钢筋混凝土结构的植筋技术与工程应用探讨

钢筋混凝土结构的植筋技术与工程应用探讨

常晓东

常晓东（吉林建工集团有限公司吉林长春130051）

摘要：经济的提高离不开建筑行业的蓬勃发展，在建筑业理论与实践不断完善的同时，其加固理论与技术由于时代的特点被逐渐重视起来。本文围绕钢筋混凝土结构的植筋技术为中心，对植筋技术进行详细的剖析，主要从工作机理以及力学性能两个方面进行阐述，目的在于更好的作用于实际的工程应用当中，为具体的工程应用提供切实可靠的理论参考。

关键词：钢筋混凝土结构；植筋技术；工程应用

0.引言由于当下的建筑物逐渐向高、大方向发展，再加上植筋技术在建筑工程中的不断应用，对植筋技术的理论研究受到许多专家学者的重视。然而在实际的加固工作中，由于各种条件的限制导致出现的植筋间距较密的问题比较突出，因此对钢筋混凝土结构的植筋技术进行研究十分必要。

1.钢筋混凝土结构的植筋技术概述1.1植筋技术的工作机理以往的吸附理论认为粘结剂与被粘物在界面层上的相互吸附力是形成次价力与主价力的前提，而机械结合理论则认为粘结剂的固化是产生机械咬合力的前提[1]。针对钢筋混凝土结构，钢筋与混凝土之间产生的粘结应力的机理主要是与应力大小和钢筋的表面状况有关，具体的植筋示意图见图1。在植筋技术中，作为粘结剂需要具备三个基本条件，第一是易流动的物质，第二可以充分浸润被粘物的表面，第三能够通过物理或者化学作用发生固化，使得被粘物结合起来。钢筋混凝土结构与荷载连接，通过植筋钢筋传递给植筋粘结剂，接着植筋粘结剂将荷载传递给混凝土，这种传力机理的实现主要是依靠了钢筋与植筋粘结剂以及混凝土和植筋粘结剂之间的粘结作用。而对其粘结效果的判断，只需要了解植筋粘结剂与混凝土、植筋粘结剂与植筋钢筋之间的接触面上的充满程度和浸润程度即可。

图1植筋示意图1.2植筋技术的力学性能在实践中可以得出，植筋的粘结作用比普通的钢筋混凝土的粘结作用都更加复杂，产生这种现象的原因主要是受到了基材、植筋粘结剂以及植筋钢筋材料等的影响。而在单调荷载作用之下植筋钢筋的粘结破坏模式主要有四种[2]。第一种是植筋钢筋拉断或者被剪断，出现这种破坏形式主要是因为混凝土与植筋粘结剂的强度都比较高，同时又具有足够长的植筋长度，就容易出现破坏；第二种则表现为椎体—粘结复合破坏，发生这种破坏的原因主要是在混凝土中植入了受力钢筋，并且其长度较长。这种破坏的特征表现为植筋钢筋周边的混凝土发生了椎体破坏，导致椎体以下的植筋段发生了滑移破坏，其中的粘结层随着植筋钢筋一起从混凝土中拔出；第三种是植筋钢筋周围混凝土发生椎体破坏，这种破坏现象一般发生在植筋长度较小的时候，钢筋周围的混凝土呈现出锥状拉裂，形成一个椎体。第四种则是植筋钢筋与混凝土、直径钢筋与植筋粘结剂连接界面发生破坏，出现这种状况的原因主要有当植筋钢筋为螺纹钢筋时，植筋钢筋与植筋粘结剂之间的粘结强度高于植筋粘结剂与混凝土之间的粘结强度，或者是出现混凝土孔清理不干净的情况，也就是说混凝土与粘结剂之间没有一个良好的接触界面，这种情况下就容易发生粘结层随着植筋钢筋一起拔出，如果植筋钢筋为光圆钢筋，其与粘结剂之间的粘结强度就会小于混凝土与植筋粘结剂之间的粘结强度，导致植筋钢筋容易从粘结层中拔出。

