钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固工法施工手册

2.1 钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固技术简介

钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固技术是钢丝绳网片通过强度及弯曲强度优秀的渗透性聚合物砂浆附着，与原本的混凝土形成一体，共同承担荷载作用下的弯矩和剪力，适用于承受弯矩和剪力的混凝土构件正截面、斜截面承载力加固，但加固后对原结构的外观有一定的影响，该方法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固的效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体的承载力。聚合物砂浆是一种既具有高分子材料的粘接性，又具有无机材料耐久性的新型混凝土修补材料，其抗压强度高，固化迅速，粘接性能好，有很好的保水性能和抗裂性、高耐碱性、耐紫外线。钢丝绳网片-聚合物砂浆加固技术是加固混凝土楼板、混凝土梁及桥梁等加固的理想材料。

 钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固效果图

2.2 钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固技术的优点主要有

1、钢丝绳网强度高，其标准强度约为普通钢材的5倍，因此加固后对结构自重影响很小。

2、抗弯加固不仅可以显著提高承载力，而且可以显著提高刚度，在结构加固的过程中不影响建筑的使用，对被加固的母体表面没有平整要求，节点处理方便，可以加固有缺陷或强度低的混凝土结构。

3、解决了加固后的耐久性、抗火、耐高温等问题，加固性 

2.5具体施工方法

1、施工准备

采用钢丝绳网片加固混凝土结构，应由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍承担并应有施工技术措施，熟悉图纸，进行脚手架搭设等各种准备工作。

2、表面处理

对加固砼体进行凿毛、清理、修补，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出砼结构新面，用高压水枪清洗被加固构件的表面，清除酥松混凝土。对有裂缝的混凝土加固构件要先进行修补，当原构件钢筋有锈蚀现象时应对外漏的钢筋进行除锈及阻锈处理；若原构件钢筋经检测，认为已处于有锈蚀可能的状态，但混凝土保护层尚未开裂时，宜采用喷涂型阻锈剂进行处理，聚合物砂浆修补后，再进行下一道工序。

表面处理之后，抹聚合物施工前应用高压水冲洗并保持潮湿状态，以减少聚合物砂浆在固化过程的水分流失，有利于聚合物砂浆的充分固化，使之达到设计强度值。湿润用水的水质达到普通混凝土或砂浆的用水要求。

3、定位放线

按设计图纸要求，对绷网部位的钢丝绳方向进行确认，并用墨线弹出。

4、打固定孔

固定钢丝绳网片的固定销栓的直径为６.5mm,打固定孔时用直径6 mm金刚钻头，打孔深为3.5cm，按图纸要求固定孔呈梅花型布置（也可在钢丝绳网绷紧后打孔）。

5、钢丝绳网片固定

纵筋在上，横筋在下。对钢丝绳网片进行剪裁，在钢丝绳网片的端头套上专用紧固环，并使紧固环扎紧纲丝绳线头；将钢丝绳网片的一端先用固定销栓固定或锚固，在另一端用紧线器夹紧钢丝绳网片，对钢丝绳网片进行张拉，使钢丝绳网片处于绷紧待加固状态；用T型销栓在网的纵横交叉处打孔固定或用锚固件锚固，相互间距为380 mm，呈梅花型布置。绷网的松紧要求：以纵筋手捏有弹性即可。不得出现有弯曲和未绷紧现象。

6、喷涂粘结剂

在加固构件表面均匀涂刷一层1-2mm左右厚加强粘结的粘结剂，使原结构和钢绞线网结合良好，共同受力。

7、喷涂聚合物砂浆

根据设计要求及渗透性聚合物砂浆相关配比使用说明进行材料配制，搅拌均匀无结块，配好的浆料应保证在半小时内用完。

可采用喷射器或人工抹压方式进行渗透性聚合物砂浆施工，砂浆厚度应控制在20mm~30mm，保护层厚度不小于10mm。涂抹聚合物砂浆时时，周围环境温度不宜高于30℃，避免大风、阳光暴晒。

