1 背景
在民用及工業(yè)建筑中,有很多時(shí)候需要進(jìn)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(shí)因為種種原因無(wú)法同時(shí)進(jìn)行,因此,設計上多數情況是在設計、施工時(shí)考慮預埋板或鋼筋。使用預埋的方法存在一些缺點(diǎn):施工中容易使預埋件偏位,造成浪費,而且,進(jìn)行預埋比較費工費時(shí),在現在的很多情況下,往往工期很緊,無(wú)法進(jìn)行預埋。另外實(shí)際工程中,由于建筑功能改變,承受荷載增加或者因質(zhì)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(lái),在這些情況下,采用鉆孔植筋技術(shù)能取得格外簡(jiǎn)捷的效果。
2 植筋技術(shù)加固原理
植筋技術(shù)是在需連接的舊混凝土構件上根據結構的受力特點(diǎn),確定鋼筋的數量、規格、位置,在舊構件上經(jīng)過(guò)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(guò)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(jìn)行大量的開(kāi)鑿挖洞,而只需在植筋部位鉆孔后,利用化學(xué)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(chǎn)生的粘接強度與機械咬合力來(lái)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(shù),植筋技術(shù)不僅具有有方便、工作面小、工作效率高的特點(diǎn),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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。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(shù)施工質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)
3.1定位
依照設計圖紙的要求,對所需植筋的部位進(jìn)行定位放線(xiàn)。在所需植筋點(diǎn)作出明顯的標志,以便鉆孔。定位時(shí),要結合設計圖紙及《混凝土結構設計規范》GB50010-2002的有關(guān)要求,盡量避免原結構中鋼筋所處位置,以免鉆孔時(shí)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(shí)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(wú)裂縫和蜂窩等。其質(zhì)量控制關(guān)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(guān)規定進(jìn)行,不得按經(jīng)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(shí)封堵封孔口,以防塵土、砂粒等雜物落入。其質(zhì)量控制關(guān)鍵鉆孔后必須清掃干凈,以增強與化學(xué)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(jìn)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(shí)際情況,依據《混凝土結構設計規范》GB50010-2002的有關(guān)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(shí),植入鋼筋的規格、數量同原設計要求。
植筋應先通過(guò)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(xué)試劑)除去殘留油污,經(jīng)處理的鋼筋應盡快植入孔內,避免二次污染。其質(zhì)量控制關(guān)鍵是鋼筋植入部分表面干凈,以增加與化學(xué)膠的粘結力。
3.5化學(xué)粘合劑灌注
目前市場(chǎng)上供應的粘結劑種類(lèi)、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(guān)鍵材料。因此,在實(shí)際施工中,選擇一種安全可靠,質(zhì)量穩定,性能較好的粘結劑是確保工程質(zhì)量的一項重要措施。大多數化學(xué)粘結劑均為雙組分材料,用長(cháng)嘴器具深入成孔底部,通過(guò)擠壓器將化學(xué)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(zhì)量控制關(guān)鍵是從孔底開(kāi)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(zhì)量關(guān)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(xué)粘結劑固結的規定時(shí)間。其質(zhì)量控制關(guān)鍵是保證固結時(shí)間,中間不得擾動(dòng)。
植入鋼筋后,鋼筋與混凝土的連接應能滿(mǎn)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(mǎn)足一定的防火要求。
4 植筋技術(shù)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(wèn)的狀態(tài)同先錨固鋼筋與握裹層混凝土間的狀態(tài)相比具有以下不利因素:
4.1.1植筋時(shí)的鉆孔對周?chē)炷猎斐梢欢ǖ膿p害;
4.1.2清孔不干凈會(huì )使結構膠與混凝土之間的粘結力顯著(zhù)下降;
4.1.3植筋操作中注膠不飽滿(mǎn)使實(shí)際錨固深度降低;
4.1.4溫度、濕度、振動(dòng)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(zhì)量穩定性的問(wèn)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(chǎng)家資料去做。
4.2.2建設單位應選擇指定專(zhuān)業(yè)施工公司進(jìn)行施工。
4.2.3施工現場(chǎng)應進(jìn)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(fā)展前景
在國外,植筋技術(shù)的應用范圍非常廣泛,但進(jìn)入我國的時(shí)間卻不長(cháng),20世紀90年代,國外公司(主要是喜利得和慧魚(yú))將這一技術(shù)引到中國,隨后國內一些科研機構和公司也對此進(jìn)行了研究,總的說(shuō)來(lái),這一技術(shù)是一種新型的鋼筋混凝土結構加固改造技術(shù),因此還有很多問(wèn)題有待解決。
5.1更好地解決在帶裂縫混凝土中工作的問(wèn)題。對于使用粘接劑的后錨固技術(shù),由于樹(shù)脂膠本身的抗拉強度很高,裂縫發(fā)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(fā)生失效,粘結力減弱。因為這一原因,鋼筋或錨栓在開(kāi)裂混凝土中承載力折減相當大,F在雖然已經(jīng)有一些公司生產(chǎn)出某產(chǎn)品解決這一問(wèn)題,但并非十分有效,仍需進(jìn)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(chǎng)合,后錨固技術(shù)便難有用武之地。因此,有必要開(kāi)發(fā)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(shí)候,鉆完孔普遍需要進(jìn)行清孔,尤其是在使用粘接劑的時(shí)候,對清孔的質(zhì)量要求較高,另外在有水的環(huán)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(gè)需要進(jìn)一步研究的課題。
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