恩施植筋加固 上海毅实建筑加固

上海毅实建设集团有限公司

混凝土本身的强度及组成、混凝土浇筑位置及浇注质量、钢筋的外形特征、保护层厚度和钢筋的净距、横向配筋和横向压应力、加载方式等都是影响钢筋混凝土工作性能的因素，而植筋的工作性能比一般的钢筋混凝土工作性能更为复杂，因此影响植筋工作性能的因素很多，但归结起来，主要有以下五点（1）植筋粘结剂的影响
目前市场上供应的植筋粘结剂种类、型号较多目_性能各异，其按化学组成分为：**型和无机型；按组合方式分为：单组分及双组分植筋粘结剂，包括粘结剂与固化剂混合物或单独的复合粘结剂；按施工使用方式分为：管装式、机械注入式和现场配制灌注式。目前国内市场上几种常用植筋粘结剂的基本情况、化学性能、力学性能及植筋粘结剂和混凝土、钢材弹性模量的比较详见表1.1一表1.4
在实际施工应用中，选择一种安全可靠，质量稳定，性能较好的粘结剂是确保工程质量的一项重要措施。本论文试验采用快硬水泥为基料的粘结剂，因其与混凝土结构材料性能一致，故可在不影响正常生产运营的情况下较快达到预期强度，延长结构的使用寿命，施工设备简单，施工快捷方便。
（2）混凝土基材的影响
在其他条件相同的情况下，植筋拉拔力随混凝土强度的提高而提高，一是因为随着混凝土强度的提高，植筋粘结剂与混凝土粘结力增大；二是因为混凝土强度提高将会提高植筋粘结剂与混凝土之间的啮合作用，从而提高粘结强度。
混凝土基材应坚实，且具有较大的体量，能承担对被连接件的拉拔力和全部附加荷载的要求，目_基材混凝土强度等级不应低十 C20。存在严重缺陷和混凝土强度等级较低的基材，承载力较低，目_很不可靠，所以风化混凝土、严重裂损混凝土、不密实混 在植筋边距较小的情况下，植筋周围混凝土会发生劈裂破坏。
（3）植筋施工质量的影响
植筋施工质量控制主要有以下几点：
①定位：植筋定位要准确，应按图纸设计要求准确布置，保证植筋钢筋与设计受力情况一致。
②钻孔：植筋成孔采用冲击电钻钻孔，钻孔时要避免打断原结构钢筋，成孔后的孔壁应完好，无裂缝或其它质量缺陷，以避免影响构件的强度。其质量控制关键是钻孔直径及钻孔深度。
③清孔：钻孔后立即清理，用刷子擦扫孔壁灰粉，然后用干净物体临时封堵孔口，以防尘土、砂粒等杂物落入，影响植筋钢筋与粘结剂的粘结力。
④植筋表面处理：采用机械方法或钢丝刷擦除植筋部分表面铁锈和氧化层，然后用（化学试剂）除去残留油污，经处理的钢筋应尽快植入孔内，避免二次污染，以增加钢筋与植筋粘结剂的粘结力。
⑤注入粘结剂：将配好的粘结剂，用**注料筒从孔底注料，应注满孔体积的二分之二。
⑥插筋：注料后，应立即将除锈后的钢筋植入孔内，孔口应有少量粘结料溢出以压平孔口。
⑦养护固化：已植入孔内的钢筋在常温下养护，直至达到使用的粘结剂固结的规定
时间，在固结时间内不得扰动，以保证植筋粘结力。
⑧现场拉拔试验：植筋后，应在现场随机抽样，进行非破损性拉拔试验，以检验植筋质量是否达到设计要求。抽样数量按植筋总数的0.1%计算，且不少于3根。
（4）植筋深度及植筋的间距和边距的影响
在相同条件的拉拔试验中，不同的植筋深度，不同类型的钢筋会产生不同的破坏形态，具有不同的拉拔力。当植筋深度达到或过一定植筋深度时，植筋钢筋屈服的同时，周围混凝土也发生破坏，有明显的预兆，即合理的植筋深度。
当植筋钢筋间距较小时，在靠近混凝土表面发生锥体破坏的部分，其锥体面会重合
如图1.1所示。
（5）植筋试件所处使用环境的影响
植筋试件的使用环境对植筋的粘结质量也有一定影响。过高的温度、过大的振动和腐蚀介质都会对粘结质量有不同程度的影响。其次，植筋承受的荷载形式对粘结强度也会产生一定的影响，如静载或动载作用时，植筋的工作性能亦有区别。凝土、结构抹灰层、装饰层等，均不得作为植筋基材；否则，应对混凝土基材施行加固处理后才可作为植筋基材。
