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摘要:结合工程施工中的实践经验与资料的查阅,就建筑工程中植筋技术施工工艺浅谈几点看法,并探讨植筋技术与其他加固技术的有效结合。
关键词:建筑工程工程结构植筋技术
中图分类号:TU198 文献标识码:A
一、引言
随着国内外既有建筑物加固改造业的迅速发展,我国在基础设施建设方面将进入又一发展高峰期。以往建成一些基础设施已无法满足国民经济发展及人民生活水平提高的需要,已有基础设施需进行改建、扩建,这就为植筋技术的应用提供了广阔的发展空间。混凝土结构的加固理论与技术的研究与应用也就成为结构工程学科的重要研究课题之一,而在加固改造中采用植筋技术进行新旧混凝土的连接也是亟待研究的内容之一。植筋技术是现代建筑改造领域应用的一项新兴技术,它主要运用高强度的化学粘合剂,将钢筋、螺杆等部件与混凝土之间产生握固力,在原有混凝土结构上,根据工程需要,采用钻孔,注入植筋胶,旋入钢筋,使新增加的鋼筋与混凝土牢固粘结,其作用如同预埋钢筋,强度可被充分利用,可满足粘结的受力要求,从而达到建筑加固改造的预留效果。去年在建安处建筑队实习的过程中认识并接触到这一工程改造技术,实践表明,它连接可靠、施工简便迅捷、安全、费用较低更符合环保要求,是一种比较理想的新兴技术。
二、植筋的概述
植筋是在原混凝土结构上钻孔,将钢筋插入混凝土的孔洞后进行注胶,使混凝土孔壁与钢筋外表面形成牢固粘结握固力,依靠握固力抵抗钢筋所受到的剪切力以及外拔力,达到新旧结构构件牢固连接的目的的一种加固方法。由于钢筋的强度比结构胶体强度大,而结构胶体的强度又远大于混凝土强度,所以结构胶体与孔壁混凝土界面的粘结强度是由原混凝土构件强度所控制。
三、工艺流程
1)混凝土梁浇筑工艺:弹线定位→钻孔→洗孔→注胶 →植筋→固化养护→抗拔试验(抽检)→绑筋浇混凝土。
2)砖砌体工艺:弹线定位→钻孔→洗孔→注胶 →植筋→固化养护→抗拔试验(抽检)→砖砌体砌筑施工。
四、施工操作过程
1)弹线定位
根据设计图的配筋位置及数量,错开原结构钢筋位置,标注出植筋位置。请有关部门验线,合格后就可钻孔。
2)钻孔
用冲击钻钻孔,钻头直径应比钢筋直径大5mm左右,钢筋选用首钢生产的φ25钢筋,钻头选用φ30的合金钢钻头。孔深大小15d(375mm),实际钻深400mm.钻孔时,钻头始终与柱面保持垂直。
3)洗孔
洗孔是植筋中最重要的一个环节,因为孔钻完后内部会有很多灰粉、灰渣,直接影响植筋的质量,所以一定要把孔内杂物清理干净。方法是:用毛刷套上加长棒,伸至孔底,来回反复抽动,把灰尘、碎渣带出,再用压缩空气,吹出孔内浮尘。吹完后再用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁。但不能用水擦洗,因酒精和丙酮易挥发,水不易挥发。用水擦洗后孔内不会很快干燥。钻孔清洗完后要请设计等有关单位验收,合格后方可注胶。
4)注胶
取一组强力植筋胶,装进套筒内,安置到专用手动注射器上,慢慢扣动板机,排出铂包口处较稀的胶液废弃不用,然后将螺旋混合嘴伸入孔底,如长度不够可用塑料管加长,然后扣动板机,板机孔动一次注射器后退一下,这样能排出孔内空气。为了使钢筋植入后孔内胶液饱满,又不能使胶液外流,孔内注胶达到80%即可。孔内注满胶后应立即植筋。
5)植筋
在注胶前梁底模板就已支好,便于植筋后钢筋定位。植筋前要把钢筋植入部分用钢丝刷反复刷,清除锈污,再用酒精或丙酮清洗。钻孔内注完胶后,把经除锈处理过的钢筋立即放入孔口,然后慢慢单向旋入,不可中途逆向反转,直至钢筋伸入孔底。
6)固化养护
钢筋植入后,在梁底模板上定位,在强力植筋胶完全固化前不能振动钢筋。强力植筋胶在常温下就可完成固化,50h后便可进行下道工序施工。
7)检测试验
