快凝無(wú)機(jī)植筋膠栓試驗(yàn)研究

尚守平+胡向軍+吳莉莉+楊甜

文章編號(hào)：16742974(2014)04006105

收稿日期：20130819

基金項(xiàng)目：國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011BAJ08B02)；湖南省科技計(jì)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目(06SK4057)

作者簡(jiǎn)介：尚守平（1953-）,男，山東黃縣人，湖南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師

通訊聯(lián)系人，E-mail:sps@hnu.edu.cn

摘要：對(duì)不同配合比下的無(wú)機(jī)膠凝材料試塊的抗壓強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行了研究，得到了一組在強(qiáng)度和凝結(jié)速率方面均較好的配合比.在此配合比下，試塊3d強(qiáng)度可到43.8MPa,達(dá)到28d抗壓強(qiáng)度的69.0%，且凝結(jié)時(shí)間小于5min，具有良好的快凝高強(qiáng)性能.利用其快凝高強(qiáng)的性能，制作了2種不同類型的無(wú)機(jī)植筋玻璃膠栓，通過(guò)混凝土基材的植筋拉拔試驗(yàn)，探討了不同鋼筋直徑、錨固深度、植筋角度以及植筋天數(shù)等因素下對(duì)極限拉拔承載力的影響.基于試驗(yàn)現(xiàn)象歸納了典型破壞形態(tài)，并根據(jù)極限拉拔承載力結(jié)果用數(shù)據(jù)回歸方法提出了相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式.

關(guān)鍵詞：快速凝固；玻璃膠栓；無(wú)機(jī)植筋；拉拔試驗(yàn)；錨固承載力

中圖分類號(hào)：TU526 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ExperimentalResearchonRapidsolidification

InorganicPlantingBolt



SHANGShouping,HUXiangjun,WULili,YANGTian



(CollegeofCivilEngineering,HunanUniv,Changsha，Hunan410082,China)

Abstract:Throughtheexperimentalresearchonthecompressivestrengthandsettingtimeofinorganiccementitiousmaterialsunderdifferentmixproportion,agoodmixproportionwithbetterstrengthandcondensationratewasobtained.Inthismixproportion,thestrengthoftestblockforthreedayswas43.7MPa,reaching69.0%ofthecompressivestrengthof28days,andthesettingtimewaslessthan5minwithgoodperformanceinrapidsolidificatioandhighstrength.Twodifferenttypesofinorganicglassplasticboltweremadeontherapidsolidificationandhighstrengthperformance,andthedrawingultimatebearingcapacityunderdifferentbardiameter,anchoragedepth,anchorageangleandtimefactorswasinvestigatedthroughtheanchoragedrawingexperiment.Basedontheexperimentalphenomena,typicalfailuremodesweresummarizedandrelativeanchoragelengthformulawithdataregressionwasputforwardonthebasisofultimatebearingcapacitydrawingresults.



Keywords:rapidsolidification；glassplasticbolt;inorganicanchorage;pullouttest;ultimatebearingcapacity



近年來(lái),中國(guó)建筑業(yè)發(fā)展飛速，從建國(guó)初期的大規(guī)模新建逐步邁向新建與改造并重時(shí)期，現(xiàn)有建筑物或構(gòu)造物的改造與維修加固已成為建筑業(yè)的新熱點(diǎn)[1].在建筑物和構(gòu)造物由于使用功能變化、不可抗力、結(jié)構(gòu)老化等原因需要進(jìn)行改造、加固和補(bǔ)強(qiáng)等過(guò)程中，植筋錨固技術(shù)通過(guò)利用粘結(jié)錨固材料使新增鋼筋與原有鋼筋共同工作有效地解決了這些問(wèn)題，從而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[2-3].

植筋錨固材料主要分為有機(jī)錨固材料和無(wú)機(jī)錨固材料.傳統(tǒng)的植筋技術(shù)多用有機(jī)錨固材料[4]，但該類材料在施工過(guò)程中普遍存在如：環(huán)保、焊接、防火以及耐久性較差等問(wèn)題，因此在目前的一些工程施工中，有機(jī)材料使用越來(lái)越受到限制.無(wú)機(jī)膠凝材料是近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型膠凝材料，前蘇聯(lián)Glukhovski等[5]使用碎石、鍋爐渣或高爐礦渣磨細(xì)，再用NaOH溶液或水玻璃溶液調(diào)制凈漿，得到了強(qiáng)度高達(dá)120MPa且穩(wěn)定性好的膠凝材料.Davidovits［6］提出了由堿激發(fā)煅燒高嶺土制成地聚合水泥.吳其勝等[7]通過(guò)復(fù)合堿組分對(duì)礦渣粉煤灰堿膠凝材料性能的影響，得到了采用復(fù)合堿組分激發(fā)礦渣粉煤灰體系，強(qiáng)度更高.趙三銀等[8]研究了無(wú)機(jī)礦粉對(duì)堿激發(fā)碳酸鹽膠凝材料性能的影響.鄭文忠等[9]針對(duì)目前植筋膠軟化點(diǎn)過(guò)低的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了可耐600°高溫的植筋用無(wú)機(jī)膠凝材料，并通過(guò)混