试验现象及数据分析
3.1 试验现象
整个试验过程中，试验现象基本相似，只是破坏荷载有所不同。对于嵌入两根FRP筋材的试件，因为开槽边距和开槽间距的不同，发生了不一样的破坏形式。其中开槽边距较小的试件KWL4和开槽间距较小的试件KWL8均发生筋材周围混凝土劈裂破坏，而对于开槽间距和开槽边距适中的KWL5和KWL6发生混凝土-胶层界面劈裂破坏，部分试验现象见图2。
3.2 试验数据
试验中，采得各试件破坏数据见表2。
3.3 试验现象和试验数据分析
根据试验现象和表2中的数据，试件KWL4和KWL8均发生了混凝土劈裂破坏，而KWL5～7基本没有发生混凝土劈裂破坏，而是在混凝土和胶凝材料界面发生破坏，说明开槽距离边缘的距离，和开槽间距都会影响到加固构件的抗弯承载力。
分析实验数据（表2），KWL2-1和KWL2-2虽然增大了配筋直径，但是相比KWL1-1和KWL1-2承载力提高并不明显（分别提高4.0%和5.2%），但是KWL4相比KWL1-1承载力仍然有很大提高（提高53.3%），特别是KWL5，KWL6相对于KWL1-1，KWL7和KWL8相对于KWL2-1更是具有很大提高，接近于前者的两倍（分别提高77.4%，75.3%和87.5%，65.1%），说明FRP筋材嵌入式加固构件抗弯承载力取决于FRP筋材的与混凝土的粘结性能。KWL3-1和KWL3-2相对于KWL2-1和KWL2-2，承载力提高也很明显（分别提高30.3%和27.6%），说明提高混凝土强度对于提高加固构件的抗弯性能具有一定的作用。同样分别对比KWL1-1和1-2、KWL2-1和2-2、KWL3-1和3-2的数据，承载力具有明显提高（分别提高14.7%、16.0%和13.5%），说明锚固长度对承载力影响比较明显。
1植筋技术理论依据
新老混凝土界面粘结力主要来自范德华力，机械咬合力，化学力和表面张力。新老混凝土结合面是薄弱部位，新老混凝土在结合面上发生的破坏主要是由于垂直于结合面的拉应力过大产生的结合面张拉破坏，以及平行于结合面的剪应力过大产生的沿结合面滑动剪切破坏，或二者兼而有之[2]。因此结合面粘结剪切强度是衡量结合面力学性能的重要指标。而采用机械连接方法可以抵抗较大的剪力和拉力，提高结合面的粘结强度。
2影响新老混凝土粘结性因素
2.1由新老混凝土粘结力的来源可知，影响粘结性的因素归纳为如下
2.1.1结合面处理方法
新老混凝土结合面处理的目的在于增大新老混凝土之间机械连接力，从而提高粘结性能。具体方法如下：
1）人工打毛法
2）喷丸（砂）法
3）高压水射法
4）钢刷刷净法
2.1.2混凝土强度影响
修补混凝土的一般步骤是1）表面处理；2）浇粘结层或涂粘结剂；3）浇筑新混凝土；4）养护。表面处理是要清除老混凝土结合面上所有损坏的，松动的和附着骨料、砂浆及杂质杂物。然后浇筑新混凝土层。对于未设置钢筋连接件的新老混凝土，混凝土强度主要指的是抗拉强度。
2.1.3粘结剂的选择和使用
新老混凝土粘结界面是个薄弱层，提高新老混凝土层的粘结是保证结构修补成功的关键。
2.2新老混凝土植筋抗拔研究
2.2.1 植筋工艺
设置锚固钢筋又称植筋，是在原有混凝土构件上用**工具钻孔，然后在孔中关注结构胶并把钢筋植入已有结构物中，带粘结材料固化后，通过粘结锚固使钢筋能作为构造或受力筋使用的一种钢筋锚固技术[4]。植筋的的主要步骤为1）定位；2）钻孔；3）清孔；4）把即将植筋的接触面凿粗糙；5）结构胶；6）植筋。
2.2.2 粘结机理
钢筋和混凝土之间的粘结力由三部分组成：