在植筋施工前,要对所用钢筋及植筋胶进行现场拉拔试验,以确定钢筋及植筋胶是否符合设计要求。
方法是:制作与要植筋部位混凝土构件相同强度等级的混凝土试件,按植筋步骤,植入3组钢筋,待植筋胶完全固化后,进行拉拔实验。实验用专用的钢筋测力计,当加力达到Ⅱ级钢筋屈服强度(450N/mm2)时,出现颈缩现象,继而拉断。试验证明:植筋用的植筋胶强度大于钢筋的屈服强度,植筋的破坏是钢筋的屈服破坏,不是胶的粘结破坏,这表明钢筋和植筋胶都是合格的。检测实验合格后就可进行下道工序。
五、植筋的设计以及在施工中需注意的问题
1)对原混凝土强度等级的要求
当新增添的构件时悬挑结构时,原构件混凝土强度等级不得低于C25;当新增添的构件是其他结构时,原构件混凝土强度等级不得低于C20;进行植筋时,锚固部位的混凝土不得有局部缺陷,当有局部缺陷时,应进行补强或加固处理后再进行植筋。
2)植筋深度
如果基材混凝土构件较厚,应按计算和规范规定的最小锚固深度两者较大的进行选取,在安全的条件下尽量浅埋,太大可能遇到原构件的钢筋,使植筋深度不能达到设计要求。在实际施工时,经常遇到钢筋而使植筋深度达不到设计要求,这种孔洞作废必须进行修补,如不修补则会影响基材混凝土强度,若不作废又达不到设计要求。
3)注胶植入钢筋
注胶前,孔洞一定要进行清孔处理。注入孔洞的结构胶不应小于空洞深度的2/3,并在要植钢筋上涂少量的结构胶,并扭转钢筋,使钢筋、孔洞与结构胶充分接触,直至胶溢出孔洞且孔洞内结构胶达到饱和状态。对新植入的钢筋在结构胶初凝之前,不能有扰动,否则出现钢筋位置不准确。特别注意在施工过程中严禁使用水钻成孔。
六、植筋技术与其他加固技术的结合
目前我国混凝土结构的加固技术主要包括:植筋加固、粘钢加固、碳纤维加固以及裂缝修补。
1) 粘钢加固,是指用胶黏剂将钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。该法在建筑,桥梁等工程的加固、补强、修复中的应用较为广泛。
采用粘钢植筋组合加固技术,可将护面钢板粘贴、锚固在混凝土表面,同时设置竖向钢护木,对混凝土结构进行了有效的防护,保证了建筑物安全。
2)碳纤维加固技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面,形成一个新的复合体使增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力,同时增大结构的抗拉或抗剪能力,提高强度。抗裂性和结构的延性,和抗震加固的作用。
碳纤维植筋组合加固技术广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固,以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面,起到结构补强和抗震加固的作用。
3)植筋及裂缝修补技术组合:
裂缝修补主要有低压裂缝修补,高压裂缝修补以及开槽修补。裂缝修补及植筋技术的组合一般应用于旧桥的补强、加固,主要以空心板植筋及裂缝处理的模式出现。它利用了环氧树脂砂浆及化学灌浆的方法,进行空心板植筋及构造物表面裂缝处理。
七、结束语
随着更多需结构加固工程和改造工程的出现,以及植筋技术被广泛的应用和它的可靠性被工程界和广大业主的认可,为植筋技术的应用和研究提供了有利条件。但是,随着植筋技术的广泛应用,应着手解决好:植筋技术应用的方法、手段、设备、仪器等方面的问题,通过研究和实践形成成套的植筋技术;给出混凝土、钢筋、孔径以及植筋深度的关系;逐步形成关于植筋技术详细的设计、施工、验收规范等,从而使该技术进一步理论化、规范化。相信,随着植筋技术的成熟和成本的不断降低,它在工程实践中的运用将越来越普遍,工程前景也会越来越好。
参考文献
《混凝土结构加固技术规范》 (GB50367-2006)