凝土上的植筋錨固性能試驗(yàn)得出了其粘結(jié)性能良好.鋼筋在混凝土中植筋錨固，國(guó)內(nèi)外專家已經(jīng)進(jìn)行了較

多研究，對(duì)鋼筋的錨固承載力與錨固深度、鋼筋直徑

和混凝土強(qiáng)度等級(jí)等不同條件均進(jìn)行了研究，取得了很多成果.本文根據(jù)堿激發(fā)礦渣性能研究出一種新型的高強(qiáng)快凝無(wú)機(jī)植筋錨固膠栓（由非水泥基粉料添加劑1與固化添加劑2兩者反應(yīng)生成），并對(duì)其抗壓性能、凝結(jié)性能及植筋錨固性能進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)研究與分析.

1材性試驗(yàn)與膠栓制備

1.1試驗(yàn)原材料

本試驗(yàn)?zāi)z栓成分由2種添加劑構(gòu)成，?；郀t礦渣微粉S95和NaOH固體混合物作為添加劑1；水玻璃為添加劑2，兩者混合均勻即生成快凝無(wú)機(jī)植筋膠.其中水玻璃和礦粉化學(xué)指標(biāo)如表1和表2所示.添加劑1中NaOH的成分、摻量和礦粉的堿度及活性等都是影響錨固材料凝結(jié)速率和強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，添加劑2中水玻璃的摻量也將對(duì)強(qiáng)度和凝結(jié)速率有很大影響.

表1水玻璃主要技術(shù)指標(biāo)

Tab.1ThemaintechnicalindicatorsofSodiumsilicate

模數(shù)

wSiO2

/%

wN2O

/%

密度

/(g?mL-1)

水不溶物

/%

wFe

/%

3.1

26.6

8.5

1.37

0.38

0.045

表2礦渣微粉品質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

Tab.2TestresultsofSlagqualityindex

密度

/(g?cm-3)

比表面積

/(m2?kg-1)

活性指數(shù)/%

7d

28d

流動(dòng)度比

/%

含水量

/%

wSO3

/%

w氯離子

/%

w燒失量

/%

2.87

432

83

103

103

0.12

0.42

0.007

0.52

1.2材性試驗(yàn)

本膠栓主要用于工程中植入剪切器件，考慮到在一些工程中水平面、豎向面，尤其是仰面植入有快凝需要，在前期做的材料配合比試驗(yàn)著重考慮強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間.將非水泥基粉料添加劑1與固化添加劑2中成分按不同的配合比制作多組立方體試塊，試塊尺寸為70．7mm×70．7mm×70.7mm，同時(shí)記下初凝的時(shí)間.對(duì)不同配合比下的試塊在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，然后分別進(jìn)行3,7,14和28d的抗壓試驗(yàn)，材料強(qiáng)度性能研究的方法按照J(rèn)GJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法進(jìn)行，抗壓試驗(yàn)如圖1所示.不同配合比試塊，其抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示.



圖1試塊抗壓試驗(yàn)

Fig.1Testblockcompressiontesting

表3試塊抗壓強(qiáng)度

Tab.3Compressivestrengthoftestblock

分組抗壓強(qiáng)度/MPa

3d

7d

14d

28d

1

43.8

52.9

57.1

63.5

2

41.3

50.7

56.5

59.9

3

40.1

49.4

55.4

58.7

4

35.7

43.2

50.4

52.4

由表3可知，第1組試塊3d強(qiáng)度即可到43.8MPa,達(dá)到28d抗壓強(qiáng)度的69.0%，7d的強(qiáng)度達(dá)到28d的83.3%，隨后強(qiáng)度仍有增長(zhǎng)，但增速趨于緩慢.且在凝結(jié)時(shí)間上，第1組采用機(jī)械攪拌2min左右就可以達(dá)到初凝，人工攪拌時(shí)間稍長(zhǎng)，但一般也不超過(guò)5min，相對(duì)其他組凝結(jié)速率更符合需要.由此可看出，該配合比下的無(wú)機(jī)錨固材料在抗壓強(qiáng)度和快凝性能方面都較好.