1）混凝土中的水泥交替在钢筋表面产生的化学粘着力和吸附力，其抗剪值取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度，当钢筋受力后有较大变形、发生局部滑移后，粘着力就丧失了。
2）周围混凝土对钢筋的摩阻力，当混凝土的粘着力破坏后发挥作用。他取决于混凝土发生收缩或者荷载和反力等对钢筋的径向压应力，以及二者间的摩擦系数。
3）钢筋表面粗糙不平，或变形钢筋凸肋和混凝土之间的机械咬合作用，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力。其值受混凝土的抗剪强度控制。
影响植入钢筋的主要因素如下：
2.2.3植筋破坏形式
研究表明[5]，不同植入深度的钢筋，在拉拔试验中表现为不同的破坏形式主要有1）混凝土锥面破坏；2）钢筋拔出破坏；3）钢筋颈缩后断裂
3 植筋的影响因素
植筋的粘结性能相对于普通钢筋混凝土中的钢筋与混凝土的粘结要复杂得多，影响其粘结性能的因素很多。如老混凝土的强度、粘结剂的性能、钻孔清孔情况、锚固长度、孔径、环境温湿度、老混凝土受约束情况等。
3.1混凝土强度
试验表明，在其他条件相同的情况下，平均粘结强度随混凝土强度提高而提高。主要是因为随着混凝土强度提高，混凝土和植筋胶之间的化学吸附力及机械咬合力提高，使得胶体与混凝土间的粘结力增大；同时，由于混凝土强度提高，其抗拉强度随之增大，延迟了混凝土内部裂缝的产生，限制了裂缝的发展，从而提高了粘结强度。
3.2植筋深度
随着植筋深度的增加，粘结强度也随之增大，粘结应力的分布也趋于均匀，荷载也相应增大。但平均粘结应力随着深度的增加而降低。
3.3植筋胶液的性能
由于植筋胶生产厂家较多，性能不一，不同的植筋胶试验结果不同，因此，植筋胶的性能（包括抗压、抗剪、抗拉等）对粘结强度有较大的影响。
3.4施工温度
植筋的施工温度直接影响植筋胶的固化时间。一般情况下，植筋所用植筋胶的固化时间随温度的升高而缩短；植筋的环境湿度直接影响胶液的固化时间和力学性能的发挥，故应确保环境温度不致过高。
4、有待进一步研究的问题
4.1应进行大量的试验工作以便得到较好的界面粘结剂及修补材料；
4.2进行微观试验分析以进一步揭示新老混凝土粘结机理；
4.3对新老混凝土粘结区的初应力进行分析和研究。
5 结论
以上论述了，影响新老混凝土粘结性能和植筋系统的影响因素，在新老混凝土结合面设置钢筋连接件不仅可以提高粘结强度而且可以改变结构的破坏形式，使结构破坏具有延性，具有十分重要的工程意义。
国内关于设置钢筋连接件新老混凝土的研究相对较少，大多为验证性试验，很少能提出具体的植筋规范规程。早大连理工赵志方[3]教授通过改善新老混凝土界面粘结来提高界面粘结强度。郑州大学张雷顺教授对不同植筋率、不同界面处理方式的新老混凝土界面进行试验研究，并将研究成果应用于实际钢筋混凝土桥面板加固整修中，实践结果表明设置钢筋连接件可以有效提高修补桥面使用寿命。

建筑植筋技术施工工艺要求及流程
（1）清理出工作面、放线定位。植筋施工的工作面要求质地坚硬、强度高，在结构放线的基础上放出初始钻孔位置线。
（2）标记原结构钢筋位置。首先要确定原钢筋的位置，在初始放线基础上探出梁板、原墙、柱的钢筋，并针对钻孔部位钢筋的密集度及钢筋位置采取不同的施工措施，具体如下：①若钻孔部位钢筋过密，无法按照设计要求位置钻孔时，可在其附近钻一附加孔洞植入钢筋，原钢筋仍按正确位置放置;②如果钻孔偏移距离≤35mm，则可在其间焊接长为5d的适当规格的联系筋，焊接宜采用双面焊，并每隔600mm焊一个联系筋，以使其受力转移;③当偏移距离>35mm时，则每间隔800mm设一道联系筋将其联系在一起并且转移受力，宜采用双面焊。
