混凝土结构植筋技术工作性能分析
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摘要：本文结合笔者多年工作的实践经验，对广泛应用于钢筋混凝土结构的植筋技术进行了深入地比较与分析，谨供大家作参考之用。
Abstract: In this paper, with many years of work experience, the author compared and analyzed in depth the widely used reinforced concrete planting reinforce bar technique for reference.
关键词：混凝土结构；植筋技术；粘结力
Key words: concrete structure；planting reinforce bar technique；bond strength
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）03-0068-01
1植筋的工作机理分析
1.1 植筋粘结力的组成钢筋与混凝土之间的粘结力主要由三部分组成：钢筋在混凝土中水泥胶的化学作用或毛细作用产生的胶结力；混凝土硬化收缩将钢筋裹紧产生的机械摩擦力；钢筋表面不平产生的机械咬合力。对植筋而言，一般作为粘结剂必须具备三个条件：容易流动的物质；能充分浸润被粘物的表面，从而有利于填补凹凸不平的部分；通过化学或物理作用发生固化，使被粘物牢固地结合起来。
植筋强度的大小主要取决于钢筋与植筋粘结剂之间、混凝土与植筋粘结剂之间的粘结力：①植筋钢筋与植筋粘结剂之间的粘结力由他们之间的胶结力、摩擦力和机械咬合作用组成，这种粘结力的组成方式与钢筋混凝土不同的是，它是以次价力为主要作用的粘结力，而钢筋混凝土中机械咬合力是其主要作用的粘结力。②混凝土与植筋粘结剂之间的粘结力由他们之间的摩擦力、胶结力和锁键作用组成。
1.2 植筋工作机理结构连接荷载通过植筋钢筋传递给植筋粘结剂，植筋粘结剂将荷载沿植筋长度方向传递给混凝土，这种传力机理主要靠钢筋与植筋粘结剂以及混凝土与植筋粘结剂之间的粘结作用来实现的，其粘结作用的大小主要取决于植筋粘结剂与混凝土、植筋粘结剂与植筋钢筋之间接触面上的充满程度和浸润程度。
2植筋工作性能的影响因素
2.1 植筋粘结剂的影响目前市场上供应的植筋粘结剂种类、型号较多且性能各异，故在实际施工应用中，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。本论文试验采用快硬水泥为基料的粘结剂，因其与混凝土结构材料性能一致，故可在不影响正常生产运营的情况下较快达到预期强度，延长结构的使用寿命，而且施工设备简单，施工快捷方便。
2.2 混凝土基材的影响在其他条件相同的情况下，植筋极限拉拔力随混凝土强度的提高而提高，一是因为随着混凝土强度的提高，植筋粘结剂与混凝土粘结力增大；二是因为混凝土强度提高将会提高植筋粘结剂与混凝土之间的啮合作用，从而提高粘结强度。
混凝土基材应坚实，且具有较大的体量，能承担对被连接件的拉拔力和全部附加荷载的要求，且基材混凝土强度等级不应低于C20。存在严重缺陷和混凝土强度等级较低的基材，极限承载力较低，且很不可靠，所以风化混凝土、严重裂损混凝土、不密实混凝土、结构抹灰层、装饰层等，均不得作为植筋基材；否则，应对混凝土基材施行加固处理后才可作为植筋基材。
2.3 植筋施工质量的影响植筋施工质量控制主要有以下几点：①定位：植筋定位要准确，应按图纸设计要求准确布置，保证植筋钢筋与设计受力情况一致。②钻孔：植筋成孔采用冲击电钻钻孔，钻孔时要避免打断原结构钢筋，成孔后的孔壁应完好，无裂缝或其它质量缺陷，以避免影响构件的强度。其质量控制关键是钻孔直径及钻孔深度。③清孔：钻孔后立即清理，用刷子擦扫孔壁灰粉，然后用干净物体临时封堵孔口，以防尘土、砂粒等杂物落入，影响植筋钢筋与粘结剂的粘结力。④植筋表面处理：采用机械方法或钢丝刷擦除植筋部分表面铁锈和氧化层，然后用丙酮（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，以增加钢筋与植筋粘结剂的粘结力。⑤注入粘结剂：将配好的粘结剂，用专用注料筒从孔底注料，应注满孔体积的三分之二。⑥插筋：注料后，应立即将除锈后的钢筋植入孔内，孔口应有少量粘结料溢出以压平孔口。⑦养护固化：已植入孔内的钢筋在常温下养护，直至达到使用的粘结剂固结的规定时间，在固结时间内不得扰动，以保证植筋粘结力。⑧现场拉拔试验：植筋后，应在现场随机抽样，进行非破损性拉拔试验，以检验植筋质量是否达到设计要求。抽样数量按植筋总数的1‰计算，且不少于3根。
2.4 植筋深度及植筋的间距和边距的影响在相同条件的拉拔试验中，不同的植筋深度，不同类型的钢筋会产生不同的破坏形态，具有不同的拉拔力。当植筋深度达到或超过一定植筋深度时，植筋钢筋屈服的同时，周围混凝土也发生破坏，有明显的预兆，即合理的植筋深度。当植筋钢筋间距较小时，在靠近混凝土表面发生锥体破坏的部分，其锥体面会重合，在植筋边距较小的情况下，植筋周围混凝土会发生劈裂破坏。
2.5 植筋试件所处使用环境的影响植筋试件的使用环境对植筋的粘结质量也有一定影响。过高的温度、过大的振动和腐蚀介质都会对粘结质量有不同程度的影响。其次，植筋承受的荷载形式对粘结强度也会产生一定的影响，如静载或动载作用时，植筋的工作性能亦有区别。
3植筋力学性能分析
3.1 植筋的受力特点植筋的粘结作用比一般钢筋混凝土的粘结作用更为复杂，主要因为植筋过程涉及基材、植筋钢筋、植筋粘结剂三种材料以及基材与植筋粘结剂、植筋钢筋与植筋粘结剂两个接触面，并且每种材料都有其各自的特性。
3.2 植筋钢筋的粘结失效植筋钢筋在极限拉拔力F作用下，可能出现两种粘结失效状态：粘结强度失效：植筋钢筋与植筋粘结剂的粘结应力超过极限粘结强度的状态；粘结刚度失效：植筋钢筋与植筋粘结剂之间的相对滑移过大或滑移增长率过高的状态。
对于选定的植筋钢筋和粘结材料，植筋钢筋的屈服强度不变，而粘结材料与植筋钢筋的粘结强度则因植筋长度而异，因此，在某一特定的植筋长度下，粘结强度可等于屈服强度。可见，临界植筋长度实际上就是当极限拉拔力达到使钢筋屈服时，植筋钢筋从粘结材料中不被拔出所需的最小植筋长度。而植筋极限状态就是植筋钢筋的屈服应力和植筋钢筋与粘结材料之间的极限粘结应力同时达到的状态。一般而言，植筋钢筋的屈服强度和粘结材料对植筋钢筋的粘结强度都不是常量而是随机变量，所以临界植筋长度也是随机变量，植筋极限状态是不确定的。因此，要确定符合可靠度要求的设计植筋长度，一般应建立在大量试验的基础上。
4结语
综上所述，由于植筋技术具有诸多优越性，可以预见，植筋技术在未来建筑结构加固改造业以及混凝土的补强工程中将会有一个美好的前景，随着植筋技术的应用普及和植筋技术的深入研究，其理论将进一步成熟，并且其设计、施工、验收将有据可依，植筋技术应用也将进一步规范化和理论化。