本發(fā)明涉及水泥混凝土路面的加固與維修領(lǐng)域，具體是一種新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，混凝土以其優(yōu)異的工程特性被廣泛應(yīng)用于土木建筑工程和道路工程領(lǐng)域。在自然環(huán)境和人為活動(dòng)作用下，世界范圍內(nèi)每年都有大量的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度的老化和損傷；特別在我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)使用極其廣泛，由于設(shè)計(jì)、施工以及維護(hù)不當(dāng)，即使新建的混凝土結(jié)構(gòu)，也會(huì)出現(xiàn)蜂窩、空洞、裂縫甚至倒塌等病害，從而嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的正常使用，大大縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命。調(diào)查顯示：混凝土粘結(jié)面上的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)不斷降低，在17～20年后達(dá)到其使用的臨界值；一座橋梁在使用18年后，其結(jié)構(gòu)上的混凝土面層只有10％的粘結(jié)強(qiáng)度完好，20％的被削弱，70％的粘結(jié)強(qiáng)度已完全喪失。為了不影響結(jié)構(gòu)的正常使用并保證結(jié)構(gòu)的使用壽命，通過(guò)技術(shù)手段對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和加固就成了當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。而成功修補(bǔ)加固的關(guān)鍵就在于新老混凝土的結(jié)合，二者的結(jié)合性能直接決定混凝土結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)與加固質(zhì)量。針對(duì)道路和橋梁路面的破損，工程上提出了剔除破損、酥松混凝土，澆筑新罩面層的修補(bǔ)方法。然而，在自然環(huán)境和荷載作用下，修補(bǔ)后結(jié)合層呈現(xiàn)復(fù)雜的受力狀態(tài)。例如，在熱梯度、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)等作用下，修補(bǔ)結(jié)合面附近往往會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。另外，由于新老混凝土的收縮不一致和熱梯度的作用，結(jié)合面附近會(huì)形成拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，在隨后的正常使用階段，結(jié)合面又會(huì)形成壓應(yīng)力和剪應(yīng)力。這都大大加速了新老混凝土結(jié)合層的破壞速度，造成修補(bǔ)加固的失效。實(shí)踐證明：傳統(tǒng)依靠新老混凝土間粘結(jié)力修補(bǔ)的路面，新老混凝土界面強(qiáng)度較低，耐久性差，在正常使用環(huán)境和行車(chē)荷載作用下，很快會(huì)再次破壞。因混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程受力比較復(fù)雜，純粹依賴新老混凝土界面間的簡(jiǎn)單結(jié)合來(lái)達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)和加固混凝土的目的是很難實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)槎呓缑骈g所能提供的粘結(jié)力較小。為了提高結(jié)合面的粘結(jié)力，除了對(duì)舊混凝土表面鑿毛處理外，還廣泛采用在處理后的混凝土表面涂抹化學(xué)界面劑、混凝土凈漿、直接澆筑特種混凝土、配置抗剪鋼筋等方法。通過(guò)工程實(shí)踐可得，新老混凝土粘結(jié)面采用植筋處理方式能夠獲得更好的承載力及使用效果。近幾年國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)新老混凝土粘結(jié)性能進(jìn)行了許多研究。在新老混凝土結(jié)合面設(shè)置鋼筋連接件用以限制結(jié)合面的張開(kāi)位移，增加粘結(jié)強(qiáng)度，解決了結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)中新老混凝土的可靠粘結(jié)問(wèn)題。然而，采用植筋處理方式來(lái)加強(qiáng)新老混凝土結(jié)合面的方法尚無(wú)成型的計(jì)算理論和施工規(guī)范。