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協(xié)會(huì)刊物
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化學(xué)膠植筋在工程結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中的應(yīng)用 |
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時(shí)間日期：2007-2-28 已被閱讀次：[8243] |
廣東省六建集團(tuán)有限公司 沈宜森
【摘 要】 本文主要介紹了工程結(jié)構(gòu)加固中化學(xué)膠植筋的施工方法及試驗(yàn)過(guò)程，植筋技術(shù)
能對(duì)砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，延長(zhǎng)使用壽命或改變使用用途。
【關(guān)鍵詞】 化學(xué)植筋 施工方法 抗拔力試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固
一、工程概況和特點(diǎn)
江門(mén)市新會(huì)區(qū)煙草專(zhuān)賣(mài)局綜合辦公樓改建工程是我公司在江門(mén)新會(huì)區(qū)承建的一項(xiàng)舊樓改
造工程，將原來(lái)三層鋼筋砼結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房，一部分建成辦公樓，一部分改建成倉(cāng)庫(kù)，總建
筑面積4600m2，其中緊貼正面部分?jǐn)U建了三層半，使之和原建筑物結(jié)構(gòu)相連，拆除了二層部
分梁板，改造成頗有氣勢(shì)的大堂。為了滿(mǎn)足消防要求，還在原建筑物內(nèi)增建了三跑樓梯，整
個(gè)建筑物的使用功能改變很大，以致結(jié)構(gòu)受力情況也隨之而改變，設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的方
法來(lái)達(dá)到使用要求，其中運(yùn)用了化學(xué)植筋技術(shù)，下面對(duì)化學(xué)植筋的技術(shù)施工以及試驗(yàn)過(guò)程作
個(gè)簡(jiǎn)介。
二、化學(xué)膠植筋技術(shù)
2.1 技術(shù)原理
化學(xué)膠植筋即是在已有混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上根據(jù)工程需用鋼筋，通過(guò)鉆取適當(dāng)?shù)目讖胶?
孔深，采用化學(xué)錨固劑使新增的擬用鋼筋與混凝土粘結(jié)牢固，并使新增的鋼筋能達(dá)到要求的
性能。作用在植筋上的拉力通過(guò)化學(xué)膠粘劑向混凝土傳遞�；瘜W(xué)植筋工藝簡(jiǎn)單、錨固快捷、
安全可靠。因而廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固、補(bǔ)強(qiáng)、新舊砼結(jié)構(gòu)連接、補(bǔ)埋鋼筋，后埋鋼構(gòu)件等方
面。
2.2 主要工具和材料
1）注射系統(tǒng) 由注射器，儲(chǔ)罐及可重復(fù)裝罐的套筒組成。
2）樹(shù)脂錨固劑 由特種聚合物樹(shù)脂，高強(qiáng)填料，固化劑、促進(jìn)劑及各種助劑復(fù)配而成
。它能在各種氣候條件下，廣泛的溫度范圍內(nèi)甚至在潮濕基礎(chǔ)內(nèi)快速固化成高強(qiáng)度的固體，
并產(chǎn)生強(qiáng)大的粘結(jié)作用，從而把基體（混凝土、巖石等）——錨固劑固化物——金屬桿件三
者牢固地結(jié)合成一整體。
本工程采用的匯麗牌樹(shù)脂錨固劑有三類(lèi)。即散裝型、玻璃管支裝型及石材粘結(jié)劑型。散
裝型錨固劑，又分普通型和快固型兩種，由甲、乙兩組分組成，能承受的拉拔力可達(dá)到鋼材