（3）放出钻孔位置十字交叉线、填写钻孔孔位预检表、验收。
（4）固定水钻并钻孔。
（5）清孔并保护好孔洞。清孔时先用棉丝清除孔内积水及渣土，再用压缩空气或**吹风机吹净。为了防止水分、灰尘等杂物的进入，应注意保持清孔后的干燥清洁，可用棉丝堵住孔口。
（6）植筋前清洗打磨钢筋。植筋前必须清理钢筋表面，以确保有效粘结。若钢筋未严重锈蚀，可用角向磨光机或钢丝刷将埋植部分的杂物、浮锈清刷干净。此外，若钢筋粘有油污，宜用进行清洗。
（7）隐检。填写隐检表，报请验收，检查合格证及批号，经核准验收后方可进行作业。
（8）调胶、注胶、插筋。植筋所使用的结构胶对金属及非金属均具有很高的粘结强度，它以分子原料为主体，是一种双组合高强粘结剂。拌胶前宜用计量工具，按结构胶所需用量提取料和B料，其重量比宜为100：0.5～100：2.0，然后搅拌均匀，后将占孔体积80%以上的量的结构胶送入孔内。
植筋破坏的原因分析
（1）钢筋表面处理措施不当。例如螺纹钢的表面除油除锈除尘不彻底或圆钢的表面有刻痕等均会影响植筋施工的工艺质量。
（2）清孔措施不当。清孔是植筋工艺中的关键工序，根据调查发现，30%的非达标破坏都是因为清孔措施不当造成的。清孔不彻底主要表现为：当胶粘剂和钢筋作为一个整体从混凝土里拔出时，胶层表面有明显的灰渣或泥浆。因此，清孔时要先用硬毛刷反复刷孔壁，再用干净无油的压缩空气吹出灰尘，弱孔壁上有油污，则应用干净棉布沾少量或酒精擦干净。此外，在特殊条件下施工必须采取相应的措施，以保证孔内干燥清洁，例如，在雨季或潮湿环境下施工时，应对孔洞进行干燥处理或选用适合于潮湿环境的改性品种。
（3）胶粘剂配合比例不当。根据统计资料表明，有6%的植筋破坏是因为配比误差较大引起的。在施工中，往往由于没有准确称量胶粘剂，仅凭经验进行配合。一旦误差出允许范围，就会出现胶体达到固化时间而而不固化的现象。注胶不饱满导致的粘结力不够是产生非达标破坏的主要原因之一，在非达标破坏有16%的比例是因为这种原因造成的。钢筋和混凝土是依靠胶体连接的，胶体与混凝土及钢筋接触面积的大小直接关系到植筋锚固力的大小，若注胶不饱满较易引起胶体薄厚不均匀或胶体跟钢筋整体被拔出。植筋施工中，一般要求从孔底逐步向孔口注胶，这样能够保证孔内空气被排出以及注胶的饱满度。施工过程中，常见的导致注胶不饱满的原因有：①施工方偷工减料或施工器具不能保证从孔底开始注胶;②在水平或竖直往上植筋时未能采取有效的防护措施或混凝土内部存在较大孔洞导致胶液流失，以致出现严重漏胶的状况。
随着时间的推移，运营中的很多桥梁因为各种内在和外在的因素，产生了不同程度的病害，进而影响到其结构安全，使得一些桥梁承载力不足，从而使得桥梁加固成为研究的热点。而FRP筋材嵌入式加固是近年来出现的一种新型加固方法，它具有承载力高，成本低，施工简单，施工速度快等优点。本文通过试验对影响嵌入式抗弯性能的影响因素进行了研究。
植筋技术的缺陷及建议
众所周知，植筋为后锚固方式，与先锚固钢筋相比，后锚固钢筋的方式具有以下几种不利因素：①植筋时的钻孔对周围混凝土造成一定的损害;②注胶不饱满往往会降低实际的锚固深度;③结构胶本身存在质量及稳定性的问题;④清孔不彻底会使结构胶与混凝土之间的粘结力显着下降;⑤湿度、温度、振动等外界条件影响结构胶的耐久性。
针对植筋技术存在的缺陷提出以下几点建议：首先，应选择的施工公司进行施工;其次，在满足相关技术规范所要求的钢筋锚固深度求及结构胶的性能指标的前提下尽可能加大植筋的锚固深度;再次，针对特殊结构构件加固时，应采取相应的配合措施，以提高安全储备;后，应抽取一定比例植筋构件进行检测试验，以确保植筋的质量。