一种新老混凝土界面植筋粘结方法与流程

本发明涉及水泥混凝土路面的加固与维修领域，具体是一种新老混凝土界面植筋粘结方法。
背景技术：
：近年来，混凝土以其优异的工程特性被广泛应用于土木建筑工程和道路工程领域。在自然环境和人为活动作用下，世界范围内每年都有大量的混凝土结构发生了不同程度的老化和损伤；特别在我国混凝土结构使用极其广泛，由于设计、施工以及维护不当，即使新建的混凝土结构，也会出现蜂窝、空洞、裂缝甚至倒塌等病害，从而严重影响结构的正常使用，大大缩短结构的使用寿命。调查显示：混凝土粘结面上的粘结强度会不断降低，在17～20年后达到其使用的临界值；一座桥梁在使用18年后，其结构上的混凝土面层只有10％的粘结强度完好，20％的被削弱，70％的粘结强度已完全丧失。为了不影响结构的正常使用并保证结构的使用寿命，通过技术手段对混凝土结构进行补强和加固就成了当前亟待解决的问题。而成功修补加固的关键就在于新老混凝土的结合，二者的结合性能直接决定混凝土结构的补强与加固质量。针对道路和桥梁路面的破损，工程上提出了剔除破损、酥松混凝土，浇筑新罩面层的修补方法。然而，在自然环境和荷载作用下，修补后结合层呈现复杂的受力状态。例如，在热梯度、干湿循环、冻融循环等作用下，修补结合面附近往往会产生较大的热应力和收缩应力。另外，由于新老混凝土的收缩不一致和热梯度的作用，结合面附近会形成拉应力和剪应力，在随后的正常使用阶段，结合面又会形成压应力和剪应力。这都大大加速了新老混凝土结合层的破坏速度，造成修补加固的失效。实践证明：传统依靠新老混凝土间粘结力修补的路面，新老混凝土界面强度较低，耐久性差，在正常使用环境和行车荷载作用下，很快会再次破坏。因混凝土结构在使用过程受力比较复杂，纯粹依赖新老混凝土界面间的简单结合来达到补强和加固混凝土的目的是很难实现，这是因为二者界面间所能提供的粘结力较小。为了提高结合面的粘结力，除了对旧混凝土表面凿毛处理外，还广泛采用在处理后的混凝土表面涂抹化学界面剂、混凝土净浆、直接浇筑特种混凝土、配置抗剪钢筋等方法。通过工程实践可得，新老混凝土粘结面采用植筋处理方式能够获得更好的承载力及使用效果。近几年国内外学者对新老混凝土粘结性能进行了许多研究。在新老混凝土结合面设置钢筋连接件用以限制结合面的张开位移，增加粘结强度，解决了结构加固补强中新老混凝土的可靠粘结问题。然而，采用植筋处理方式来加强新老混凝土结合面的方法尚无成型的计算理论和施工规范。影响钢筋机械连接性能的因素多，且各因素对性能的定量分析尤其较少，这在一定程度上限制了钢筋机械连接件在实践中使用。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种新老混凝土界面植筋粘结方法。该方法通过对相邻两个植筋中心之间的距离、植筋的锚固深度、植筋位置边缘与基材混凝土边缘的距离、钻孔直径与植筋直径的关系等参数进行合理的优化达到提高新老混凝土粘结强度的目的。本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种新老混凝土界面植筋粘结方法，其特征在于包括以下步骤：(1)检查基材混凝土质量：对强度等级不低于c20的基材混凝土表面进行凿毛处理，使其粗糙度为2.5-4mm；(2)对表面进行凿毛处理后的基材混凝土进行植筋施工：a.弹线定位：基材混凝土沿长度方向上旋转60°进行弹线，然后沿长度方向反方向旋转60°度进行弹线，两斜线相交部位，即为植筋的钻孔位置；钻孔位置呈等边三角形分布，6d＜相邻两个钻孔位置中心之间的距离≤min(30d，500mm)；钻孔位置边缘与基材混凝土边缘的距离≥max(5d，100mm)；d表示植筋直径；所述植筋直径d≥10mm；b.钻孔：根据钻孔位置，钻孔得到植筋孔；钻孔深度即植筋的锚固深度满足：max(12d，150mm)≤钻孔深度≤b-max(5d，50mm)；b为基材混凝土的厚度；钻孔直径d与植筋直径d的关系满足：d≤16mm，d≥d+4mm；16mm＜d≤25mm，d≥d+6mm；d＞25mm，d≥d+8mm；c.清孔：钻孔完成基材混凝土的一个结构面后，进行清孔操作；d.