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建筑结构加固修复新技术

建筑结构加固修复新技术

建筑结构是由梁、板、柱、拱等基本结构构件有机组合而成,分别发挥各种功能,满足建筑使用要求,具有足够强度、刚度、稳定性和耐久性的受力体系【lJ。建筑结构按照结构用料可划分为:砌体结构 钢筋混凝土结构、钢结构、木结构以及混合结构,包括历史建筑古迹、低层住宅楼、工业厂房、高层建筑、桥梁、堤坝、隧道及城市基础设施等建筑形式。这些建筑物出现下列情况时要进行加固修复:(1)建筑物处于老龄期,年久失修;(2)施工质量低劣,如混凝土强度和配筋率达不到设计要求;(3)使用或改造不当;(4)受到暴风雨雪、火灾、地震、泥石流等灾害事件,使结构产生裂缝或者破坏;(5)使用环境恶
劣,如海洋环境、酸碱盐腐蚀、泥沙冲蚀。对建筑结构进行加固修复,不仅要增加结构的承载力,维持结构的安全和功能的正常发挥,还要对结构进行必要的防护,满足恶劣的使用环境,防水防潮,保护钢筋等内部重要构件。传统的加固修复技术虽然能够起到加固作用,但是存在明显的缺点,如钢筋混凝土外加层加固法和钢筋网水泥砂浆外加层加固法均为湿作业,增加了结构白重;外包钢加固法必须对钢结构采取防腐蚀及防火措施,增加了加固的成本;外贴碳纤维布加固法通过树脂粘贴或机械锚固将碳纤维布贴附在结构上,基本不增加结构自重,是最先进、最有效的加固技术,但胶粘剂的耐久性得不到保证,机械锚固会对结构造成破坏,防水性能差,对混凝土内部钢筋起不到保护作用。纯聚脲技术既能增强又兼具防护的功能,更有效地实现建筑结构的加固修复。1.4 耐老化性能优异,使用年限超长建筑结构加固修复的目的是保证建筑物在使用时能够达到安全要求,或延长建筑物的使用年限,加固材料本身的耐老化性能显得尤为重要。纯聚脲具有优异的耐紫外线老化性能、防水抗渗性能和耐雨水冲刷性能,对于特殊的应用场合,还具有优异的耐盐雾腐蚀性能、耐介质腐蚀性能以及抗根茎穿刺的能力。纯聚脲的超长使用年限是由其致密的结构和化学组成决定。纯聚脲的化学反应活性极高,无需掺入任何催化剂,不会在阳光、氧气、水以及腐蚀介质的侵蚀等劣化因素的诱导下产生自由基而导致分子链断裂、材料表层粉化、材料厚度逐渐减小,最终导致力学性能、耐老化性能降低。青岛理工大学的吕平等p_5J采用DSC和FTIR方法对聚脲结构和性能的关系进行了研究,通过人工加速氙弧灯老化、冻融循环和盐雾老化前后聚脲的宏观力学性能和微观结构的对比,验证了聚脲的
耐老化性能相当优异,总结出纯聚脲材料的使用寿命可达100年以上。国外也有相关文献证明,聚脲在美国CaliforniaSan Mateo Hayward大桥的使用,使大桥的寿命延长到100年以上[61。
2 工程应用
2.1 工程概况青岛即墨市某新建楼宇,在施工过程中由于环境因素影响导致混凝土楼板开裂(如图2)。根据分析可知:此建筑的强度设计已达到使用要求,加固的目的是防止楼板出现严重的漏水现象,腐蚀介质会入侵到楼板和承重梁的内部,致使内部钢筋腐蚀,承载力降低,最终建筑物的使用性能和安全性得不到保障,威胁使用者的财产和人身安全。因此,在选用聚脲材料时,强度高于步行强度即可,最主要的考虑是防水抗渗能力、伸缩能力、聚脲与潮湿混凝土的附着力,同时考虑顶面施
工工序的便捷。

