邱 峰，施 偉，張書愷

（1.高密市水利局，山東 高密 261500；2.高密市市政工程處，山東 高密 261500）

近年來，為了提高植筋的錨固力，相繼開發(fā)了多種錨固材料，目前應(yīng)用較廣泛的是有機(jī)結(jié)構(gòu)膠。有機(jī)結(jié)構(gòu)膠是一種有機(jī)高分子化學(xué)反應(yīng)樹脂，具有固化時(shí)間短、力學(xué)性能好、與鋼筋和混凝土的粘結(jié)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其價(jià)格昂貴，不耐高溫，耐久性差，對(duì)混凝土基材要求嚴(yán)格。

無機(jī)膠能夠彌補(bǔ)這些缺陷，具有耐高溫、抗火災(zāi)，植筋后滿足鋼筋焊接要求，植筋成本低，損耗小，可帶明水作業(yè)等特點(diǎn)，并且施工簡(jiǎn)便，便于清洗，耐老化性與混凝土構(gòu)筑物本體一致。因此，采用無機(jī)膠來代替有機(jī)膠就顯得尤為迫切。本文通過對(duì)無機(jī)膠植筋試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn)研究，采用不同強(qiáng)度的混凝土和錨固深度進(jìn)行試驗(yàn)，得出植筋破壞形態(tài)和影響錨固破壞的因素，以期對(duì)錨固深度給出設(shè)計(jì)建議。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)方案與試件制作

本試驗(yàn)采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別為C20,C25,C30,C40共4組試件，錨固鋼筋采用HRB335級(jí)帶肋鋼筋，鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為335 MPa，極限抗拉強(qiáng)度455 MPa，直徑分別為 12，14，16，20，22 mm，植筋孔中心間距為150 mm。鋼筋表面做除銹和除油處理，混凝土基材強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土厚度為500 mm，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145—2004）的要求。錨固深度分別為10 d，15 d，20 d三組，鉆孔直徑比鋼筋直徑大2～6 mm不等，粘結(jié)劑選用WZJI型植筋錨固膠，拉拔試驗(yàn)裝置采用混凝土后拉拔承載力檢測(cè)儀，精確度0.1 kN，位移測(cè)量用百分表，精度為0.01 mm。

1.2 植筋施工工藝

施工步驟為：1）在需要植筋的混凝土基層部位按照施工圖要求鉆孔，鉆孔采用電錘成孔；2）用毛刷、清孔風(fēng)機(jī)或水對(duì)孔內(nèi)粉塵清洗干凈；3）將無機(jī)錨固膠放至水中浸泡至無氣泡冒出為止，每次浸泡的植筋膠數(shù)量不要太多，浸泡時(shí)間不要過長(zhǎng)，以免在水中硬化；4）將浸泡好的植筋膠放入植筋孔內(nèi)，劑量多少以鋼筋植入時(shí)少量溢出為準(zhǔn)；5）用錘子錘擊螺紋鋼筋旋轉(zhuǎn)植入孔底；6）鋼筋植好后，需要保養(yǎng)24 h，期間不得晃動(dòng)。

1.3 加載過程

加載試驗(yàn)過程按照 《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145—2004）附錄A錨固承載力現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法進(jìn)行，采用分級(jí)加載的方法，以預(yù)計(jì)極限荷載的10%為一級(jí)，逐級(jí)加荷，每級(jí)荷載保持1～2 min，至設(shè)定荷載或錨固破壞。加載過程中注意觀察有無破壞或者位移持續(xù)增加的情況，記錄此時(shí)的拉力、位移及破壞情況。

