日前，國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》已經(jīng)報批，建筑物鑒定與加固規(guī)范管理委員會網(wǎng)站公布了規(guī)范報批稿內(nèi)容，同時，正在修編中的《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367也對加固工程中常用的植筋膠試驗方法進行了規(guī)定，其金屬間拉伸剪切試驗，由鋼板對鋼板代替了鋼套筒試驗方法，引起了各方廣泛的討論。
　　“沒有比照就沒有試驗”，本文主旨在于：通過試驗結(jié)論的比對，分析試驗方法是否科學(xué)。比照試驗選取了市場上知名公司的植筋膠產(chǎn)品。比照結(jié)論認為，采用與實際使用狀態(tài)不相關(guān)的試驗方法不能證實產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。
　　另外，對比我國和歐洲的試驗要求，我國規(guī)范中偏重物理化學(xué)指標(biāo)，但又沒有給出理化指標(biāo)和實際使用效果的相關(guān)性，并且沒有對實際使用狀態(tài)中可能出現(xiàn)的各種情況進行試驗。所以，植筋膠具有很好的試驗結(jié)論并不代表其在建筑結(jié)構(gòu)中具有很好的使用效果，可能存在質(zhì)量隱患。因此，理化指標(biāo)和實際使用效果相關(guān)性研究以及模擬真實使用狀態(tài)試驗方法研究非常重要。建筑類規(guī)范中此類問題多有存在，應(yīng)當(dāng)引起重視。加固規(guī)范中粘鋼膠和植筋膠試驗方法的分析和探討。
　　?1、建筑結(jié)構(gòu)膠發(fā)展?fàn)顩r
　　1980年，建設(shè)部下達了“建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑研制及應(yīng)用技術(shù)推廣”的課題，中科院大連化物所與遼寧建科院于1983年完成了課題，研制出我國第一個實用型——JGN型建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑，首先用于粘鋼工程。上世紀(jì)80年代末至今，多家企業(yè)和研究機構(gòu)投入建筑結(jié)構(gòu)膠（粘劑）的研究，目前產(chǎn)品已超過60種，包括粘鋼膠、植筋膠、粘碳纖維膠、裂縫修補膠等。2008年統(tǒng)計資料顯示，國內(nèi)有三百余家注冊生產(chǎn)并銷售建筑結(jié)構(gòu)膠的企業(yè)，還有幾十家外資與合資企業(yè)在國內(nèi)生產(chǎn)或銷售建筑結(jié)構(gòu)膠，其中環(huán)氧建筑結(jié)構(gòu)膠約占80％左右。
　　2008年5?12汶川地震以后，除了日常的加固改造項目之外，抗震加固項目也大量增加。對建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的產(chǎn)品質(zhì)量提出了新的要求。目前，我國尚缺乏完善的建筑結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此，制定合理、統(tǒng)一的檢驗標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法非常緊迫。據(jù)了解，粘鋼膠、粘碳纖維膠的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定或正在制定之中，而植筋膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，但相關(guān)規(guī)范多有涉及。
　　2、國內(nèi)涉及植筋膠試驗方法的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范簡介
　　2.1涉及標(biāo)準(zhǔn)名稱?
　　如前述及，涉及植筋膠性能要求的規(guī)范在出版、報批和匯總稿階段的均存在，某些規(guī)范對植筋膠性能要求存在重疊和矛盾之處。已經(jīng)出版實施的規(guī)范有：《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367-2006，《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2004。正在報批的規(guī)范有：國標(biāo)《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(報批稿，以下簡稱“加固施工驗收規(guī)范報批稿”)，其中粘鋼膠和植筋膠的主要試驗方法與送審中的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《粘鋼加固用建筑結(jié)構(gòu)膠》相似。正在編寫的規(guī)范有：國標(biāo)《建筑結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》。
　　2.2標(biāo)準(zhǔn)中植筋膠試驗方法簡介?