8、表面养护

聚合物砂浆喷抹好后，进行喷水养护，保证表面湿润，条件允许可以采用覆盖养护，养护时间不得少于7天。

9、检验

施工前应确认钢绞线网、渗透性聚合物砂浆的合格证明，其指标应满足工程设计的要求，确保按照上述工序要求进行施工。聚合物砂浆涂抹质量检验评定，可参照抹灰质量要求进行检验。钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固规定应按照GB50367-2006混凝土结构加固设计规范进行设计及施工。

2.6施工注意事项

1、基层表面应清洁、无油污、无浮尘，施工时可选用高压水或气压缩机进行清洁除尘。

2、由于聚合物砂浆的流坠性比较严重，应根据实际情况采取一定措施减少聚合物砂浆的流坠问题。

3、聚合物砂浆施工时，环境温度不宜高于30℃，砂浆抹涂必须密实，不得存在空鼓现象。

4、砂浆施工后保养很重要，是高强聚合物砂浆表面发生裂纹的重要因素

2.7钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固设计及验收标准

依据《混凝土结构加固设计规范》GB50367—2006规定：

1、 设计规定

1) 采用本方法时，原结构、构件按现场检验结果推定的混凝土强度等级不应低于C15级，且混凝土表面的正拉粘结强度不应低于1.5Mpa。

2)钢绞线网片—聚合物砂浆外加层应采取下列构造方式对混凝土结构构件进行加固：板和墙，可采取单面的外加层构造；也可采用对称的双面外加层构造。

采用本方法加固的混凝土结构，其长期使用的环境温度不应高于60度。处于特殊环境下（如介质腐蚀、高温、高湿、放射等）的混凝土结构，其加固除应采用耐环境因素作用的聚合物配制砂浆外，尚应遵守现行国家标准工业建筑防腐蚀设计规范GB50046的规定，并采取相应的防腐措施。

3)当被加固结构、构件的表面有防火要求时，应按现行国家标准《建筑纺火设计规范》 GB50016规定的耐火等级及耐火极限要求，对钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层进行防护。

2、 材料规定

1)重要结构构件或结构处于腐蚀介质环境、潮湿环境和露天环境时，应选用高强度不锈钢丝绳制作网片。

2)对于正常温、湿度环境中的一般结构、构件，可采用高强镀锌钢丝绳制作的网片，但应采取有效的防锈措施。

3)（高强度钢丝绳抗拉强度标准值见附表）

4)对于重要构件的加固，应采用改性环氧类聚合物砂浆。

   对于一般构件的加固，可选用改性环氧类聚合物砂浆或改性丙烯酸酯工聚物乳液配制的聚合物砂浆。

5)承重结构用的聚合物砂浆分为I级和Ⅱ级，应分别按下列规定采用：

   板、墙加固,当构件混凝土强度等级为C30～C50时，应采用I级聚合物

浆。当构件混凝土强度等级为C25及以下时，可采用I级或Ⅱ级聚合物砂浆。

梁和柱的加固，均应采用I级聚合物砂浆。

6、(承重结构加固用聚合物砂浆基本性能指标)

三、   构造规定

1、网片应采取小直径不松散的高强度钢丝绳制作，绳的直径在2.5～4.5㎜范围内,当采用航空用高强度钢丝绳时，也可使用规格为2.4mm的高强度钢丝绳。钢丝绳的结构形式应为6×7+IWS金属股芯右交互捻钢丝绳或1×19单股左捻钢丝绳（钢绞线）。

2、网片的主筋（既纵向受力钢丝绳）与横向筋（既横向钢丝绳，也称箍筋）的交点处，应采用同品种钢材制作的绳扣束紧，主筋的端部应采用带套环的绳扣（如压管套环等）通过加压进行锚固，套环及其绳扣或压管的构造与尺寸应经设计计算确定。

