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    植筋技術加固原理及施工質量的控制與發展
    發布時間:2014-08-05

      1 背景 

       

      在民用及工業建筑中,有很多時候需要進行結構構件、機器設備等的連接,而這些構件、設備的安裝往往在主體結構施工時因為種種原因無法同時進行,因此,設計上多數情況是在設計、施工時考慮預埋板或鋼筋。使用預埋的方法存在一些缺點:施工中容易使預埋件偏位,造成浪費,而且,進行預埋比較費工費時,在現在的很多情況下,往往工期很緊,無法進行預埋。另外實際工程中,由于建筑功能改變,承受荷載增加或者因質量事故等原因,使原結構構件,如梁、板、柱、墻等承載力不足,或因布局改變,要新增梁、板、柱和墻,要擴大斷面新增鋼筋等,需要在建筑本身建好以后再使用一些方法將新的結構、構件、設備連接到這些建筑主體或者建筑上來,在這些情況下,采用鉆孔植筋技術能取得格外簡捷的效果。 

       

      2 植筋技術加固原理 

       

      植筋技術是在需連接的舊混凝土構件上根據結構的受力特點,確定鋼筋的數量、規格、位置,在舊構件上經過鉆孔、清孔、注入植筋粘結劑,再插入所需鋼筋,使鋼筋與混凝土通過結構膠粘結在一起,然后澆注新混凝土,從而完成新舊鋼筋混凝土的有效連接,達到共同作用、整體受力的目的。 

      由于在鋼筋混凝土結構上植筋錨固已不必再進行大量的開鑿挖洞,而只需在植筋部位鉆孔后,利用化學錨固劑作為鋼筋與混凝土的粘合劑就能保證鋼筋與混凝土的良好粘接,從而減輕對原有結構構件的損傷,也減少了加固改造工程的工程量,又因植筋膠對鋼筋的錨固力,使錨桿與基材有效地錨固在一起,產生的粘接強度與機械咬合力來承受受拉載荷,當植筋達到一定的錨固深度后,植入的鋼筋就具有很強的抗拉力,從而保證了錨固強度。作為一種新型的加固技術,植筋技術不僅具有有方便、工作面小、工作效率高的特點,而且還具有適應性強、適用范圍廣、錨固結構的整體性能良好、價格低廉等優點。因此被廣泛應用于建筑結構加固及混凝土的補強工程中。 

       

      3 植筋技術施工質量關鍵控制點 

       

      3.1定位 

      依照設計圖紙的要求,對所需植筋的部位進行定位放線。在所需植筋點作出明顯的標志,以便鉆孔。定位時,要結合設計圖紙及《混凝土結構設計規范》GB50010-2002的有關要求,盡量避免原結構中鋼筋所處位置,以免鉆孔時鉆到原鋼筋,影響植入鋼筋的深度而減弱植筋的效果。 

      3.2鉆孔 

      植筋定位要準確,鉆孔時要避免鉆斷原結構鋼筋,做到一次鉆孔成功,檢查構件混凝土強度,必須達到C20以上。按照設計要求確定鉆孔的位置、孔徑和深度,外側孔壁與鋼筋混凝土構件邊緣間的寬度≥5mm以上,鉆孔后的孔壁應完好,無裂縫和蜂窩等。其質量控制關鍵是鉆孔釓徑和鉆孔深度一定要按《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006的有關規定進行,不得按經驗值估用。 

      3.3清孔 

      鉆孔后應立即清理,用刷子擦掃孔壁灰粉并用壓縮空氣吹凈鉆孔內的灰粉,然后用干凈物體臨時封堵封孔口,以防塵土、砂粒等雜物落入。其質量控制關鍵鉆孔后必須清掃干凈,以增強與化學膠的粘結力。 

      3.4植筋表面處理 

      植入鋼筋的規格、數量一般由設計單位進行計算確定。設計人員依據混凝土結構工程加固所需的承載力或彌補結構不足的實際情況,依據《混凝土結構設計規范》GB50010-2002的有關要求確定所需植入鋼筋的規格、數量。另外,施工中需預埋、預插的鋼筋錯位或遺漏時,植入鋼筋的規格、數量同原設計要求。 

