玻璃鋼建材-建筑的修補材料

    玻璃鋼補強法是將玻璃纖維或碳纖維增強樹脂塊以樹脂粘著于鋼筋混凝土結構或構件外部使其補強,而加強承載能力的方法。與傳統的鋼板補強方法相比,具有重量輕、強度高、耐腐蝕、施工簡單迅速、工期短、成本低的優點?;炷辽贤坑械灼崤c較低粘度的樹脂,易滲透進干混凝土中,使建筑保持強度和整體承載性能。在工業發達已獲廣泛應用。如橋梁接承點、橋柱、煙囪、隧道、水下建筑、防爆墻、地下管線、古跡的修復和補強。玻璃鋼對混凝土工程補強的步驟與環氧樹脂膠粘劑施工相同,第二步驟是在裂縫外部粘接或包覆玻纖樹脂,美國開發出用復合纖維織物(如具有幾個方向增強的編縫織物)增強環氧樹脂包覆加固,取得成功。結構中混凝土的拉伸強度相對很低,再由于建筑物設計欠佳,長期承受動載荷、地震,導致混凝土構件在受拉情況下出現裂縫,混凝土內的鋼筋產生銹蝕或施工不良,從而降低了混凝土建筑物的安全系數,甚至導致建筑物坍塌事故的發生。由于混凝土的裂縫僅為表面破壞跡象,裂縫內部的寬度、深度以及破壞截面,用常規方式無法觀察,所以,很難做出有效地處理。近年來,人們使用環氧樹脂膠粘劑,先后修復、加固了辦公大樓、招待所、教學樓、公路橋梁等多項工程,均收到良好的效果。在某種程度上,膠接部分也是一種人造石。
    1.環氧樹脂膠粘劑粘接法
    環氧樹脂膠粘劑具有粘接力強、收縮性小、化學穩定性好,并能在常溫下固化等特點。由于環氧樹脂膠粘劑配方很多,不同環境、不同用途的配方亦不同。現就混凝土工程的修補、加固,推薦兩個比較適用的環氧樹脂膠粘劑配方。

    此配方適合在冬季低溫(-11-7℃ )條件下使用。
    1.混凝土裂縫的表面處理 去除表面塵土,沿裂縫鑿“ U”型槽,寬10mm、深15mm 。
    2.安裝注膠嘴 在“U ”型槽內插入注膠嘴,相鄰的注膠嘴間距為500-1500mm。
    3.封縫 用快速固化膠粘劑密封、填充“U ”型槽,同時將注膠嘴固定牢。
    4.灌注膠粘劑 將注膠罐上的輸膠高壓管與注膠嘴連接、扎緊。再用空壓機將高壓氣輸入罐中,壓力控制在
0.1-0.5MPa之間,觀察與注膠管相鄰的注膠嘴是否有膠粘劑溢出,一旦發現,停機止膠,并把輸膠管連接在出膠的注膠嘴上,開機注膠,直至結束。
    5.固化養護 混凝土裂縫注膠結束后,應保證膠粘劑在裂縫中自然固化,要注意防止混凝土結構受力震動,否則,就不可能達到混凝土恢復整體性能的要求,影響注膠修補或加固的效果?;炷亮芽p的修補時間一般選在冬季寒冷時期,此時混凝土收縮,裂縫大,便于膠粘劑漿液流入裂縫細微之處,使修補后的混凝土整體性能達到預期效果。[-page-] 
    2.玻璃鋼補強工法
    對各類建筑修補,可能難度大的是對于已經損傷,同時還要承擔川流不息車輛,下部還有各類活動的橋梁維修。僅在美國,就有20多萬座橋梁出現結構缺陷, 1992年批準的維修費用高達1550 億美元。
    美國加州福里斯頓赫氏飛伍公司發明的使用復合纖維增強環氧樹脂的抗震加固方法修補缺陷嚴重,橋梁已取得成功,可作為修補建筑范例。
    赫氏- 飛伍公司方法具有以下突出優點
   (1)抗腐蝕、防火、防鹽,安裝費用低;
   (2)這種材料不像鋼護套那樣改變橋柱的剛度,從而成輕設計費用(改變橋柱剛度,會引起整個橋梁結構的反應);
   (3)這種材料可以裝飾各種圖案,外表美觀;
   (4)這種材料易于施工,通常4 個工人一組,2人在上,2人在下,手工可以觸及之處均可施工,這是傳統鋼護套無法實現的,一組2 人( 4人),平均每天可以加工3-4根橋梁,根據需要不同,復合材料增強環氧樹脂材料可以任意裁剪,而鋼護套卻要切割、焊接,底部要密封、灌漿等煩雜手續。
    清楚看出工人站在手腳架上下,相互合作,用復合纖維防護材料包裹橋柱。新方法具有很大的優點,同時提供了優越的技術特性。用浸泡過樹脂的纖維直接包裹在柱子上,減少了使用沉重鋼件產生的許多麻煩。它不需要關閉車道,不需動用起重機將鋼件吊來吊去,不用焊接,不會影響橋下娛樂場正常營業,不會產生各種潛在的威脅,同時,勞動力投入也減少了,檢查費用也大大降低了,不會出現揚塵,不用弄壞屋頂,也不影響交通。

