后錨固填充墻拉結(jié)筋錨固承載力檢測影響因素分析

付 仁

(福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350108)

0 引言

房屋建筑中的填充墻均需要布設(shè)拉結(jié)筋，使填充墻與主體結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)，降低填充墻與主體結(jié)構(gòu)接縫處的開裂概率，提高填充墻抗震性能。基于混凝土基材的填充墻拉結(jié)筋布設(shè)方式有兩種，一是預(yù)埋，二是后置。預(yù)埋的方式雖然具有可靠、拉結(jié)強(qiáng)度高等優(yōu)勢，但是缺點(diǎn)更大，如拉結(jié)筋數(shù)量不夠、間距因各種原因錯(cuò)位，或設(shè)計(jì)變更造成后期補(bǔ)充拉結(jié)筋等。目前，施工現(xiàn)場運(yùn)用較多的是后置錨固方式進(jìn)行填充墻拉結(jié)筋施工。國家、行業(yè)及各地區(qū)也均編制了很多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范施工和驗(yàn)收[1～4]。錨固承載力是后置錨固件最為主要的參數(shù)，關(guān)系到拉結(jié)筋的使用壽命。國內(nèi)外學(xué)者對植筋錨固性能和施工工藝有較完整的總結(jié)歸納。Cook[5]通過歸納總結(jié)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將植筋的破壞形式進(jìn)行詳細(xì)劃分。國內(nèi)張建榮[6]在Cook的基礎(chǔ)上對粘結(jié)錨固機(jī)理和破壞形式開展進(jìn)一步研究。

后錨固填充墻拉結(jié)筋作為植筋系統(tǒng)中的一個(gè)類別，其錨固機(jī)理與植筋系統(tǒng)是一致的，只不過在施工工藝、檢測等方面略有區(qū)別。齊敬等[7]通過大量試驗(yàn)，對填充墻拉結(jié)筋錨固承載力的影響因素進(jìn)行分析。遲延濤[8]對填充墻拉結(jié)筋多種施工方法進(jìn)行簡單評述。本文在其他專家學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，簡單介紹基于混凝土基材的填充墻后置錨固拉結(jié)筋的基本特性，詳細(xì)闡述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對檢測方面的具體規(guī)定，重點(diǎn)分析錨固承載力檢測結(jié)果的影響因素。

1 后錨固填充墻拉結(jié)筋基本特性

1.1 后錨固填充墻拉結(jié)筋系統(tǒng)

后錨固填充墻拉結(jié)筋系統(tǒng)，主要包含混凝土基材、鋼筋、粘結(jié)劑3個(gè)部分，圖1為它們之間組合關(guān)系。

圖1 填充墻后錨固拉結(jié)筋系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場施工情況及相關(guān)規(guī)范要求，填充墻后錨固拉結(jié)筋系統(tǒng)在施工過程應(yīng)符合以下要求：

(1)鋼筋采用公稱直徑6mm熱軋帶肋鋼筋。工程中填充墻用拉結(jié)筋使用6mm鋼筋能夠充分滿足填充墻相關(guān)抗震性能要求。但是相關(guān)研究表明[4]，帶肋鋼筋的錨固承載力是光圓鋼筋的1.35倍，所以，不能用光圓鋼筋。

(2)研究表明[7]，在混凝土基材中植入帶肋鋼筋，其錨固承載力與錨孔直徑、深度關(guān)聯(lián)性不大。因此，這兩個(gè)取值以設(shè)計(jì)的具體要求為優(yōu)選值，沒有設(shè)計(jì)要求時(shí)，錨孔直徑和錨固深度分別要達(dá)到10mm和75mm[4]。

(3)混凝土基材厚度、錨孔之間凈距、錨孔距基材邊緣距離等均要控制到位。

1.2 后錨固拉結(jié)筋受力機(jī)理

基于混凝土基材的填充墻后錨固拉結(jié)筋體系受力機(jī)理主要是：填充墻與基材結(jié)構(gòu)連接荷載通過拉結(jié)筋傳遞到粘結(jié)劑，然后再順著錨固長度范圍的拉結(jié)筋傳導(dǎo)到混凝土基材，這一過程的實(shí)現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上依賴于粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度和施工水平。

2 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對檢測方面的規(guī)定

2.1 不同規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定

(1)規(guī)范GB 50203-2011僅在判定依據(jù)和抽樣數(shù)量作出規(guī)定。

判定依據(jù)：非破壞性檢測值取6.0kN，此時(shí)混凝土基材無裂縫、鋼筋無滑移，且持荷2min內(nèi)荷載值降低≤5%。檢測值的取值通過式(1)計(jì)算得到，拉結(jié)筋直徑為6mm，拉結(jié)筋屈服強(qiáng)度為235MPa。

Nt=0.90Asfyk

(1)

式中：Nt——填充墻拉結(jié)筋后錨固檢測值；

As——拉結(jié)筋面積；

fyk——拉結(jié)筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

抽樣數(shù)量：由于施工水平的參差不齊，該規(guī)范規(guī)定的抽樣數(shù)量較嚴(yán)格，如表1所示。

表1 GB 50203-2011的抽樣數(shù)量 根/

(2)規(guī)范JGJ 145-2013在檢測方法、判定依據(jù)及抽樣數(shù)量等方面進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。

