植筋技术在结构改造工程中的应用

 
时间日期:2006-1-24        已被阅读次:[2768]
 
佛山市南海第二建筑工程有限企业 林荫辉 朱伟民


[摘 要] 针对结构改造工程中的植筋施工技术进行了较为详细的描述,给出了不同直
     径钢筋植筋的孔径孔深参考值,指出混凝土植筋技术具有设计简单、施工便
     捷、安全并符合环保要求、费用较低等特点。
[关键词] 植筋 结构 改造粘合剂 孔径 孔深

  1 引言
  植筋是近年应用的一项新技术,它是运用高强度的化学粘合剂,使钢筋、螺杆等与混凝
土产生握固力,从而达到预留效果。施工后产生高负荷承载力,不易产生移位、拔出,并且
密着性能良好,无需作任何防水处理。由于其通过化学粘合固定,不但对基材不会产生膨胀
破坏,而且对结构有补强作用。近年来,在抗震加固、改建、追加等结构改造工程中的应用
越来越广泛。实践表明,它连接可靠、施工简便迅速、安全并符合环保要求、费用较低,是
一种比较理想的锚固构件。
  2 植筋材料
  植筋是高强度的化学粘合剂和钢筋的组合体,该技术的粘合剂由有机成分和无机成分两
种物质组成。有机成分主要是氨基甲酸脂和特殊固化剂,而非环氧树脂类;无机成分主要是
水硬性物质。它的高分子聚合物反应可保证植筋粘合系统的高强性和快速凝固,而与无机物
产生的水泥质反应则增加了粘合的硬度和黏结力。特别是在温度、湿度大幅度变化时能够保
证两种物质混合凝固后得到足够强度,而收缩变形微乎其微。
  钢筋锚杆的杆件形状、强度,粘合剂性能与密实度,以及锚固长度均影响它们之间的锚
固力与黏结力。锚固力的大小,直接取决于杆体的形状及表面粗糙度。在选择钢筋时通常有
两种选择:一是选用圆钢,二是选用螺纹钢。通过表1就不难得出选择的结果。螺纹钢的锚
固力与黏结力均比圆钢大许多,并且螺纹钢屈服以后其黏结强度仍然很大。因此,选择螺纹
钢材料做杆体。
  2 施工工艺
  2.1 施工流程
  植筋的定位/放线→植筋的钻孔→钻孔的清理和处理→钻孔的验收→配制粘合剂→注胶
→植入钢筋并临时固定→固化→植筋拉拔检验→钢筋绑扎与混凝土浇注。
  2.2 施工技术
  2.2.1定位/放线
  严格在原结构专业放线的基础上放出初始钻孔位置线,并清出工作面;在初始放线基础
上剔出原墙、梁、板、柱的钢筋,采取的方法是将原结构混凝土保护层剔出十字槽,露出主
筋,并以此探明钢筋型号和间距,在混凝土表面标明其它钢筋位置线;避开钢筋,确定钻孔
位置,并放出钻孔位置线。
  2.2.2钻孔
  Φ18及以上钢筋采用金刚石水钻钻孔,Φ16及以下可用电锤钻孔。施工面钻孔应由下至
上钻孔,防止钻孔产生的污物将已放好的具体施工线弄脏,不便于继续施工。工程结构改造
加固后受力状态改变,钢筋锚固的质量尤为重要,因此必须保证锚固钢筋的位置及垂直度。
当钻地面孔施工时,将钻机机座用水平尺调节成水平,以保证钻机机身与地面垂直;当钻柱
面和墙面孔施工时,将钻机机身用水平尺调为水平,并且让机身与同方向控制线等距,以保
证机身与柱面、墙面垂直。控制钻机的用水量,在被钻孔的周围或下面(钻水平孔时)用干
棉丝围堵,钻孔时产生的废水随时拧在靠边的水桶中(棉丝吸水)。电锤或水钻上带深度控
制装置,成孔深度应达到要求再加10mm,否则太浅达不到锚固要求,太深又会对原结构破坏
。垂直孔要求竖直,而水平孔成孔时,由于粘合剂不会倒流,故不要求留出角度。
  钻孔的孔径与孔深根据粘合剂的性能指标、钢筋的直径、混凝土的强度等级并结合现场
试验而确定。一般情况下,孔径D=钢筋直径d+(4~8)mm;孔深L=(12~20)d,钢筋直径
较小时,取低倍数,钢筋直径较大时,取高倍数,混凝土强度等级较高的,取低倍数,混凝
土强度等级较低的,取高倍数。表2为采用瑞士HILTI粘合剂C30混凝土中植筋的参考数据。
  2.2.3 清孔
  清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洗于净。方法是用毛刷伸至孔底,来回反复抽动,把灰
