喜利得HY-150植筋法在改造工程中的应用

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中图分类号： S756.1 文献标识码： A

1、工程概况

武钢二炼钢连铸变电所工程是建造在原二炼钢连铸水站顶部的加层改造项目，二炼钢连铸水站是上世纪六、七十年代由德国设计的，有地上一层和地下二层地下室的框架结构。武钢二炼钢连铸变电所工程是在原水站上部增加二层的框架结构，由于加层的变电所荷载很大，必须对原有一层及地下室进行加固。其结构部分按设计要求采用HY-150植筋法加固。HY-150植筋法是采用瑞士喜利得公司(HILTI)的一种HY-l50粘结剂，按照成孔、清孔、注胶、养护等工艺流程对砼结构实施加固，使结构达到高强度、耐高温、耐腐蚀、耐久性好的一种先进的植筋加固方法。

2、 植筋技术原理

植筋技术是一种对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术。它是在已有混凝土结构 或构件上以适当的直径和深度钻孔，并采用专用植筋胶，利用其粘结和锁键原理使新增的设计钢筋与原混凝土粘接牢固，使作用在植筋上的拉力通过化学粘接剂（植筋胶）向混凝土中传递，从而形成整体受力体。 

2.1 工作原理

利用其自身粘接材料的锚固力，使钢筋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荷载，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拔力，从而保证了锚固强度。 

2.2 受力分析

在加固过程中，新旧混凝土界面的抗剪力主要由以下几部分组成：界面混凝土内部结合力，界面摩擦力，植筋的抗剪力。当外力作用达到一定程度，界面混凝土内部结合力被抵消，新增的混凝土与原混凝土面理论上分离，产生相对位移，此时植筋受拉力和剪力产生的弯矩作用， 作用值的大小依赖于界面的粗糙度和强度。如果界面足够粗糙，此时会产生附加的混凝土层间的内连锁作用(包括摩擦力和内部结合力)，起到部分抵消外部剪力的功效。

3、 植筋加固的工艺流程 

弹线定位钻孔洗孔注胶 植筋固化养护抗拔试验绑筋浇混凝土

3.1 弹线定位

根据设计图的配筋位置及数量，错开原结构钢筋位置，标注出植筋位置。请有关部门验线，合格后就可钻孔。

3.2 钻孔

根据hy-150植筋法要求，植φ20钢筋，需钻φ28孔，孔深400mm，孔径尺寸不能大，也不能小，同时深度必须达到要求。（孔径＞d+6mm，钻孔深度为20d。）

由于老结构钢筋较密，钻孔难度较大，施工前做到熟悉老图纸，老结构的钢筋布置心中有数。钻孔时保护原结构钢筋的不被钻断，达到设计要求的深度。通过摸索掌握了一套行之有效的钻孔方法：观、听、感相结合。

3.3 洗孔

洗孔是植筋中最重要的一个环节，因为孔钻完后内部会有很多灰粉、灰渣，直接影响植筋的质量，所以一定要把孔内杂物清理干净。方法是：用喜得利毛刷（这种毛刷不掉毛），套上加长棒，伸至孔底，来回反复抽动，把灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘。钻孔清洗完后要请设计等有关单位验收，合格后方可注胶。

3.4钢筋下料，钢筋除锈

植筋锚固长度为20d，预留长度应能满足设计要求的搭接长度，视具体情况而定，且相邻两根错开35d。钢筋加工完毕，应进行除锈处理。普通没有严重锈蚀的钢筋，应用钢丝刷将埋植部分的浮锈清刷干净，严重锈蚀的钢筋不能作为植筋使用。若钢筋粘有油污，应用丙酮进行清洗。

3.5注胶

HY-150粘结剂成本较高，注胶过程中为了使钢筋植入后孔内胶液饱满，又不能使胶液外流，经过摸索，每次注入的孔深的2／3即可。孔内注满胶后应立即植筋。最难掌握的是深底仰注，为保证胶水不流淌，注胶时要慢推，在钢筋插入后要用纸片将四周孔堵住。

3.6 植筋加固

在注胶前梁底模板就已支好，便于植筋后钢筋定位。钻孔内注完胶后，把经除锈处理过的钢筋立即放入孔口，然后慢慢单向旋入，不可中途逆向反转，直至钢筋伸入孔底。 注胶后6分钟以内可校正钢筋，6分钟以后初凝，6分钟至1个半小时内不得碰动钢筋。1个半小时后即具有强度。

3.7 固化养护

 钢筋植入后，在梁底模板上定位，在强力植筋胶完全固化前不能振动钢筋。

 强力植筋胶在常温下就可完成固化，50h后便可进行下道工序施工。

 3.8 检测试验

 在植筋施工前，要对所用钢筋及植筋胶进行现场拉拔试验，以确定钢筋及植筋胶是否符合设计要求。

 方法是：制作与要植筋部位混凝土构件相同强度等级的混凝土试件，按植筋步骤，植入3组钢筋，待植筋胶完全固化后，进行拉拔实验。实验用专用的钢筋测力计，当加力达到Ⅱ级钢筋屈服强度（450N/mm2）时，出现颈缩现象，继而拉断。

测试时测力计施加于卡具的力应符合FC≥FYK（FC：测力计施加的力，FYK：钢筋的屈服强度）

 试验证明：植筋用的植筋胶强度大于钢筋的屈服强度，植筋的破坏是钢筋的屈服破坏，不是胶的粘结破坏，这表明钢筋和植筋胶都是合格的。

 植筋后进行非破损性拉拔试验，用来检测工作状态下的植筋质量，检测的数量是植筋总数的10%。

 检测中，测力计施加的力要小于钢筋的屈服强度、大于由设计部门提供的植筋设计锚固力值。公式为：FM＜FC＜FYK（FM：植筋设计锚固力）。 检测实验合格后就可进行下道工序。

 3.9绑筋、支模、浇注混凝土

钢筋在抗拉拔试验合格后就可按施工图开始绑筋、支模、浇注混凝土。

4、施工难点分析

结合现场实际情况对植筋法的施工难点进行认真的分析，见因果分析图

5、结束语

总的来说，植筋技术的应用，不仅能够解决既有工程结构由于使用功能变化、不可抗力 (指地震等自然灾害)、结构老化等原因而需结构加固的问题，而且还能解决由于设计缺陷、 装潢、施工遗漏等原因造成的需结构加固问题。同时，随着更多需结构加固工程和改造工程 的出现和植筋技术被广泛的应用及其可靠性被工程界和广大业主的认可，为植筋技术的应用和研究提供了有利条件。