    伊斯利聲稱,這種材料的95%是用于水平向的纏繞, 平鋪在柱端(兩者成0°或90°或 )。而初的方法是讓這種材料成正負45°時纏繞。但卻大大增加了剛度,此體系的惟一目標就是在地震時,保持柱子有很強的彈性和延性能力。在圣地亞哥的加州大學(UCSD ),卡爾?李?鮑威爾的結構實驗室里,對這種材料進行了全方位的測試,證明它非常有效。有一個高2.5m ,直徑60mm的鋼筋混凝土柱,在模擬地震作用下,搭接處產生 的滑移時,就突然折斷;而采用復合防護材料的柱子位移可達到20mm,加固的柱子在構造上提高了延性能力。上述測試結構證實,復合材料的使用將對所有柱子在抵抗地震破壞方面起重要作用。
    鋼筋混凝土支柱內部由豎向向縱筋和環向箍筋組成,當發生地震時,在循環荷載作用下,彎曲應力及剪切應力會使基礎上的柱子產生運動,并會引起混凝土柱結構上的變化、破碎,混凝土從縱筋上剝落下來,地震對短柱甚至會產生雙倍的彎曲應力。在長的縱筋和短的起始筋相搭接的柱腳處,將承受地震產生的變形,而柱子失效時,也常在此處破壞。
    橋柱加固的鋼護套法(見圖2-7),必須焊接和采用防腐蝕措施,赫氏公司和飛伍公司應用TyfoS 型“玻璃 +芳綸纖維 /環氧樹脂”編織成帶材料,可在環境溫度下套護大截面的柱子。不同的柱子加固的方式也不同,為了決定采用哪種方式,必須考慮到柱子的直徑、高度、形狀、荷載情況及用鋼護套時的數量、柱子的構成,尤其是要看在柱上面或柱腳處是否有鉸連接、地震可能引起的加速度,并考慮其延性情況及柱子的位移量。赫氏公司的護套在這些方面很有效,它與混凝土和鋼筋的CTE指標更加匹配,用大約15% 現場調制的芳綸纖維就可抵抗高強度剪切。
    關于實際應用,在干的芳綸和玻璃纖維上飽和涂上環氧樹脂后,形成50m長的編織帶護套,專用的機械設備可以幫助工人在柱周圍圍上這種寬約1.5m的帶子,這種復合材料厚度可以從12mm 到50mm ,而在鋼筋搭接處,加
壓粘貼時因帶子有拉力而產生預應力,這有助于避免鋼筋產生臨界位移。圍好一個直徑2m,高15m 的柱子將耗時3 到5 天,用掉約12 卷這種材料帶。
    現在已有多達萬個利用玻璃鋼材料對建筑梁、柱、橋面板 /樓板、墻、拱、煙囪隧道等結構實施維修加固實例,尚無一例使用失敗的報道,紐約一座交通繁忙的大橋因鋼筋遭受嚴重腐蝕而成危橋,更替橋柱不僅費用昂貴,同時會造成交通中斷,經用玻璃纖維樹脂包覆加強,柱的剛性不變、強度、承載能力、耐久性能都有提高。亞特蘭大一座30000m2 的樓房加固,僅用8 天時間和 2.3萬美元,而傳統方法需要16 天時間和 3萬美元費用。這種復合材料樹脂加固建筑的方法,在我國也應有巨大發展前景。玻璃鋼研究人員應該和公路橋梁設計部門通力合作,盡快開發這一項目。