1.原理
植筋技术是一项新型的钢筋混凝土结构加固技术,是一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术。它是在已有混凝土结构或构件上以适当的直径和深度钻孔,并采用专用植筋胶,利用其粘结和锁键原理使新增的设计钢筋与原混凝土粘接牢固,使作用在植筋上的拉力通过化学粘接剂向混凝土中传递,从而形成整体受力体。目前,已广泛地应用于已有建筑物的加固改造工程中。其工作原理是:在加固过程中,新旧混凝土界面的抗剪力主要由以下几部分组成:界面混凝土内部结合力,界面摩擦力,植筋的抗剪力。当外力作用达到一定程度,界面混凝土内部结合力被抵消,新增的混凝土与原混凝土面理论上分离,产生相对位移,此时植筋受拉力和剪力产生的弯矩作用,作用值的大小依赖于界面的粗糙度和强度。如果界面足够粗糙,此时会产生附加的混凝土层间的内连锁作用(包括摩擦力和内部结合力),起到部分抵消外部剪力的功效。
2.优点
1)设计的灵活性:根据需要可以在钢筋混凝土的任何位置,根据结构受力特征而设计植筋的数量及规格。
2)可靠性优于预埋件:一般钢筋混凝土结构在需要与其他结构连接处均预留预埋件,但预埋件位置难以准确,调整功能后预埋件的位置难以改变且施工繁琐,而植筋具有灵活性,其可靠度与预埋件基本相同。
3)比一般的铆、焊法受力均匀,材料不会产生应力集中现象(如焊接时的热应力等),使植筋更耐疲劳
4)承载力大,按计算施工的植筋完全能满足受力要求。
5)工艺简单,可大大缩短工期,往往在2 ~3 d或更短时间内就可使用。
6)钻孔直径、深度范围广、施工灵活,抗高温,可近距离焊接施工。
7)基本没有滑移
8)造价低:以应用植筋技术最多的框架柱与砌块填充墙之间的锚拉筋为例。经过施工单位使用情况调查,一般每公斤结构植筋胶可植100根锚拉筋,植筋所用结构胶成本还不到0.5元,由于植锚拉筋工艺简便,一般钢筋工都可以操作,且每个工日至少可植50根,每根钢筋综合成本也就在1 ~2元左右,比其他施工方法都要经济。
3.影响因素
植筋技术的成败主要取决于混凝土基材质量、钢筋质量、粘结剂强度、钢筋植入混凝土深度(锚固长度)、施工温度等因素。
1)混凝土本身强度如果很低,植入高强度钢筋的强度没有任何意义。所以根据《混凝土结构加固技术规范》规定,混凝土强度不宜低于C15。
2)钢筋一般选用I级、Ⅱ级钢筋,其强度应符合现行国家标准,即《普通碳素结构钢技术条件》的规定。粘结剂的自身强度及粘接强度必须满足使用要求。
3)混凝土植筋的破坏形式则主要取决于植筋的锚固深度,就植筋的埋置深度而言,试验研究表明,埋深较小时,植筋发生混凝土锥形破坏,承载力较低,不但不能发挥钢筋的作用,而且呈脆性破坏 埋置深度较大时,钢筋发生断裂破坏,钢筋植入部分没有发生丝毫滑移,强度未充分发挥,容易造成材料浪费 只有埋置达到适当的深度时,植筋破坏始于钢筋屈服,有明显的预兆,符合工程需要。这个“适当的深度”需要通过试验来确定,目前还没有准确的理论计算公式可应用于指导植筋工程设计。建议深度为目前的结构加固和改造工程中大家普遍凭经验采用5d或10d。
4)施工温度。植筋的施工温度直接影响粘结剂的固化时间。一般情况下,植筋所用粘结剂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粘结剂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.施工要点
1)工艺流程:锚固钢筋设计→定位→钻孔→清孔→注胶→除锈后在钢筋上标记埋深,植入钢筋→留足够的时间固化,防止流胶→检验固化效果,