摘要：本文結合試驗，主要比較分析了鋼筋直徑、混凝土強度、錨固長度和孔徑等對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，進而探討了混凝土植筋的錨固機理。
　　關鍵詞：混凝土植筋;拉拔試驗;錨固性能
　　
　　1前言
　　近年來,混凝土后錨固技術的應用領域日趨廣泛,特別是在建筑改造、擴建、抗震加固、設備安裝、以及幕墻施工項目中,后錨固技術以其高效、靈活、經濟等性能,倍受工程界的青睞。植筋錨固技術是后錨固技術的一種,更因其廣泛的適應性得到了較多的應用。本文通過采用室內拉拔試驗，定性的考慮了混凝土強度、植筋直徑、埋深和孔徑等因素對植筋粘結錨固性能的影響，并分析了植筋錨固的受力性能及破壞機理。
　　
　　2混凝土植筋錨固試驗
　　2.1試驗方法
　　文中試驗分預埋筋與預留孔后植筋兩種情況。
　　植筋拉拔試驗按《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T50081-2002）規定的試驗方法，在30t電液伺服萬能試驗機及自制加載反力架上進行拉拔試驗。
　　采用mm3的標準試件來綜合分析鋼筋直徑、混凝土強度、錨固長度、孔徑及植筋方式等對錨固粘結性能的影響，試驗共采用120個混凝土試樣，包括102個后植筋混凝土試件和18個預埋鋼筋混凝土試件。
　　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的素混凝土標準試件；試驗用混凝土強度等級為C30、C40和C50，混凝土標準試件立方體的抗壓強度按實測取值。
　　2.3試驗鋼筋參數與植筋深度和預留孔直徑
　　試驗鋼筋采用HRB335級螺紋鋼筋。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，針對相同鋼筋直徑，預留孔徑D按（D-d）為4、8和10mm選取。
　　2.4試驗試件的制作
　　2.4.1預埋鋼筋混凝土試件制作
　　預埋鋼筋混凝土試件制作時，將混凝土標準試件模具選取一對稱面加工成具有用于鋼筋預埋的孔徑，如圖1(a)所示。在試件制作時，將預埋鋼筋插入加工后的模具中，并在兩端對鋼筋進行適當控制，防止鋼筋出現偏移。將攪拌好的混凝土倒入模具，適當振動密實，待12小時后拆模并放入養護室養護28天后取出，鋼筋連接錨固拉拔試驗試件如圖1（b）所示。
　　2.4.2預留孔混凝土試件制作
　　預留孔混凝土試件制作大體分兩步：首先為預留孔混凝土試件澆注，為預留用于后期植筋錨固拉拔試驗孔，選取相同直徑PVC管插入試模中心后澆注鑄并振動密實。其次，為了模擬實際工程中鉆孔的粗糙度，待混凝土澆入試模約一個小時后將PVC管拔出，對孔內壁適當進行鑿毛處理，12小時后拆模編號，放入養護室養護28天后的試件如圖1（c）所示。
　　
　　（a）模具（b）預埋筋試件（c）預留孔混凝土試件
　　圖1混凝土試件及模具
　　3試驗結果分析
　　3.1植筋粘結錨固強度的影響因素分析
　　3.1.1混凝土抗拉強度ft的影響
　　選取鋼筋直徑d=12mm，預留孔徑D分別為16mm和20mm時分析混凝土抗拉強度ft對植筋粘結性能的影響，試驗結果如圖2所示。
　　
　　　　
　　（b）d=12mm&（D-d）=8mm
　　圖2混凝土強度對植筋粘結性能的影響
　　由圖2（a）可知，當La/d=5.0和La/d=10時，鋼筋極限拉拔力Fu和平均極限粘結強度τu均隨混凝土強度的增加而呈線性增大趨勢，且隨埋深增大，增大趨勢變緩，且當La/d=10時，鋼筋極限拉拔力和平均極限粘結強度隨混凝土抗拉強度的增大而略有減少，出現這種現象的主要原因由于埋深增加后，鋼筋受力后的粘結應力分布不均勻，此時鋼筋極限拉拔力主要由鋼筋自身的強度決定。另外，由圖2可知，隨預留孔直徑增加，三種埋深下鋼筋極限拉拔力和平均極限粘結強度均隨混凝土抗拉強度增加呈線性增大，但增大趨勢比較平緩。
　　3.1.2鋼筋直徑的影響
　　鋼筋直徑d對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，Fu/ft和τu/ft均呈線性增長趨勢，且當埋深逐漸增