      植筋應先通過物理試驗,采用機械法或鋼絲刷擦除植筋部分表面鐵銹和氧化層,然后用丙酮(化學試劑)除去殘留油污,經處理的鋼筋應盡快植入孔內,避免二次污染。其質量控制關鍵是鋼筋植入部分表面干凈,以增加與化學膠的粘結力。 

      3.5化學粘合劑灌注 

      目前市場上供應的粘結劑種類、型號較多且性能各異,而粘結劑又是使植入鋼筋與基體混凝土牢固錨固在一起體現植筋效果的關鍵材料。因此,在實際施工中,選擇一種安全可靠,質量穩定,性能較好的粘結劑是確保工程質量的一項重要措施。大多數化學粘結劑均為雙組分材料,用長嘴器具深入成孔底部,通過擠壓器將化學粘合劑在孔內從里到外漸漸填孔并排出空氣,注漿量為孔深的1/2~1/3。其質量控制關鍵是從孔底開始注漿,漿體不得有氣泡存在。   3.6鋼筋植入 

      將處理好的植筋緩緩慢旋入孔內預定濃度,其質量關鍵是植筋必須緩慢旋入。 

      3.7養護固化 

      已植入孔內的鋼筋在常溫下養護,直至使用的化學粘結劑固結的規定時間。其質量控制關鍵是保證固結時間,中間不得擾動。 

      植入鋼筋后,鋼筋與混凝土的連接應能滿足規范及施工、使用的要求。除了要保證連接的強度、耐久性外,還應具有可焊接性,以及能滿足一定的防火要求。 

       

      4 植筋技術的缺陷及建議 

       

      4.1鋼筋與混凝土共同受力主要了決于它們之間的粘結能力。植筋為后錨固方式,錨固鋼筋與握裹層混凝土問的狀態同先錨固鋼筋與握裹層混凝土間的狀態相比具有以下不利因素: 

      4.1.1植筋時的鉆孔對周圍混凝土造成一定的損害; 

      4.1.2清孔不干凈會使結構膠與混凝土之間的粘結力顯著下降; 

      4.1.3植筋操作中注膠不飽滿使實際錨固深度降低; 

      4.1.4溫度、濕度、振動等條件對結構膠耐久性的不利影響; 

      4.1.5結構膠本身的質量穩定性的問題。 

      4.2在設計與施工中要盡量避免以上不利因素的影響,建議: 

      4.2.1根據現行《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006中所規定的鋼筋錨固深度要求,結合結構膠的性能指標應盡可能的將植筋的錨固深度加固(尤其在后加牛腿、懸挑梁、板的情況下)不應片面按照廠家資料去做。 

      4.2.2建設單位應選擇指定專業施工公司進行施工。 

      4.2.3施工現場應進行相當數量的植筋的檢測試驗。 

      4.2.4對特殊結構構件應采取其它措施配合并加大數量提高安全儲備。 

       

      5 發展前景 

       

      在國外,植筋技術的應用范圍非常廣泛,但進入我國的時間卻不長,20世紀90年代,國外公司(主要是喜利得和慧魚)將這一技術引到中國,隨后國內一些科研機構和公司也對此進行了研究,總的說來,這一技術是一種新型的鋼筋混凝土結構加固改造技術,因此還有很多問題有待解決。 

      5.1更好地解決在帶裂縫混凝土中工作的問題。對于使用粘接劑的后錨固技術,由于樹脂膠本身的抗拉強度很高,裂縫發生在孔壁和硬化的膠體之間,這就導致與孔壁表面的粘結區域易發生失效,粘結力減弱。因為這一原因,鋼筋或錨栓在開裂混凝土中承載力折減相當大,F在雖然已經有一些公司生產出某產品解決這一問題,但并非十分有效,仍需進一步的研究。 

      5.2錨固新材料的研究及應用,F在的錨固材料大部分是金屬材料,另有少量的尼龍材料,但后者的承載力較低。在一些不能使用金屬,又對承載力有要求的場合,后錨固技術便難有用武之地。因此,有必要開發出一些新型的高強而又有特殊性能如絕緣、防靜電的錨固材料等。 

      5.3怎樣更好地減輕施工難度和強度。目前在施工的時候,鉆完孔普遍需要進行清孔,尤其是在使用粘接劑的時候,對清孔的質量要求較高,另外在有水的環境下,還需抽干水,因此施工的難度和強度較大。如何設法減輕施工難度和強度也是一個需要進一步研究的課題。 



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