影響鋼筋機(jī)械連接性能的因素多，且各因素對(duì)性能的定量分析尤其較少，這在一定程度上限制了鋼筋機(jī)械連接件在實(shí)踐中使用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法。該方法通過(guò)對(duì)相鄰兩個(gè)植筋中心之間的距離、植筋的錨固深度、植筋位置邊緣與基材混凝土邊緣的距離、鉆孔直徑與植筋直徑的關(guān)系等參數(shù)進(jìn)行合理的優(yōu)化達(dá)到提高新老混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的目的。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法，其特征在于包括以下步驟：(1)檢查基材混凝土質(zhì)量：對(duì)強(qiáng)度等級(jí)不低于c20的基材混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，使其粗糙度為2.5-4mm；(2)對(duì)表面進(jìn)行鑿毛處理后的基材混凝土進(jìn)行植筋施工：a.彈線定位：基材混凝土沿長(zhǎng)度方向上旋轉(zhuǎn)60°進(jìn)行彈線，然后沿長(zhǎng)度方向反方向旋轉(zhuǎn)60°度進(jìn)行彈線，兩斜線相交部位，即為植筋的鉆孔位置；鉆孔位置呈等邊三角形分布，6d＜相鄰兩個(gè)鉆孔位置中心之間的距離≤min(30d，500mm)；鉆孔位置邊緣與基材混凝土邊緣的距離≥max(5d，100mm)；d表示植筋直徑；所述植筋直徑d≥10mm；b.鉆孔：根據(jù)鉆孔位置，鉆孔得到植筋孔；鉆孔深度即植筋的錨固深度滿足：max(12d，150mm)≤鉆孔深度≤b-max(5d，50mm)；b為基材混凝土的厚度；鉆孔直徑d與植筋直徑d的關(guān)系滿足：d≤16mm，d≥d+4mm；16mm＜d≤25mm，d≥d+6mm；d＞25mm，d≥d+8mm；c.清孔：鉆孔完成基材混凝土的一個(gè)結(jié)構(gòu)面后，進(jìn)行清孔操作；d.配膠：鋼筋在配膠前應(yīng)徹底清除表面附著物、浮銹和油污，達(dá)到植筋準(zhǔn)備要求；保證鉆孔、清孔工作已完成；配膠得到植筋膠拌合物；e.注膠：將植筋膠拌合物注入植筋孔中，注入量以植入鋼筋后植筋膠拌合物出現(xiàn)被擠出的現(xiàn)象為準(zhǔn)；f.植筋：在注膠完成后立即進(jìn)行植筋；g.檢查驗(yàn)收：植筋膠拌合物完全固化后進(jìn)行拉拔試驗(yàn)；采用非破壞性檢驗(yàn)，試驗(yàn)值達(dá)到設(shè)計(jì)要求后卸荷；(3)澆筑新混凝土。澆筑新混凝土的方法是清理老混凝土界面，使界面保持干凈濕潤(rùn)；在基材混凝土表面涂抹一層水泥凈漿或者界面劑，厚度為3～6mm，然后澆筑新混凝土；新混凝土強(qiáng)度要求比基材混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)；澆筑完成后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。鉆孔時(shí)，采用沖擊鉆鉆孔，沖擊鉆垂直于基材混凝土表面均勻鉆入，以便控制鉆孔深度。注膠的操作方法是：拉動(dòng)手持式自動(dòng)壓力灌漿器的拉桿，將配好的植筋膠拌合物吸入灌漿器的內(nèi)囊，注膠時(shí)要注意排除植筋孔內(nèi)的空氣，將灌漿器的注膠咀伸入植筋孔中，推動(dòng)拉桿使植筋膠拌合物注入孔內(nèi)，邊推拉桿邊向孔外拔灌漿器，直至灌漿器的注膠咀抽出至離孔口1/3孔深時(shí)停止注膠，注入量以植入鋼筋后植筋膠拌合物出現(xiàn)被擠出的現(xiàn)象為準(zhǔn)；植筋膠拌合物注膠完成后，把灌漿器的套筒、灌漿器的彈簧和拉桿用丙酮清洗干凈。植筋的具體方法是注膠完成后，將鋼筋植入端醮上植筋膠拌合物，插入植筋孔中；操作時(shí)要邊插入邊沿同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使植筋膠拌合物與鋼筋和植筋孔壁表面粘結(jié)密實(shí)；鋼筋要插入植筋孔孔道最深處，常溫下在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不擾動(dòng)植筋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：(1)本方法采用植筋錨固的方式加固修補(bǔ)基材混凝土，可以有效地增強(qiáng)新老混凝土的粘結(jié)性能，改善受力性能，限制了新老混凝土界面的相對(duì)位移，抗剪切能力強(qiáng)，能夠有效地控制新混凝土的車(chē)轍、擁包和反射裂縫等病害，延長(zhǎng)使用壽命。在荷載初期，新老混凝土的抗剪承載力主要是新老混凝土的粘結(jié)承擔(dān)，主要有界面過(guò)渡層中的范德華力、機(jī)械咬合力和化學(xué)作用力承擔(dān)。隨著荷載的增大，新老混凝土間的粘結(jié)力達(dá)到極限后，新老混凝土之間的粘結(jié)力破壞并引起新老混凝土結(jié)合面間的相對(duì)位移趨勢(shì)。