摘要：本文結(jié)合試驗(yàn)，主要比較分析了鋼筋直徑、混凝土強(qiáng)度、錨固長(zhǎng)度和孔徑等對(duì)鋼筋植筋錨固性能的影響，并分析了植筋試件的拉拔破壞形式，進(jìn)而探討了混凝土植筋的錨固機(jī)理。
　　關(guān)鍵詞：混凝土植筋;拉拔試驗(yàn);錨固性能
　　
　　1前言
　　近年來(lái),混凝土后錨固技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛,特別是在建筑改造、擴(kuò)建、抗震加固、設(shè)備安裝、以及幕墻施工項(xiàng)目中,后錨固技術(shù)以其高效、靈活、經(jīng)濟(jì)等性能,倍受工程界的青睞。植筋錨固技術(shù)是后錨固技術(shù)的一種,更因其廣泛的適應(yīng)性得到了較多的應(yīng)用。本文通過(guò)采用室內(nèi)拉拔試驗(yàn)，定性的考慮了混凝土強(qiáng)度、植筋直徑、埋深和孔徑等因素對(duì)植筋粘結(jié)錨固性能的影響，并分析了植筋錨固的受力性能及破壞機(jī)理。
　　
　　2混凝土植筋錨固試驗(yàn)
　　2.1試驗(yàn)方法
　　文中試驗(yàn)分預(yù)埋筋與預(yù)留孔后植筋兩種情況。
　　植筋拉拔試驗(yàn)按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T50081-2002）規(guī)定的試驗(yàn)方法，在30t電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)及自制加載反力架上進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。
　　采用mm3的標(biāo)準(zhǔn)試件來(lái)綜合分析鋼筋直徑、混凝土強(qiáng)度、錨固長(zhǎng)度、孔徑及植筋方式等對(duì)錨固粘結(jié)性能的影響，試驗(yàn)共采用120個(gè)混凝土試樣，包括102個(gè)后植筋混凝土試件和18個(gè)預(yù)埋鋼筋混凝土試件。
　　2.2混凝土材料組成及配合
　　混凝土采用42.5普通硅酸鹽水泥、中粗河砂、碎石（10～20mm）配制而成，試件均澆筑為mm3的素混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件；試驗(yàn)用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30、C40和C50，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件立方體的抗壓強(qiáng)度按實(shí)測(cè)取值。
　　2.3試驗(yàn)鋼筋參數(shù)與植筋深度和預(yù)留孔直徑
　　試驗(yàn)鋼筋采用HRB335級(jí)螺紋鋼筋。混凝土試件植筋深度采用三種不同植筋深度，即5d、7.5d和10d。另外，針對(duì)相同鋼筋直徑，預(yù)留孔徑D按（D-d）為4、8和10mm選取。
　　2.4試驗(yàn)試件的制作
　　2.4.1預(yù)埋鋼筋混凝土試件制作
　　預(yù)埋鋼筋混凝土試件制作時(shí)，將混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件模具選取一對(duì)稱面加工成具有用于鋼筋預(yù)埋的孔徑，如圖1(a)所示。在試件制作時(shí)，將預(yù)埋鋼筋插入加工后的模具中，并在兩端對(duì)鋼筋進(jìn)行適當(dāng)控制，防止鋼筋出現(xiàn)偏移。將攪拌好的混凝土倒入模具，適當(dāng)振動(dòng)密實(shí)，待12小時(shí)后拆模并放入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28天后取出，鋼筋連接錨固拉拔試驗(yàn)試件如圖1（b）所示。
　　2.4.2預(yù)留孔混凝土試件制作
