大梁裂缝的原因分析及加固处理

大梁裂缝的原因分析及加固处理

摘 要：本文详细分析了某工程大梁的裂缝原因，并介绍了加固处理及施工方法。
关键词：大梁裂缝 原因分析 QR型建筑工程结构胶 加固处理

河南省新乡市某技工学校综合办公楼为六层砖混结构，其中教室开间为9.9m×6.5m，大梁跨度为6.5m,梁高为600mm,大梁均采用C25现场搅拌混凝土浇筑。工程于1997年投入使用，四年后，其中四层A—B②、③、⑤、⑥轴，C—D②、③、⑤、⑥轴，五层A—B⒁、⒂轴大梁梁底及梁侧出现不规则纵向裂缝和斜向裂缝，对工程安全构成严重隐患。
经新乡市建筑质量监督站、新乡市建筑设计研究院有关专家进行现场勘察，提出加固方案，由我公司进行加固施工。现将对其加固情况做以介绍。
1.现场情况调查
1.1十架大梁梁底纵向最大裂缝宽达0.8mm，缝深达30—50mm，将裂缝凿开，发现梁底钢筋有锈蚀现象，且局部锈蚀严重。
1.2大梁两端斜向最大裂缝达0.5mm,缝深达20—40mm，将裂缝凿开，发现箍筋亦有绣蚀现象。
1.3据核查，该主体工程结构混凝土浇筑时，恰逢冬季，气温较低，现场搅拌混凝土拌有含氯离子的防冻剂，有关混凝土的各项技术资料齐全。经质检部门对这十架大梁进行回弹，大梁混凝土标号符合设计要求。
1.4裂缝的十架大梁之中，尤以四层A—B②、③、⑤、⑥轴四架 大梁裂缝严重，经现场勘察，其五层为阶梯型教室，动、静荷载较大。
2.裂缝原因分析
根据现场掌握的情况分析大梁裂缝的主要原因如下：
1从裂缝程度上看，裂缝深度接近保护层厚度，且处于主筋部位，虽然混凝土强度报告、回弹检测值均符合设计及施工规范要求，但由于钢筋锈蚀物的膨胀，致使混凝土开裂，是引起大梁裂缝的主要原因。因该工程施工时恰逢冬季，混凝土中掺有含氯离子的防冻剂，超标的氯离子导致了钢筋钝化膜破坏并锈蚀膨胀，从而引起大梁裂缝。
2.2从大梁斜向裂缝性质分析，在钢筋锈蚀的情况下，大梁承载力相应降低，尤其是A—B②、③、⑤、⑥轴大梁上方为阶梯型教室，其动、静荷载较大，引起大梁扭曲，即大梁抗扭拒能力不足，也是导致斜向裂缝的主要原因。从现场情况观察，如果不及时采取处理措施，裂缝将随时间的推移而增大、加深。从而危及整栋楼房的安全。针对以上原因，决定对大梁采取加固措施。
3.加固方案 由于这十架大梁的钢筋，尤其是主筋锈蚀严重，原结构梁已不能承受设计荷载，需要对这些大梁进行加固处理，以提高其承载力。设计由新乡市建筑设计研究院按照中国工程建设标准化协会标准《混凝土结构加固技

