我国近年来越来越多地将这项技术应用于钢筋混凝土结构中受力钢筋的锚固,演化成了植筋技术,在结构加固、加层等项目中用得较多。国内外有关植筋技术的研究已积累了较多成果。

      早期的研究集中在基于混凝土试块上植筋拉拔试验对黏结锚固性能和工程设计方法的研究,随后也有对植筋在群锚状态下的受拉或受剪承载力研究,在冻融循环后的拉拔承载力研究,在火灾后的残余承载力研究[7]及抗震、抗疲劳性能等的研究。但是,已有的研究大多是囿于混凝土植筋宏观受力性能,从微观层面对植筋锚固受力机理的研究并不多见;研究手段也大都基于试验,有限元数值分析的方法用得不多。

      综合考虑植筋锚固系统的结构组成、受力特点及破坏形态进行数值分析既有较好的适用性,也有计算实现的可行性,但首先需要进行本构关系等基础性研究。本文设计了混凝土植筋挤压抗剪试验方案,使试件发生植筋胶与混凝土的界面破坏,得到能够反映青岛植筋胶与混凝土之间界面黏结性能的荷载-滑移关系,为混凝土植筋锚固的有限元分析提供必要的基础。1试验方案1.1试件制作混凝土植筋试件设计如图1所示。

      混凝土试件尺寸为300mm300mm150mm,混凝土强度等级为C30,种植钢筋的型号为HRB335,直径为12mm。为防止混凝土开裂,试件沿高度方向布置了三道8@60的箍筋,箍筋的四角分别与B10的竖向短钢筋绑扎定位,保护层厚度为15mm。植筋钻孔位于混凝土试件的正中,钻孔直径为20mm。图1试件尺寸(单位:mm)Fig.1Dimensionsofspecimens(Uint:mm)试件按钢筋与混凝土黏结段长度的不同分为5组,黏结段长度分别为1d、2d、3d、4d、5d,其中d为钻孔直径,即d=20mm,试件共20个。将混凝土各个试件编号,在28d养护期满后进行钻孔施工。钻孔前先在试块顶面定出中心点位置。

      使用20钻头钻孔,钻杆应与试块底面保持垂直。在钻孔时,须在混凝土试块下紧贴垫好与试块大小相当的混凝土垫块,否则当钻头穿透混凝土试块时会在底部发生锥体破坏。成孔后,用吸气筒和钢丝刷对孔壁进行清理,直到用手指擦摸孔壁时手上不会留下粉尘。植筋胶采用德国慧鱼公司生产的FISEM390S型号的胶。该产品为高强环氧锚固胶,与混凝土基材、石材基材为最佳匹配。产品为硬罐包装,由黏结剂和固化剂两种组分组成。该胶的基本工程性能:具有较高的黏结力,对清空程度不敏感,收缩率低,适用温度为-5~40(短期50),固化时间长(20时约为12小时),安装时间长,抗压强度大于100N/mm2,pH值大于12.5,收缩率不大于0.05%。

      适用于大直径钻孔,也适用于潮湿钻孔与水饱和的混凝土,可用于水下。试件上部的孔洞在植筋注胶前先用外径为20mm的塑料棒封堵。塑料棒的封堵长度应根据植筋黏结长度确定。封堵后翻转混凝土试块,量测剩余的孔洞深度,向孔内注入约2/3孔洞深度的植筋胶,把备制好的B12钢筋缓缓旋入洞中。注入植筋胶的量以钢筋旋入顶住封堵的塑料棒时胶刚好溢出为最佳。旋入过程中注意保持钢筋的居中和垂直。