试件设计
FRP筋材加固混凝土构件，由于FRP筋材具有很高的抗拉强度，所以决定加固性能的因素是界面强度，而影响界面强度的因素有锚固长度、开槽距离试件边缘的距离、开槽宽度、槽间净距、FRP直径、嵌帖数量和混凝土强度。因此，为了研究影响FRP筋材嵌入式加固抗弯性能的影响因素，我们设计了如下试件，见表1、图1，并按照图1所示荷载位置递增加载。而且在试件制作过程中，为了防止发生混凝土受压区破坏和剪切破坏，在试件中分别配置了受压钢筋和箍筋。
1植筋技术理论依据
新老混凝土界面粘结力主要来自范德华力，机械咬合力，化学力和表面张力。新老混凝土结合面是薄弱部位，新老混凝土在结合面上发生的破坏主要是由于垂直于结合面的拉应力过大产生的结合面张拉破坏，以及平行于结合面的剪应力过大产生的沿结合面滑动剪切破坏，或二者兼而有之[2]。因此结合面粘结剪切强度是衡量结合面力学性能的重要指标。而采用机械连接方法可以抵抗较大的剪力和拉力，提高结合面的粘结强度。
2影响新老混凝土粘结性因素
2.1由新老混凝土粘结力的来源可知，影响粘结性的因素归纳为如下
2.1.1结合面处理方法
新老混凝土结合面处理的目的在于增大新老混凝土之间机械连接力，从而提高粘结性能。具体方法如下：
1）人工打毛法
2）喷丸（砂）法
3）高压水射法
4）钢刷刷净法
2.1.2混凝土强度影响
修补混凝土的一般步骤是1）表面处理；2）浇粘结层或涂粘结剂；3）浇筑新混凝土；4）养护。表面处理是要清除老混凝土结合面上所有损坏的，松动的和附着骨料、砂浆及杂质杂物。然后浇筑新混凝土层。对于未设置钢筋连接件的新老混凝土，混凝土强度主要指的是抗拉强度。
2.1.3粘结剂的选择和使用
新老混凝土粘结界面是个薄弱层，提高新老混凝土层的粘结是保证结构修补成功的关键。
2.2新老混凝土植筋抗拔研究
2.2.1 植筋工艺
设置锚固钢筋又称植筋，是在原有混凝土构件上用**工具钻孔，然后在孔中关注结构胶并把钢筋植入已有结构物中，带粘结材料固化后，通过粘结锚固使钢筋能作为构造或受力筋使用的一种钢筋锚固技术[4]。植筋的的主要步骤为1）定位；2）钻孔；3）清孔；4）把即将植筋的接触面凿粗糙；5）结构胶；6）植筋。
2.2.2 粘结机理
钢筋和混凝土之间的粘结力由三部分组成：
1）混凝土中的水泥交替在钢筋表面产生的化学粘着力和吸附力，其抗剪值取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度，当钢筋受力后有较大变形、发生局部滑移后，粘着力就丧失了。
2）周围混凝土对钢筋的摩阻力，当混凝土的粘着力破坏后发挥作用。他取决于混凝土发生收缩或者荷载和反力等对钢筋的径向压应力，以及二者间的摩擦系数。
3）钢筋表面粗糙不平，或变形钢筋凸肋和混凝土之间的机械咬合作用，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力。其值受混凝土的抗剪强度控制。
影响植入钢筋的主要因素如下：
2.2.3植筋破坏形式
研究表明[5]，不同植入深度的钢筋，在拉拔试验中表现为不同的破坏形式主要有1）混凝土锥面破坏；2）钢筋拔出破坏；3）钢筋颈缩后断裂
3 植筋的影响因素
植筋的粘结性能相对于普通钢筋混凝土中的钢筋与混凝土的粘结要复杂得多，影响其粘结性能的因素很多。如老混凝土的强度、粘结剂的性能、钻孔清孔情况、锚固长度、孔径、环境温湿度、老混凝土受约束情况等。
3.1混凝土强度
试验表明，在其他条件相同的情况下，平均粘结强度随混凝土强度提高而提高。主要是因为随着混凝土强度提高，混凝土和植筋胶之间的化学吸附力及机械咬合力提高，使得胶体与混凝土间的粘结力增大；同时，由于混凝土强度提高，其抗拉强度随之增大，延迟了混凝土内部裂缝的产生，限制了裂缝的发展，从而提高了粘结强度。
3.2植筋深度
随着植筋深度的增加，粘结强度也随之增大，粘结应力的分布也趋于均匀，荷载也相应增大。但平均粘结应力随着深度的增加而降低。
3.3植筋胶液的性能
