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摘要：本文介紹環(huán)氧樹脂砂漿鋼筋錨固法的施工工藝，分析了鋼筋、砂漿及混凝土之間粘結(jié)力的工作機理，有效的解決了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的插筋，補強及基礎(chǔ)加固問題。實踐證明環(huán)氧樹脂砂漿錨固法是一種行之有效的處理方法。...

環(huán)氧樹脂砂漿鋼筋錨固法的應用

陳仙娥

(浙江省諸暨市交通勘察設(shè)計室311800諸暨市)

    在公路構(gòu)造物的設(shè)計、施工中，可能會遇到鋼筋遺漏或偏位過大需補充以及建筑物構(gòu)件需補強的情況下，采用鉆孑L埋置錨固鋼筋的方案，它既不破壞原結(jié)構(gòu)物，又能滿足使用要求；既可節(jié)約鋼材、降低成本，又可縮短工期。是值得推廣的建筑物構(gòu)件補強的有效措施。這方面，各種性能優(yōu)越的專用結(jié)構(gòu)膠已被廣為采用，而環(huán)氧樹脂砂漿因仍具有取材方便，成本較低的優(yōu)點，用在如本例的一些連接鋼筋的錨固項目上，仍不失為一個實用的方案。

1、工程概況

    22省道諸東線(諸暨段)位于諸暨市東南端，是諸暨市連接東陽等縣市的重要交通干線，按平原微丘二級(加寬)公路標準設(shè)計。該項目為“四自”工程，2000年3月開工，2000年12月竣工。位于該線路樁號10K+570的橋梁(以下簡稱l橋)，上部構(gòu)造為6—20m后張法預應力鋼筋混凝土空心板梁，下部構(gòu)造為三柱式鉆孔灌注樁墩、臺基礎(chǔ)；位于該線路樁號11K+760的另一橋梁(以下簡稱2棹橋)，上部構(gòu)造為3—20m后張法預應力鋼筋混凝工空心板梁，下部構(gòu)造為三柱式鉆孔灌注樁墩、臺基礎(chǔ)。二座橋梁橋面寬度均為凈一15+2x0．5m防撞護欄，全寬為l6m；在兩橋臺處各設(shè)一條型鋼伸縮縫外，全橋橋面連續(xù)。在上部構(gòu)造空心板預制時，兩座橋梁不同程度地出現(xiàn)邊板防撞護欄預埋鋼筋遺漏和型鋼伸縮縫預埋鋼筋遺漏的問題。為了降低成本，避免翻工，施工中采用了環(huán)氧樹脂砂漿錨固法解決了上述問題。

2、環(huán)氧樹脂砂漿的力學性能

    環(huán)氧樹脂砂漿是用44#或Z一42#環(huán)氧樹脂作為粘合劑、用石英粉或金屬粉作為填料、鄰苯二甲酸二丁脂作為增塑劑，乙二胺作為固化劑，按一定比例配制而成的粘結(jié)砂漿。試驗表明：粘結(jié)砂漿固化后的抗壓強度大于50MPa，抗拉強度大于10MPa。砂漿的粘結(jié)強度超過混凝土的自身強度，因而破壞面均不發(fā)生在粘結(jié)面上。它與鋼筋的粘結(jié)力較高，可達10MPa，一般不低于6MPa。

    環(huán)氧樹脂砂漿的粘結(jié)力分為兩個方面：一是砂漿與孑L壁的粘結(jié)力；一是砂漿與鋼筋的粘結(jié)力。環(huán)氧樹脂砂漿與鋼筋的粘結(jié)力由以下三部分組成：

    (1)氧樹脂砂漿固化后握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩擦力；

    (2)環(huán)氧樹脂砂漿顆粒#04-1：學作用產(chǎn)生的與鋼筋的膠結(jié)力；

    (3)環(huán)氧樹脂砂漿固化后與鋼筋凹凸不平表面產(chǎn)生的機械咬合力。   

    在粘結(jié)力中機械咬合力起主要作用。環(huán)氧樹脂砂漿與混凝土TL壁的粘結(jié)力也由三部分組成：

    (1)環(huán)氧樹脂砂漿固化后與混凝土孔壁產(chǎn)生的摩擦力；  

    (2)環(huán)氧樹脂砂漿顆粒與孔壁混凝土的化學作用產(chǎn)生的化學膠結(jié)力；

    (3)環(huán)氧樹脂砂漿固化后與孔壁凹凸不平表面產(chǎn)生的機械咬合力。

    其中機械咬合力最大，但另外兩個力也不能忽視。試驗表明：環(huán)氧樹脂砂漿與混凝土孔壁的粘結(jié)面很難發(fā)生破壞。   

3、錨固鋼筋的計算

    環(huán)氧樹脂砂漿錨固鋼筋就是用環(huán)氧樹脂砂漿將鋼筋固結(jié)在孔中。環(huán)氧樹脂砂漿既粘結(jié)鋼筋，又粘結(jié)孔壁。因此，在鋼筋未達到屈服極限前，錨固破壞的形式有以下兩種：   

    (1)鋼筋與環(huán)氧樹脂砂漿的膠結(jié)力不足，鋼筋被拔出。、

    (2)混凝ATL壁破壞，鋼筋和砂漿一同拔出。

    這種粘結(jié)力破壞試驗的方法是：把鋼筋從試件中拔出試驗或把鋼筋壓入試驗。做拔出試驗時，首先把鋼筋一端用環(huán)氧樹脂埋入鉆好的混凝土TL洞中，另一端施加拉力將鋼筋拔出。