　　預(yù)留孔混凝土試件制作大體分兩步：首先為預(yù)留孔混凝土試件澆注，為預(yù)留用于后期植筋錨固拉拔試驗(yàn)孔，選取相同直徑PVC管插入試模中心后澆注鑄并振動(dòng)密實(shí)。其次，為了模擬實(shí)際工程中鉆孔的粗糙度，待混凝土澆入試模約一個(gè)小時(shí)后將PVC管拔出，對(duì)孔內(nèi)壁適當(dāng)進(jìn)行鑿毛處理，12小時(shí)后拆模編號(hào)，放入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28天后的試件如圖1（c）所示。
　　
　　（a）模具（b）預(yù)埋筋試件（c）預(yù)留孔混凝土試件
　　圖1混凝土試件及模具
　　3試驗(yàn)結(jié)果分析
　　3.1植筋粘結(jié)錨固強(qiáng)度的影響因素分析
　　3.1.1混凝土抗拉強(qiáng)度f(wàn)t的影響
　　選取鋼筋直徑d=12mm，預(yù)留孔徑D分別為16mm和20mm時(shí)分析混凝土抗拉強(qiáng)度f(wàn)t對(duì)植筋粘結(jié)性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
　　
　　　　
　　（b）d=12mm&（D-d）=8mm
　　圖2混凝土強(qiáng)度對(duì)植筋粘結(jié)性能的影響
　　由圖2（a）可知，當(dāng)La/d=5.0和La/d=10時(shí)，鋼筋極限拉拔力Fu和平均極限粘結(jié)強(qiáng)度τu均隨混凝土強(qiáng)度的增加而呈線性增大趨勢(shì)，且隨埋深增大，增大趨勢(shì)變緩，且當(dāng)La/d=10時(shí)，鋼筋極限拉拔力和平均極限粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土抗拉強(qiáng)度的增大而略有減少，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因由于埋深增加后，鋼筋受力后的粘結(jié)應(yīng)力分布不均勻，此時(shí)鋼筋極限拉拔力主要由鋼筋自身的強(qiáng)度決定。另外，由圖2可知，隨預(yù)留孔直徑增加，三種埋深下鋼筋極限拉拔力和平均極限粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土抗拉強(qiáng)度增加呈線性增大，但增大趨勢(shì)比較平緩。
　　3.1.2鋼筋直徑的影響
　　鋼筋直徑d對(duì)混凝土植筋性能的影響如圖3所示。由圖可知，在相同埋深下，隨著鋼筋直徑增大，F(xiàn)u/ft和τu/ft均呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，且當(dāng)埋深逐漸增
　　大時(shí)，F(xiàn)u/ft增長(zhǎng)趨勢(shì)更加明顯，即混凝土強(qiáng)度相同時(shí)，植筋的極限拉拔力隨鋼筋直徑增加而明顯增大。

　　圖3鋼筋直徑對(duì)植筋粘結(jié)性能的影響
　　3.1.3植筋深度的影響
　　圖4針對(duì)不同D/d值分析了植筋深度對(duì)混凝土植筋錨固性能的影響。由圖4可知隨植筋深度增大，鋼筋受力后粘結(jié)應(yīng)力沿植筋深度分布不均勻，膠-混界面間的平均極限粘結(jié)應(yīng)力減少，因此試驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度隨著植筋深度增加而減少，且隨著D/d值的增大，粘結(jié)強(qiáng)度隨植筋深度增加而減少的趨勢(shì)稍顯明顯。
　　
　　圖4混凝土錨固深度對(duì)植筋粘結(jié)性能的影響
　　3.1.4植筋孔徑的影響
　　植筋孔徑對(duì)混凝土植筋錨固性能的影響如圖5所示。對(duì)于不同的La/d值，平均極限粘結(jié)力與混凝土抗拉強(qiáng)度的比值τu/ft隨著D/d增大而減少，即
