1.原理
植筋技術是一項新型的鋼筋混凝土結構加固技術,是一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術。它是在已有混凝土結構或構件上以適當的直徑和深度鉆孔,并采用專用植筋膠,利用其粘結和鎖鍵原理使新增的設計鋼筋與原混凝土粘接牢固,使作用在植筋上的拉力通過化學粘接劑向混凝土中傳遞,從而形成整體受力體。目前,已廣泛地應用于已有建筑物的加固改造工程中。其工作原理是:在加固過程中,新舊混凝土界面的抗剪力主要由以下幾部分組成:界面混凝土內部結合力,界面摩擦力,植筋的抗剪力。當外力作用達到一定程度,界面混凝土內部結合力被抵消,新增的混凝土與原混凝土面理論上分離,產生相對位移,此時植筋受拉力和剪力產生的彎矩作用,作用值的大小依賴于界面的粗糙度和強度。如果界面足夠粗糙,此時會產生附加的混凝土層間的內連鎖作用(包括摩擦力和內部結合力),起到部分抵消外部剪力的功效。
2.優點
1)設計的靈活性:根據需要可以在鋼筋混凝土的任何位置,根據結構受力特征而設計植筋的數量及規格。
2)可靠性優于預埋件:一般鋼筋混凝土結構在需要與其他結構連接處均預留預埋件,但預埋件位置難以準確,調整功能后預埋件的位置難以改變且施工繁瑣,而植筋具有靈活性,其可靠度與預埋件基本相同。
3)比一般的鉚、焊法受力均勻,材料不會產生應力集中現象(如焊接時的熱應力等),使植筋更耐疲勞
4)承載力大,按計算施工的植筋完全能滿足受力要求。
5)工藝簡單,可大大縮短工期,往往在2 ~3 d或更短時間內就可使用。
6)鉆孔直徑、深度范圍廣、施工靈活,抗高溫,可近距離焊接施工。
7)基本沒有滑移
8)造價低:以應用植筋技術最多的框架柱與砌塊填充墻之間的錨拉筋為例。經過施工單位使用情況調查,一般每公斤結構植筋膠可植100根錨拉筋,植筋所用結構膠成本還不到0.5元,由于植錨拉筋工藝簡便,一般鋼筋工都可以操作,且每個工日至少可植50根,每根鋼筋綜合成本也就在1 ~2元左右,比其他施工方法都要經濟。
3.影響因素
植筋技術的成敗主要取決于混凝土基材質量、鋼筋質量、粘結劑強度、鋼筋植入混凝土深度(錨固長度)、施工溫度等因素。
1)混凝土本身強度如果很低,植入高強度鋼筋的強度沒有任何意義。所以根據《混凝土結構加固技術規范》規定,混凝土強度不宜低于C15。
2)鋼筋一般選用I級、Ⅱ級鋼筋,其強度應符合現行國家標準,即《普通碳素結構鋼技術條件》的規定。粘結劑的自身強度及粘接強度必須滿足使用要求。
3)混凝土植筋的破壞形式則主要取決于植筋的錨固深度,就植筋的埋置深度而言,試驗研究表明,埋深較小時,植筋發生混凝土錐形破壞,承載力較低,不但不能發揮鋼筋的作用,而且呈脆性破壞 埋置深度較大時,鋼筋發生斷裂破壞,鋼筋植入部分沒有發生絲毫滑移,強度未充分發揮,容易造成材料浪費 只有埋置達到適當的深度時,植筋破壞始于鋼筋屈服,有明顯的預兆,符合工程需要。這個“適當的深度”需要通過試驗來確定,目前還沒有準確的理論計算公式可應用于指導植筋工程設計。建議深度為目前的結構加固和改造工程中大家普遍憑經驗采用5d或10d。
4)施工溫度。植筋的施工溫度直接影響粘結劑的固化時間。一般情況下,植筋所用粘結劑的固化時間隨溫度的升高而縮短 植筋的環境濕度直接影響粘結劑的固化時間和力學性能的發揮,故應確保環境溫度不致過高。
4.施工要點
1)工藝流程:錨固鋼筋設計→定位→鉆孔→清孔→注膠→除銹后在鋼筋上標記埋深,植入鋼筋→留足夠的時間固化,防止流膠→檢驗固化效果,