图2 楼板开裂

2.2 材料选用
青岛理工大学功能材料研究所开发的Qtech系列聚脲产品在相关领域的应用已取得成功经验,其中的Qtech一400高速铁路路基聚脲防护材料在京津城际高铁和京沪高速铁路路·68· 新型建筑材料 2012.12基的防护工程中使用效果显著,作为建筑结构的加固修复材料也会达到期待的效果。但在京沪高铁路基聚脲施工过程中对混凝土基材的处理比较严格,除了抛丸打磨除去表面浮浆外,混凝土表面的孔洞、裂缝必须用修补腻子进行封闭、找平。而本工程使用的产品是Qtech一206喷涂型粘弹防水材料,它与Qtech一400的不同之处在于:(1)材料属于软弹性体,堵缝能力超强;(2)对楼板上面的小缺陷无需像京沪高铁混凝土路基那样打磨、找平甚至刮腻子,只需利用Qtech专业的聚脲喷涂技术,就能把所有的缺陷封住;(3)Qtech一206产品的耐疲劳拉伸和伸缩能力是Qtech一400的2 3倍,不会在混凝土裂缝处出现“零延伸”断裂现象。鉴于Qtech一206的施工工序更便捷和材料的综合性能更优异,成为建筑结构加固修复和喷射混凝土表面防护处理的首选材料,其性能指标见表3。表3 Qtech一206喷涂型粘弹防水材料的性能指标项目 性能指标拉伸强度,MPa断裂伸长率/%直角撕裂强度/(N/ram)附着力(拉开法,湿混凝土)/MPa硬度(邵A)吸水率/%低温弯折性(≤一40℃)不透水性(0.4MPa,2 h)荧光紫外老化(15o0 h)6.75
62535≥ 2.565≤5.O无裂纹不透水性能保持率80%以上伸张疲劳系数(应变次数lO万) I>0.902_3 施工工艺流程聚脲施工工艺流程一般包括施工准备、基材处理及验收、底漆施工及验收、遮护与收边处理、聚脲涂层施工和自检、修补、验收等。以下环节需要特别注意:(1)基材处理施工。鉴于选用的Qtech一206聚脲材料堵缝能力强的特点,无需进行腻子修补,只需要清除表面的浮浆即可。但要因工程而异,配合基材和聚脲材料的性能选择适当的基材处理方式,保证涂层的附着力,不出现针眼、气泡和脱落现象。(2)底漆施工。底漆之所以能够提高聚脲涂层的附着力,是因为聚脲喷涂在底漆上时聚脲与底漆产生反应,因此底漆自身要具有活性,刷涂后6 12 h内表干即可喷涂聚脲。(3)遮护与收边处理。遮护是为了防止聚脲雾化颗粒到处飞溅,影响工程的美观。收边处理保证涂层的完整性,不易从收边处脱落。(4)聚脲涂层施工。喷涂压力为11.7—17.2 MPa,A组分与B组分混合体积比为1:1,对细部节点、迎水面、反弧面、拐角、异质材料连接处进行聚脲涂
层加厚处理。施工后的效果见图3。

图3 施工后效果

3 结语
纯聚脲技术在建筑结构加固修复上的应用,以其独特的性能优势,受到人们的关注。聚脲通过高温高压喷涂形成连续、致密、均匀的涂层,综合性能优异。聚脲高弹高强的力学特性,能够抵抗结构裂缝扩张和位移变形产生的拉力、剪切力,加固修复效果显著。通过多年的研究和实践认证,聚脲具有优异耐老化、耐介质腐蚀、耐磨性和防水性能,综合性能明显优于传统涂层材料,使用年限超长。纯聚脲技术的反应机理,保证材料自身能与多种基材产生良好的附着力,利用界面增强剂进一步提高附着力,使涂层在服役期内不会发生脱落。纯聚腺具有极高的反应活性,对施工环境的温、湿度不敏感,能在任意形状结构的表面进行施工,施工性能优异。纯聚脲的施工工艺体系完整,并且有专门的理论对施工进行指导,已有多个成功的工程应用案例可以借鉴。研究理论和应用实践表明,纯聚脲技术在建筑结构加固修复领域前景广阔。
参考文献:
[1】杨志勇.建筑结构[M]I武汉:武汉理工大学出版社,2009.
[2】黄微波.喷涂聚脲弹性体技术[M】北京:化学工业出版社,2005:2-3.吕平,陈国华,黄微波.不同硬段含量聚天冬氨酸酯聚脲结构和性能研究fJ].现代化工,2006,26(9):28—31.加固www.shjgu.com

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