1.3膠栓制備

由于該無(wú)機(jī)錨固材料凝結(jié)速率很快，在施工中不方便現(xiàn)場(chǎng)攪拌使用,為了利用其高強(qiáng)快凝的性能以方便用于某些需要快速凝固的施工中，故加入玻璃管制成無(wú)機(jī)玻璃膠栓,成品膠栓使用方便，保存時(shí)間較長(zhǎng)，可在工程中大量應(yīng)用.

試驗(yàn)制作的膠栓分為套管型膠栓和兩截型膠栓2種.套管型膠栓，如圖2所示，采用2種不同直徑的薄玻璃管，玻璃管直徑根據(jù)植筋孔大小確定，長(zhǎng)度根據(jù)材性試驗(yàn)中得到的配合比與植筋孔深度綜合考慮確定.先將所有玻璃管一端封口，添加劑2放入小直徑玻璃管中，然后另一端封口，冷卻一段時(shí)間后，將其套入大直徑玻璃管中，再加入添加劑1后封口，即得到套管型膠栓.兩截型膠栓，如圖3所示，采用相同直徑的薄玻璃管，玻璃管直徑根據(jù)植筋孔大小確定，長(zhǎng)度根據(jù)植筋深度與配合比綜合考慮確定.先將所有玻璃管一端封口，按要求裝入相應(yīng)的添加劑1和2，最后將所有玻璃管完全封口即得到兩截型膠栓.



圖2套管型膠栓

Fig.2Casingplasticbolt



圖3兩截型膠栓

Fig.3Twopartsplasticbolt



2植筋膠栓施工工藝

植筋的施工過(guò)程：1）定位放線，清理原有結(jié)構(gòu)基層表面，露出需打孔的結(jié)構(gòu)層，依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行定位，標(biāo)明植筋錨固點(diǎn)的鉆孔位置．2）鉆孔，鉆孔時(shí)應(yīng)確?？锥创怪保疃葷M足設(shè)計(jì)要求，鉆孔直徑宜取為D+4mm（D為鋼筋直徑）．3）清理孔洞，鉆孔完后使用氣泵軟管將孔洞內(nèi)產(chǎn)生的灰渣和粉塵吹凈，然后用清水沖洗孔洞，清除殘余的粉塵．4）澆水濕潤(rùn)，該植筋膠栓為無(wú)機(jī)材料，具有親水性，而混凝土基材存在吸水性，會(huì)將植筋膠體內(nèi)的水分吸走而使膠體不能正常水化硬化，進(jìn)而影響植筋的質(zhì)量,所以應(yīng)在植筋前充分濕潤(rùn)試件．5）放入植筋膠和植筋，套管型植筋膠栓直接放入孔洞內(nèi)，兩截型植筋膠栓，先放入裝有添加劑2的膠栓，再放入裝有添加劑1的膠栓；植筋時(shí)，邊深入邊旋轉(zhuǎn)緩慢插入至孔底，帶肋鋼筋可以使2種添加劑充分?jǐn)嚢杈鶆颍?）養(yǎng)護(hù)，為了使膠體能夠很好地凝結(jié)硬化，在植筋完后的4個(gè)小時(shí)內(nèi)就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行濕水養(yǎng)護(hù)，剛開(kāi)始一天應(yīng)養(yǎng)護(hù)3~4次，隨時(shí)間延長(zhǎng)可逐漸減少，養(yǎng)護(hù)7~14d為宜.

3拉拔試驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1植筋試驗(yàn)

植筋拉拔試驗(yàn)在試驗(yàn)室廢棄C25混凝土基材上進(jìn)行，在其表面鉆孔間距≥200mm，孔的直徑與所植鋼筋的直徑有關(guān).本次試驗(yàn)采用HRB400級(jí)鋼筋，直徑分別為6，8和10mm,植入深度分別為10倍,15倍和20倍鋼筋直徑．拉拔試驗(yàn)裝置采用北京煤炭科學(xué)研究總院研制的YS1型拉拔儀，測(cè)量精度為0.1kN.加載機(jī)制采用GB/50367-2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》中的均勻速率加載.

3.2試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)共植筋168根．套管型玻璃管膠栓植筋78根，其中水平面植筋60根，豎向面植筋18根；兩截型玻璃管膠栓植筋90根，其中水平面植筋54根，豎向面植筋36根.植筋過(guò)程中考慮不同鋼筋直徑、錨固深度、植筋角度以及植筋天數(shù)等因素對(duì)鋼筋拉拔承載力的影響，試驗(yàn)測(cè)得極限拉拔承載力結(jié)果平均值如表4所示.當(dāng)鋼筋有拉斷時(shí)，保守取拉斷時(shí)的錨固承載力作為膠栓的極限承載力，其中不帶括號(hào)的數(shù)值為套管型膠栓極限拉拔承載力，帶括號(hào)數(shù)值為兩截型膠栓極限拉拔承載力.