由于植筋胶生产厂家较多，性能不一，不同的植筋胶试验结果不同，因此，植筋胶的性能（包括抗压、抗剪、抗拉等）对粘结强度有较大的影响。
3.4施工温度
植筋的施工温度直接影响植筋胶的固化时间。一般情况下，植筋所用植筋胶的固化时间随温度的升高而缩短；植筋的环境湿度直接影响胶液的固化时间和力学性能的发挥，故应确保环境温度不致过高。
4、有待进一步研究的问题
4.1应进行大量的试验工作以便得到较好的界面粘结剂及修补材料；
4.2进行微观试验分析以进一步揭示新老混凝土粘结机理；
4.3对新老混凝土粘结区的初应力进行分析和研究。
5 结论
以上论述了，影响新老混凝土粘结性能和植筋系统的影响因素，在新老混凝土结合面设置钢筋连接件不仅可以提高粘结强度而且可以改变结构的破坏形式，使结构破坏具有延性，具有十分重要的工程意义。
植筋加固【电话--申工】在民用及工业建筑中，有很多时候需要进行结构构件、机器设备等的连接，而这些构件、设备的安装往往在主体结构施工时因为种种原因无法同时进行，因此，设计上多数情况是在设计、施工时考虑预埋板或钢筋。使用预埋的方法存在一些缺点：施工中容易使预埋件偏位，造成浪费，而且，进行预埋比较费工费时，在现在的很多情况下，往往工期很紧，无法进行预埋。另外实际工程中，由于建筑功能改变，承受荷载增加或者因质量事故等原因，使原结构构件，如梁、板、柱、墙等承载力不足，或因布局改变，要新增梁、板、柱和墙，要扩大断面新增钢筋等，需要在建筑本身建好以后再使用一些方法将新的结构、构件、设备连接到这些建筑主体或者建筑上来，在这些情况下，采用钻孔植筋技术能取得格外简捷的效果。
2 植筋技术加固原理
植筋技术是在需连接的旧混凝土构件上根据结构的受力特点，确定钢筋的数量、规格、位置，在旧构件上经过钻孔、清孔、注入植筋粘结剂，再插入所需钢筋，使钢筋与混凝土通过结构胶粘结在一起，然后浇注新混凝土，从而完成新旧钢筋混凝土的有效连接，达到共同作用、整体受力的目的。
由于在钢筋混凝土结构上植筋锚固已不必再进行大量的开凿挖洞，而只需在植筋部位钻孔后，利用化学锚固剂作为钢筋与混凝土的粘合剂就能保证钢筋与混凝土的良好粘接，从而减轻对原有结构构件的损伤，也减少了加固改造工程的工程量，又因植筋胶对钢筋的锚固力，使锚杆与基材有效地锚固在一起，产生的粘接强度与机械咬合力来承受受拉载荷，当植筋达到一定的锚固深度后，植入的钢筋就具有很强的抗拉力，从而保证了锚固强度。作为一种新型的加固技术，植筋技术不仅具有有方便、工作面小、工作效率高的特点，而且还具有适应性强、适用范围广、锚固结构的整体性能良好、价格低廉等优点。因此被广泛应用于建筑结构加固及混凝土的补强工程中。
3 植筋技术施工质量关键控制点
笔者从一些加固实例及有关文献中总结认为化学植筋的施工质量关键控制点主要有以下方面：
3．1定位
依照设计图纸的要求，对所需植筋的部位进行定位放线。在所需植筋点作出明显的标志，以便钻孔。定位时，要结合设计图纸及《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的有关要求，尽量避免原结构中钢筋所处位置，以免钻孔时钻到原钢筋，影响植入钢筋的深度而减弱植筋的效果。
3．2钻孔
植筋定位要准确，钻孔时要避免钻断原结构钢筋，做到一次钻孔成功，检查构件混凝土强度，必须达到C20以上。按照设计要求确定钻孔的位置、孔径和深度，外侧孔壁与钢筋混凝土构件边缘间的宽度≥5mm以上，钻孔后的孔壁应完好，无裂缝和蜂窝等。其质量控制关键是钻孔钆径和钻孔深度一定要按《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006的有关规定进行，不得按经验值估用。
3．3清孔
钻孔后应立即清理，用刷子擦扫孔壁灰粉并用压缩空气吹净钻孔内的灰粉，然后用干净物体临时封堵封孔口，以防尘土、砂粒等杂物落入。其质量控制关键钻孔后必须清扫干净，以增强与化学胶的粘结力。
3．4植筋表面处理