　　τu/ft=7.69-2(D/d)(1)
　　
　　圖5混凝土植筋孔徑對(duì)植筋粘結(jié)性能的影響
　　當(dāng)埋深相同時(shí)，平均極限粘結(jié)力τu隨孔徑增加而增大，可見增加植筋孔徑可有效的增加植筋的極限拉拔力。但不是隨著植筋孔徑的增大，鋼筋的極限拉拔力可無(wú)限制的增大直至鋼筋拉斷。文中試驗(yàn)表明，當(dāng)植筋孔徑超過(guò)界限孔徑時(shí)，膠-筋界面發(fā)生破壞，此時(shí)，植筋的極限拉拔力只取決于膠筋界面的粘結(jié)強(qiáng)度。
　　3.1.5植筋方式對(duì)粘結(jié)性能的影響
　　為比較鋼筋埋置方式對(duì)鋼筋拉拔力的影響，針對(duì)La/d=7.5時(shí)不同混凝土強(qiáng)度中預(yù)埋鋼筋混凝土試塊和后植筋混凝土試塊的鋼筋平均極限拉拔力進(jìn)行比較分析，結(jié)果如表1所示。由表可知，預(yù)埋筋下鋼筋平均極限拉拔力普遍比后植筋試件中鋼筋平均極限拉拔力略微大些，兩種方式下Fu均隨混凝土抗拉強(qiáng)度增加而增大，表明實(shí)際工程中采用結(jié)構(gòu)膠后植筋補(bǔ)強(qiáng)混凝土強(qiáng)度基本上是可以達(dá)到與預(yù)設(shè)鋼筋相同的效果。
　　3.2鋼筋拉拔破壞形式
　　拉拔試驗(yàn)破壞形式主要有三種：鋼筋連同植筋膠被拔出、鋼筋拉斷和混凝土試件劈裂。
　　表1預(yù)埋與植筋極限拉拔力比較

　　（1）當(dāng)孔徑D滿足D/d=1.33，且鋼筋直徑d為12和14mm時(shí)，當(dāng)錨固長(zhǎng)度為5d≤La≤7.5d時(shí)，鋼筋連同植筋膠被拔出，即發(fā)生膠-混破壞，且鋼筋大都能達(dá)到屈服強(qiáng)度，觀察膠筋表面和混凝土內(nèi)孔壁都比較光滑，只是有輕微擦痕，這說(shuō)明結(jié)構(gòu)膠和混凝土之間化學(xué)吸附力在鋼筋錨固粘結(jié)力中起主導(dǎo)作用，而二者之間的摩擦力或機(jī)械咬合力并不是最主要的。當(dāng)植筋深度時(shí)La≥10d，鋼筋被拉斷。
　　（2）當(dāng)孔徑D滿足D/d≥1.67，且鋼筋直徑d為12mm時(shí)，錨固長(zhǎng)度La=5d時(shí)，鋼筋連同植筋膠從混凝土中拔出，膠混界面發(fā)生破壞，此時(shí)鋼筋能達(dá)到屈服，并進(jìn)入強(qiáng)化階段。當(dāng)錨固長(zhǎng)度La≥7.5d時(shí)，鋼筋被拉斷。可見孔徑大小是影響鋼筋極限拉拔力的重要因素。
　　
　　4結(jié)束語(yǔ)
　　拉拔試驗(yàn)結(jié)果表明鋼筋直徑、混凝土強(qiáng)度、錨固長(zhǎng)度、鉆孔孔徑和植筋方式等對(duì)植筋錨固性能具有顯著影響；鋼筋極限拉拔力和膠-混界面平均極限粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)度的增加而呈線性增大趨勢(shì)，且隨埋深增大趨勢(shì)變緩；當(dāng)埋深相同時(shí)，隨著鋼筋直徑增大，鋼筋極限拉拔力和膠-混界面平均極限粘結(jié)強(qiáng)度均呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度相同時(shí)，植筋極限拉拔力隨鋼筋直徑增大而明顯增加；隨著植筋深度增大，鋼筋受力后膠混界面粘結(jié)應(yīng)力沿植筋深度分布不均勻，膠-混界面間的平均極限粘結(jié)應(yīng)力減少，因此試驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度隨著植筋深度增加而
　　減少，且隨著D/d值的增大，粘結(jié)強(qiáng)度隨植筋深度增加而減少的趨勢(shì)稍顯明顯。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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