2.1、采用钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固钢筋混凝土构件前，应先清理、修补原构件，并按聚合物砂浆产品使用说明书的规定进行界面处理，当原构件钢筋有锈蚀可能的状态，但混凝土保护层尚未开裂时，宜采用喷吐型阻锈剂进行处理。

2.2、钢丝绳网片与基材混凝土的固定，应在网片就位并张拉绷紧的情况下进行。一般情况下，应采用尼龙锚栓或胶粘螺杆植入混凝土中作为基点，以开口（绳端用套环）作为绳卡连接网片。锚栓长度不应小于55㎜；其直径d不应小于4.0㎜；净埋深不应小于40㎜；间距不应大于150㎜。构件端部固定套环用的锚栓，其净埋深不应小于60mm.当钢丝绳网片的主筋需要搭接时，其搭接长度不应小于100mm，且不应位于最大弯距区。

2.3、聚合物砂浆外加层的厚度，不应小于25㎜，也不应大于35㎜。当采用镀锌钢丝绳时，其保护层厚度不应小于15mm。聚合物砂浆外加层的表面应喷涂一层与该品种砂浆相适配的防护材料，提高外加层耐环境因素作用的能力。

四、   检验及验收：

   现场检验应在已完成钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固后结构表面进行。依据《混凝土结构加固设计规范》GB50367—2006标准

附录E   粘结材料粘合加固材与基材的正拉粘结强度现场测定方法及评定标准

a) 适用范围

本方法适用于现场条件下以及结构胶粘剂或高强聚合物砂浆为粘结材料，粘合（包括浇注、喷抹）下列加固材料与基材，在均匀拉应力作用下发生内聚、粘附或混合破坏的正拉粘结强度测定：

2、试验设备

结构加固工程现场使用的粘结强度检测仪，应坚固、耐用且携带和安装方便；其技术性能不应低于国家现行标准《数显式粘结强度检测仪》JG3056的要求。检测仪应每年检定一次。

3、取样规则

3.1、粘贴、喷抹质量检验的取样，应符合下列规定：梁、柱类构件以同规格、同型号的构件为一检验批。每批构件随机抽取的受检构件应按该批构件总数的10%确定，但不得少于3根；以每根受检构件为一检验组；每组3个检验点。

3.2、板、墙类构件应以同种类、同规格的构件为一检验批，每批按实际粘贴、喷抹的加固材料表面积（不论粘贴的层数）均匀划分为若干区，每区100㎡（不足100㎡，按100㎡计），且每一楼层不得少于1区；以每区为一检验组，每组3个检验点。

3.3、现场检验的布点应在粘结材料（胶粘剂或聚合物砂浆等）固化已达到可以进入下一工序之日进行。若因故需要推迟布点日期，不得超过3d.

3.4、布点时，应由独立检验单位的技术人员在每一检验点处，粘贴钢标准块以构成检验用的试件。钢标准块的间距不应大于500㎜，且有一块应粘贴在加固构件的端部。

4、试件制备

4.1、基材表面处理：检测点的基材混凝土表面应除污渍并保持干燥。

4.2、切割预切缝：从清理干净的表面向混凝土基材内部切割预切缝，切入混凝土深度为10～15㎜，缝的宽度约2㎜。预切缝形状为边长40㎜的方形或直径为50㎜的圆形，视选用的切缝机械而定。切缝完毕后，应再次清理混凝土表面。