《混凝土结构后锚固技术规程》(GB50202)
关键词:建筑工程工程结构植筋技术
中图分类号:TU198 文献标识码:A
一、引言
随着国内外既有建筑物加固改造业的迅速发展,我国在基础设施建设方面将进入又一发展高峰期。以往建成一些基础设施已无法满足国民经济发展及人民生活水平提高的需要,已有基础设施需进行改建、扩建,这就为植筋技术的应用提供了广阔的发展空间。混凝土结构的加固理论与技术的研究与应用也就成为结构工程学科的重要研究课题之一,而在加固改造中采用植筋技术进行新旧混凝土的连接也是亟待研究的内容之一。植筋技术是现代建筑改造领域应用的一项新兴技术,它主要运用高强度的化学粘合剂,将钢筋、螺杆等部件与混凝土之间产生握固力,在原有混凝土结构上,根据工程需要,采用钻孔,注入植筋胶,旋入钢筋,使新增加的鋼筋与混凝土牢固粘结,其作用如同预埋钢筋,强度可被充分利用,可满足粘结的受力要求,从而达到建筑加固改造的预留效果。去年在建安处建筑队实习的过程中认识并接触到这一工程改造技术,实践表明,它连接可靠、施工简便迅捷、安全、费用较低更符合环保要求,是一种比较理想的新兴技术。
二、植筋的概述
植筋是在原混凝土结构上钻孔,将钢筋插入混凝土的孔洞后进行注胶,使混凝土孔壁与钢筋外表面形成牢固粘结握固力,依靠握固力抵抗钢筋所受到的剪切力以及外拔力,达到新旧结构构件牢固连接的目的的一种加固方法。由于钢筋的强度比结构胶体强度大,而结构胶体的强度又远大于混凝土强度,所以结构胶体与孔壁混凝土界面的粘结强度是由原混凝土构件强度所控制。
三、工艺流程
1)混凝土梁浇筑工艺:弹线定位→钻孔→洗孔→注胶 →植筋→固化养护→抗拔试验(抽检)→绑筋浇混凝土。
2)砖砌体工艺:弹线定位→钻孔→洗孔→注胶 →植筋→固化养护→抗拔试验(抽检)→砖砌体砌筑施工。
四、施工操作过程
1)弹线定位
根据设计图的配筋位置及数量,错开原结构钢筋位置,标注出植筋位置。请有关部门验线,合格后就可钻孔。
2)钻孔
用冲击钻钻孔,钻头直径应比钢筋直径大5mm左右,钢筋选用首钢生产的φ25钢筋,钻头选用φ30的合金钢钻头。孔深大小15d(375mm),实际钻深400mm.钻孔时,钻头始终与柱面保持垂直。
3)洗孔
洗孔是植筋中最重要的一个环节,因为孔钻完后内部会有很多灰粉、灰渣,直接影响植筋的质量,所以一定要把孔内杂物清理干净。方法是:用毛刷套上加长棒,伸至孔底,来回反复抽动,把灰尘、碎渣带出,再用压缩空气,吹出孔内浮尘。吹完后再用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁。但不能用水擦洗,因酒精和丙酮易挥发,水不易挥发。用水擦洗后孔内不会很快干燥。钻孔清洗完后要请设计等有关单位验收,合格后方可注胶。
4)注胶
取一组强力植筋胶,装进套筒内,安置到专用手动注射器上,慢慢扣动板机,排出铂包口处较稀的胶液废弃不用,然后将螺旋混合嘴伸入孔底,如长度不够可用塑料管加长,然后扣动板机,板机孔动一次注射器后退一下,这样能排出孔内空气。为了使钢筋植入后孔内胶液饱满,又不能使胶液外流,孔内注胶达到80%即可。孔内注满胶后应立即植筋。
5)植筋
在注胶前梁底模板就已支好,便于植筋后钢筋定位。植筋前要把钢筋植入部分用钢丝刷反复刷,清除锈污,再用酒精或丙酮清洗。钻孔内注完胶后,把经除锈处理过的钢筋立即放入孔口,然后慢慢单向旋入,不可中途逆向反转,直至钢筋伸入孔底。
6)固化养护
钢筋植入后,在梁底模板上定位,在强力植筋胶完全固化前不能振动钢筋。强力植筋胶在常温下就可完成固化,50h后便可进行下道工序施工。
7)检测试验
在植筋施工前,要对所用钢筋及植筋胶进行现场拉拔试验,以确定钢筋及植筋胶是否符合设计要求。
