论文部分内容阅读
摘要：随着社会经济的不断发展，建筑行业技术水平不断提高，化学植筋技术在建筑领域应用十分广泛，但是在港口工程中应用较少。本文简要介绍了化学植筋技术的基本理论和在码头加固改造应用过程中对材料的要求，并对化学植筋的工艺流程和施工方法做了总结，指出化学植筋技术工艺简单，适用性强，可保证施工质量。
关键词：化学植筋；码头；加固改造；应用
引言：近年来，随着我国社会经济的不断发展，对码头的使用要求也在不断提高，在原有码头结构基础上进行加固改造的课题也日益显得重要。化学植筋技术是近年来发展的一项新型钢筋锚固技术，具有施工工艺简单、适用范围广、工作效率高、性能可靠，且成本较低以及不破坏原有结构等优点，目前已经在码头的加固改建中得到了普遍的应用。
1、植筋理论分析
1.1 植筋锚固的工作原理
植筋锚固是指在原有的混凝土构件上，根据工程需要，在混凝土上钻开直径、深度适当的孔洞，注入化学锚固胶。化学锚固胶在凝固后能产生高强度的粘结力，使螺杆、钢筋等与混凝土通过锚固胶的粘结作用，成为一个共同受力体，以承受足够的拉应力或者剪应力，从而达到预埋效果。作用在植筋上的拉力是通过化学植筋胶向混凝土中传递。
1.2 常见的植筋锚固结构破坏形式
就目前来看，在码头工程中，常见的植筋锚固结构的破坏方式有四种形式：钢筋拉断；混凝土锥体破坏；结构胶与混凝土粘结滑移破坏；锥体-粘结复合破坏钢筋拉断：钢筋在拉力作用下被拉断。当植筋锚固深度比较大，混凝土和锚固胶的强度都比较高时，钢筋的直径比较小，钢筋拉应力超过了钢筋的抗拉强度而被拉断。混凝土锥体破坏：钢筋周围的混凝土在拉力作用下被拉裂而破坏。这种破坏一般发生在锚固长度比较小的情况下，此时钢筋周围的混凝土承受的拉应力超过混凝土抗拉强度，呈锥体状被拉裂。粘结破坏：混凝土和锚固胶体发生滑移，锚固胶体随着钢筋一起被拔出。混凝土孔位内水气、粉尘、油污等清理不干净，锚固胶体强度低，或者冻融均易发生这种形式的破坏。锥体-粘结复合破坏：破坏时混凝土表面的钢筋周围发生锥体破坏，锥体以下的锚固段发生滑移，胶层体随着钢筋一起从混凝土中拔出。
1.3植筋粘结性能影响因素
植筋粘结性能的影响因素很多。除了钢筋直径、钻孔直径、混凝土保护层厚度以及施工质量外，还受到锚固基材混凝土强度、植筋深度、温度三个主要方而的影响。植筋锚固承载力的确定首先是基于试验结果。但是实验室条件和现场施工条件完全不同。为了研究各个不同工作条件对植筋承载力的影响，某些重要的影响因素，则通过分组实验，把各个因素分开考虑，除了考虑的因素变化外，其他条件按基本实验条件不变。锚固基材混凝土强度：单向拉拔植筋试件的实验结果表明，当植筋的植入深度较小（钢筋埋深小于15 d），且在混凝土中没有横向配筋时，往往会发生混凝土的锥形破坏。在此情况下，混凝土抗拉强度或抗裂强度将影响试件破坏时极限承载力的大小。当植入深度达到15d或者更大时，钢筋拉拔后的破坏形式，主要为钢筋屈服。混凝土构件的植筋粘结强度与混凝土的强度等级成正比。植筋深度：随着锚固长度的增加，承载能力增大。但平均粘结强度减小，锚固长度较短时，这种变化尤为明显。锚固较长时，这种变化则渐趋平缓。温度：将植入钢筋预先进行高温加热处理后，其粘结强度明显大于没有做任何处理的植筋粘结强度，且植筋粘结性能与混凝土强度成正比。
2、化学植筋技术在加固改造工程中对材料的要求
