植筋核心技术综合规范植筋基础工艺及锚固长度.doc

一、植筋技术规范一、引言 多年来，植筋技术在钢筋混凝土结构工程中广泛应用，但在工程实践中却普遍存在不统一做法和不规范行为。植筋工程施工质量直接影响到整个工程质量，当引发工程人员重视，尤其是一些植筋工程和生命线工程发生直接联络，假如植筋过程处理不妥，可能为工程留下影响结构安全隐患。本文意在经过整理植筋技术相关规范要求，来纠正植筋工程管理中不规范行为！ 某商住楼工程依据政府计划部门意见，将原设计面向小区外侧入口门厅拆除，将该工程入口门厅重新调整到面向小区中庭一侧，依据工程实际现实状况，需要植筋新增11根框架柱；并对原有框架柱中4根相关剪力墙进行植筋加固；在采光井处新增一块长跨6.9m、短跨4.5m屋面板，屋面板采取和该工程现浇楼板配筋一样冷轧扭钢筋，分别有一条短边和两条长边需要植筋；新增框架梁中部分钢筋也需植筋。该植筋工程施工方案中部分文字内容以下： 1、植筋工程方案编制、施工作业、检测验收均以混凝土结构加固技术规范CECS2590为标准。 2、植筋规格、数量、钻孔深度以下： 植筋规格（mm） 8 18 22 25 植筋数量（根） 366 116 48 106 钻孔深度（mm） 120 270 330 375 3、挑梁上部钢筋胶粘剂采取喜利得结构胶，其它部位钢筋胶粘剂采取国产A级胶。钢筋植入后7日内严禁受到触动和干扰，并按结构胶说明书要求加强保养和围护。 4、钢筋植入固化10以后，委托含有对应资质检测单位，在监理见证下随机抽样进行现场抗拔抽检，每种规格钢筋现场抗拔数量不得少于壹组，经检测合格后，才能进行钢筋连接和安装绑扎等后序工作。 5、现场检测抗拔力，当钢筋为级螺纹钢时抗拔力要求必需360MPa；当钢筋为级螺纹钢时抗拔力要求必需300MPa；当钢筋为级钢时抗拔力要求必需210MPa。 二、植筋技术相关规范及要求 该工程方案编制、植筋施工、检测验收均以混凝土结构加固技术规范CECS2590为标准，其实该标准对于“植筋技术”并无很具体要求，这个古老规范已经被混凝土结构加固设计规范GB50367（以下简称GB50367）所替换， GB50367第12章“植筋技术”对植筋提出了更具体要求。和植筋验收关系更大标准应该是混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-（以下简称JGJ145-），同时不一样地域还有地方标准，比如重庆市地方标准混凝土无机锚固材料植筋施工及验收规程DBJ/T50-032-（以下简称DBJ/T50-032-）。 JGJ145-第2.1.5条术语：化学植筋以化学粘结剂（锚固胶），将带肋钢筋及长螺杆等胶结固定于混凝土基材锚孔中一个后锚固生根钢筋；GB50367第2.1.10条术语：植筋以专用结构胶粘剂将带肋钢筋或全螺纹螺杆锚固于基材混凝土中。这两个相关什么叫“植筋”术语中限定了植筋所用钢筋种类：带肋钢筋或全螺纹螺杆。带肋钢筋横肋能够使植筋胶体在锚固段形成和钢筋横肋相咬合肋体，这些肋体是确保所植钢筋长久锚固性能机械牙键，牙键太浅不能形成和钢筋横肋有效咬合，牙键太深则不能抵御和钢筋横肋咬合作用剪切，GB50367第12.1.4条要求带肋钢筋相对肋面积应满足0.055Ar0.08,就是为了控制牙键深浅。冷轧扭钢筋外形不仅不能形成机械牙键，还会使胶体局部过厚造成较大收缩影响锚固效果，而且还使锚固段胶体厚薄相差较大，胶体越厚在钢筋受力后剪切作用下剪切变形就越大，剪切应力对应变小，而胶体较薄位置剪切应力对应增大，从而造成钢筋和胶体之间粘结剪切应力不均匀而影响植筋效果。