的屈服極限（鋼材縮勁、拉斷）或砼基體碎裂。因此，散裝型錨固劑被廣泛用于各種設(shè)備基
礎(chǔ)（如地腳螺栓等）錨固、鋼軌絕緣錨固、礦井巷道頂、壁部位錨固支護(hù)、水底基礎(chǔ)錨固、
巖石固定、堤壩裂縫修復(fù)加固等。其性能指標(biāo)見(jiàn)表1。
2.4 植筋設(shè)計(jì)
化學(xué)膠植筋技術(shù)的鋼筋直徑、孔徑與孔深的確定必須要考慮以下限度：
1）鋼筋使用限度：鋼筋被充分利用時(shí)的設(shè)計(jì)拉力Fy是由鋼筋橫截面積乘以鋼筋標(biāo)準(zhǔn)
強(qiáng)度后，再除以安全系數(shù)得到的。
Fy=0.25πΦ2fyk/(rsrq)
式中，Φ——鋼筋直徑；fyk——鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度（適用于fyk=550N/mm2）;rs——鋼材安全系
數(shù)（取1.15）；rq——變化作用系數(shù)（取1.5）。
2）錨固劑粘合限度：
鋼筋和錨固劑之間的表面粘合所承受的力Fb是隨錨固長(zhǎng)度線性增長(zhǎng)的，但它只隨鋼筋
直徑的平方根線性增長(zhǎng)，即
式中，F(xiàn)c——混凝土安全系數(shù)（取1.5）；rc——變化作用系數(shù)（取1.5）；Φ——鋼筋直徑
；L——鉆孔深度。
3）基體（混凝土）的粘合限度
孔壁與錨固劑之間粘合界面所承受的力Fc是隨孔深而線性增長(zhǎng)的，但它隨砼標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度
與孔徑的乘積的平方根線性增長(zhǎng)，即
式中，fck,cube——混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)；L——鉆孔深度；D——孔徑。
植筋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用抗拉荷截三個(gè)限度的最小值。
三、化學(xué)膠植筋施工技術(shù)要點(diǎn)：
3.1施工工藝
鉆孔→清孔→填裝錨固劑→鋼筋定位→養(yǎng)護(hù)鋼筋綁扎或焊接等。
3.2主要施工方法
1）化學(xué)植筋孔的施工：
�、俑鶕�(jù)設(shè)計(jì)圖紙，放線測(cè)量確定鉆孔位置。
②將要鉆孔的部位表面的混凝土保護(hù)層鑿除，露出受力鋼筋。
�、鄹鶕�(jù)鋼筋直徑確定鉆孔深度，調(diào)整好電鉆上的孔深標(biāo)尺。
�、苡每姿傘@的孔穴側(cè)壁上的灰塵刷凈。
�、萦酶邏簹馔矊⒖變�(nèi)刷落的灰塵吹出。
2）安裝注射系統(tǒng)
將裝有錨固劑的儲(chǔ)罐放入把手，混合器旋上箔罐后再放入MD2000分配器。
3）注射錨固劑并插入鋼筋
①自孔穴底部開(kāi)始噴射錨固劑，填滿(mǎn)約2/3孔深，要確保錨固劑填牢。錨固劑的用量V可
根據(jù)鋼筋直徑Φ、孔徑D，孔深L三個(gè)參數(shù)計(jì)算得到，即V=L（D2－Φ2）/1000。
�、诓迦脘摻�，將鋼筋對(duì)直扶正，待錨固劑在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后，方可進(jìn)行綁扎或焊
接鋼筋等工序，在錨固劑養(yǎng)護(hù)期內(nèi)嚴(yán)禁碰撞鋼筋。
四、抗拔力試驗(yàn)分析：
4.1植筋的荷載——滑移曲線及受力過(guò)程
為證實(shí)Φ14、Φ16、Φ18、Φ20植筋是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，故進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)抗拔力試驗(yàn)
。
其中以Φ16鋼筋為例，植筋加載端曲型的荷載——滑移（P－S）曲線
由圖可知，曲線分為三個(gè)階段，當(dāng)荷載小于某一值時(shí)，加載端的滑移與荷載保持直線關(guān)
系，植粘結(jié)性能存在一個(gè)彈性極限，這個(gè)彈性極限荷載通常為0.7－0.8Pu，對(duì)應(yīng)的滑移為1.