在目前的码头工程施工过程中，化学植筋技术对材料要求较高，其中主要是对混凝土基材、锚筋和锚固胶的要求。（1）对混凝土基材的要求。混凝土基材应具有较大的体量，强度等级不得小于C20，能够承担对被连接件的锚固与全部附加荷载。对于一些风化的、不密实的或者破损的混凝土或者混凝土的强度等级低于C20，由于其锚固承载力非常低，不得作为锚固基材。（2）对锚筋的要求。化学植筋技术所使用的螺杆与钢筋，应采用Q345，Q235钢螺杆和HRB335，HRB400级带肋钢筋，选用螺杆与钢筋要根据结构的使用要求。钢筋的强度指标必须符合现行国家标准GB 50010混凝土结构设计规范中的相关规定。（3）对锚固胶的要求。植筋用的锚固剂必须通过专门的试验确定，获准后方可使用。除锚固胶说明书规定可以掺入定量的填料外，现场施工中不宜随意增添掺料。当植筋的直径大于22 mm时，应采用A级胶。锚固用胶粘剂的质量和性能应符合相关规范的规定。
3、植筋施工工艺
1）定位：按照設训一要求标示出植筋钻孔位置、型号。可适当调整孔位以错开原结构钢筋位置。2）材料准备：按照加固设计的要求确定植入钢筋的下料长度和钢筋直径。用钢丝刷将所需植入长度范围内的钢筋表而的油污、锈渍除掉，然后将其烘烤使其清洁干燥。3）机械钻孔：钻孔宜采用冲击钻或风镐钻，也可用水钻钻孔。用冲击钻钻孔，钻头直径应比钢筋直径大5 mm左右，钻头始终与结构而保持垂直，且孔距不得小于5倍钢筋直径。4）清孔：清孔是植筋中最重要的一个环节。孔钻完后内部会有很多灰粉、灰渣；用水钻钻孔时，孔里而会有残留水渍，这会直接影响到植筋的粘结性能，所以一定要把孔内杂物清理干净。方法是：先用毛刷伸至孔底，来回反复抽刷，把孔底和孔壁的灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘。吹完后再用脱脂棉蘸酒精或丙酮擦洗孔内壁。若采用水钻钻孔，可对孔进行烘烤，以保证孔内干燥。5）注胶植筋：把胶粘剂通过注胶枪从孔底慢慢向孔口注胶，注胶枪边注胶边慢慢后退，使孔内的空气彻底排出，确保注胶饱满。注胶至3 /4孔洞处后，把钢筋植入设计深度的标志处后，继续注胶填满孔洞。钢筋插入时要注意以单一方向慢慢旋转，使胶体与钢筋充分粘结并不留空隙，同时应保证植入钢筋垂直于混凝土表而。6）固化保护：在锚固胶凝固之前要防止钢筋受到扰动。若发现钢筋受到大的扰动，必须将其马上拔出，重新植筋。7）检测：植筋后进行非破损性拉拔试验，检测的数量是植筋总数的10%。梯度加载至设计锚固力并保持3min，若构件未受到破坏满足承载力要求即可。
4、植筋技术在码头结构改造工程中的运用情况
某码头一直作为砂石料卸货码头。后需将其按停靠14 000 kW大型救助船的系靠要求对该码头进行加固改造为某东海救助局码头。改造方案为：1）岸侧300H拱形橡胶护舷预埋螺栓采用钻孔后化学锚固，螺栓埋设完成后安装300H拱形橡胶护舷本体。锚固螺栓型号为M30，材质为1 Cr13锚固深度60。，，锚固螺栓抗拔力检测要求为M30}30 kN，钻孔直径采用38 mmo 2）在码头前沿设置4座混凝土斜梯。斜梯长7 m，宽1.5 m，厚度42 cm}斜梯上下高差3.2 m0斜梯上部与排架上横梁连接，下部通过化学植筋与排架下横梁连接。植筋钢筋采用上下两排共20根直径25的HRB335钢筋，植筋长度为600 mm，钻孔直径为32 mm。在加固过程中，锚固胶采用HY150植筋胶。在粘结终凝后，经现场拉拔试验，拉力达到167 kN时，未发生任何情况的破坏现象。该工程2012年加固改造完毕投入使用后，至今未出现任何异常，完全满足使用要求。
5、结语
化学植筋技术作为一种新型的钢筋锚固技术，具有工艺简单，适用性强等特点，而且省时省工，操作方便，节约了资金，保证了工程的顺利施工，更重要的是锚固性能、质量能够得到保证。
参考文献：
[1]张炳林.化学植筋在混凝土结构改造工程中的应用[J].城市建设，2009（51）：145
[2]王婷婷，崔士起，徐新生.高温下化学植筋的粘结性能[J].济南大学学报（自然科学版），2012，26（3）：324