配胶：钢筋在配胶前应彻底清除表面附着物、浮锈和油污，达到植筋准备要求；保证钻孔、清孔工作已完成；配胶得到植筋胶拌合物；e.注胶：将植筋胶拌合物注入植筋孔中，注入量以植入钢筋后植筋胶拌合物出现被挤出的现象为准；f.植筋：在注胶完成后立即进行植筋；g.检查验收：植筋胶拌合物完全固化后进行拉拔试验；采用非破坏性检验，试验值达到设计要求后卸荷；(3)浇筑新混凝土。浇筑新混凝土的方法是清理老混凝土界面，使界面保持干净湿润；在基材混凝土表面涂抹一层水泥净浆或者界面剂，厚度为3～6mm，然后浇筑新混凝土；新混凝土强度要求比基材混凝土强度高一个等级；浇筑完成后进行养护。钻孔时，采用冲击钻钻孔，冲击钻垂直于基材混凝土表面均匀钻入，以便控制钻孔深度。注胶的操作方法是：拉动手持式自动压力灌浆器的拉杆，将配好的植筋胶拌合物吸入灌浆器的内囊，注胶时要注意排除植筋孔内的空气，将灌浆器的注胶咀伸入植筋孔中，推动拉杆使植筋胶拌合物注入孔内，边推拉杆边向孔外拔灌浆器，直至灌浆器的注胶咀抽出至离孔口1/3孔深时停止注胶，注入量以植入钢筋后植筋胶拌合物出现被挤出的现象为准；植筋胶拌合物注胶完成后，把灌浆器的套筒、灌浆器的弹簧和拉杆用丙酮清洗干净。植筋的具体方法是注胶完成后，将钢筋植入端醮上植筋胶拌合物，插入植筋孔中；操作时要边插入边沿同一方向转动，以使植筋胶拌合物与钢筋和植筋孔壁表面粘结密实；钢筋要插入植筋孔孔道最深处，常温下在规定的时间内不扰动植筋。与现有技术相比，本发明有益效果在于：(1)本方法采用植筋锚固的方式加固修补基材混凝土，可以有效地增强新老混凝土的粘结性能，改善受力性能，限制了新老混凝土界面的相对位移，抗剪切能力强，能够有效地控制新混凝土的车辙、拥包和反射裂缝等病害，延长使用寿命。在荷载初期，新老混凝土的抗剪承载力主要是新老混凝土的粘结承担，主要有界面过渡层中的范德华力、机械咬合力和化学作用力承担。随着荷载的增大，新老混凝土间的粘结力达到极限后，新老混凝土之间的粘结力破坏并引起新老混凝土结合面间的相对位移趋势。由于老混凝土表面经过凿毛后变得粗糙，当新混凝土表面在粗糙的老混凝土表面发生相对错动趋势时，引起平行于粘结面的位移趋势和垂直于粘结面的位移趋势，后者导致新老混凝土结合面间的植入钢筋产生拉应力，钢筋拉应力使新老混凝土结合面间产生摩擦力以抵抗平行于粘结面的滑动，同时，植入钢筋还承受结合面间的剪力，即植入钢筋起到了销栓作用。因此，植筋情况下新老混凝土的粘结，包括无植筋情况下的新老混凝土粘结和植入钢筋引起的新老混凝土的粘结两部分。植入钢筋引起新老混凝土间的作用力中，摩擦力转换为植入钢筋的抗拉作用；销栓作用最终转换为植入钢筋的受拉作用，因此，植入钢筋后新老混凝土的粘结力大小最终由植入钢筋的抗拉力值决定。(2)植筋的三角形排布方式使混凝土受力更加均匀，可以有效改善仅在植筋的位置处应力较大而未植筋位置处应力较小的现象，提高新老混凝土粘结的抗剪强度，能够有效抑制裂缝的发展，使结构受力更加地均匀，提高了结构的延性。(3)植筋的锚固深度是影响结构的破坏形态的重要因素。研究表明：植筋的锚固深度较小时，结构易发生混凝土锥体拔出破坏；植筋的锚固深度较大时，结构易发生钢筋拔出破坏或钢筋颈缩后断裂破坏。本方法合理设计了植筋的锚固深度，能够在不影响基材混凝土质量的同时使粘结界面破坏早于钢筋拔出破坏。植筋的锚固深度较小，当结构发生破坏时，钢筋未能达到屈服强度，钢筋未能得到充分利用；植筋的锚固深度较大，易对基材强度造成影响，增加了施工费用，影响施工效率和加固质量。(4)合理设计相邻两个植筋中心之间的距离，在保证粘结抗剪强度的同时，可以提高钢筋的利用率，避免材料的浪费，减少不必要的施工工序，进而可以提高施工效率和施工质量。当植筋间距过小时，植筋过于密集受群筋效应的影响，修补后的植筋还未发挥太大作用时即发生基体破坏，钢筋未得到有效利用；当植筋间距过大时，修补后结构的抗剪强度未能得到有效提高，修补效果不明显。(5)对基材混凝土表面进行凿毛处理，使其粗糙度为2.50-4.00mm，合适的粗糙度有利于提高新老混凝土间的粘结抗剪强度。