所以该工程屋面板设计植筋用冷轧扭钢筋是不合适！ 植筋不能使用冷轧扭钢筋，能使用光圆钢筋吗？笔者曾经在某工程中看到用直径8mm级钢筋利用于剪力墙竖向分布钢筋植筋锚固实例。对于级钢能否用于“植筋”，现在业界争议较大。JGJ145-和GB50367要求不使用光圆钢筋，原因在于光圆钢筋不能形成机械牙键，所植钢筋长久锚固性能不能得到保障。DBJ/T50-032-第3.0.1条要求：混凝土植筋技术不适适用于多种轻质混凝土结构、砌体结构和采取圆钢作为植入钢筋承重结构，对非承重结构拉接结构植筋施工可参考本规程实施。依据这个要求区分结构构件关键性，框架结构填充墙拉结筋假如设计光圆钢筋采取植筋方法施工应该许可，而利用级钢筋剪力墙竖向分布筋植筋锚固则不太合适。应该注意是，地方标准西南05G701系列图集中填充墙拉结筋推荐了三种做法，第一个是预留拉结筋法，第二种是预埋铁件法，最终一个是才是植筋法。然而在其后颁发国家标准06SG614图集中却限定使用预留拉结筋和预埋铁件两种方法，并不主张采取植筋方法施工填充墙拉结筋。三、植筋锚固深度和钻孔深度 植筋施工钻孔成型后，应报监理检验验收钻孔直径和钻孔深度，我曾经看到监理人员在验孔时要求钻孔深度恰好是设计植筋深度，本文列举方案中钻孔深度恰好是钢筋直径15倍，而该工程设计植筋深度也是钢筋直径15倍,这反应出一个现实状况: 植筋深度被认为就是钻孔深度。有一定现场经验技术人员一定知道，钢筋切断加工极难确保其端面平整，不能使含有360完整圆周钢筋面和孔底侧面对齐；植筋钻孔作业会对孔位周围表皮混凝土造成轻微损伤，不能确保孔口对胶体形成有效基体。基于这两个原因，假如用端面不够平整钢筋植入15倍钢筋直径混凝土孔内，肯定不能确保所植钢筋有效锚固长度达成15倍钢筋直径。欧美植筋钻孔深度通常要求比设计植筋深度大23倍钢筋植筋，DBJ/T50-032-第6.0.4条要求钻孔深度为设计植筋深度+（1015）mm其实是一个深度较浅要求。 中国早期普遍根据钢筋直径15倍要求植筋深度，笔者在以前植筋工程管理中就是根据设计要求15倍钢筋直径实施，其中包含部分悬挑构件、大跨度主梁植筋。调查中国植筋技术发展历史分析，这个15d来自于国外进口植筋用结构胶使用说明书上要求，但被忽略是这个要求是结构性钢筋植筋深度。DBJ/T50-032-参编教授依据重庆市建筑科学研究院和重庆建筑大学材料系部分相关试验，认为采取热轧带肋钢筋植筋，最小植筋深度15d能满足设计要求，所以在该规程第4.2.1条要求：结构要求最小植筋深度为15d。在混凝土基材强度等级、钢筋等级、植筋胶种类完全相同条件下，根据钢筋直径统一倍数确定植筋深度，在0.9Asfyk拉拔力作用下，较大直径钢筋将较先被拔出，反应出植筋锚固段钢筋表面积和钢筋断面积并不是理想线性关系，瑞士联邦技术学院Marti教授依据该试验得出，胶粘剂和钢筋之间粘合表面所承受力随植筋长度类似线性增加，但仅是随钢筋直径平方根增加。所以植筋深度统一要求成一个固定钢筋直径倍数是不科学！ GB50367第12.2.3条要求了植筋基础锚固深度ls计算公式： ls=0.2asptdfy/fbd 式中 aspt为预防混凝土劈裂引用计算系数； d植筋公称直径； fbd植筋用胶粘剂粘结强度设计值， 对于结构性钢筋植筋深度，GB50367第12.2.3条依据钢筋受力性质不一样，要求了受拉钢筋最小锚固长度lmin=max0.6ls；10d；100mm；受压钢筋最小锚固长度lmin= max0.3ls；10d；100mm。