1.原理
植筋技術(shù)是一項(xiàng)新型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù),是一項(xiàng)對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù)。它是在已有混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上以適當(dāng)?shù)闹睆胶蜕疃茹@孔,并采用專用植筋膠,利用其粘結(jié)和鎖鍵原理使新增的設(shè)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(xué)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(yīng)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(nèi)部結(jié)合力,界面摩擦力,植筋的抗剪力。當(dāng)外力作用達(dá)到一定程度,界面混凝土內(nèi)部結(jié)合力被抵消,新增的混凝土與原混凝土面理論上分離,產(chǎn)生相對位移,此時植筋受拉力和剪力產(chǎn)生的彎矩作用,作用值的大小依賴于界面的粗糙度和強(qiáng)度。如果界面足夠粗糙,此時會產(chǎn)生附加的混凝土層間的內(nèi)連鎖作用(包括摩擦力和內(nèi)部結(jié)合力),起到部分抵消外部剪力的功效。
2.優(yōu)點(diǎn)
1)設(shè)計的靈活性:根據(jù)需要可以在鋼筋混凝土的任何位置,根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特征而設(shè)計植筋的數(shù)量及規(guī)格。
2)可靠性優(yōu)于預(yù)埋件:一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在需要與其他結(jié)構(gòu)連接處均預(yù)留預(yù)埋件,但預(yù)埋件位置難以準(zhǔn)確,調(diào)整功能后預(yù)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(yù)埋件基本相同。
3)比一般的鉚、焊法受力均勻,材料不會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象(如焊接時的熱應(yīng)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(nèi)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(yīng)用植筋技術(shù)最多的框架柱與砌塊填充墻之間的錨拉筋為例。經(jīng)過施工單位使用情況調(diào)查,一般每公斤結(jié)構(gòu)植筋膠可植100根錨拉筋,植筋所用結(jié)構(gòu)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(jīng)濟(jì)。
3.影響因素
植筋技術(shù)的成敗主要取決于混凝土基材質(zhì)量、鋼筋質(zhì)量、粘結(jié)劑強(qiáng)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(qiáng)度如果很低,植入高強(qiáng)度鋼筋的強(qiáng)度沒有任何意義。所以根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,混凝土強(qiáng)度不宜低于C15。
2)鋼筋一般選用I級、Ⅱ級鋼筋,其強(qiáng)度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),即《普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》的規(guī)定。粘結(jié)劑的自身強(qiáng)度及粘接強(qiáng)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(yàn)研究表明,埋深較小時,植筋發(fā)生混凝土錐形破壞,承載力較低,不但不能發(fā)揮鋼筋的作用,而且呈脆性破壞 埋置深度較大時,鋼筋發(fā)生斷裂破壞,鋼筋植入部分沒有發(fā)生絲毫滑移,強(qiáng)度未充分發(fā)揮,容易造成材料浪費(fèi) 只有埋置達(dá)到適當(dāng)?shù)纳疃葧r,植筋破壞始于鋼筋屈服,有明顯的預(yù)兆,符合工程需要。這個“適當(dāng)?shù)纳疃取?/em>需要通過試驗(yàn)來確定,目前還沒有準(zhǔn)確的理論計算公式可應(yīng)用于指導(dǎo)植筋工程設(shè)計。建議深度為目前的結(jié)構(gòu)加固和改造工程中大家普遍憑經(jīng)驗(yàn)采用5d或10d。
4)施工溫度。植筋的施工溫度直接影響粘結(jié)劑的固化時間。一般情況下,植筋所用粘結(jié)劑的固化時間隨溫度的升高而縮短 植筋的環(huán)境濕度直接影響粘結(jié)劑的固化時間和力學(xué)性能的發(fā)揮,故應(yīng)確保環(huán)境溫度不致過高。
4.施工要點(diǎn)
1)工藝流程:錨固鋼筋設(shè)計→定位→鉆孔→清孔→注膠→除銹后在鋼筋上標(biāo)記埋深,植入鋼筋→留足夠的時間固化,防止流膠→檢驗(yàn)固化效果,
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