此外，出现植筋钢筋粘结失效的状态有两种，第一种是粘结的强度失效；第二种是粘结的刚度失效。由于在实际应用当中，某个具体的植筋长度中，粘结的强度会等同于屈服的强度，导致植筋钢筋粘结失效与钢筋屈服会同时发生，这个状态称为植筋极限状态。这个特定的植筋长度就成为临界植筋长度[3]。由此可以看出，所谓的临界的植筋长度就相当于当极限拉拔力达到了钢筋屈服的状态时，植筋钢筋不会从粘结材料中拔出的最小的长度。通过实践发现，临界植筋长度并不是一个固定的值，这就导致了植筋极限状态也是属于一种变化的状态当中。

2.钢筋混凝土结构的植筋技术工程应用A市某高层办公楼（18层），框架剪力墙结构，底下一层，箱型基础，由于各种原因需要对其进行加固处理。

考虑到需要进行加固改造，首先需要保证原有设计结构的安全的同时保证施工工作简单可靠，另外由于属于局部改造，应该在保证不影响整栋楼正常运行的前提下进行施工[4]。对原有剪力墙新开洞口的加固方案为：新开的洞口两侧设置暗柱，在洞口顶部设置暗梁。由于装修的要求，在原有结构上进行剪力墙的开洞施工，为了能够保证其刚度，考虑在洞口处加做暗柱、暗梁，同时为了能够保证暗柱与暗梁和剪力墙之间的整体性，保证新旧结构之间能够起到共同作用，在此处采用植筋技术进行接连。新增设的暗柱与暗梁通过植筋钢筋连接到剪力墙上，此时植筋钢筋承受大部分的剪力作用，选择HRB400钢筋植入于原剪力墙中，通过将植筋钢筋的自由端与暗柱、暗梁整浇在一起，利用植筋钢筋暗销作用保证暗柱与暗梁和原剪力墙成为一个整体，这样一来既保证了整个结构的刚度，又能够让新旧结构之间进行协同工作，同时还能够符合加固的要求。

为了能够整体提高整个构件的承载力，就需要增大构件的截面，具体做法就是利用在原有混凝土构件上外叠浇新混凝土，提高构件的截面积[5]。为了能够保证新加入的混凝土结构能够与原混凝土结构变形一致，采用植筋连接技术将新旧混凝土进行有效连接。由于建筑物功能发生了改变，就需要有原有的构建进行加固，保证其能够正常受力，这里选用HRB400钢筋植入到原有的框架当中，植筋深度为380mm，植筋的孔径为35mm，这样就不存在原有的结构梁承载力不能够满足设计要求的问题。同时将原框架混凝土保护层凿去，选择专用的植筋料植入钢筋，浇筑新的混凝土，充分保证新旧混凝土的连接。

最终的效果检测，该项工程已经完成两年，对后期的检测结果看，加固之后整个结构构件并没有发生变形和裂缝，整幢大厦的植筋结构一直处于正常状态中，说明了加固效果良好。

3.结语总而言之，针对钢筋混凝土结构的植筋技术，不管是从理论还是具体实践还需要不断的完善，为了能够保证连接的可靠性，可以从增加植筋的锚固深度方面进行考虑。

参考文献：[1]何勇,徐远杰,林涛.混凝土结构的双筋粘结锚固性能试验研究[J].武汉大学学报(工学版),2013,11(02):102.[2]李培军,蒋美荣.“J”型结构胶植筋技术在污水处理厂工程中的应用[J].广西城镇建设,2014,15(01):206-207.[3]翟良晨,董红干,赵俊敏.植筋技术加固在煤矿浇筑砼基础的应用与探讨[J].矿山机械,2010,17(06):233-234.[4]陈晓帆,杨小平.钢筋混凝土结构加固技术分析及在实际工程中的应用[J].中国高新技术企业,2014,37(18):126-127.[5]周新刚,王尤选,曲淑英.混凝土植筋锚固极限承载能力分析[J].工程力学,2012,17(06):152.