植入钢筋的规格、数量一般由设计单位进行计算确定。设计人员依据混凝土结构工程加固所需的承载力或弥补结构不足的实际情况，依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的有关要求确定所需植入钢筋的规格、数量。另外，施工中需预埋、预插的钢筋错位或遗漏时，植入钢筋的规格、数量同原设计要求。
植筋应先通过物理试验，采用机械法或钢丝刷擦除植筋部分表面铁锈和氧化层，然后用(化学试剂)除去残留油污，经处理的钢筋应尽快植入孔内，避免二次污染。其质量控制关键是钢筋植入部分表面干净，以增加与化学胶的粘结力。
3．5化学粘合剂灌注
目前市场上供应的粘结剂种类、型号较多且性能各异，而粘结剂又是使植入钢筋与基体混凝土牢固锚固在一起体现植筋效果的关键材料。因此，在实际施工中，选择一种安全可靠，质量稳定，性能较好的粘结剂是确保工程质量的一项重要措施。大多数化学粘结剂均为双组分材料，用长嘴器具深入成孔底部，通过挤压器将化学粘合剂在孔内从里到外渐渐填孔并排出空气，注浆量为孔深的1/2～1/3。其质量控制关键是从孔底开始注浆，浆体不得有气泡存在。
3．6钢筋植入
将处理好的植筋缓缓慢旋入孔内预定浓度，其质量关键是植筋必须缓慢旋入。
3．7养护固化
已植入孔内的钢筋在常温下养护，直至使用的化学粘结剂固结的规定时间。其质量控制关键是保证固结时间，中间不得扰动。
植入钢筋后，钢筋与混凝土的连接应能满足规范及施工、使用的要求。除了要保证连接的强度、耐久性外，还应具有可焊接性，以及能满足一定的防火要求。
4 植筋技术的缺陷及建议
4．1钢筋与混凝土共同受力主要了决于它们之间的粘结能力。植筋为后锚固方式，锚固钢筋与握裹层混凝土问的状态同先锚固钢筋与握裹层混凝土间的状态相比具有以下不利因素：
4．1．1植筋时的钻孔对周围混凝土造成一定的损害；
4．1．2清孔不干净会使结构胶与混凝土之间的粘结力显着下降；
4．1．3植筋操作中注胶不饱满使实际锚固深度降低；
4．1．4温度、湿度、振动等条件对结构胶耐久性的不利影响；
4．1．5结构胶本身的质量稳定性的问题。
4．2在设计与施工中要尽量避免以上不利因素的影响，建议：
4．2．1根据现行《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006中所规定的钢筋锚固深度要求，结合结构胶的性能指标应尽可能的将植筋的锚固深度加固(尤其在后加牛腿、悬挑梁、板的情况下)不应片面按照厂家资料去做。
4．2．2建设单位应选择*施工公司进行施工。
4．2．3施工现场应进行相当数量的植筋的检测试验。
4．2．4对特殊结构构件应采取其它措施配合并加大数量提高安全储备。
国内关于设置钢筋连接件新老混凝土的研究相对较少，大多为验证性试验，很少能提出具体的植筋规范规程。早大连理工赵志方[3]教授通过改善新老混凝土界面粘结来提高界面粘结强度。郑州大学张雷顺教授对不同植筋率、不同界面处理方式的新老混凝土界面进行试验研究，并将研究成果应用于实际钢筋混凝土桥面板加固整修中，实践结果表明设置钢筋连接件可以有效提高修补桥面使用寿命。
植筋加固【电话--申工】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：按照设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：把胶粘剂通过注胶从孔底慢慢向孔口注胶，注胶边注胶边慢慢后退，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*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，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。
-/gjedhe/-
http://qljggs.cn.b2b168.com