00～1.40mm。曲線斜率反映了植筋的粘結(jié)強(qiáng)度。
繼續(xù)加載，植筋的荷載滑移曲線進(jìn)入非線性階段，曲線彎向S軸。一定范圍內(nèi)隨埋深的
增長(zhǎng)，植筋的極限承載力有提高的趨勢(shì)。但超過(guò)一定深度后，埋深對(duì)植筋的極限承載力的影
響已微乎其微，極限承載力是101.37kN。
荷載達(dá)到Pu后，曲線進(jìn)入殘余段，曲線發(fā)展是無(wú)規(guī)律的。試驗(yàn)測(cè)得，滑移急劇增大，但
荷載的發(fā)展是不確定的。多數(shù)情況下，錨固劑與混凝土間化學(xué)粘結(jié)力破壞后，在植筋被拔出
過(guò)程中，破壞面間的機(jī)械的咬合力和磨擦力會(huì)充當(dāng)粘結(jié)力，這種粘結(jié)力通常比化學(xué)粘結(jié)力小
，所以荷載力下降，滑移急劇增大，殘余粘結(jié)力是0.756Pu。
4.2粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算
粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：
τ=Pu/DLa
式中，τ——錨固劑與混凝土之間的平均粘結(jié)強(qiáng)度；Pu——粘結(jié)破壞時(shí)荷載值；D——鉆孔
直徑；La——植筋的埋入深度。
在設(shè)計(jì)植筋的承載力時(shí)經(jīng)常使用平均粘結(jié)度，但這種模型沒(méi)有考慮混凝土，錨固劑和鋼
筋之間的變形協(xié)調(diào)，且計(jì)算所得的平均粘結(jié)強(qiáng)度隨埋深增大而降低。當(dāng)取用平均粘結(jié)應(yīng)力估
算埋深較大的植筋承載力時(shí)，安全系數(shù)較低，但該方法易于掌握運(yùn)用。
五、施工中應(yīng)注意事項(xiàng)：
1）鉆孔前先將原混凝土表面鋼筋保護(hù)層鑿除，露出原受力鋼筋，以免鉆孔時(shí)將受力鋼
筋損傷。
2）在受力要求較嚴(yán)格或受力鋼筋位置不明確時(shí)，只能采用電鉆禁止使用水鉆，以防止
切斷原有受力鋼筋，必要時(shí)要用鋼筋定位儀確定原銅筋位置。
3）為確保錨固劑與砼的粘結(jié)，需清除孔內(nèi)的積水異物等�？上扔脡嚎s空氣清孔以除粉
粒，然后再用脫脂棉蘸丙酮擦洗鉆孔壁，對(duì)鉆孔進(jìn)行清理。
4）豎向孔要立即用木塞等將孔堵上或鐵皮遮蓋作臨時(shí)封閉，以防異物掉入孔內(nèi)。
5）應(yīng)采用無(wú)銹的鋼筋植入孔內(nèi)并旋轉(zhuǎn)鋼筋。對(duì)于鋼筋表面有少量銹蝕，必須先用砂紙
打磨除銹，至露出金屬光澤為止，鋼筋的錨固部分用丙酮清洗干凈。
6）視孔內(nèi)干燥程度用自然風(fēng)干或加熱烘干，以保證孔壁干燥。保護(hù)植筋不被水浸泡，
可確保植筋質(zhì)量。
7）錨固劑要密實(shí)足量（或大于孔深的2/3，或大于計(jì)算用量）以確保粘結(jié)強(qiáng)度。
8）樹(shù)脂錨固劑為危險(xiǎn)品，勿近明火，存放于25℃以下陰涼干燥通風(fēng)處。
六、結(jié)束語(yǔ)：
本工程總共植了鋼筋2476條，其中Φ14鋼筋284條，Φ16鋼筋1420條，Φ18鋼筋532條，
Φ20鋼筋240條（梁筋1704條，柱筋772條），通過(guò)利用化學(xué)植筋這一項(xiàng)新技術(shù)，施工工期縮
短了36天，而且為甲方節(jié)省了投資成本，實(shí)踐證明化學(xué)植筋在工程結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中經(jīng)濟(jì)快捷
、安全可靠、豎而耐用，是有良好的推廣價(jià)值。并提出了施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)，如不嚴(yán)格按
操作要領(lǐng)進(jìn)行施工，可能會(huì)形成安全隱患，造成工程質(zhì)量事故。
參考文獻(xiàn)
[1]Walter H.Model For pull－out Strength of Anchors in Concrete Structural E
ngineering, 1983,109(5)
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