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環氧樹脂膠泥在抗震加固工程中的應用
摘要:結合工程實例,介紹了環氧樹脂膠泥在民用房屋建筑抗震加固工程中的設計技術方案和錨固技術保證措施。
關鍵詞:抗震加固;樹脂膠合劑;錨固
引言
環氧樹脂膠泥作為一種重要的化工材料,被廣泛應用于電子電器、LED燈飾、工藝飾品、體育用品、建筑建材等行業,主要可起到灌注密封、粘接固定、封裝保護、絕緣防潮等作用。作為常用的化學灌漿材料,環氧樹脂膠泥具有化學穩定性好、可以室溫固化、收縮小、強度高、粘結力強等諸多優點,尤其是其粘結力和內聚力均大于混凝土的內聚力,因而常用作裂縫修復及建筑物結構補強。例如某教學樓抗震加固工程于1997年7月開工,當年9月竣工驗收投入使用,至今已正常使用12年。本文結合該工程的設計實踐,從工程的加固設計方案及錨固技術等方面,介紹環氧樹脂膠泥在民用房屋建筑抗震加固工程中的應用。
1工程概況
山西省朔州市某小學教學樓為3層封閉外廊式磚混結構,于1989年竣工投入使用,到1997年初,校方發現3層樓走廊窗臺平面及窗臺上皮有水平裂縫,縫寬1mm左右,縱向通長。通過現場調查、觀測及圖紙審查后,認為原結構的抗震設防不符合新規范的抗震設防標準,該裂縫直接影響建筑物的使用年限。由于該地區為抗震7度設防區,為防止裂縫繼續發展并控制其他裂縫的出現,同時恢復并提高教學樓的安全性和耐久性,決定對該教學樓進行抗震加固。
2抗震加固設計技術方案
該教學樓原抗震設計采用TJ11—78《工業與民用建筑抗震設計規范》,不符合GBJ11—89《建筑抗震設計規范》的抗震設防標準。該建筑為3層封閉外廊式磚混結構,走廊通長③-⑿軸全長54.6m,僅有的4道圈梁因東西橫墻間距太大,不能有效地發揮環箍作用。內橫墻少,從結構上看屬于平面相對空曠的建筑結構,又因外廓式布置走廓處外墻缺少橫向連接,降低了房屋的水平剛度,這樣就不能將全部的水平地震力通過樓蓋傳遞給橫墻,造成縱墻在樓蓋支承處產生側移、外閃,從而增加了縱墻破壞的可能性。根據以上分析,決定加固的主要措施為:在南教學樓③-⑿軸線范圍增設27根附墻鋼筋混凝土壁柱,用環氧樹脂膠泥錨固技術使之與墻體及原鋼筋混凝土圈梁牢固連接,以提高墻體的抗剪強度和抵抗垂直地震荷載的能力,有效地提高原建筑物的空間剛度和整體性,從而使原有建筑形成較完整的抗震設防體系。具體做法是:用環氧樹脂膠泥將Φ18mm錨桿固定于墻體,錨桿另一端埋設于新增壁柱中,圈梁處埋設Φ12mm環箍,一端與圈梁主筋焊牢,另一端錨入新增的壁柱內。
3抗震加固錨固技術保證措施
加固結構屬于2次組合結構,要求新增設的27根附墻鋼筋混凝土壁柱與原建筑物必須整體工作,共同受力。整體工作的關鍵主要取決于結合面的構造處理及施工方法。該項加固工程的關鍵是必須處理好鋼筋混凝土壁柱與墻體及圈梁的可靠錨固問題,因此,必須確保環氧樹脂膠泥的配制質量及環氧樹脂錨桿的埋設質量。施工中必須處理好以下幾點:
3.1環氧樹脂膠泥的配制
先將環氧樹脂加熱成流體,然后按1∶1加入滑石粉或石英粉及鄰苯二甲酸二丁脂(增塑劑)10%(與樹脂液質量之比),強力攪拌均勻后即為環氧樹脂膠泥半成品,用密封容器貯存待用。現場正式使用時,根據當時的氣溫再摻入6%~10%(與膠液質量之比)的乙二胺(固化劑),攪拌均勻后按要求迅速填充孔洞。
3.2錨桿的施工要求
(1)在墻面上準確標定好錨桿位置。
(2)電鉆鑿孔直徑為22mm,孔深自磚墻表面深入≮180mm(不計抹灰層)。
(3)用皮老虎將孔內的碎磚屑、浮渣吹掃干凈,再用濕手巾將孔內清理干凈、涼干。因為環氧樹脂是憎水性材料,必須待孔洞完全干燥后方可進行下道工序施工。
(4)將配制好的環氧樹脂膠泥強力攪拌均勻后迅速充填入孔洞內。
(5)將錨桿用錘打入孔內至底,再用環氧樹脂膠泥將錨桿周圍充填平實,膠泥凝固后可進行綁扎鋼筋等工作。
4工程抗震加固效果
1997年9月抗震加固工程經驗收合格,使用至今未發現墻體有其他裂縫,滿足安全使用要求,說明該抗震加固工程的設計和施工方案是可靠的。與其他方法相比,在該項抗震加固設計中應用環氧樹脂膠泥錨固技術,對原有建筑的開鑿范圍小,能大幅度降低工人的勞動強度,具有工期短、投資省、易實施、粘結強度和抗震可靠性較高等優點。在該項工程中,充分利用了環氧樹脂漿液的抗壓、抗拉和粘結強度遠高于混凝土強度的這一特性,將環氧樹脂膠泥作為錨固材料應用于錨桿與墻體連接,確保了新增壁柱與原結構的整體工作能力,達到了抗震加固的目的。
5結語
對環氧樹脂膠結劑在自動老化儀上進行的仿大氣條件下經受相當于12年的老化試驗表明,環氧樹脂膠泥的抗壓、抗拉和粘結強度都很高,尤其是其抗拉強度和粘結強度遠高于混凝土強度。應用環氧樹脂膠泥錨固技術進行工程抗震加固,可使新增的鋼筋混凝土壁柱與原有墻體充分錨接形成整體,新增的抗震柱與原有圈梁形成縱向、橫向交錯的完整的受力體系,有效地約束了應力應變,減小了溫度變形,提高了原建筑物的空間剛度及整體性,增強了墻體的抗剪能力,提高了建筑物的安全性及耐久性。該教學樓加固工程的實踐表明,環氧樹脂膠泥錨固技術可以廣泛地應用于類似結構的抗震加固工程中。