术规范》（CECS25︰90）执行，经设计计算，采用JGN结构胶粘钢加固技术，对大梁进行加固。加固施工图如下： 图1 大梁加固示意图 图2 A—A 4.加固处理
4.1混凝土梁表面处理 首先将大梁表面粉刷层铲除掉，使其露出混凝土裸面，然后用砂轮机将大梁打磨找平，尤其是对混凝土梁出现的凸凹部位， 将凸起部位打磨平整，其次，对由于钢筋锈蚀造成的混凝土裂缝酥松部位进行剔凿，然后，用环氧砂浆或高强度水泥砂浆抹平，待干燥后，方可进行下道工序。进行粘钢之前，混凝土梁要用丙酮清洗干净，且要保持平整、干燥。
4.2钢板表面处理 粘钢钢板采用6mm的Q235型钢板，根据设计尺寸进行剪裁，钢板采用剪板机进行冷裁，气割方式不宜使用。如钢板长度或宽度不能满足设计要求时，可进行焊接。钢板焊接或剪裁后，须进行整形平整后使用。 钢板与混凝土粘贴面必须进行除锈。最好采用机械打磨的方法进行除锈，打磨出透亮并及时使用。特别注意，对新出厂的钢板，也必须将其发蓝的氧化层去除掉，用机械打磨透出金属的光泽，方可使用。
4.3拼装 按照设计尺寸，对要加固的大梁钢件进行拼装。首先，在钢板上用磁座钻钻孔，根据梁的长度每隔300mm设一螺栓孔，然后，将钢板紧贴混凝土梁，对应找孔并在混凝土梁上钻出深50mm的孔，孔径按设计要求设置。其次，拼装时，钢板与混凝土之间要留有一定间隙，其间隙一般控制在2mm—3mm左右，间隙过大易造成胶液浪费，过小则限制胶液流动。 本工程采取的是先粘后灌，粘灌结合的方法，即，对梁底进行粘，对梁侧和缀条进行灌。因此，钢件拼装时，先将梁底钢板与梁侧钢板进行焊接，焊接成槽型，以备粘锚。
4.4结构胶粘剂的配置 QR型建筑工程结构胶粘剂分为甲、乙双组份，甲组份呈黄白色黏稠状，乙组份呈黑色，混合搅拌均匀后为深灰胶流体。配合比见表1。 组份 胶种 甲组份 (重量) 乙组份 重量） 固化时间（min） 冬季 夏季 粘钢专用胶 4 1 60 40 灌缝专用胶 3 1 60 40 表1 重量比 胶粘剂使用前，被粘灌物件（金属件或混凝土表面）内必须清理干净，达到粘灌技术标准，使用时，甲、乙两组份要搅拌均匀，在相应时间内（见表1），粘或灌注在被粘物件内，保证粘胶部位胶量充足，以胶稍溢为亚宜，所配胶必须一次配置一次用完。
4.5施工作法
4.5.1梁底钢板的粘结 首先，将已焊接好的槽型钢构件及梁体用丙酮清理干净，然后将调置好的结构胶均匀涂抹到钢板上平表面（梁侧钢板暂不涂胶，待与梁侧缀条焊接后灌胶），迅速将钢构件用千斤顶顶升至混凝土梁上，对准钻好的孔眼，并用

螺栓锚固、加压。被粘物件需稳固保持48小时，使胶达到永久固化。
4.5.2梁侧钢板的粘结 将梁侧钢板缀条用对拉螺栓固定好，与梁侧钢板点焊连接后，使钢板与混凝土梁间予留间隙2—3mm，然后将钢板四周用结构胶封闭密实，侧板及缀条每隔300—500mm留一灌胶孔和观察孔，灌胶孔设在下端，观察孔设在上端，将配置好的胶粘剂加入压力罐内，连接气泵从灌胶孔内加压灌胶，待胶体从观察孔内溢出后，用螺栓堵住第一个灌胶孔，然后再从第二个灌胶孔加压灌胶，依此类推，直至胶粘剂灌满。
4.6检验 在加固过程中，要不断对加固物件进行检验，检验方法是，用小锤轻轻敲击钢板，从声音上判断粘贴是否饱满，待胶粘剂完全固化后，应再次进行锤击检查是否有漏粘漏灌现象，对漏粘漏灌部位应进行补灌，方法是，在空洞处的钢板上钻一灌胶孔和溢胶孔，用压力罐从灌胶孔补胶，待胶体从溢胶孔内溢出堵死孔洞即可。 另一检验方法是用超声波仪器进行密实性和饱满度的检验，检验过程不述。
4.7防腐处理 加固完毕后，钢板表面应进行防腐处理，处理方法有两种，一是用防锈漆在钢板表面涂刷两道；一是用QR型建筑工程结构胶或环氧树脂在钢板上涂刷一道胶粘剂，然后进行粘砂，待胶砂固化后，再抹水泥砂浆进行装饰。本工程采取的是第二种方法。
4.8加固过程中应注意的几个问题
4.8.1加固之前，应注意混凝土标号是否达到C20以上，一般标号低于C20的混凝土构件，不宜采用粘钢加固的方法；
4..8.2混凝土构件在粘钢之前，必须用丙酮或挥发性较强的溶剂进行清洗，否则，灰尘过大，影响粘钢质量；
4.8.3粘钢的环境温度应在5—30℃之间，低于5℃，应采取加稳措施，高于30℃，则应掌握好施工速度，一般应在40min内施工完毕；
4.8.4结构胶固化后的钢构件应避免进行焊接，若必须进行焊接，则要采取降温措施或点焊，以降低钢构件的传热值和传热面积，且焊接面积（或传热面积）必须控制在整个钢构件面积的10﹪以内。 应用QR型建筑工程结构胶粘剂对产生裂缝或配筋不足的混凝土构件进行加固补强，是一种优质、高效、省工、节资的良策，此施工技术及工艺，在我国起步较晚，但已引起各方面的重视，类似于该加固工程的施工方法目前已在我国悄然兴起。而在该加固工程施工中，我们的经验还有待于时间的检验，仅以此文抛砖引玉，以供同行借鉴、指正。