4.3、粘贴钢标准块：应选用快固化、高强胶粘剂进行粘贴。钢标准块粘贴后应立即固定；在胶粘剂7d的固化过程中，不得受到任何扰动。

    5、试验步骤

5.1、试验应在布点日期算起的第8天进行。试验时应按粘结强度测定仪的使用说明书正确安装仪器，并连接钢标准块。（ 

5.2、以均匀速率连续加荷，控制在1～1.5min内破坏；记录破坏时的荷载值，并观测其破坏形式。

     6、试验结果

6.1、正拉粘结强度应按下式计算：

                  Fti=pi/Aai

式中      Fti—试件i的正拉粘结强度（MPa）

         Pi—试件i破坏时的荷载值（N）

          Aai—钢标准块i的粘合面面积

6.2、破坏形式及其正常性判别

   6.2.1、破坏形式

     1）内聚破坏

—基材混凝土内聚破坏：即混凝土内部发生破坏；

—胶粘剂内聚破坏：可见于使用低性能、低质量胶粘剂的胶层中；

—聚合物砂浆内聚破坏：可见于使用低强度水泥，或低性能、低质量聚合物的聚合物砂浆层中。

     2）粘附破坏（层间破坏）

—胶层与基材混凝土之间的界面破坏；

—聚合物砂浆层与基材混凝土之间的界面破坏。

     3）混合破坏

粘合面出现两种或两种以上的破坏形式。

6试验结果正常性判别

1）若破坏形式为基材混凝土内聚破坏，或虽出现两种或两种以上的破坏形式，但基材混凝土内聚破坏形式的破坏面积占粘合面积85%以上，均可判为正常破坏。若破坏形式为粘附破坏、胶粘剂或聚合物砂浆内聚破坏，以及基材混凝土内聚破坏的面积少于85%的混合破坏，均应判为不正常破坏。

  7、检验结果的合格评定

加固材料粘贴、喷抹质量的合格评定：

组检验结果的合格评定，应符合下列规定：

  1）当组内每一试样的正拉粘结强度均达到本检验所执行规范相应指标的要求，且其破坏形式正常时，应评定该组为检验合格组。

  2）若组内仅一试样达不到上述要求，允许以加倍试样重新做一组检验，如检验结果全数达到要求，仍可评定该组为检验合格组。

  3）若重做试验中，仍有一个 试样达不到要求，则应评定该组为检验不合格组。

7.1检验批的粘贴、喷抹质量的合格评定，应符合下列规定：

  1）当批内各组均为检验合格组时，应评定该检验批构件加固材料与基材混凝土的粘合质量合格；

  2）若有一组或一组以上为检验不合格组，则应评定该检验批构件加固材料与基材混凝土的粘合质量不合格；

  3）若检验批由不少于20组试样组成，且检验结果仅有一组因个别试样粘结强度低而被评为检验不合格组，则仍可评定该检验批构件的粘合质量合格。

五、施工工艺图解：

铝合金压管环套锚固要求步骤方法；

     根据GB6946-93标准接头材料采用GB3191中LF2、LF21、铝合金材料制造，化学成份符合GB3190之规定机械性能，抗拉强度 δb≥170Mpa,延伸率

δS≥20%.

1) 接头号的选取：按实际钢丝绳直径d再根据钢丝绳金属截面积选取TLA4铝合金压管环套。

2) 接头质量要求：接头到绳套两边距离L必须大于或等于3倍吊钩宽度B或15倍的直径d

3) 接头的压制：压制时必须按接头号选用相应的模具，接头必须在液压机钳上，一次缓慢压制成型。

压制时扁椭圆管、长轴必须与压力方向一致。见图解列

上下模具的接触面，在加压终了必须接触。

4) 接头外观质量：表面光滑无裂纹。 

六高强不锈钢丝绳网片聚合物砂浆抗弯加固设计计算：

1、 抗弯承载力计算；根据实验结果，梁截面的应变分布基本符合平截面假定，梁截面应力分布可简化如图1所示，图中fwW 为钢丝绳极限抗拉强度，根据韩国汉城产业大学金成勋教授的实验报告，fW =1535.5Mpa；AW  为钢丝绳截面总面积；η1 为钢丝绳应力发挥综合系数；h＋△为纲丝绳中轴线距混凝土梁上表面的距离，其中h为混凝土梁体高度，实验中h=300mm，△为钢丝绳轴心距梁底的高度。

