增大截面加固粘结面处理方法
1.糙化处理:
糙化处理可以提高胶层的粘结面积,增加机械齿合力作用,是得到普遍认同的。但应注意的是:糙化处理的效果与采用的方法有关,也就是说,为达到好的效果,在可能的情况下应考虑选择适合的施工方法。此外,糙化处理的效果与形成的不同表面几何形态有关系,如糙化的纹路方向与已知的受力方向最好能形成一定夹角,以增加其机械齿合作用力。对于多孔的混凝土材料,表面糙化处理后,毛细管的缝隙还会因毛细管作用而帮助胶液扩展,提高附着强度。若表面粗糙度过大,凹处残留的空气、水分等会对粘结产生不良影响,使胶层厚薄严重不均,影响其力学性能。以下是目前常用的糙化处理方法:
(1)砂轮打磨:
采用砂轮块或电动砂轮机对混凝土粘结表面或金属粘结表面进行打磨,可以清除表面的污垢、锈斑,使表面形成纹路线条,其深度较浅。一般适用于粘贴钢板法加固和粘贴纤维增强复合材料加固中,混凝土和金属表面的处理。
(2)人工凿毛:
采用钻子和锤凿毛混凝土粘结面,是以点的形式分布,深度较大。一般适用于混凝土增大截面法、置换法和表面修补。在大型建筑和构筑物施工中,也采用气锤捶打,以提高效率。
(3)喷砂(丸):
将磨料通过喷射机控制喷射速度和喷射密度,对混凝土粘结面或金属表面进行清洁处理,并形成麻面。在现场施工中,磨料一般采用石英砂较多。石英砂具有坚硬的棱角,喷射到工件表面时刮削作用很强,除锈效果好,处理后的表面比较光亮,但粉尘大。
(4)高压水射:
高压水射方法可以减小凿毛深度,降低表面破坏程度,减少微细裂缝的产生,可以替代凿毛后的冲洗,减少施工工序。采用水压力在70一240MPa,冲刷混凝土粘结面,将混凝土表面的粗、细骨料外露,使之形成凸凹不平的表面。由于需购置高压喷水机或高压水枪,其价格比较昂贵。一般适用于大型建筑、构筑物新旧混凝土结合部的处理。
(5)酸蚀:
酸可以用于清洗金属表面的油污、锈斑、碱性物质,也可用于混凝土粘结面的糙化处理、泛碱、析盐处理。酸洗过程是酸与混凝土中的碱反应,使混凝土中的细骨料颗粒显露出来,从而形成极好的机械齿合。酸洗处理均匀,表面棱角分明,无噪声和粉尘。如果酸洗表面处理面积较大或过多地使用酸溶液,容易产生一些问题,因为酸溶液本身就是一种潜在的有害物质。ACI 515建议仅仅当没有其他的表面处理方法可使用时才用酸蚀法。酸蚀法的施工步骤如下:
1)用适当的清洗剂清除表面的润滑脂和油渍,然后洗净表面直到未留下一点残余试剂。
2)用清洁的水湿润已干净的表面,以助于酸均匀地分散。
3)加人按体积比浓度已稀释为10%一20%的酸,然后用坚硬的刷子或扫帚在混凝土表面涂刷。若混凝土不存在钢筋锈蚀问题,可采用氨基磺酸进行酸洗;泛碱、析盐可用3%的草酸溶液清洗;一般采用10%浓度的盐酸溶液进行处理(包括泛碱、析盐)。
4)允许酸起泡沫3一5 min,然后用大量的水清除稀浆残余物,在酸溶液还处于湿润状态下时彻底地冲洗混凝土结构,以使盐分没有机会沉淀到表层里面。
5)一般需要保持碱性平衡,这时可通过使用5%的磷酸钠或碳酸钠的稀溶液获得。这对于表面有环氧胺涂层时特别有意义,否则,残余酸会将涂层与混凝土之间的碱性养护剂中和,使其丧失作用。
6)用清洁的水彻底地冲净表面然后让其干燥。如果还存在白色粉末,必须用刷子或吸尘器将粉末清除,」这种情况会发生在酸蚀实施效果不好或者混凝土结构松软时。