　　大時，Fu/ft增長趨勢更加明顯，即混凝土強度相同時，植筋的極限拉拔力隨鋼筋直徑增加而明顯增大。

　　圖3鋼筋直徑對植筋粘結性能的影響
　　3.1.3植筋深度的影響
　　圖4針對不同D/d值分析了植筋深度對混凝土植筋錨固性能的影響。由圖4可知隨植筋深度增大，鋼筋受力后粘結應力沿植筋深度分布不均勻，膠-混界面間的平均極限粘結應力減少，因此試驗粘結強度隨著植筋深度增加而減少，且隨著D/d值的增大，粘結強度隨植筋深度增加而減少的趨勢稍顯明顯。
　　
　　圖4混凝土錨固深度對植筋粘結性能的影響
　　3.1.4植筋孔徑的影響
　　植筋孔徑對混凝土植筋錨固性能的影響如圖5所示。對于不同的La/d值，平均極限粘結力與混凝土抗拉強度的比值τu/ft隨著D/d增大而減少，即
　　τu/ft=7.69-2(D/d)(1)
　　
　　圖5混凝土植筋孔徑對植筋粘結性能的影響
　　當埋深相同時，平均極限粘結力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限制的增大直至鋼筋拉斷。文中試驗表明，當植筋孔徑超過界限孔徑時，膠-筋界面發生破壞，此時，植筋的極限拉拔力只取決于膠筋界面的粘結強度。
　　3.1.5植筋方式對粘結性能的影響
　　為比較鋼筋埋置方式對鋼筋拉拔力的影響，針對La/d=7.5時不同混凝土強度中預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行比較分析，結果如表1所示。由表可知，預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均隨混凝土抗拉強度增加而增大，表明實際工程中采用結構膠后植筋補強混凝土強度基本上是可以達到與預設鋼筋相同的效果。
　　3.2鋼筋拉拔破壞形式
　　拉拔試驗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預埋與植筋極限拉拔力比較

　　（1）當孔徑D滿足D/d=1.33，且鋼筋直徑d為12和14mm時，當錨固長度為5d≤La≤7.5d時，鋼筋連同植筋膠被拔出，即發生膠-混破壞，且鋼筋大都能達到屈服強度，觀察膠筋表面和混凝土內孔壁都比較光滑，只是有輕微擦痕，這說明結構膠和混凝土之間化學吸附力在鋼筋錨固粘結力中起主導作用，而二者之間的摩擦力或機械咬合力并不是最主要的。當植筋深度時La≥10d，鋼筋被拉斷。
　　（2）當孔徑D滿足D/d≥1.67，且鋼筋直徑d為12mm時，錨固長度La=5d時，鋼筋連同植筋膠從混凝土中拔出，膠混界面發生破壞，此時鋼筋能達到屈服，并進入強化階段。當錨固長度La≥7.5d時，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結束語
　　拉拔試驗結果表明鋼筋直徑、混凝土強度、錨固長度、鉆孔孔徑和植筋方式等對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強度均隨混凝土強度的增加而呈線性增大趨勢，且隨埋深增大趨勢變緩；當埋深相同時，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強度均呈線性增長趨勢；當混凝土強度相同時，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應力沿植筋深度分布不均勻，膠-混界面間的平均極限粘結應力減少，因此試驗粘結強度隨著植筋深度增加而
　　減少，且隨著D/d值的增大，粘結強度隨植筋深度增加而減少的趨勢稍顯明顯。
　　
　　參考文獻
　　[1]趙志方,趙國藩,劉健,等.新老混凝土粘結抗拉性能的試驗研究[J].建筑結構學報,2001,22（2）:51-56
　　[2]劉向華.植筋粘結錨固性能的試驗研究及可靠度分析[碩士論文D].合肥:合肥工業大學,2004
　　[3]閻鋒,張惠英.在鋼筋混凝土基材上植筋的拉拔試驗研究[J].建筑技術,2003,34（6）:442-444