这里能够看出，规范严谨地把结构性植筋锚固深度交给了设计者，比DBJ/T50-032-要求要合理部分，同时避免那些植筋企业或胶粘剂厂家误导。四、植筋胶粘剂 该方案中要求悬挑梁上部钢筋胶粘剂采取喜利得结构胶，其它部位钢筋胶粘剂采取国产A级胶。GB50367第12.1.5条要求：植筋用胶粘剂必需采取改性环氧类或改性乙烯基酯类（包含改性氨基甲酸酯）胶粘剂,当植筋直径大于22mm时，应采取A级胶。喜利得结构胶是总部在欧洲列支敦士登喜利得集团生产胶粘剂产品，“喜利得”只是一个品牌，其系列产品中有符合A级标准结构胶，也有符合B级标准结构胶。该工程悬挑梁上部有直径25mm主筋，假如使用符合B级胶标准喜利得结构胶植筋显然不满足GB50367要求，A级结构胶性能良好，但价格较高。该工程中除挑梁上部钢筋以外其它部位植筋有12根直径22mm钢筋、116根直径18mm钢筋、366根直径8mm钢筋，这些小直径钢筋使用经得起检验B级胶是许可，采取A级胶无疑是一个浪费。五、检测抽检时间和频率 不一样胶粘剂固化时间是不一样，固化时间太短胶粘剂强度增加快、脆性大；固化时间太长胶粘剂强度增加慢、耐久性差。在制订胶粘剂检验合格指标时，均是以胶粘剂产品使用说明书标示固化期为准所取得试验结果为依据确定；所以，对实际工程中胶粘锚固件，其检验日期也应以此为准，才能如实反应其胶粘质量情况。倘若时间拖久了，将会使原来固化不良胶粘剂，其强度有所增加，甚至能达成合格要求，但并不能改善其安全性和耐久性能。GB50367附录N第2.5条要求应在胶粘剂达成其产品说明书标示固化时间当日进行。本文列举方案中要求了2个时间限定要求：钢筋植入后7日内严禁受到触动和干扰，10以后进行现场抗拔抽检，看似合理，实际上是认为了确保钢筋免受扰动为借口，拖延了抗拔检验时间。 JGJ145-附录A第2.2条要求所植钢筋应按同规格、同型号、基础相同部位组成一个检验批，抽取数量按每批总数1计算，且不少于3 根。DBJ/T50-032-第6.0.4条要求：植筋锚固承载力现场验收检验按同一施工条件下同规格钢筋数量1%进行抽检，但不应少于3根。以上两套标准检测方法均采取“非破损检验”，但抽检频率却相差九倍。根据1%进行抽检不仅比根据1进行抽检检测费用高，而且还轻易暴露植筋工程施工质量问题，很多施工单位在工程实践中就以两套规范均为现行标准为由，根据1进行抽检，甚至有些工程抽检频率比1还低很多。实际上，JGJ145-和DBJ/T50-032-要求采取非破损检验检测出劣质产品或不良施工质量能力很低，假如抽检数量不够，极难避免不合格锚固工程蒙混过关。 在讨论植筋工程抽检数量之前，我们应该先明确抽样检测方法。植筋抗拔承载力现场检验分为非破损检验和破坏性检验。经非破损检验合格植筋锚固件（包含混凝土基材）在整过检验过程中均未遭受损坏，检测过后还能够确保锚固件在结构中正常使用；破坏性检验后锚固件（包含经破坏性检验判定合格锚固件）已经在检验过程中被破坏，不能再用于结构构件中。