檢測方法：加載方式分為連續(xù)加載和分級加載，有非破壞性檢測和破壞性檢測兩種手段。

抽樣數(shù)量：應(yīng)取每一檢測批拉結(jié)筋總數(shù)的0.1%且不少于3件。

(3)規(guī)范DBJ/T 13-129-2010是在JGJ 145-2013基礎(chǔ)上，對后錨固填充墻拉結(jié)筋進(jìn)行詳細(xì)說明。檢測方法、判定依據(jù)與JGJ 145-2013規(guī)范一致。抽樣數(shù)量方面，規(guī)定單位工程每一樓層為一個(gè)檢測批，每個(gè)檢測批取拉結(jié)筋總數(shù)的0.1%且不少于3個(gè)。

2.2 比較分析

通過分析比較，規(guī)范JGJ 145-2013對整個(gè)后置錨固體系的規(guī)定最為全面，而DBJ/T 13-129-2010是其在后錨固填充墻拉結(jié)筋方面的具體化。

一方面，GB 50203-2011規(guī)定的6.0kN檢測取值，已不符合目前施工現(xiàn)場的情況，比如拉結(jié)筋的鋼材普遍使用帶肋鋼筋HRB400。DBJ/T 13-129-2010的相關(guān)規(guī)定能夠很好地契合目前施工環(huán)境。

后錨固填充墻拉結(jié)筋的破壞形式[5-6]主要有拉結(jié)筋拉斷、混凝土基材破壞、粘結(jié)界面破壞，如圖2～圖3所示。因此，非破壞性檢驗(yàn)取值，不僅要考慮鋼筋破壞，還要將混凝土基材破壞的情況綜合分析。規(guī)范DBJ/T 13-129-2010和JGJ 145-2013充分考慮了鋼筋破壞和混凝土基材破壞兩種模式的檢測取值，較為合理。

(a)拉結(jié)筋拉斷 (b)混凝土基材破壞圖2 鋼筋拉斷與混凝土基材破壞

(a)粘結(jié)劑-混凝土界面 (b)粘結(jié)劑-拉結(jié)筋界面圖3 粘結(jié)界面破壞

另一方面，一味地強(qiáng)調(diào)檢測數(shù)量得多，并不能很好地綜合評定施工質(zhì)量，DBJ/T 13-129-2010將檢測數(shù)量均勻地分布在單位工程的每一個(gè)樓層，可以對任一施工段的后置錨固質(zhì)量全面識別，比較有代表性。

3 后錨固拉結(jié)筋承載力檢測影響因素

3.1 檢測人員

無論哪種檢測工作，檢測人員的影響都是最大的。檢測人員需熟悉相關(guān)規(guī)范，熟練使用檢測儀器，具備嚴(yán)格的公正性素養(yǎng)。抗拔力檢驗(yàn)取值、檢測時(shí)間點(diǎn)的確定和加載速率是最容易被疏忽的兩個(gè)方面。

抗拔力檢驗(yàn)取值：實(shí)際檢測情況中，很多檢測員對規(guī)范不熟悉，對拉結(jié)筋的受力機(jī)理也不清楚，抗拔力檢驗(yàn)取值往往沒有將混凝土基材破壞和拉結(jié)筋拉斷兩種形式進(jìn)行綜合考慮，僅取0.9fykAs作為檢驗(yàn)值。這樣是不準(zhǔn)確的，當(dāng)該值比混凝土基材破壞模式的計(jì)算值更高時(shí)，容易對檢測結(jié)果造成誤判。

檢測時(shí)間點(diǎn)的確定：很多檢測員沒有根據(jù)規(guī)范對檢測時(shí)間點(diǎn)嚴(yán)格確定，經(jīng)常在粘結(jié)劑固化3天后再試驗(yàn)，使得質(zhì)量不合格的粘結(jié)劑強(qiáng)度增長到合格，但是實(shí)際安全性和耐久性是達(dá)不到要求的，最終導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)判。

加載速率的控制：很多場合，檢測人員為圖方便、快速，經(jīng)常超過規(guī)范要求速率(非破壞性2min～3min內(nèi)勻速，破壞性2min～7min內(nèi)勻速)加載，容易對后錨固填充墻拉結(jié)筋系統(tǒng)造成沖擊破壞，導(dǎo)致誤判。

3.2 儀器設(shè)備

填充墻后錨固拉結(jié)筋檢測主要用液壓拉拔儀進(jìn)行檢測，如圖4所示。

圖4 液壓拉拔儀

一般來說，檢測數(shù)值宜處于拉拔儀量程范圍的20%～80%之間，制作檢測方案時(shí)，要預(yù)估實(shí)際檢測值范圍，優(yōu)選合適量程的拉拔儀。

液壓加荷裝置要確保5min內(nèi)，降荷值≤5%，這樣才能將評定依據(jù)中持荷2min內(nèi)下降≤5%的要求進(jìn)行很好地包絡(luò)。

4 結(jié)論

本文通過比對現(xiàn)行GB 50203-2011、JGJ 145-2013、DBJ/T 13-129-2010 3本標(biāo)準(zhǔn)在后錨固拉結(jié)筋方面的規(guī)定，認(rèn)為規(guī)范DBJ/T 13-129-2010無論在檢驗(yàn)取值還是抽樣數(shù)量都能夠很好地契合目前施工現(xiàn)場情況，能夠更合理地綜合評價(jià)施工質(zhì)量。

填充墻拉結(jié)筋后錨固承載力檢測結(jié)果容易因外界因素影響造成誤判，主要體現(xiàn)在檢測人員、儀器設(shè)備兩個(gè)方面。檢測人員需熟悉相關(guān)規(guī)范，熟練使用檢測儀器，具備嚴(yán)格的公正性素養(yǎng)。儀器設(shè)備應(yīng)進(jìn)行檢定并經(jīng)使用人員按規(guī)范確認(rèn)參數(shù)后用于檢測工作。