7)使用石蕊或pH试纸检查表面,以确定所有的酸都已清除。
2.清洁处理:
清洁粘结表面的涂层、油污、粉尘、锈垢或氧化物等杂质,是避免在胶粘剂与被粘结面间形成隔离层,影响胶液浸润性,降低粘结效果的必要步骤。以下是常用的一些方法:
(1)水清洁:
在对混凝土结构或构件进行加固和修补中,若采用混凝土浇筑,用水清洁原结构混凝土表面的泥沙、粉尘和杂物,既快又方便、且经济,因此是工地上常采用的方法。水不但能清洁粘结面,还因为浸润作用,有利于新旧混凝土的粘结。
(2)毛刷清洁及拉毛:
毛刷有两个作用:对于混凝土构件主要是清洁未粘在粘结面上的粉尘和杂质,常用于粘结面表面清扫,植筋和锚栓的孔壁清刷;对于刚浇筑初凝的混凝土构件表面,有拉毛糙化处理的功能。
(3)火焰清洁:
混凝土和金属粘结面有大量油污、厚层油漆或涂料、难清洗的有机物、锈蚀及氧化皮时,采用火焰喷蚀的方法清洁表面,比较快捷、省力。但应注意施工安全和防火,由于火焰清洁时会留下一些碳化物,因此还应采取其他方法进一步清洁粘结表面。
(4)风力清洁:
风力主要是清洁粘结面粉尘。常用于植筋和锚栓的孔壁清洗。由于新钻的孔洞内,没受污染,只有粉尘,采用压缩空气吹出粉尘是一种经济、快捷的方法。植筋时,经风力处理的孔壁上剩余的少量粉尘,在钢筋旋转进人钻孔时被裹到胶液中成了填料,不影响粘结性能。
(5)溶剂清洁:
溶剂清洗是目前常采用的方法,特别是对油污、胶粘剂、涂料等有机物的清洁,效果很好。根据被粘结的材料不同,清洁粘结面的溶剂品种也不相同。表1一给出了常用的被粘结材料选取表面清洁溶剂的参考品种。
(6)洗涤剂清洁:
清洁表面油污、隔离剂及其他脏污,可用洗涤剂擦洗粘结面,或用溶剂清洗一遍,再用洗涤剂擦洗,或用5%一10%的火碱水清洗,然后用清水洗净。
3.改善界面粘结性能:
(1)水泥砂浆:
混凝土的胶合力来自水泥水化反应形成水泥胶体的过程,因此,新浇混凝土对固体的旧混凝土的粘结力是很弱的。新旧混凝土结合面的抗拉强度(或粘结强度)必然低于新旧混凝土自身的抗拉强度,结合面显然是薄弱面。为提高新浇混凝土与原有混凝土构件的结合力,最常用的方法是在原有混凝土构件的表面涂刷一道水泥砂浆,显然效果是有限的。
(2)混凝土界面剂:
可以通过涂刷界面剂的方法来提高粘结质量、改善原有混凝土的界面吸附力。界面剂是保证新旧混凝土有效连接的一个重要手段,界面剂按组成可分为两种类别:
P类:由水泥等无机胶凝材料、填料和有机外加剂组成的干粉状产品;
D类:含聚合物乳液或可再分散聚合物胶粉的产品。
干粉状产品应均匀一致,不应有结块;液状产品经搅拌后呈均匀状态,不应有块状沉淀。界面剂的物理力学性能应符合表1-3的规定,指标的检验方法按现行行业标准((混凝土界面处理剂》(JC/T 907)执行。
以前常采用107胶和水泥、砂浆拌制成107胶水泥砂浆,涂刷在构件表面,以增加新旧混凝土的结合性能,后因107胶有毒,已禁用。现采用108胶。
(3)粘贴纤维用底胶:
在增强纤维复合材料加固中使用底胶的目的,就是改善混凝土与纤维布或修补胶之间的粘结性。底胶的勃度通常较低,易于浸入混凝土内与混凝土结合成类似树脂混凝土,可增加混凝土的表层强度,并与纤维材料紧密结合,有效传递剪力。