因为破坏性检验完整地模拟了构件中锚固件破坏过程，能够充足展现被检测锚固件工作性能，所以其检测出劣质产品或不良施工质量能力较高， GB50367附录N第1.4条要求关键结构构件、悬挑结构构件应采取破坏性检验方法对锚固质量进行检验；第2.2条要求破坏性检测抽样取每一验收批锚固件总数1，且不少于5件进行检验，若植筋总数不多出100件时，可仅抽取3件进行检验；第2.3条要求：关键结构构件应抽取每一验收批锚固件总数3%且不少于5件进行非破损检测，通常结构构件应抽取每一验收批锚固件总数1%且不少于3件进行非破损检测；第2.4条要求当不一样行业标准抽样规则和该规范不一致时，对承重结构加固工程锚固质量检测，必需按该规范要求实施。所以本文列举方案对现场抗拔力检测抽检频率要求不符合规范要求。六、植筋检测抗拔力确定 本文列举方案中针对使用、级钢筋植筋提出抗拔力分别不能小于210MPa、300MPa、360MPa要求。抗拔力基础单位是“N”，而1MPa= 1N/mm2，“N”和“N/mm2”之间用“”是无法做比较！后经笔者和该方案编制者经过沟通，才明确了确定者本意是：抗拔力钢筋设计强度钢筋断面积。我曾经调查过重庆好几家检测单位工作人员，其中包含行政主管部门下属检测中心工作人员，还调查过部分施工单位和专业植筋机构工作人员，得出一个结论：现在有相当一部分工程人员认为，植筋抗拔检测基础要求应该是“抗拔力钢筋设计强度钢筋断面积”。 依据DBJ/T50-032-附录C第3.2条“检验荷载最小值为钢筋受拉承载力设计值1.2倍”要求，有工程人员认为：植筋抗拔检测基础要求应该是“抗拔力钢筋设计强度钢筋断面积1.2”。 “抗拔力钢筋设计强度钢筋断面积1.2”看起来符合DBJ/T50-032-附录C第3.2条要求了，但我们应认识到DBJ/T50-032-本身并不很严谨：其附录C第3.2条不应该要求“检验荷载最小值”为多少，而应该要求“检验荷载”为多少。为何呢？DBJ/T50-032-附录C第1.2条要求：植筋锚固承载力现场验收检测应为非破损检验，检测所植钢筋在正常使用状态下锚固性能，其抗拔承载力应达成检验荷载要求。这条要求有两个地方值得注意，那就是使抗拔承载力“达成”检验荷载，在不“破损”所植钢筋条件下,检测所植钢筋在正常使用状态下锚固性能，假如让抗拔承载力“超出”检验荷载怎么能确保所植钢筋不被“破损”? 这么一来，有工程人员认为应该“抗拔力=钢筋设计强度钢筋断面积1.2”才是正确。 然而“抗拔力=钢筋设计强度钢筋断面积1.2”是否合适呢？混凝土结构设计规范GB50010-第11.2.3条要求一、二级抗震等级结构钢筋屈服强度实测值和强度标准值比值不应大于1.3。假如级螺纹钢屈服强度实测值为430 MPa，未超出强度标准值1.3倍，应该能够用于一、二级抗震等级结构，假如所植钢筋抗拔应力拉到设计强度360MPa1.2陪即432 MPa，使“抗拔力=432 MPa钢筋断面积”，钢筋就可能屈服却又不被拉断，也就是说钢筋已经被破坏了，并未达成“非破损检验”目标，这也是DBJ/T50-032-不够严谨地方。JGJ145-附录A第4.3条要求非破损检验，荷载检验值应取0.9Asfyk及0.8 Rk ,c N 计算之较小值。Rk ,c N 为非钢材破坏承载力标准值，它反应了“非破损检验”还应确保不破坏混凝土基体。笔者认为JGJ145-“非破损检验”方法检验荷载要求，其优异合理性高于GB50367“非破损检验”方法检验荷载要求。七、结语 牵涉到植筋技术现行国家规范、行业标准、地方规程对植筋技术要求不尽统一，造成了部分工程人员对植筋技术认识和掌握不够全方面，使她们在实际工作中轻易造成非有意错误，同时为那些被利益驱使工程人员断章取义地蒙骗相关工程人员提供了机会，本文经过整理现行国家规范、行业标准、地方规程相关植筋技术部分要求，分析某实际植筋工程施工方案中不够全方面或不够合适技术要求，以望达成纠正植筋工程管理中非规范行为之目标。