尘、碎碴带出,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,
但不能用水辣洗,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澡。钻孔
清洗完后经验收合格方可注胶。
  2.2.4 注植筋胶(高强度化学粘合剂)植筋胶注入量可通过公式1计算得出:
  V=πL(D2-d2)/4  (公式1)
  植筋胶是双组分制品,按使用说明配制后,装进套筒内,安置到专用手动注射器上,慢
慢扣动扳机,排出注射口处较稀的胶液废弃不用,然后将螺旋混合嘴伸入孔底,然后扣动扳
机。扳机扣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
,又不使胶液外流,孔内注胶达到计算值即可。孔内注满胶后应马上植筋。
  2.2.5 植筋
  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,将经除锈处理过的钢筋马上放入孔口,然后慢慢单向旋转钢筋以利胶与孔壁的粘合
,直至钢筋伸入孔底。植入的钢筋应做临时固定,钢筋应控制在锚孔中心。在植筋胶完全固
化前不能振动钢筋,也不能承重或进行焊接。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。
  2.2.6 植筋拉拔检验
  植筋胶固化后,采用专用的钢筋测力计进行现场植筋的拉拔试验,以检验植筋的性能。
  3 质量控制和安全防护
  3.1 施工前要对钢筋的规格、材质进行检查(试验),对不合格材料不得使用。钢筋锚
杆体应平直,线偏差不得大于2mm。
  3.2 对粘合剂品种、规格和质量进行检查,是否符合设计要求,产品不合格者不得使
用。
  3.3 粘合剂的贮运必须隔离火源,避光防潮,不得在阳光下暴晒。并且在施工现场10m
范围内不得有明火。
  3.4 使用粘合剂时,操作工人应做好安全防护工作,须戴乳胶手套、口罩、眼镜等。
若粘合剂不慎溅入眼中,可以用清水清洗。若粘着皮肤时,可用热碱水清洗。
  4 工程实例
  河畔明珠大厦,现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构,楼高25层,建筑面积60000m2,是改
建工程,原建筑已做好地下室结构。新业主接手后,对原建筑布局进行了较大改动,使用功
能由办公楼改为住宅楼,拆除了原地下室结构。为节约成本,减少浪费,新结构利用了原结
构中的部分桩承台,但是柱网对不上。经论证,决定采用植筋的施工技术,即在原承台上钻
孔、插入钢筋,选用瑞士产HILTI植筋胶进行锚固。孔洞直径比锚固钢筋直径大8mm,孔洞深
度不小于钢筋直径的15倍。植筋以Φ22、Φ25为主,选择美国产闪电金刚石水钻成孔。该机
械成孔速度快、振动小。当孔洞达到设计深度成孔后,再用小锤轻轻地把孔洞内没有完全带
出的小混凝土块清理出来,然后用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁,把孔洞清理干净,让孔
洞自然干燥,待其干燥后用高压风机将孔内浮尘清理干净。
  在实际操作时,当粘合剂放入所需剂量后马上插入钢筋,在植筋过程中用大锤轻锤钢筋
另一端,使钢筋慢慢进入孔内并单向旋转钢筋,为了确保钢筋平稳,在钢筋中间用人握住钢
筋保持平稳不动,直到钢筋完全进入孔内并待粘合剂来劲后才放手,这样施工既方便又易于
操作,工程施工后经现场拉拔试验检测,合格率达到100%。
  参考文献
  (1)周勇、束伟农:北京某结构改造工程中植筋技术的研究及应用,特种结构,2002
年12月,第19卷第4期;
  (2)柯梅生:化学植筋技术的试验研究与工程应用,施工技术,2001年2月,第30卷,
第2期。
     
 
 
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