表4鋼筋極限拉拔承載力結(jié)果

Tab.4TheresultoftheultimatebearingcapacityofreinforcementpullouttestkN

鋼筋直徑

植筋深度/mm

3d強(qiáng)度

7d強(qiáng)度

14d強(qiáng)度

28d強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度

標(biāo)準(zhǔn)值

水平面Ф6

60

2.8

5.0

6.2

7.7

90

6.9（6.3）

12.5（16.7）

-

-

120

13.2（15.0）

19.0（19.1）

(19.5)

（20.1）11.3

水平面Ф8

80

10.8（9.3）

21.7（17.9）

23.1（27.3）

25.4（32.0）

120

19.8（19.7）

25.8（26.7）

(28.2)

（34.4）

160

25.2（22.1）

29.6（28.7）

(32.7)

(33.6)

20.1

水平面Ф10

100

14.7

27.1

34.8

52.1

31.4

豎向面Ф6

90

（3.0）

（5.9）

-

-

120

(4.3)

(7.8)

（13.1）

（19.5）

11.3

豎向面Ф8

80

5.0

9.6

-

-

120

7.1（5.1）

17.9（17.2）

23.3（27.6）

29.4（31.0）

160

(10.9)

(20.6)

-

-

20.1

3.3數(shù)據(jù)分析與結(jié)果討論

對(duì)不同因素下測(cè)到的鋼筋極限錨固承載力，分析結(jié)果如圖4~圖6所示，并結(jié)合表4可得以下結(jié)論（D為鋼筋直徑）：

1)不同直徑的植筋破壞在達(dá)到一定天數(shù)后基本都能使鋼筋達(dá)到屈服甚至拉斷，除了部分在錨固深度為10D時(shí)因其錨固深度較淺導(dǎo)致強(qiáng)度較低，其效果較差外，整體的試驗(yàn)拉拔承載力還是較高的.

圖4套管型與兩截型強(qiáng)度對(duì)比

Fig.4ComparisonofstrengthbetweenCasingplastic

boltandtwopartsplasticbolt





圖5套管型膠栓在10D時(shí)拉拔力隨鋼筋直徑變化



Fig.5Pullingforcewiththebardiameter

in10DofCasingplasticbolt





圖6兩截型膠栓水平面植筋Ф8時(shí)

植入深度與抗拔力變化



Fig.6Pullingforcewiththeimplantdepthchanges

ofФ8inthehorizontalplaneoftwopartsplasticbolt



2)錨固深度對(duì)極限承載力存在一定的影響，錨固深度越深，承載力越大，但達(dá)到一定深度后并不成正比例關(guān)系且錨固深度對(duì)極限承載力增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)幅度遠(yuǎn)弱于時(shí)間因素.試驗(yàn)中得到錨固深度為15D時(shí)，雖早期承載力小于20D，但隨時(shí)間增長(zhǎng)后期極限錨固承載力基本相同，考慮到工程中錨固長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)不利于施工，由此可在滿足承載力要求前提下選擇比較經(jīng)濟(jì)合理的錨固深度.

3)植筋天數(shù)對(duì)極限承載力有很大影響，當(dāng)水平面植筋時(shí)，極限承載力在3~7d時(shí)增長(zhǎng)較快，7d時(shí)可達(dá)到鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的108.0%~168.1%（錨固深度≥15D），隨后趨于平緩.當(dāng)豎向面植筋時(shí)，拉拔承載力增長(zhǎng)相對(duì)滯后.由此可得到不同形式錨固面植筋的合理養(yǎng)護(hù)天數(shù).

4)對(duì)比2種形式的錨固面，水平面植筋的效果比豎直面要更理想一些，且兩者拉拔承載力前期差異較大，后期逐漸減小.這可能與2種膠栓在不同形式的錨固面的反應(yīng)速率及是否能充分反應(yīng)有關(guān).

5)由圖4可知，兩截型的早期承載力較套管型稍低，但相差不大，而后期強(qiáng)度兩截型要更高一些，同時(shí)考慮到制作工序，兩截型膠栓較套管型膠栓簡(jiǎn)單易制作，更適于應(yīng)用.

6)試驗(yàn)中觀察鉆孔周圍混凝土基材表面的破損模式，當(dāng)錨固深度較淺或植筋天數(shù)較少時(shí)，破壞形式多為粘結(jié)破壞，鋼筋被拉出或混凝土呈錐形體破壞，沒(méi)有明顯征兆，呈脆性破壞.當(dāng)植筋深度較深或植筋天數(shù)較長(zhǎng)時(shí)，破壞形式多為復(fù)合破壞(錐形體破壞+植筋膠與基材粘結(jié)破壞或錐形體破壞+鋼筋被拉斷)，破壞有較明顯征兆.