[3]程超.建筑化学植筋技术在加固改造工程的应用探讨[J].山西建筑，2010，36（21）：129一30
关键词：化学植筋；码头；加固改造；应用
引言：近年来，随着我国社会经济的不断发展，对码头的使用要求也在不断提高，在原有码头结构基础上进行加固改造的课题也日益显得重要。化学植筋技术是近年来发展的一项新型钢筋锚固技术，具有施工工艺简单、适用范围广、工作效率高、性能可靠，且成本较低以及不破坏原有结构等优点，目前已经在码头的加固改建中得到了普遍的应用。
1、植筋理论分析
1.1 植筋锚固的工作原理
植筋锚固是指在原有的混凝土构件上，根据工程需要，在混凝土上钻开直径、深度适当的孔洞，注入化学锚固胶。化学锚固胶在凝固后能产生高强度的粘结力，使螺杆、钢筋等与混凝土通过锚固胶的粘结作用，成为一个共同受力体，以承受足够的拉应力或者剪应力，从而达到预埋效果。作用在植筋上的拉力是通过化学植筋胶向混凝土中传递。
1.2 常见的植筋锚固结构破坏形式
就目前来看，在码头工程中，常见的植筋锚固结构的破坏方式有四种形式：钢筋拉断；混凝土锥体破坏；结构胶与混凝土粘结滑移破坏；锥体-粘结复合破坏钢筋拉断：钢筋在拉力作用下被拉断。当植筋锚固深度比较大，混凝土和锚固胶的强度都比较高时，钢筋的直径比较小，钢筋拉应力超过了钢筋的抗拉强度而被拉断。混凝土锥体破坏：钢筋周围的混凝土在拉力作用下被拉裂而破坏。这种破坏一般发生在锚固长度比较小的情况下，此时钢筋周围的混凝土承受的拉应力超过混凝土抗拉强度，呈锥体状被拉裂。粘结破坏：混凝土和锚固胶体发生滑移，锚固胶体随着钢筋一起被拔出。混凝土孔位内水气、粉尘、油污等清理不干净，锚固胶体强度低，或者冻融均易发生这种形式的破坏。锥体-粘结复合破坏：破坏时混凝土表面的钢筋周围发生锥体破坏，锥体以下的锚固段发生滑移，胶层体随着钢筋一起从混凝土中拔出。
1.3植筋粘结性能影响因素
植筋粘结性能的影响因素很多。除了钢筋直径、钻孔直径、混凝土保护层厚度以及施工质量外，还受到锚固基材混凝土强度、植筋深度、温度三个主要方而的影响。植筋锚固承载力的确定首先是基于试验结果。但是实验室条件和现场施工条件完全不同。为了研究各个不同工作条件对植筋承载力的影响，某些重要的影响因素，则通过分组实验，把各个因素分开考虑，除了考虑的因素变化外，其他条件按基本实验条件不变。锚固基材混凝土强度：单向拉拔植筋试件的实验结果表明，当植筋的植入深度较小（钢筋埋深小于15 d），且在混凝土中没有横向配筋时，往往会发生混凝土的锥形破坏。在此情况下，混凝土抗拉强度或抗裂强度将影响试件破坏时极限承载力的大小。当植入深度达到15d或者更大时，钢筋拉拔后的破坏形式，主要为钢筋屈服。混凝土构件的植筋粘结强度与混凝土的强度等级成正比。植筋深度：随着锚固长度的增加，承载能力增大。但平均粘结强度减小，锚固长度较短时，这种变化尤为明显。锚固较长时，这种变化则渐趋平缓。温度：将植入钢筋预先进行高温加热处理后，其粘结强度明显大于没有做任何处理的植筋粘结强度，且植筋粘结性能与混凝土强度成正比。
2、化学植筋技术在加固改造工程中对材料的要求
在目前的码头工程施工过程中，化学植筋技术对材料要求较高，其中主要是对混凝土基材、锚筋和锚固胶的要求。（1）对混凝土基材的要求。混凝土基材应具有较大的体量，强度等级不得小于C20，能够承担对被连接件的锚固与全部附加荷载。对于一些风化的、不密实的或者破损的混凝土或者混凝土的强度等级低于C20，由于其锚固承载力非常低，不得作为锚固基材。（2）对锚筋的要求。化学植筋技术所使用的螺杆与钢筋，应采用Q345，Q235钢螺杆和HRB335，HRB400级带肋钢筋，选用螺杆与钢筋要根据结构的使用要求。钢筋的强度指标必须符合现行国家标准GB 50010混凝土结构设计规范中的相关规定。（3）对锚固胶的要求。植筋用的锚固剂必须通过专门的试验确定，获准后方可使用。除锚固胶说明书规定可以掺入定量的填料外，现场施工中不宜随意增添掺料。当植筋的直径大于22 mm时，应采用A级胶。锚固用胶粘剂的质量和性能应符合相关规范的规定。