由于老混凝土表面經(jīng)過(guò)鑿毛后變得粗糙，當(dāng)新混凝土表面在粗糙的老混凝土表面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，引起平行于粘結(jié)面的位移趨勢(shì)和垂直于粘結(jié)面的位移趨勢(shì)，后者導(dǎo)致新老混凝土結(jié)合面間的植入鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，鋼筋拉應(yīng)力使新老混凝土結(jié)合面間產(chǎn)生摩擦力以抵抗平行于粘結(jié)面的滑動(dòng)，同時(shí)，植入鋼筋還承受結(jié)合面間的剪力，即植入鋼筋起到了銷(xiāo)栓作用。因此，植筋情況下新老混凝土的粘結(jié)，包括無(wú)植筋情況下的新老混凝土粘結(jié)和植入鋼筋引起的新老混凝土的粘結(jié)兩部分。植入鋼筋引起新老混凝土間的作用力中，摩擦力轉(zhuǎn)換為植入鋼筋的抗拉作用；銷(xiāo)栓作用最終轉(zhuǎn)換為植入鋼筋的受拉作用，因此，植入鋼筋后新老混凝土的粘結(jié)力大小最終由植入鋼筋的抗拉力值決定。(2)植筋的三角形排布方式使混凝土受力更加均勻，可以有效改善僅在植筋的位置處應(yīng)力較大而未植筋位置處應(yīng)力較小的現(xiàn)象，提高新老混凝土粘結(jié)的抗剪強(qiáng)度，能夠有效抑制裂縫的發(fā)展，使結(jié)構(gòu)受力更加地均勻，提高了結(jié)構(gòu)的延性。(3)植筋的錨固深度是影響結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)的重要因素。研究表明：植筋的錨固深度較小時(shí)，結(jié)構(gòu)易發(fā)生混凝土錐體拔出破壞；植筋的錨固深度較大時(shí)，結(jié)構(gòu)易發(fā)生鋼筋拔出破壞或鋼筋頸縮后斷裂破壞。本方法合理設(shè)計(jì)了植筋的錨固深度，能夠在不影響基材混凝土質(zhì)量的同時(shí)使粘結(jié)界面破壞早于鋼筋拔出破壞。植筋的錨固深度較小，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞時(shí)，鋼筋未能達(dá)到屈服強(qiáng)度，鋼筋未能得到充分利用；植筋的錨固深度較大，易對(duì)基材強(qiáng)度造成影響，增加了施工費(fèi)用，影響施工效率和加固質(zhì)量。(4)合理設(shè)計(jì)相鄰兩個(gè)植筋中心之間的距離，在保證粘結(jié)抗剪強(qiáng)度的同時(shí)，可以提高鋼筋的利用率，避免材料的浪費(fèi)，減少不必要的施工工序，進(jìn)而可以提高施工效率和施工質(zhì)量。當(dāng)植筋間距過(guò)小時(shí)，植筋過(guò)于密集受群筋效應(yīng)的影響，修補(bǔ)后的植筋還未發(fā)揮太大作用時(shí)即發(fā)生基體破壞，鋼筋未得到有效利用；當(dāng)植筋間距過(guò)大時(shí)，修補(bǔ)后結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度未能得到有效提高，修補(bǔ)效果不明顯。(5)對(duì)基材混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，使其粗糙度為2.50-4.00mm，合適的粗糙度有利于提高新老混凝土間的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法一種實(shí)施例的修補(bǔ)后的混凝土路面示意圖；圖2為本發(fā)明新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法一種實(shí)施例的修補(bǔ)后的混凝土路面的橫截面示意圖；(圖中：l表示鉆孔深度)圖3為本發(fā)明新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法一種實(shí)施例的彈線定位后的植筋的鉆孔位置排布示意圖；(圖中：l表示相鄰兩個(gè)鉆孔位置中心之間的距離；m表示鉆孔位置邊緣與基材混凝土邊緣的距離)具體實(shí)施方式下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。本發(fā)明提供了一種新老混凝土界面植筋粘結(jié)方法(簡(jiǎn)稱方法，參見(jiàn)圖1-3)，其特征在于包括以下步驟：(1)檢查基材混凝土質(zhì)量：基材混凝土即老混凝土；選取基材混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于c20的基材混凝土作為處理對(duì)象，基材混凝土強(qiáng)度等級(jí)指標(biāo)及彈性模量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010確定；對(duì)基材混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，使其粗糙度為2.5～4mm，并清除基材混凝土表面松動(dòng)的石子和水泥漿等；(2)對(duì)表面進(jìn)行鑿毛處理后的基材混凝土進(jìn)行植筋施工：a.