2 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 拉拔試驗(yàn)結(jié)果

化學(xué)植筋錨固破壞類型總體上可分為膠混界面破壞，混凝土錐體破壞，以及植筋鋼材被拉斷三大類，如圖1所示。

本次試驗(yàn)共進(jìn)行了180根鋼筋的破壞試驗(yàn)，部分鋼筋極限荷載及破壞形態(tài)見表1。

2.2 錨固長(zhǎng)度對(duì)拉拔力的影響

表1 部分無機(jī)膠化學(xué)植筋拉拔試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)鋼筋錨固長(zhǎng)度較?。?0 d）時(shí)，此時(shí)無機(jī)膠與混凝土粘結(jié)失效，混凝土的抗拔力小于粘結(jié)力，一般出現(xiàn)鋼筋拔出破壞或混凝土錐體破壞，或者共同出現(xiàn)的復(fù)合破壞，破壞前鋼筋變形很小，鋼筋應(yīng)力尚未達(dá)到極限承載力，甚至還未達(dá)到屈服強(qiáng)度，因此為非延性破壞；當(dāng)鋼筋錨固達(dá)到15 d時(shí)，鋼筋與混凝土孔壁之間的膠結(jié)力大于鋼筋的屈服強(qiáng)度，進(jìn)入了強(qiáng)化階段，鋼筋出現(xiàn)屈服，繼續(xù)加載直至鋼筋被拔出，混凝土出現(xiàn)錐形破壞。當(dāng)錨固長(zhǎng)度達(dá)到20 d時(shí)，鋼筋與混凝土孔壁之間的膠結(jié)力大于鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度，這時(shí)鋼筋有明顯的變形，進(jìn)入屈服階段，繼續(xù)加載鋼筋進(jìn)入強(qiáng)化階段乃至被拉斷。

計(jì)算知無機(jī)膠化學(xué)植筋在錨固長(zhǎng)度為15 d時(shí)，可滿足規(guī)范中關(guān)于化學(xué)植筋承載力的設(shè)計(jì)要求。

2.4 混凝土強(qiáng)度對(duì)拉拔力的影響

鋼筋的植入深度為10 d時(shí)，植筋的極限拉拔力隨著基層混凝土強(qiáng)度的增大有明顯的增加；植筋深度為15 d時(shí)，植筋的極限拉拔力隨著基層混凝土強(qiáng)度的增大而增大，但是不如植入深度為10 d時(shí)明顯；植筋深度為20 d時(shí)，植筋的極限拉拔力隨著基層混凝土強(qiáng)度的增大基本保持不變。

2.5 植筋的荷載—滑移曲線

直徑20的鋼筋，在C20混凝土上錨固長(zhǎng)度分別為10 d，15 d，20 d時(shí)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，其荷載—滑移曲線如圖2所示。植筋受拉時(shí)，其滑移量不僅包括植筋本身的拉伸，還包括植筋和無機(jī)膠以及無機(jī)膠與混凝土孔壁之間的滑移。在荷載較小時(shí)，荷載與滑移量基本呈線性關(guān)系。隨著外加荷載的不斷增大，同一水平荷載下，錨固長(zhǎng)度越大的植筋其滑移量越小，且隨著荷載的增大，其滑移量差值也越來越大，說明滑移量隨著錨固長(zhǎng)度的增加而減小，當(dāng)錨固長(zhǎng)度達(dá)到臨界長(zhǎng)度的時(shí)候，由無機(jī)膠引起的滑移量趨向于零，其滑移量是由鋼筋伸長(zhǎng)引起的。當(dāng)錨固長(zhǎng)度為15 d時(shí)，植筋破壞荷載與鋼筋屈服強(qiáng)度接近，并且具有明顯的延性變形，此時(shí)可以認(rèn)為錨固已經(jīng)發(fā)生破壞，因此可以將15 d作為臨界錨固長(zhǎng)度。

3 結(jié)論

通過拉拔試驗(yàn)，得到了無機(jī)膠植筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的破壞形態(tài)，通過分析表明：鋼筋錨固長(zhǎng)度大于15 d時(shí)錨固性能良好，此時(shí)基本可以達(dá)到鋼筋的屈服強(qiáng)度，具有明顯的屈服變形，鋼筋的強(qiáng)度可以得到充分利用，其極限抗拉強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的增加基本保持不變。