3.4相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式

根據(jù)兩截型膠栓植筋試驗(yàn)結(jié)果，考慮到粘結(jié)強(qiáng)度與各影響因素之間的關(guān)系，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得到平均粘結(jié)強(qiáng)度公式為：

τu=λ(－0.3475la/D+0.2319t+11.2).(1)

式中：t為植筋天數(shù)；λ為不同面修正系數(shù).

由錨固承載力極限方程：

fyAs=τuπDla.(2)

代入可得相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

［la/D］=fy/［λ(－1.39la/D+

0.9276t+44.8)］.(3)

對(duì)于水平面植筋λ可取1.0,對(duì)于豎向面植筋，當(dāng)植筋超過(guò)7d時(shí)建議λ取0.85.

4結(jié)論

1)制作了套管型和兩截型2種無(wú)機(jī)膠栓，通過(guò)植筋試驗(yàn)分析研究了不同因素下對(duì)極限拉拔承載力的影響，得出了在錨固深度大于15倍鋼筋直徑，植筋天數(shù)在水平面大于7d，豎向面大于14d時(shí)，錨固強(qiáng)度易得到保證.

2)通過(guò)多組配合比試塊的抗壓試驗(yàn)和凝結(jié)速率對(duì)比得到了一組兩者性能兼優(yōu)的材料組分比例，用該配合比制作的植筋膠3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到43.8MPa,且凝結(jié)速率很快，滿足高強(qiáng)快凝的要求,能適用于水平面和豎向面植筋有快凝需要的工程中.

參考文獻(xiàn)［1］ 范錫盛,曹薇,岳清瑞. 建筑物改造和維修加固新技術(shù)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社,1999：1-3.FAN Xisheng, CAO Wei, YUE Qqingrui.Building renovation and repair reinforcement of new technologies[M]. Beijing:China Buildingmaterials Press, 1999：1-3.(In Chinese) [2] 柯梅生.化學(xué)植筋技術(shù)的試驗(yàn)研究與工程[J].施工技術(shù)，2001,30 （2）:13-30. KE Meisheng. Expeimental research and engineering application of technique ofchemicallyplanted steel bar[J].Construction Technology,2001,30(2):13-30.(In Chinese) [3] 周新剛. 混凝土植筋錨固性能分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(7):1169-1173. ZHOU Xingang.Anchorage behavior of postembedded bars in concrete subjected totension[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2003,22(7):1169-1173．(In Chinese)[4] LEEA H S,TAKAFUMI N. Evaluation of the bond properties between concrete and rebar as a function of the degree of rebar corrosion[J].Cement and Concrete Research,2002,32:1313-1318.[5] GLUKHOVSKI V D,ROSTOVSKAJA G S.High strength slagalkali cements[C]//Proceedings of the 7th International Congress on the Chemistry of Cements.Paris:Amarkai AB and Congrex,1980:164-168.［6］ DAVIDOVITS J. Geopolymers and geopolymeric materials［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1989,35(2):429-441.[7] 吳其勝,李玉壽,李玉華. 復(fù)合堿組分對(duì)礦渣粉煤灰堿膠凝材料性能的影響[J].粉煤灰綜合利用,2001(2):20-22. WU Qingsheng,LI Yushou,LI Yuhua.Influence of compound alkali on the performance of alkali activated cement with the slag and fly ash[J].Fly Ash Comprehensive Utilization,2001(2):20 -22.(In Chinese)[8] 趙三銀,余其俊,喬飛,等. 無(wú)機(jī)礦粉對(duì)堿激發(fā)碳酸鹽膠凝材料性能的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2004,26(7):20-23.ZHAO Sanyin,YU Qijin,QIAO Fe, et al.Influence of inorganicmineral powder on the property of alkali activatedcarbonatites cementitious material[J].Journal of Wnhan University of Technology,2004,26(7):20-23.(In Chinese)[9] 鄭文忠,陳偉宏,張建華. 堿礦渣膠凝材料作膠粘結(jié)劑的植筋性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(14):10-14. ZENG Weizhong,CHEN Weihong,ZHANG Jianhua.Experimental research on performance of bonded rebars with alkali activated cementitious material[J].Journal of Wnhan University of Technology,2009,31(14):10-14.(In Chinese)

