一、材料規定
通常我們所用有機結構錨固膠有JGN―1、2型、金草田、安得固、喜利得等建築結構膠,所用無機結構錨固膠有CGM係列等。用無機結構錨固膠施工簡單快捷,植後可滿足鋼筋焊接要求,同時有耐高溫、抗火災,可帶明水作業等優點
結構膠的技術性能如下:
粘結拉伸強度 >30.0Mpa;拉伸剪切強度>20.0Mpa;壓縮強度>50.0Mpa;彎曲強度>30.0Mpa;混合粘度(20℃時)<5000CP(不流淌);適用時間(20℃時)>90min;硬化時間(20℃時)<3.0h。
二、植筋技術原理
植筋技術是一項新型的鋼筋混凝土結構加固技術,是一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術。它是在已有混凝土結構或構件上以適當的直徑和深度鑽孔,並采用專用植筋膠,利用其粘結和鎖鍵原理使新增的設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粘接劑(植筋膠)向混凝土中傳遞,從而形成整體受力體。
其工作原理是:利用其自身粘接材料的錨固力,使鋼筋與基材有效地錨固在一起,產生的粘接強度與機械咬合力來承受受拉荷載,當植筋達到一定的錨固深度後,植入的鋼筋就具有很強的抗拔力,從而保證了錨固強度。
植筋後受力分析:在加固過程中,新舊混凝土界麵的抗剪力主要由以下幾部分組成:界麵混凝土內部結合力,界麵摩擦力,植筋的抗剪力。當外力作用達到一定程度,界麵混凝土內部結合力被抵消,新增的混凝土與原混凝土麵理論上分離,產生相對位移,此時植筋受拉力和剪力產生的彎矩作用,作用值的大小依賴於界麵的粗糙度和強度。如果界麵足夠粗糙,此時會產生附加的混凝土層間的內連鎖作用(包括摩擦力和內部結合力),起到部分抵消外部剪力的功效。
三.植筋施工工藝:
定位 →鑽孔 → 清孔 → 鋼材除鏽 → 錨固膠配製 → 植筋 → 固化、保護 → 檢驗
1.定位
按設計要求標示植筋鑽孔位置、型號,若基材上存在受力鋼筋,鑽孔位置可適當調整,但均宜植在箍筋內側(對梁、柱)或分布筋內側(對板、剪力牆)。
2.鑽孔
2.1.所用主要器具:電錘或風鎬、水鑽。
2.2.鑽孔直徑d+4∽10mm(小直徑鋼筋取低值,大直徑鋼筋取高值)。
2.3.在(zai)鑽(zuan)孔(kong)過(guo)程(cheng)中(zhong),若(ruo)遇(yu)到(dao)鑽(zuan)孔(kong)部(bu)位(wei)鋼(gang)筋(jin)太(tai)密(mi)而(er)無(wu)法(fa)按(an)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)位(wei)置(zhi)鑽(zuan)孔(kong)時(shi),可(ke)在(zai)其(qi)附(fu)近(jin)鑽(zuan)一(yi)附(fu)加(jia)孔(kong)洞(dong),植(zhi)入(ru)鋼(gang)筋(jin),原(yuan)鋼(gang)筋(jin)仍(reng)按(an)正(zheng)確(que)位(wei)置(zhi)放(fang)置(zhi)(即擱在正確鑽孔部位上)。如果偏移距離≤35mm,則可在其間焊接長為5d的適當規格的聯係筋,把二者聯係在一起,使其受力轉移。焊接采用雙麵焊,每隔600mm焊一個連係筋。當偏移距離>35mm時,則可采用“ ”聯係筋將其連係在一起並且轉移受力,采用雙麵焊,每間隔800設一道。
3.清孔
3.1.所用主要器具:空壓機、毛刷。
3.2.鑽孔完畢,檢查孔深、孔徑合格後將孔內粉塵用壓縮空氣吹出,然後用毛刷、棉布將孔壁刷淨,再次壓縮空氣吹孔,應反複進行3∽5次(ci),直(zhi)至(zhi)孔(kong)內(nei)無(wu)灰(hui)塵(chen)碎(sui)屑(xie),用(yong)絲(si)棉(mian)將(jiang)孔(kong)口(kou)臨(lin)時(shi)封(feng)閉(bi),避(bi)免(mian)水(shui)流(liu)入(ru)孔(kong)內(nei)或(huo)其(qi)它(ta)雜(za)物(wu)落(luo)入(ru)其(qi)中(zhong),保(bao)持(chi)孔(kong)洞(dong)幹(gan)燥(zao)。若(ruo)有(you)廢(fei)孔(kong),清(qing)淨(jing)後(hou)用(yong)植(zhi)筋(jin)膠(jiao)填(tian)實(shi)。
4.鋼筋下料、除鏽