附图说明图1为本发明新老混凝土界面植筋粘结方法一种实施例的修补后的混凝土路面示意图；图2为本发明新老混凝土界面植筋粘结方法一种实施例的修补后的混凝土路面的横截面示意图；(图中：l表示钻孔深度)图3为本发明新老混凝土界面植筋粘结方法一种实施例的弹线定位后的植筋的钻孔位置排布示意图；(图中：l表示相邻两个钻孔位置中心之间的距离；m表示钻孔位置边缘与基材混凝土边缘的距离)具体实施方式下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。本发明提供了一种新老混凝土界面植筋粘结方法(简称方法，参见图1-3)，其特征在于包括以下步骤：(1)检查基材混凝土质量：基材混凝土即老混凝土；选取基材混凝土强度等级不低于c20的基材混凝土作为处理对象，基材混凝土强度等级指标及弹性模量应根据现场实测结果按现行国家标准《混凝土结构设计规范》gb50010确定；对基材混凝土表面进行凿毛处理，使其粗糙度为2.5～4mm，并清除基材混凝土表面松动的石子和水泥浆等；(2)对表面进行凿毛处理后的基材混凝土进行植筋施工：a.弹线定位：基材混凝土沿长度方向上顺时针旋转60°进行弹线，然后沿长度方向逆时针旋转60°度进行弹线，两斜线相交部位，即为植筋的钻孔位置；钻孔位置呈等边三角形分布，相邻两个钻孔位置中心之间的最小距离＞6d，最大距离取30d和500mm两者的较小值，即min(30d，500mm)；钻孔位置边缘与基材混凝土边缘的距离≥5d和100mm两者的较大值，即max(5d，100mm)；d表示植筋直径(mm)；所述植筋直径d≥10mm；b.钻孔：根据钻孔位置，用冲击钻钻孔，得到植筋孔；钻孔深度l即植筋的锚固深度满足：植筋的锚固深度最小值取12d和150mm两者的较大值；②植筋锚固深度的最大值≤b-max(5d，50mm)；b为基材混凝土沿锚固方向的尺寸，即基材混凝土的厚度(mm)；本实施例中钻孔深度为15d；钻孔直径d与植筋直径d的关系满足表1：表1植筋直径d(mm)d≤1616＜d≤25d＞25钻孔直径d(mm)d≥d+4d≥d+6d≥d+8钻孔时要使用冲击钻垂直于基材混凝土表面均匀钻入，以便控制钻孔的深度；c.清孔：钻孔完成基材混凝土的一个结构面后，采用专用毛刷和吹风机(或者橡皮气囊、手推式气筒)，进行清孔操作；清孔时用“吹四次刷三次”的方法，即先吹植筋孔内浮尘，然后用专用毛刷清刷孔壁，清刷时专用毛刷在孔内抽拉转动，如此反复吹刷，清理干净孔内粉尘；d.配胶：钢筋在配胶前应彻底清除表面附着物、浮锈和油污，达到植筋准备要求；同时保证钻孔、清孔工作已完成一个施工段，并已组织验收，做好隐蔽工程验收记录；配胶要根据所划分的施工段用量进行配制；配胶比例按选用的植筋胶说明书进行配制得到植筋胶拌合物，并在说明书规定时间内用完；e.注胶：根据产品说明书确定具体方法；一般液体状植筋胶拌合物用手持式自动压力灌浆器进行注胶操作；操作方法是：拉动手持式自动压力灌浆器(简称灌浆器)的拉杆，将配好的植筋胶拌合物吸入灌浆器的内囊，注胶时要注意排除植筋孔内的空气，将灌浆器的注胶咀伸入植筋孔中(本实施例中伸入约8cm左右)，推动拉杆使植筋胶拌合物注入孔内，边推拉杆边向孔外拔灌浆器，直至灌浆器的注胶咀抽出至离孔口1/3孔深(本实施例中约3cm左右)时停止注胶，注入量以植入钢筋后植筋胶拌合物略有被挤出的现象为准；植筋胶拌合物注胶完成后，应把灌浆器的套筒、灌浆器的弹簧和拉杆用丙酮清洗干净，以利再用；f.植筋：在注胶完成后立即进行植筋；植筋的具体方法是为保证植筋胶拌合物饱满，注胶完成后，将加工好的钢筋植入端醮少许植筋胶拌合物，缓缓插入植筋孔中；操作时要边插入边沿同一方向转动多次，以使植筋胶拌合物与钢筋和植筋孔壁表面粘结密实；钢筋要插入植筋孔孔道最深处，常温下在植筋胶说明书规定的时间内不扰动植筋(本实施例中为24h)；g.检查验收：植筋到位后，凝胶前要派专人现场看护施工完的植筋，严防碰撞；植筋胶拌合物完全固化后进行拉拔试验；采用非破坏性检验，试验值达到设计要求后卸荷；非破坏性检验参照《混凝土结构后锚固技术规程》(jgj145—2004)附录a执行；(3)浇筑新混凝土：清理老混凝土界面，使界面保持干净湿润；在基材混凝土表面涂抹一层水泥净浆或者界面剂，厚度为3～6mm，然后浇筑新混凝土；新混凝土强度要求比基材混凝土强度高一个等级；浇筑完成后进行养护。本发明未述及之处适用于现有技术。当前第1页12