Fig.4ComparisonofstrengthbetweenCasingplastic

boltandtwopartsplasticbolt





圖5套管型膠栓在10D時(shí)拉拔力隨鋼筋直徑變化



Fig.5Pullingforcewiththebardiameter

in10DofCasingplasticbolt





圖6兩截型膠栓水平面植筋Ф8時(shí)

植入深度與抗拔力變化



Fig.6Pullingforcewiththeimplantdepthchanges

ofФ8inthehorizontalplaneoftwopartsplasticbolt



2)錨固深度對(duì)極限承載力存在一定的影響，錨固深度越深，承載力越大，但達(dá)到一定深度后并不成正比例關(guān)系且錨固深度對(duì)極限承載力增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)幅度遠(yuǎn)弱于時(shí)間因素.試驗(yàn)中得到錨固深度為15D時(shí)，雖早期承載力小于20D，但隨時(shí)間增長(zhǎng)后期極限錨固承載力基本相同，考慮到工程中錨固長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)不利于施工，由此可在滿足承載力要求前提下選擇比較經(jīng)濟(jì)合理的錨固深度.

3)植筋天數(shù)對(duì)極限承載力有很大影響，當(dāng)水平面植筋時(shí)，極限承載力在3~7d時(shí)增長(zhǎng)較快，7d時(shí)可達(dá)到鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的108.0%~168.1%（錨固深度≥15D），隨后趨于平緩.當(dāng)豎向面植筋時(shí)，拉拔承載力增長(zhǎng)相對(duì)滯后.由此可得到不同形式錨固面植筋的合理養(yǎng)護(hù)天數(shù).

4)對(duì)比2種形式的錨固面，水平面植筋的效果比豎直面要更理想一些，且兩者拉拔承載力前期差異較大，后期逐漸減小.這可能與2種膠栓在不同形式的錨固面的反應(yīng)速率及是否能充分反應(yīng)有關(guān).

5)由圖4可知，兩截型的早期承載力較套管型稍低，但相差不大，而后期強(qiáng)度兩截型要更高一些，同時(shí)考慮到制作工序，兩截型膠栓較套管型膠栓簡(jiǎn)單易制作，更適于應(yīng)用.

6)試驗(yàn)中觀察鉆孔周圍混凝土基材表面的破損模式，當(dāng)錨固深度較淺或植筋天數(shù)較少時(shí)，破壞形式多為粘結(jié)破壞，鋼筋被拉出或混凝土呈錐形體破壞，沒(méi)有明顯征兆，呈脆性破壞.當(dāng)植筋深度較深或植筋天數(shù)較長(zhǎng)時(shí)，破壞形式多為復(fù)合破壞(錐形體破壞+植筋膠與基材粘結(jié)破壞或錐形體破壞+鋼筋被拉斷)，破壞有較明顯征兆.

3.4相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式

根據(jù)兩截型膠栓植筋試驗(yàn)結(jié)果，考慮到粘結(jié)強(qiáng)度與各影響因素之間的關(guān)系，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得到平均粘結(jié)強(qiáng)度公式為：

τu=λ(－0.3475la/D+0.2319t+11.2).(1)

式中：t為植筋天數(shù)；λ為不同面修正系數(shù).

由錨固承載力極限方程：

fyAs=τuπDla.(2)

代入可得相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

［la/D］=fy/［λ(－1.39la/D+

0.9276t+44.8)］.(3)

對(duì)于水平面植筋λ可取1.0,對(duì)于豎向面植筋，當(dāng)植筋超過(guò)7d時(shí)建議λ取0.85.

4結(jié)論

1)制作了套管型和兩截型2種無(wú)機(jī)膠栓，通過(guò)植筋試驗(yàn)分析研究了不同因素下對(duì)極限拉拔承載力的影響，得出了在錨固深度大于15倍鋼筋直徑，植筋天數(shù)在水平面大于7d，豎向面大于14d時(shí)，錨固強(qiáng)度易得到保證.

2)通過(guò)多組配合比試塊的抗壓試驗(yàn)和凝結(jié)速率對(duì)比得到了一組兩者性能兼優(yōu)的材料組分比例，用該配合比制作的植筋膠3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到43.8MPa,且凝結(jié)速率很快，滿足高強(qiáng)快凝的要求,能適用于水平面和豎向面植筋有快凝需要的工程中.

