植筋技術(shù)加固原理及施工質(zhì)量的控制與發(fā)展

摘要：介紹了植筋技術(shù)的加固原理，總結(jié)了其施工質(zhì)量控制關(guān)鍵點，作為后錨固方式，植筋技術(shù)不可避免存在著不利因素，提出了幾點建議以盡量避免不利因素的影響，最后提出了幾個仍待解決的問題。  

　　 

　　1　背景 

　　 

　　在民用及工業(yè)建筑中，有很多時候需要進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機器設(shè)備等的連接，而這些構(gòu)件、設(shè)備的安裝往往在主體結(jié)構(gòu)施工時因為種種原因無法同時進行，因此，設(shè)計上多數(shù)情況是在設(shè)計、施工時考慮預(yù)埋板或鋼筋。使用預(yù)埋的方法存在一些缺點：施工中容易使預(yù)埋件偏位，造成浪費，而且，進行預(yù)埋比較費工費時，在現(xiàn)在的很多情況下，往往工期很緊，無法進行預(yù)埋。另外實際工程中，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(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)、構(gòu)件、設(shè)備連接到這些建筑主體或者建筑上來，在這些情況下，采用鉆孔植筋技術(shù)能取得格外簡捷的效果。 

　　 

　　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(gòu)件上根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點，確定鋼筋的數(shù)量、規(guī)格、位置，在舊構(gòu)件上經(jīng)過鉆孔、清孔、注入植筋粘結(jié)劑，再插入所需鋼筋，使鋼筋與混凝土通過結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)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(jié)構(gòu)上植筋錨固已不必再進行大量的開鑿?fù)诙�，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(jié)構(gòu)構(gòu)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承受受拉載荷，當(dāng)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，而且還具有適應(yīng)性強、適用范圍廣、錨固結(jié)構(gòu)的整體性能良好、價格低廉等優(yōu)點。因此被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)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 

　　 

　　筆者從一些加固實例及有關(guān)文獻中總結(jié)認為化學(xué)植筋的施工質(zhì)量關(guān)鍵控制點主要有以下方面： 

　　3．1定位 

　　依照設(shè)計圖紙的要求，對所需植筋的部位進行定位放線。在所需植筋點作出明顯的標(biāo)志，以便鉆孔。定位時，要結(jié)合設(shè)計圖紙及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002的有關(guān)要求，盡量避免原結(jié)構(gòu)中鋼筋所處位置，以免鉆孔時鉆到原鋼筋，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(zhǔn)確，鉆孔時要避免鉆斷原結(jié)構(gòu)鋼筋，做到一次鉆孔成功，檢查構(gòu)件混凝土強度，必須達到C20以上。按照設(shè)計要求確定鉆孔的位置、孔徑和深度，外側(cè)孔壁與鋼筋混凝土構(gòu)件邊緣間的寬度≥5mm以上，鉆孔后的孔壁應(yīng)完好，無裂縫和蜂窩等。其質(zhì)量控制關(guān)鍵是鉆孔直徑和鉆孔深度一定要按《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367-2006的有關(guān)規(guī)定進行，不得按經(jīng)驗值估用。 

　　3．3清孔 

　　鉆孔后應(yīng)立即清理，用刷子擦掃孔壁灰粉并用壓縮空氣吹凈鉆孔內(nèi)的灰粉，然后用干凈物體臨時封堵封孔口，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(jié)力。 

　　3．4植筋表面處理 

　　植入鋼筋的規(guī)格、數(shù)量一般由設(shè)計單位進行計算確定。設(shè)計人員依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程加固所需的承載力或彌補結(jié)構(gòu)不足的實際情況，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002的有關(guān)要求確定所需植入鋼筋的規(guī)格、數(shù)量。另外，施工中需預(yù)埋、預(yù)插的鋼筋錯位或遺漏時，植入鋼筋的規(guī)格、數(shù)量同原設(shè)計要求。 

　　植筋應(yīng)先通過物理試驗，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(yīng)盡快植入孔內(nèi)，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(jié)力。 

　　3．5化學(xué)粘合劑灌注 

　　目前市場上供應(yīng)的粘結(jié)劑種類、型號較多且性能各異，而粘結(jié)劑又是使植入鋼筋與基體混凝土牢固錨固在一起體現(xiàn)植筋效果的關(guān)鍵材料。因此，在實際施工中，選擇一種安全可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，性能較好的粘結(jié)劑是確保工程質(zhì)量的一項重要措施。大多數(shù)化學(xué)粘結(jié)劑均為雙組分材料，用長嘴器具深入成孔底部，通過擠壓器將化學(xué)粘合劑在孔內(nèi)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(nèi)預(yù)定深度，其質(zhì)量關(guān)鍵是植筋必須緩慢旋入。 

　　3．7養(yǎng)護固化 

　　已植入孔內(nèi)的鋼筋在常溫下養(yǎng)護，直至使用的化學(xué)粘結(jié)劑固結(jié)的規(guī)定時間。其質(zhì)量控制關(guān)鍵是保證固結(jié)時間，中間不得擾動。 

　　植入鋼筋后，鋼筋與混凝土的連接應(yīng)能滿足規(guī)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(yīng)具有可焊接性，以及能滿足一定的防火要求。 

　　 

　　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(jié)能力。植筋為后錨固方式，錨固鋼筋與握裹層混凝土問的狀態(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植筋時的鉆孔對周圍混凝土造成一定的損害； 

　　4．1．2清孔不干凈會使結(jié)構(gòu)膠與混凝土之間的粘結(jié)力顯著下降； 

　　4．1．3植筋操作中注膠不飽滿使實際錨固深度降低； 

　　4．1．4溫度、濕度、振動等條件對結(jié)構(gòu)膠耐久性的不利影響； 

　　4．1．5結(jié)構(gòu)膠本身的質(zhì)量穩(wěn)定性的問題。 

　　4．2在設(shè)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(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367-2006中所規(guī)定的鋼筋錨固深度要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)膠的性能指標(biāo)應(yīng)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(yīng)片面按照廠家資料去做。 

　　4．2．2建設(shè)單位應(yīng)選擇指定專業(yè)施工公司進行施工。 

　　4．2．3施工現(xiàn)場應(yīng)進行相當(dāng)數(shù)量的植筋的檢測試驗。 

　　4．2．4對特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采取其它措施配合并加大數(shù)量提高安全儲備。 

　　 

　　5　發(fā)展前景 

　　 

　　在國外，植筋技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，但進入我國的時間卻不長，20世紀(jì)90年代，國外公司(主要是喜利得和慧魚)將這一技術(shù)引到中國，隨后國內(nèi)一些科研機構(gòu)和公司也對此進行了研究，總的說來，這一技術(shù)是一種新型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)，因此還有很多問題有待解決。 

　　5．1更好地解決在帶裂縫混凝土中工作的問題。對于使用粘接劑的后錨固技術(shù)，由于樹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(dǎo)致與孔壁表面的粘結(jié)區(qū)域易發(fā)生失效，粘結(jié)力減弱。因為這一原因，鋼筋或錨栓在開裂混凝土中承載力折減相當(dāng)大。現(xiàn)在雖然已經(jīng)有一些公司生產(chǎn)出某產(chǎn)品解決這一問題，但并非十分有效，仍需進一步的研究。 

　　5．2錨固新材料的研究及應(yīng)用�，F(xiàn)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合，后錨固技術(shù)便難有用武之地。因此，有必要開發(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。目前在施工的時候，鉆完孔普遍需要進行清孔，尤其是在使用粘接劑的時候，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(shè)法減輕施工難度和強度也是一個需要進一步研究的課題。