4.1. 所用主要器具:角磨機、鋼絲輪片。
4.2.植筋錨固長度為應滿足設計要求及規範規定,預留長度應能滿足設計要求的搭接長度,視具體情況而定,且相鄰兩根錯開35d。 鋼筋加工完畢,應進行除鏽處理。鋼材錨固長度範圍的鐵鏽、油汙應清除幹淨(新鋼筋的青色氧化外皮也應除去),並打磨出金屬光澤,采用角磨機和鋼絲輪片速度較快。
5.調製結構膠、灌膠
5.1 所用主要器具:攪拌器、容器、衡器、膩刀、手套。
5.2. 植(zhi)筋(jin)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)結(jie)構(gou)膠(jiao)是(shi)以(yi)分(fen)子(zi)原(yuan)料(liao)為(wei)主(zhu)體(ti)的(de)雙(shuang)組(zu)合(he)高(gao)強(qiang)粘(zhan)結(jie)劑(ji),對(dui)金(jin)屬(shu)及(ji)非(fei)金(jin)屬(shu)均(jun)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)粘(zhan)結(jie)強(qiang)度(du)。拌(ban)膠(jiao)前(qian)應(ying)準(zhun)備(bei)好(hao)天(tian)秤(cheng)等(deng)計(ji)量(liang)工(gong)具(ju),按(an)結(jie)構(gou)膠(jiao)所(suo)需(xu)用(yong)量(liang)提(ti)取(qu)A料和B料進行稱量,然後攪拌均勻,將其裝進手動泵漿機或直接用送膠棒,將膠灌進孔內,且膠量應占孔體積80%以上。
5.3. 膠應現配現用,每次配膠量一般不宜大於3公斤。
6.鋼筋埋植
6.1所用主要器具:手套、細鋼筋、托膠板、手錘。
6.2 將經過除鏽處理的鋼筋插入灌有結構膠的孔內,並向同一方向旋轉鋼筋,(小鋼筋可反複的插入拔出),將jiang孔kong壁bi殘can存cun的de灰hui塵chen攪jiao入ru結jie構gou膠jiao內nei,直zhi至zhi附fu在zai鋼gang筋jin上shang的de結jie構gou膠jiao表biao麵mian不bu帶dai有you灰hui塵chen。將jiang鋼gang筋jin扶fu正zheng固gu定ding,在zai膠jiao固gu化hua前qian不bu能neng擾rao動dong鋼gang筋jin,以yi免mian影ying響xiang錨mao固gu效xiao果guo。
6.3植筋的時間要求
結構膠初凝時間很快,從拌膠到植筋完畢整個工序應在30分鍾內完成,植筋完成24小時後即可進行下道工序施工。結構膠初凝結硬後,不可再用於植筋。
如果對初凝時間有特殊要求,可根據使用時的環境溫度及所需的錨固件使用要求,通過增減B料(固化劑)的用量來控製膠的初凝時間。B料用量的多少對錨固強度沒有明顯影響。
7.固化、保護
7.1.植筋膠有一個固化過程,植筋後夏季12小時內(冬季24小時內)不得擾動鋼筋,若有較大擾動宜重新植。
7.2.植筋膠在常溫、低溫下均可良好固化,若固化溫度25℃左右,2天即可承受設計荷載;若固化溫度5℃左右,4天即可承受設計荷載,且錨固力隨時間延長繼續增長。
8.檢驗
植筋後3∽4天可隨機抽檢,檢驗可用千斤頂、錨具、反力架組成的係統作拉拔試驗。一般加載至鋼材的設計力值,檢測結果直觀、可靠。
四、植筋注意事項
1.1.結構膠添加了納米防沉材料,但每次使用前檢查包裝桶內膠有無沉澱是良好的習慣,若有沉澱,用細棍重新攪拌均勻即可。
1.2.冬季氣溫低時,A組分偶有結晶變稠現象,隻需對A膠水浴加熱至50℃左右,待結晶消除攪勻即可,對膠性能無影響。
1.3.孔內塵屑是否清淨、鋼筋是否除鏽、膠配比是否準確、是否攪拌均勻、孔內膠是否密實決定了錨固效果的好壞。
1.4.推薦的攪拌時間應予以保證,A、B膠配膠工具不得混用。
1.5.錨固構造措施尚宜滿足《混凝土結構後錨固技術規程》JGJ145-2004的有關規定。
1.6.施工場所平均溫度低於0℃,可采用碘鎢燈、電爐或水浴等增溫方式對膠使用前預熱至30∽50℃左右使用。施工場所平均溫度低於-5℃,建議對錨固部位也加溫0℃以上,並維持24小時以上。
1.7.結構膠完全固化後為無毒級材料,但未固化前個別組分對皮膚、眼睛有刺激性,而且膠固化後也不易清除,所以施工人員應注意適當的勞動保護,如配備安全帽、工作服、手套等。人體直接接觸後應用清水衝洗幹淨。