參考文獻(xiàn)［1］ 范錫盛,曹薇,岳清瑞. 建筑物改造和維修加固新技術(shù)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社,1999：1-3.FAN Xisheng, CAO Wei, YUE Qqingrui.Building renovation and repair reinforcement of new technologies[M]. Beijing:China Buildingmaterials Press, 1999：1-3.(In Chinese) [2] 柯梅生.化學(xué)植筋技術(shù)的試驗(yàn)研究與工程[J].施工技術(shù)，2001,30 （2）:13-30. KE Meisheng. Expeimental research and engineering application of technique ofchemicallyplanted steel bar[J].Construction Technology,2001,30(2):13-30.(In Chinese) [3] 周新剛. 混凝土植筋錨固性能分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(7):1169-1173. ZHOU Xingang.Anchorage behavior of postembedded bars in concrete subjected totension[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2003,22(7):1169-1173．(In Chinese)[4] LEEA H S,TAKAFUMI N. Evaluation of the bond properties between concrete and rebar as a function of the degree of rebar corrosion[J].Cement and Concrete Research,2002,32:1313-1318.[5] GLUKHOVSKI V D,ROSTOVSKAJA G S.High strength slagalkali cements[C]//Proceedings of the 7th International Congress on the Chemistry of Cements.Paris:Amarkai AB and Congrex,1980:164-168.［6］ DAVIDOVITS J. Geopolymers and geopolymeric materials［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1989,35(2):429-441.[7] 吳其勝,李玉壽,李玉華. 復(fù)合堿組分對(duì)礦渣粉煤灰堿膠凝材料性能的影響[J].粉煤灰綜合利用,2001(2):20-22. WU Qingsheng,LI Yushou,LI Yuhua.Influence of compound alkali on the performance of alkali activated cement with the slag and fly ash[J].Fly Ash Comprehensive Utilization,2001(2):20 -22.(In Chinese)[8] 趙三銀,余其俊,喬飛,等. 無(wú)機(jī)礦粉對(duì)堿激發(fā)碳酸鹽膠凝材料性能的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2004,26(7):20-23.ZHAO Sanyin,YU Qijin,QIAO Fe, et al.Influence of inorganicmineral powder on the property of alkali activatedcarbonatites cementitious material[J].Journal of Wnhan University of Technology,2004,26(7):20-23.(In Chinese)[9] 鄭文忠,陳偉宏,張建華. 堿礦渣膠凝材料作膠粘結(jié)劑的植筋性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(14):10-14. ZENG Weizhong,CHEN Weihong,ZHANG Jianhua.Experimental research on performance of bonded rebars with alkali activated cementitious material[J].Journal of Wnhan University of Technology,2009,31(14):10-14.(In Chinese)

Fig.4ComparisonofstrengthbetweenCasingplastic

boltandtwopartsplasticbolt

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圖5套管型膠栓在10D時(shí)拉拔力隨鋼筋直徑變化



Fig.5Pullingforcewiththebardiameter

in10DofCasingplasticbolt

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

圖6兩截型膠栓水平面植筋Ф8時(shí)

植入深度與抗拔力變化



Fig.6Pullingforcewiththeimplantdepthchanges

ofФ8inthehorizontalplaneoftwopartsplasticbolt



2)錨固深度對(duì)極限承載力存在一定的影響，錨固深度越深，承載力越大，但達(dá)到一定深度后并不成正比例關(guān)系且錨固深度對(duì)極限承載力增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)幅度遠(yuǎn)弱于時(shí)間因素.試驗(yàn)中得到錨固深度為15D時(shí)，雖早期承載力小于20D，但隨時(shí)間增長(zhǎng)后期極限錨固承載力基本相同，考慮到工程中錨固長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)不利于施工，由此可在滿足承載力要求前提下選擇比較經(jīng)濟(jì)合理的錨固深度.

3)植筋天數(shù)對(duì)極限承載力有很大影響，當(dāng)水平面植筋時(shí)，極限承載力在3~7d時(shí)增長(zhǎng)較快，7d時(shí)可達(dá)到鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的108.0%~168.1%（錨固深度≥15D），隨后趨于平緩.當(dāng)豎向面植筋時(shí)，拉拔承載力增長(zhǎng)相對(duì)滯后.由此可得到不同形式錨固面植筋的合理養(yǎng)護(hù)天數(shù).

4)對(duì)比2種形式的錨固面，水平面植筋的效果比豎直面要更理想一些，且兩者拉拔承載力前期差異較大，后期逐漸減小.這可能與2種膠栓在不同形式的錨固面的反應(yīng)速率及是否能充分反應(yīng)有關(guān).

5)由圖4可知，兩截型的早期承載力較套管型稍低，但相差不大，而后期強(qiáng)度兩截型要更高一些，同時(shí)考慮到制作工序，兩截型膠栓較套管型膠栓簡(jiǎn)單易制作，更適于應(yīng)用.