二、植筋工艺及锚固长度 植筋是一个不得已而采取施工工艺，如因为建筑功效改变、设计变更、结构加固改造等情况下使用一个工艺，它不是应该提倡主流技术，因为它锚固强度依靠锚固胶而不是钢筋和混凝土之间粘结力，而且锚固胶代价不菲，即使植筋长度比钢筋锚固长度短但造价却比正常钢筋混凝土锚固要高。部分施工单位采取中国生产劣质锚固胶根本达不到锚固强度。我常常在施工现场看到植入墙内拉结筋能够轻松用人力拉下来，根本起不到拉结作用，形成安全隐患和抗震微弱步骤。植筋使用粘结剂分为两类：以水泥为关键成份，和微膨胀剂组成一般粘结剂和以聚氨酯甲基丙烯酯等组成高性能粘结剂。锚固胶性能应经过专门试验确定，施工时不得随意添加掺料。“当被植筋混凝土结构可提供足够锚固长度，且受静力作用时，可采取一般粘结剂；若被植筋混凝土结构受动荷载作用，或其结构上难以增大锚固长度而又要求所植钢筋不致发生脆性破坏时，应选择高性能粘结剂。”如使用环氧基锚固胶，锚固胶性能指标应符合混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-要求。混凝土结构加固设计规范GB50367对植筋基础锚固长度要求：lb=afylb 植筋锚固长度；fy钢筋抗拉强度设计值。系数a按下表混凝土强度钢筋直径（）C15C20C25c3080.440.380.340.33100.640.550.490.46120.860.740.660.61141.10.950.850.77161.31.121.010.93181.571.361.221.11201.81.561.391.3222.11.821.631.50252.632.282.041.84323.853.342.982.7注：1、当混凝土强度等级不低于C40时，对抗剪强度最小值不低于21N/2粘结剂，其植筋系数a值乘以修正系数0.9。2、当构件中一个截面中有30%以上受拉钢筋需和所植钢筋搭接时，其植筋基础锚固长度lb（或lb，d）应乘以放大系数1.42.0植筋最小锚固长度：受拉区锚固lb,min=max0.6lb;10d;150mm，受压区锚固lb,min=max0.3lb;7d;100mm，植筋施工步骤：弹线定位钻孔洗孔钢筋处理注胶植筋固化养护抗拔试验绑扎。用冲击钻钻孔，钻头直径应比钢筋直径大4 8mm左右，钢筋直径为25，钻头选择32合金钻头。钻孔深度根据混凝土结构加固设计规范GB50367中提供植筋基础锚固长度。洗孔是植筋中最关键一个步骤，因为孔钻完后内部会有很多混凝土灰渣垃圾，直接影响植筋质量，所以孔洞应清理洁净。可用空压机吹出浮沉，确保孔内干燥无积水。清孔完成后方可注胶，灌注方法应不妨碍孔洞中空气排出。锚固胶要选择合格植筋专用胶水，使钢筋植入后孔内胶液饱满，又不能使胶液大量外流，以少许粘结剂外溢为宜，孔内注胶达成孔深1/3。孔内注完胶后应立即植筋。将钢筋缓慢插入孔内，同时要求钢筋旋转，使结构胶从孔口溢出，排出孔内空气，钢筋外露部分长度确保工程需要。植筋施工完成后小时之内严禁有任何扰动，以确保结构胶正常固化。检测待植筋胶完全固化后，进行非破损性拉拔试验，检测数量是植筋总数10。检测中，测力计施加力要小于钢筋屈服强度，大于设计部门提供植筋设计锚固力值。被植筋钢筋混凝土构件强度、刚度、抗裂度和稳定性验算可按整体构件进行计算。