3、植筋施工工艺
1）定位：按照設训一要求标示出植筋钻孔位置、型号。可适当调整孔位以错开原结构钢筋位置。2）材料准备：按照加固设计的要求确定植入钢筋的下料长度和钢筋直径。用钢丝刷将所需植入长度范围内的钢筋表而的油污、锈渍除掉，然后将其烘烤使其清洁干燥。3）机械钻孔：钻孔宜采用冲击钻或风镐钻，也可用水钻钻孔。用冲击钻钻孔，钻头直径应比钢筋直径大5 mm左右，钻头始终与结构而保持垂直，且孔距不得小于5倍钢筋直径。4）清孔：清孔是植筋中最重要的一个环节。孔钻完后内部会有很多灰粉、灰渣；用水钻钻孔时，孔里而会有残留水渍，这会直接影响到植筋的粘结性能，所以一定要把孔内杂物清理干净。方法是：先用毛刷伸至孔底，来回反复抽刷，把孔底和孔壁的灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘。吹完后再用脱脂棉蘸酒精或丙酮擦洗孔内壁。若采用水钻钻孔，可对孔进行烘烤，以保证孔内干燥。5）注胶植筋：把胶粘剂通过注胶枪从孔底慢慢向孔口注胶，注胶枪边注胶边慢慢后退，使孔内的空气彻底排出，确保注胶饱满。注胶至3 /4孔洞处后，把钢筋植入设计深度的标志处后，继续注胶填满孔洞。钢筋插入时要注意以单一方向慢慢旋转，使胶体与钢筋充分粘结并不留空隙，同时应保证植入钢筋垂直于混凝土表而。6）固化保护：在锚固胶凝固之前要防止钢筋受到扰动。若发现钢筋受到大的扰动，必须将其马上拔出，重新植筋。7）检测：植筋后进行非破损性拉拔试验，检测的数量是植筋总数的10%。梯度加载至设计锚固力并保持3min，若构件未受到破坏满足承载力要求即可。
4、植筋技术在码头结构改造工程中的运用情况
某码头一直作为砂石料卸货码头。后需将其按停靠14 000 kW大型救助船的系靠要求对该码头进行加固改造为某东海救助局码头。改造方案为：1）岸侧300H拱形橡胶护舷预埋螺栓采用钻孔后化学锚固，螺栓埋设完成后安装300H拱形橡胶护舷本体。锚固螺栓型号为M30，材质为1 Cr13锚固深度60。，，锚固螺栓抗拔力检测要求为M30}30 kN，钻孔直径采用38 mmo 2）在码头前沿设置4座混凝土斜梯。斜梯长7 m，宽1.5 m，厚度42 cm}斜梯上下高差3.2 m0斜梯上部与排架上横梁连接，下部通过化学植筋与排架下横梁连接。植筋钢筋采用上下两排共20根直径25的HRB335钢筋，植筋长度为600 mm，钻孔直径为32 mm。在加固过程中，锚固胶采用HY150植筋胶。在粘结终凝后，经现场拉拔试验，拉力达到167 kN时，未发生任何情况的破坏现象。该工程2012年加固改造完毕投入使用后，至今未出现任何异常，完全满足使用要求。
5、结语
化学植筋技术作为一种新型的钢筋锚固技术，具有工艺简单，适用性强等特点，而且省时省工，操作方便，节约了资金，保证了工程的顺利施工，更重要的是锚固性能、质量能够得到保证。
参考文献：
[1]张炳林.化学植筋在混凝土结构改造工程中的应用[J].城市建设，2009（51）：145
[2]王婷婷，崔士起，徐新生.高温下化学植筋的粘结性能[J].济南大学学报（自然科学版），2012，26（3）：324
[3]程超.建筑化学植筋技术在加固改造工程的应用探讨[J].山西建筑，2010，36（21）：129一30