6)試驗(yàn)中觀察鉆孔周圍混凝土基材表面的破損模式，當(dāng)錨固深度較淺或植筋天數(shù)較少時(shí)，破壞形式多為粘結(jié)破壞，鋼筋被拉出或混凝土呈錐形體破壞，沒(méi)有明顯征兆，呈脆性破壞.當(dāng)植筋深度較深或植筋天數(shù)較長(zhǎng)時(shí)，破壞形式多為復(fù)合破壞(錐形體破壞+植筋膠與基材粘結(jié)破壞或錐形體破壞+鋼筋被拉斷)，破壞有較明顯征兆.

3.4相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式

根據(jù)兩截型膠栓植筋試驗(yàn)結(jié)果，考慮到粘結(jié)強(qiáng)度與各影響因素之間的關(guān)系，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得到平均粘結(jié)強(qiáng)度公式為：

τu=λ(－0.3475la/D+0.2319t+11.2).(1)

式中：t為植筋天數(shù)；λ為不同面修正系數(shù).

由錨固承載力極限方程：

fyAs=τuπDla.(2)

代入可得相對(duì)錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

［la/D］=fy/［λ(－1.39la/D+

0.9276t+44.8)］.(3)

對(duì)于水平面植筋λ可取1.0,對(duì)于豎向面植筋，當(dāng)植筋超過(guò)7d時(shí)建議λ取0.85.

4結(jié)論

1)制作了套管型和兩截型2種無(wú)機(jī)膠栓，通過(guò)植筋試驗(yàn)分析研究了不同因素下對(duì)極限拉拔承載力的影響，得出了在錨固深度大于15倍鋼筋直徑，植筋天數(shù)在水平面大于7d，豎向面大于14d時(shí)，錨固強(qiáng)度易得到保證.

2)通過(guò)多組配合比試塊的抗壓試驗(yàn)和凝結(jié)速率對(duì)比得到了一組兩者性能兼優(yōu)的材料組分比例，用該配合比制作的植筋膠3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到43.8MPa,且凝結(jié)速率很快，滿足高強(qiáng)快凝的要求,能適用于水平面和豎向面植筋有快凝需要的工程中.

參考文獻(xiàn)［1］ 范錫盛,曹薇,岳清瑞. 建筑物改造和維修加固新技術(shù)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社,1999：1-3.FAN Xisheng, CAO Wei, YUE Qqingrui.Building renovation and repair reinforcement of new technologies[M]. Beijing:China Buildingmaterials Press, 1999：1-3.(In Chinese) [2] 柯梅生.化學(xué)植筋技術(shù)的試驗(yàn)研究與工程[J].施工技術(shù)，2001,30 （2）:13-30. KE Meisheng. Expeimental research and engineering application of technique ofchemicallyplanted steel bar[J].Construction Technology,2001,30(2):13-30.(In Chinese) [3] 周新剛. 混凝土植筋錨固性能分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,22(7):1169-1173. ZHOU Xingang.Anchorage behavior of postembedded bars in concrete subjected totension[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2003,22(7):1169-1173．(In Chinese)[4] LEEA H S,TAKAFUMI N. Evaluation of the bond properties between concrete and rebar as a function of the degree of rebar corrosion[J].Cement and Concrete Research,2002,32:1313-1318.[5] GLUKHOVSKI V D,ROSTOVSKAJA G S.High strength slagalkali cements[C]//Proceedings of the 7th International Congress on the Chemistry of Cements.Paris:Amarkai AB and Congrex,1980:164-168.［6］ DAVIDOVITS J. Geopolymers and geopolymeric materials［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1989,35(2):429-441.[7] 吳其勝,李玉壽,李玉華. 復(fù)合堿組分對(duì)礦渣粉煤灰堿膠凝材料性能的影響[J].粉煤灰綜合利用,2001(2):20-22. WU Qingsheng,LI Yushou,LI Yuhua.Influence of compound alkali on the performance of alkali activated cement with the slag and fly ash[J].Fly Ash Comprehensive Utilization,2001(2):20 -22.(In Chinese)[8] 趙三銀,余其俊,喬飛,等. 無(wú)機(jī)礦粉對(duì)堿激發(fā)碳酸鹽膠凝材料性能的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2004,26(7):20-23.ZHAO Sanyin,YU Qijin,QIAO Fe, et al.Influence of inorganicmineral powder on the property of alkali activatedcarbonatites cementitious material[J].Journal of Wnhan University of Technology,2004,26(7):20-23.(In Chinese)[9] 鄭文忠,陳偉宏,張建華. 堿礦渣膠凝材料作膠粘結(jié)劑的植筋性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(14):10-14. ZENG Weizhong,CHEN Weihong,ZHANG Jianhua.Experimental research on performance of bonded rebars with alkali activated cementitious material[J].Journal of Wnhan University of Technology,2009,31(14):10-14.(In Chinese)