固,框架柱经粘钢加固后，能满足承载力的要求，验收合格使用正常。

11.3大唐新都位于汉口唐家敦，四层框架结构。2008年7月8日至2008年9月2日期间，对该工程进行II期混凝土梁面粘贴钢板结构加固，加固梁共计320根。框架梁经粘钢加固后，能满足承载力的要求，验收合格使用正常。

图11.3 1-1