  图1梁截面应力分布图

由平衡条件可得：

fc bx=fy As＋η1 fw Aw (1)

M=fyAs(ho－x/2)＋η1 fwAw(h＋△－x/2)   (2)

加固构件多数为二次受力构件，如果加固时原构件中钢筋应力水平较高，钢丝绳不易达到强度设计值，因此需要对上列公式进行修正，引入钢丝绳与原梁共同工作系数η2 ，根据碳纤维加固的实验研究可以取η2 =0.8～1.0。需要说明的是在本文进行理论计算中所有材料强度值均采用实验实测值，在实际设计中材料强度应采用设计强度值，钢筋和混凝土的强度设计值可根据有关规范取值，而钢丝绳强度设计值宜在实侧屈服强度的基础上乘以0.85的折减系数，因此fW =1280×0。85=1100 MPa综上所述，利用高强不锈钢丝绳网片进行对梁的加固时（采用单层加固）的设计公式为：

fc bx=fy As＋η1η2 fw Aw    (3)

M=fyAs(ho－x/2)＋η1η2 fwAw(h＋△－x/2)   (4)

式中，fW 为钢丝绳抗拉强度设计值，取fW  =1100Mpa；AW 为钢丝绳截面总面积；η1 为钢丝绳应力发挥系数对普通混凝土加固取为0.8～1.0；η2 为钢丝绳原梁共同工作系数，根据加固情况取0.8～1.0；h＋△为钢丝绳形心距混凝土梁上表面的距离，其中h为混凝土梁，△为钢丝绳形心距梁底的高度，本次加固中采用的钢丝绳为ф3.2，故钢丝绳形心距混凝土梁上表面的距离为h＋3.2＋3.2≈h＋5,如果采用ф3.2，故钢丝绳形心距混凝土梁上表面的距离为h＋3.2＋3.2/2≈h＋5，如果采用ф2.4钢丝绳，则此项为h＋3.6，其他变量根据混凝土设计规范取值。根据6根加固梁实验中测得的梁破坏时的钢丝绳应变，可知其应力发挥水平在（0.9～0.95）之间，因此η1 =0.9，

η2 =0.8。

2、抗弯刚度计算：

 将截面加固钢丝绳的截面面积按刚度效果换算钢筋面积，然后按《规范》中计算钢筋混凝土梁截面的刚度的方法来进行计算。因固矩形截面刚度计算公式如下；公式中Aq 一截面加固钢丝绳网片截面面积；A′q  一截面加固钢丝绳网片换算成钢筋后的截面面积；A′S  一加固后截面的换算钢筋面积；q一截面加固厚度；h′一加固后截面高度。

3、抗剪承载力计算：

Ⅴu =Ⅴc＋Ⅴw     (1)

Ⅴw =(η1η2 2fw Aw 1 /s) hw    (2)

VC  ---原钢筋混凝土受剪承载力    VW   --钢丝绳能承担受剪承载力

η1 ---钢丝绳应力发挥系数取0.80   η2 ----共同工作系数取0.80

fW ----钢丝绳抗拉强度取1100 Mpa    AWI ----单根钢丝绳面积

S ----钢丝绳间距取30mm

七、钢丝绳网片-聚合物砂浆换算公式

钢筋抗拉强度*钢筋面积=钢丝绳强度*钢丝绳面积（钢丝绳强度大于钢筋的3至5倍 ）钢丝绳1050N/mm2

1、As:钢筋面积    2、 fy:钢筋抗拉强度  公式：fyAs=fy′As′

As= (fy′As′/fy′v)=  ～

　一级钢：  fy=210N/mm2 二级钢：  fy=300N/ mm2

三级钢 ：fy=360N/mm2

fy′:钢丝绳抗拉强度：取fy′=1050N/mm2

 高强不锈钢绞线抗拉强度试验结果