植筋是以锚固胶将钢筋(包括钢螺杆,下同)种植于基材混凝土中,以连接新旧结构、构件,设计时仅考虑植筋承受轴向力。主要用途有以下几类:一是改变原建筑结构形式时,如增设或接长梁、柱、板、墙等构件,植筋作为新增混凝土结构内钢筋连接组件;二是原结构增加承载力时,如增大原构件的截面尺寸,植筋作为新增混凝土构件内钢筋连接组件;三是利用植筋充当预埋件和锚栓时,如植筋焊接钢锚板或以植螺杆作为紧固件固定钢锚板,连接安装钢结构、构件;四是以植筋替代预埋钢筋或补救原钢筋偏差等。
锚固胶按材料性质分为无机胶和有机胶。无机胶的主要原料是无机胶凝材料;有机胶主要有改性环氧树脂类、改性乙烯基脂类、不饱和聚酯类,前两类适用于承重结构,第三类适用于非承重结构。
植筋用的钢筋应为热轧带肋钢筋,不得使用光圆钢筋;植筋用的钢螺杆应为全螺纹螺杆,不得使用锚入部位无螺纹的螺杆。
植筋基材应为钢筋混凝土或预应力混凝土构件,其纵向受力钢筋一侧配筋率应≥0.2%,混凝土强度等级应不低于C20且不高于C60。连接悬挑结构构件的基材混凝土强度等级不应低于C25;安全等级为一级的基材混凝土强度等级不应低于C30。当基材混凝土处于特殊环境(如高温、高湿、动荷载、介质侵蚀等),要采用耐环境因素作用的锚固胶,并进行植筋适应性试验。基材混凝土的长期使用温度应符合锚固胶使用说明书要求,通常按≤50℃从严控制。基材混凝土的植筋部位应避开结构塑性铰区,以满足抗震要求。因为混凝土结构的塑性铰区(比如梁端)在地震时会发生塑性变形,导致植筋锚固部位基材混凝土开裂受损。
清理原结构、修整基材→放线定位→钻孔→清孔→钢筋加工、表面处理→锚固胶制备→注胶、插筋→固化、养护→质量检验。
基材上植筋孔和新增构件的规格、尺寸和位置应准确标识,同步查明基材混凝土内受力钢筋的位置(比如使用钢筋位置探测仪),调整植筋孔位避开原有钢筋,并由设计单位确认植筋位置。植筋孔与混凝土边缘的最小距离应≥50mm,植筋间距不应小于5倍钢筋直径。放线定位确认无误后方可钻孔。
4.2钻孔
钻孔要选择适宜的工具(比如电锤、风钻)一次成型,避免孔口周边(如孔边距、间距较小)和孔内壁混凝土被钻头震动破裂。有机胶植筋钻孔不应使用水钻成孔,光滑潮湿的孔壁对有机胶与混凝土的锚固不利。有机胶植筋前应使用含水率测定仪检测孔壁干燥程度,确保其符合要求。当孔内表层含水率无法降低至锚固胶使用说明书的要求时,应改用耐潮湿的锚固胶。无机胶植筋钻孔采用冲击钻和水钻均可,采用水钻时应避免损伤基材混凝土内原有受力钢筋。潮湿的孔壁可以增强无机胶与基材的粘结,但植筋孔内不得有积水,积水会改变无机胶的配合比。
成孔后立即用毛刷伸至孔底清除孔洞内的碎渣和粉尘,再用辅助工具彻底清理干净,必要时用棉纱沾丙酮清洗孔壁。手动气泵适合孔径≤20mm、孔深≤250mm的钻孔清理,高压水枪适合潮湿孔洞清孔,电动气泵、真空吸尘钻机适合各类清孔。清孔后若未立即注胶,应暂时封闭孔口,防止孔内落入尘土、油污和水分等。注胶或插筋作业前,清孔情况须逐一复验确认,如有异物应再次彻底清孔。
钢筋加工后应平直,无损伤、裂纹,清除钢筋表面的铁锈、油污,锚固长度范围要打磨出金属本色,用化学试剂(如丙酮)除去残留污渍。处理过的钢筋应尽快植入孔内,避免锚固端受到二次污染。如果植筋表面处理后短时间内不插筋,应防止处理过的植筋生锈或受污染。插筋时须复验钢筋表面处理情况,如有锈蚀、污渍应再次处理到位。
混合配制锚固胶,应单方向低速搅拌均匀,避免混入空气、灰尘、油、水等杂质,不得掺入任何外加剂。锚固包式无机胶制备时,将锚固包在水中浸泡后取出,包装纸应无破损,灌胶入孔前去除包装纸。采用自动混合注射筒式有机胶注胶,不得擅自改动(如不安装混合管、螺旋线等),注胶前应进行试操作,最初挤出的未均匀混合的胶体应废弃。注胶时将导管伸至孔底,从里向外注胶并排净空气,直至胶体灌注到规定范围。注胶速度不能过快,否则会导致空气排除不彻底或在胶体中形成气孔。无机胶注胶可利用其自由流动性灌注,或在孔口外接高位料斗灌注,或采用增压设备注胶。注胶量一般不少于孔深的2/3,以插筋后有少量胶溢出孔口为宜。贯通孔植筋时,可先插筋后注胶,插筋后用锚固胶或高强度无收缩砂浆封堵孔的两端,其中一端留置注胶口,另一端留置排气口。竖直贯通孔的注胶口在下、排气口在上。待封堵材料固化后进行高压注胶,注胶口、排气口均有锚固胶溢出时方停止注胶。倒垂孔注胶后,应及时封堵洞口,防止锚固胶倒流出植筋孔。无机胶注胶时为防止锚固胶持续溢出,也要适当封挡孔口。
注胶后应立即插筋,钢筋按一个方向边旋转边插入孔内,直至达到锚固深度,调整顺直。应确保钢筋与孔壁之间充满锚固胶、不留空隙,否则返工重做,不能以补注胶的方式来替代返工。锚固胶制备完成至注胶、插筋完成的操作时间,应符合锚固胶说明书的要求,否则应拔掉钢筋清除失效的锚固胶,返工重做。倒垂孔插筋完成后,应采取临时固定措施,防止钢筋从植筋孔中脱落。
注胶、插筋完成至锚固胶固化完成期间,植筋应静置养护,不得扰动钢筋。要派专人看护,防止植筋区域相关施工交叉作业对钢筋扰动,一旦有植筋被扰动,需要返工重做。无机胶插筋后,无机胶表面应覆盖保湿24h以防干裂,冬期施工应做好保温措施。