彈線定位：基材混凝土沿長(zhǎng)度方向上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°進(jìn)行彈線，然后沿長(zhǎng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°度進(jìn)行彈線，兩斜線相交部位，即為植筋的鉆孔位置；鉆孔位置呈等邊三角形分布，相鄰兩個(gè)鉆孔位置中心之間的最小距離＞6d，最大距離取30d和500mm兩者的較小值，即min(30d，500mm)；鉆孔位置邊緣與基材混凝土邊緣的距離≥5d和100mm兩者的較大值，即max(5d，100mm)；d表示植筋直徑(mm)；所述植筋直徑d≥10mm；b.鉆孔：根據(jù)鉆孔位置，用沖擊鉆鉆孔，得到植筋孔；鉆孔深度l即植筋的錨固深度滿足：植筋的錨固深度最小值取12d和150mm兩者的較大值；②植筋錨固深度的最大值≤b-max(5d，50mm)；b為基材混凝土沿錨固方向的尺寸，即基材混凝土的厚度(mm)；本實(shí)施例中鉆孔深度為15d；鉆孔直徑d與植筋直徑d的關(guān)系滿足表1：表1植筋直徑d(mm)d≤1616＜d≤25d＞25鉆孔直徑d(mm)d≥d+4d≥d+6d≥d+8鉆孔時(shí)要使用沖擊鉆垂直于基材混凝土表面均勻鉆入，以便控制鉆孔的深度；c.清孔：鉆孔完成基材混凝土的一個(gè)結(jié)構(gòu)面后，采用專用毛刷和吹風(fēng)機(jī)(或者橡皮氣囊、手推式氣筒)，進(jìn)行清孔操作；清孔時(shí)用“吹四次刷三次”的方法，即先吹植筋孔內(nèi)浮塵，然后用專用毛刷清刷孔壁，清刷時(shí)專用毛刷在孔內(nèi)抽拉轉(zhuǎn)動(dòng)，如此反復(fù)吹刷，清理干凈孔內(nèi)粉塵；d.配膠：鋼筋在配膠前應(yīng)徹底清除表面附著物、浮銹和油污，達(dá)到植筋準(zhǔn)備要求；同時(shí)保證鉆孔、清孔工作已完成一個(gè)施工段，并已組織驗(yàn)收，做好隱蔽工程驗(yàn)收記錄；配膠要根據(jù)所劃分的施工段用量進(jìn)行配制；配膠比例按選用的植筋膠說(shuō)明書(shū)進(jìn)行配制得到植筋膠拌合物，并在說(shuō)明書(shū)規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完；e.注膠：根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)確定具體方法；一般液體狀植筋膠拌合物用手持式自動(dòng)壓力灌漿器進(jìn)行注膠操作；操作方法是：拉動(dòng)手持式自動(dòng)壓力灌漿器(簡(jiǎn)稱灌漿器)的拉桿，將配好的植筋膠拌合物吸入灌漿器的內(nèi)囊，注膠時(shí)要注意排除植筋孔內(nèi)的空氣，將灌漿器的注膠咀伸入植筋孔中(本實(shí)施例中伸入約8cm左右)，推動(dòng)拉桿使植筋膠拌合物注入孔內(nèi)，邊推拉桿邊向孔外拔灌漿器，直至灌漿器的注膠咀抽出至離孔口1/3孔深(本實(shí)施例中約3cm左右)時(shí)停止注膠，注入量以植入鋼筋后植筋膠拌合物略有被擠出的現(xiàn)象為準(zhǔn)；植筋膠拌合物注膠完成后，應(yīng)把灌漿器的套筒、灌漿器的彈簧和拉桿用丙酮清洗干凈，以利再用；f.植筋：在注膠完成后立即進(jìn)行植筋；植筋的具體方法是為保證植筋膠拌合物飽滿，注膠完成后，將加工好的鋼筋植入端醮少許植筋膠拌合物，緩緩插入植筋孔中；操作時(shí)要邊插入邊沿同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)多次，以使植筋膠拌合物與鋼筋和植筋孔壁表面粘結(jié)密實(shí)；鋼筋要插入植筋孔孔道最深處，常溫下在植筋膠說(shuō)明書(shū)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不擾動(dòng)植筋(本實(shí)施例中為24h)；g.檢查驗(yàn)收：植筋到位后，凝膠前要派專人現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)施工完的植筋，嚴(yán)防碰撞；植筋膠拌合物完全固化后進(jìn)行拉拔試驗(yàn)；采用非破壞性檢驗(yàn)，試驗(yàn)值達(dá)到設(shè)計(jì)要求后卸荷；非破壞性檢驗(yàn)參照《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》(jgj145—2004)附錄a執(zhí)行；(3)澆筑新混凝土：清理老混凝土界面，使界面保持干凈濕潤(rùn)；在基材混凝土表面涂抹一層水泥凈漿或者界面劑，厚度為3～6mm，然后澆筑新混凝土；新混凝土強(qiáng)度要求比基材混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)；澆筑完成后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。當(dāng)前第1頁(yè)12