1.8.周圍環境溫度越高,每次配膠量越大,可操作時間越短。預估適用期內的每次配膠量,以避免不必要的浪費。
1.9.結構膠宜在陰涼處密閉保存,保質期8個月。
2.1.植zhi筋jin錨mao固gu的de關guan鍵jian是shi清qing孔kong。孔kong內nei清qing理li不bu幹gan淨jing或huo孔kong內nei潮chao濕shi均jun會hui對dui膠jiao與yu混hun凝ning土tu的de粘zhan結jie產chan生sheng不bu影ying響xiang,使shi其qi無wu法fa達da到dao設she計ji的de粘zhan結jie強qiang度du,影ying響xiang錨mao固gu質zhi量liang。
2.2.確定合理的錨固參數,例如鑽孔直徑、深度。
2.3.膠體配製時計量必須準確,否則膠體凝結的時間不好控製,甚至會造成膠體凝結固化收縮,粘結強度降低;膠體配製好後應立即放入孔內。
2.4.注膠量要掌握準確,不能過多也不能過少。過多,插入鋼筋時漏出。造成浪費或汙染;少則膠體不夠滿,造成粘結強度不夠。
2.5.插入鋼筋時要注意向一個方向旋轉,且要邊旋轉邊插入,以使膠體與鋼筋充分粘結。
2.6.在施工前應對膠體的粘結強度以及膠與鋼和膠與混凝土的粘結強度進行試驗,滿足設及規範要求後方可施工。
2.7.施工完畢後,抽樣進行拉拔試驗,檢驗拔力為每根鋼筋強度設計值的80%.具體試驗果詳見附件。
2.8.鑽孔前,應先對原結構中鋼筋位置進行測定,以免鑽孔時對原結構鋼筋造成損傷。
2.9. Ⅰ、Ⅱ級鋼筋搭接單麵焊10d,植完筋後外露10d以外施焊,對膠的影響不大,但施焊應在植完筋後24小時以後進行。
五、質量保證措施
(1)工程使用的結構膠應有出廠合格證,並在有效期內使用。
(2)結構膠的配比一定要準確合理。
(3)每層試驗植筋,由質檢單位進行抗拉拔試驗,合格後方可全麵展開施工。
(4)對於原結構鋼筋較密的植筋部位,在鑽孔過程中應探明構件鋼筋,將其避開進行鑽孔,不能切斷原構件的主筋。
(5)無論用哪種方法鑽孔,孔內部必須清理幹淨,有水和粉塵將會影響錨固。
六、植筋技術其他要求
植筋技術的成敗主要取決於混凝土基材質量、鋼筋質量、粘結劑強度、鋼筋植入混凝土深度(錨固長度)、施工溫度等因素。
1)混凝土本身強度如果很低,植入高強度鋼筋的強度沒有任何意義。所以根據《混凝土結構加固技術規範》規定,混凝土強度不宜低於C15。
2)鋼筋一般選用I級、Ⅱ級鋼筋,其強度應符合現行國家標準,即《普通碳素結構鋼技術條件》的規定。粘結劑的自身強度及粘接強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於植筋的錨固深度,就植筋的埋置深度而言,試驗研究表明,埋深較小時,植筋發生混凝土錐形破壞,承載力較低,不但不能發揮鋼筋的作用,而且呈脆性破壞;埋置深度較大時,鋼筋發生斷裂破壞,鋼筋植入部分沒有發生絲毫滑移,強度未充分發揮,容易造成材料浪費;隻有埋置達到適當的深度時,植筋破壞始於鋼筋屈服,有明顯的預兆,符合工程需要。這個“適當的深度”需要通過試驗來確定,目前還沒有準確的理論計算公式可應用於指導植筋工程設計目前的結構加固和改造工程中大家普遍憑經驗采用深度為15d(板或剪力牆)或20d(梁或柱)。
七、結束語
植筋技術設備簡單,操作方便,效果可靠,其施工要點在於鑽孔深度、孔徑及垂直度一定要保證符合設計要求,且施工中植入鋼筋一定要保持潔淨,對植筋膠的選用一定要嚴格,施工前必須先做試驗,若能保證以上措施,植筋效果能達到要求。總的來說植筋技術的應用研究,不僅能夠解決既有工程結構由於使用功能變化、不可抗力(指地震等自然災害)、結構老化等原因而需結構加固的問題,而且,還能解決由於設計缺陷、裝潢、施工遺漏等原因造成的需結構加固問題。同時,隨著更多需結構加固工程和改造工程的出現和植筋技術被廣泛的應用及其可靠性被工程界和廣大業主的認可,為植筋技術的應用和研究提供了有利條件。但是,隨著植筋技術的廣泛應用,應著手解決好以下問題:植筋技術應用的方法、手段、設備、儀器,通過研究和實踐形成成套的植筋技術;給出混凝土、鋼筋、孔徑和植筋深度的理論關係;形成關於植筋技術的設計、施工、驗收規範等,從而使該技術進一步理論化、規範化。相信,隨著植筋技術的成熟和成本的不斷降低,它在工程實踐中的運用將越來越普遍。
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