    從拔出試驗可以看出粘結(jié)力有以下幾個特點：  

    (1)粘結(jié)力呈曲線形分布，最大粘結(jié)力產(chǎn)生在距端點某一距離處，隨拔出力的大小而變化；     

    (2)鋼筋埋入的長度越長，所需拔出的力越大，若長度大予某一數(shù)值，則遠端的粘結(jié)力很小，甚至為零；   

    (3)由于機械咬合力作用占50％Pl上，因此螺紋鋼筋比光圓鋼筋的粘結(jié)強度大得多；

    (4)環(huán)氧樹脂砂漿與混凝土TL壁粘結(jié)面的破壞概率為零。      

    設(shè)Rt為均勻分布，則破壞荷載F與粘結(jié)力Rt的關(guān)系式為：  

    F=π×d×l×Rt(d為鋼筋直徑；L為錨固長度)  (1)   

    鋼筋屈服、錨固未破壞時的荷載為：

    F=1／4×π×d2×бs    (бs為鋼筋的屈服強度)(2)   

    由以上兩式得：

    L=1／4×π×d×бs ×Rt   (3)   

    粘結(jié)強度Rt應是實驗室試驗的平均值乘以系數(shù) K來確定。由于工程實際條件與實驗室操作條件不盡相同(溫度、配比、清孔及除銹程度、澆注條件等)，K值一般取鋼筋屈服與極限強度之比值。一級鋼筋一般為0．6，二級鋼筋為0．7。此外鋼筋最后錨固深度還應考慮結(jié)構(gòu)情況，特殊情況特殊處理。    

4、施工工藝

    鋼筋錨固的工藝順序為：定位——鉆孔——清孔——鋼筋除污——制備砂漿——插入鋼筋——校正并臨時固定——養(yǎng)護。       

    (1)混凝土強度達到Cl0以上時，定位、鉆孔、孔徑應比鋼筋直徑大l0一16mm。遇障礙物時可避開。   

    (2)灌注砂漿前應徹底清孔，清除積水，清除粉塵等。為使孑L壁干燥，可用氧氣乙炔塊烘干。烘干時防止溫度過高燒壞混凝土，然后用丙酮棉沙擦拭干凈。

    (3)鋼筋表面宜用酸洗，但需要用堿液中和，然后用水沖洗并烘干。 

    (4)制備砂漿。     

    漿液配比：

    環(huán)氧樹脂E--44C6101#   lOOkg   鄰苯二甲二丁脂(工業(yè)用)    17k9： 

    乙二胺(無水、含量98％以上)8kg

    砂(粒徑、自然級配)    250～150kg

    若乙二胺含量低于98％1t,J"需換算。   

    乙二胺是易揮發(fā)性物質(zhì)，應密封保管，其用量最好經(jīng)過配比試驗，試驗操作時間最好控制在0.5—1.0小時內(nèi)，強度也應滿足要求。具體操作如下圖所示：

  

    為保證漿液質(zhì)量，制備漿液時應注意以下幾點：  

    (1)應以砂浴或水浴將環(huán)氧樹脂加熱至60℃一80℃，不得用明火直接烘烤，防止局部高溫炭化失效。加熱時最高溫度不得超過800C。

    (2)各種成分應按順序加入，每種成分加入都應充分攪拌，避免帶入氣泡。攪拌時不宜太快，也不宜來回攪動。

    (3)一次攪拌量應根據(jù)實際需要決定。

    (4)建立勞動保護和安全防火等規(guī)章制度。

    (5)平均氣溫低于l50C時，為使砂漿正常固化，應采取的相應措施有以下幾個方面：

    (a)灌注前，孔壁應加熱至60℃(用氧氣乙炔噴焊器或電阻絲加熱等)；

    (b)灌注時，應控制砂漿的溫度在40℃左右，以減少稠度、方便操作；       

    (C)鋼筋應預熱，一般用砂浴、烘箱或在水中進行，溫度應控制在60。防止高溫引起環(huán)氧樹脂砂漿爆凝；   

    (d)采取有效的保溫蓄熱，加強養(yǎng)護。

5、結(jié)束語

    環(huán)氧樹脂砂漿鉆孔錨固鋼筋技術(shù)可應用于橋梁等構(gòu)造物基礎(chǔ)的補強和構(gòu)件的補筋等方面。

    22省道諸東線(諸暨段)1#、2≠≠橋梁采用環(huán)氧樹脂砂漿鉆孔錨固鋼筋技術(shù)處理了空心板防撞護欄和型鋼伸縮縫預埋插筋遺漏問題，并取得了良好的效果。具體操作過程如下：①先用紅鉛筆在空心板設(shè)計位置畫出漏埋鋼筋的位置；②再用孔徑30ram的沖擊電鉆現(xiàn)場鉆孔，孑L深15cm；用高壓水把鉆孔中粉塵沖洗干凈，拿棉紗用鐵絲伸入孔中把水基本吸干并自然風干；③按前面所述工藝配合砂漿(本項目配合比中砂用量取200kg④環(huán)氧樹脂用水浴加熱至80℃，鄰苯二甲二丁脂、乙二胺、砂按次序加入，并攪拌均勻；⑤施工當天氣溫為20℃，孔壁不需要加熱；孔中倒人砂漿(數(shù)量按鉆孔直徑及深度計算確定)；⑥插入鋼筋(直徑l4ram)，并按常規(guī)養(yǎng)護。經(jīng)試驗，抗拔力完全滿足設(shè)計要求。該橋運行至今已有三年時間，情況很好。此工程在未破壞原結(jié)構(gòu)的情況下，避免了翻工現(xiàn)象，既節(jié)省了材料，又縮短了工期。

    隨著該技術(shù)的進一步完善，它的作用也會越來越廣，并會創(chuàng)造出更多的社會效益和經(jīng)濟效益。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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