方法是:制作与要植筋部位混凝土构件相同强度等级的混凝土试件,按植筋步骤,植入3组钢筋,待植筋胶完全固化后,进行拉拔实验。实验用专用的钢筋测力计,当加力达到Ⅱ级钢筋屈服强度(450N/mm2)时,出现颈缩现象,继而拉断。试验证明:植筋用的植筋胶强度大于钢筋的屈服强度,植筋的破坏是钢筋的屈服破坏,不是胶的粘结破坏,这表明钢筋和植筋胶都是合格的。检测实验合格后就可进行下道工序。
五、植筋的设计以及在施工中需注意的问题
1)对原混凝土强度等级的要求
当新增添的构件时悬挑结构时,原构件混凝土强度等级不得低于C25;当新增添的构件是其他结构时,原构件混凝土强度等级不得低于C20;进行植筋时,锚固部位的混凝土不得有局部缺陷,当有局部缺陷时,应进行补强或加固处理后再进行植筋。
2)植筋深度
如果基材混凝土构件较厚,应按计算和规范规定的最小锚固深度两者较大的进行选取,在安全的条件下尽量浅埋,太大可能遇到原构件的钢筋,使植筋深度不能达到设计要求。在实际施工时,经常遇到钢筋而使植筋深度达不到设计要求,这种孔洞作废必须进行修补,如不修补则会影响基材混凝土强度,若不作废又达不到设计要求。
3)注胶植入钢筋
注胶前,孔洞一定要进行清孔处理。注入孔洞的结构胶不应小于空洞深度的2/3,并在要植钢筋上涂少量的结构胶,并扭转钢筋,使钢筋、孔洞与结构胶充分接触,直至胶溢出孔洞且孔洞内结构胶达到饱和状态。对新植入的钢筋在结构胶初凝之前,不能有扰动,否则出现钢筋位置不准确。特别注意在施工过程中严禁使用水钻成孔。
六、植筋技术与其他加固技术的结合
目前我国混凝土结构的加固技术主要包括:植筋加固、粘钢加固、碳纤维加固以及裂缝修补。
1) 粘钢加固,是指用胶黏剂将钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。该法在建筑,桥梁等工程的加固、补强、修复中的应用较为广泛。
采用粘钢植筋组合加固技术,可将护面钢板粘贴、锚固在混凝土表面,同时设置竖向钢护木,对混凝土结构进行了有效的防护,保证了建筑物安全。
2)碳纤维加固技术是采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面,形成一个新的复合体使增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力,同时增大结构的抗拉或抗剪能力,提高强度。抗裂性和结构的延性,和抗震加固的作用。
碳纤维植筋组合加固技术广泛适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固,以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其它土木工程的加固补强。采用配套粘结树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面,起到结构补强和抗震加固的作用。
3)植筋及裂缝修补技术组合:
裂缝修补主要有低压裂缝修补,高压裂缝修补以及开槽修补。裂缝修补及植筋技术的组合一般应用于旧桥的补强、加固,主要以空心板植筋及裂缝处理的模式出现。它利用了环氧树脂砂浆及化学灌浆的方法,进行空心板植筋及构造物表面裂缝处理。
七、结束语
随着更多需结构加固工程和改造工程的出现,以及植筋技术被广泛的应用和它的可靠性被工程界和广大业主的认可,为植筋技术的应用和研究提供了有利条件。但是,随着植筋技术的广泛应用,应着手解决好:植筋技术应用的方法、手段、设备、仪器等方面的问题,通过研究和实践形成成套的植筋技术;给出混凝土、钢筋、孔径以及植筋深度的关系;逐步形成关于植筋技术详细的设计、施工、验收规范等,从而使该技术进一步理论化、规范化。相信,随着植筋技术的成熟和成本的不断降低,它在工程实践中的运用将越来越普遍,工程前景也会越来越好。
参考文献
《混凝土结构加固技术规范》 (GB50367-2006)
《混凝土结构后锚固技术规程》(GB50202)