　　GB50367強制性條文4.5.6和4.5.7對試驗主項，即承載能力的規(guī)定為：鋼套筒法檢測拉伸抗剪強度以及建立在此基礎(chǔ)之上的90d濕熱老化試驗和凍融循環(huán)試驗，對于重要結(jié)構(gòu)采用的A級膠，強度標(biāo)準(zhǔn)值不得小于16MPa，濕熱老化試驗強度下降不得大于10%，凍融循環(huán)試驗強度下降不得大于5％。
　　JGJ145條文3.3.2和3.3.3規(guī)定錨固膠按使用形態(tài)分為管裝式、機械注入式和現(xiàn)場配制式，并僅對環(huán)氧基錨固膠的性能進行了規(guī)定，試驗主項規(guī)定鋼板間拉伸抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值不得小于14MPa（試驗方法為《膠粘劑拉伸剪切強度測定方法（金屬對金屬）》GB/T7124-86）。同時在條文說明中指出“對于無機錨固膠和進口膠，其性能應(yīng)由廠家通過專門的試驗確定和認證”，說明規(guī)范出版階段對于無機植筋膠和進口膠的性能尚在研究之中。主編人在兩年后發(fā)表的題為《建筑結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用中的若干問題及建議》的文章中闡明“粘結(jié)型錨栓的錨固力與粘鋼加固完全不同，膠與混凝土界面以及膠與鋼筋界面的鎖鍵或剪切摩擦作用在一定情況下可能起主導(dǎo)作用，應(yīng)對膠的作用和性能（包括骨料、填料的組成）、基材性狀、錨固參數(shù)、相應(yīng)的破壞形態(tài)進行綜合分析”。
　　“加固施工驗收規(guī)范報批稿”條文4.4.2規(guī)定，結(jié)構(gòu)膠粘劑（包括植筋膠）安全性能復(fù)驗采用的測定方法應(yīng)符合下列規(guī)定：①鋼板間拉伸抗剪強度應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《膠粘劑拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）》GB/T7124-2008測定，強度標(biāo)準(zhǔn)值不得小于16MPa；②鋼板與混凝土正拉粘結(jié)強度不得小于2.5MPa，并為混凝土內(nèi)聚破壞。
　　《粘鋼加固用建筑結(jié)構(gòu)膠》（送審稿）對于粘鋼膠的規(guī)定可以作為比照，鋼板間拉伸抗剪強度不得小于14MPa，鋼板與混凝土正拉粘結(jié)強度的要求與“加固施工驗收規(guī)范報批稿”一致，即不小于2.5MPa且破壞發(fā)生在混凝土中。
　　國標(biāo)《建筑結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》處于匯總稿階段，其對植筋膠試驗方法的規(guī)定尚未成文。
　　值得注意的是，由于我國目前缺乏產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和認證體系，即市場準(zhǔn)入制度，所以，設(shè)計、施工和技術(shù)規(guī)范都采用大篇幅條款，對產(chǎn)品的指標(biāo)、性能甚至試驗方法加以規(guī)定，由于規(guī)范制定中認識程度的不同，導(dǎo)致矛盾條款發(fā)生。
　　3、植筋膠和粘鋼膠在實際使用中的受力狀態(tài)和適宜的試驗方法分析
　　3.1植筋膠和粘鋼膠實際使用狀態(tài)的區(qū)別?
　　根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)[1998]58號文的要求，我國第一本與后錨固植筋膠相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開始由中國建科院和大連化物所等編寫，自此，開始了植筋膠試驗方法的探討，多個認識循環(huán)之后，業(yè)內(nèi)更加認同采用與實際使用狀態(tài)相同或相近的試驗方法，用來檢測鋼筋通過植筋膠與混凝土之間的傳力性能和建立在此基礎(chǔ)之上的老化性能。實驗室普遍采用與實際情況相同或接近的方式進行模擬試驗，國標(biāo)GB50367規(guī)定的鋼套筒法模擬了這一過程。植筋過程即是將帶肋鋼筋放到已經(jīng)注入植筋膠的粗糙混凝土孔壁的鉆孔中，膠的兩側(cè)分別是弧形帶肋鋼筋/螺桿和粗糙的混凝土弧面，植筋膠的工作原理包括粘結(jié)、鎖鍵、摩擦原理，有些植筋膠通過鎖鍵和摩擦原理對承載能力貢獻率占絕對優(yōu)勢。GB50367條款12.1.4規(guī)定：種植用的鋼筋需采用帶肋鋼筋，“加固施工驗收規(guī)范報批稿”條款19.1.1的條文說明“不得采用光圓鋼筋”都說明了鎖鍵和摩擦原理的重要作用。
　　隨著植筋埋深的增加，植筋破壞形式由混凝土錐體、鋼筋拔出、鋼筋拉斷、混凝土整體破壞漸次發(fā)生，而非鋼板粘結(jié)鋼板之間的拉伸剪切破壞。鋼板間的粘結(jié)試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T7124-2008中條款5.3的規(guī)定是：“膠粘劑的應(yīng)用和固化應(yīng)按其制造廠商的要求或其他適當(dāng)?shù)牟牧蠘?biāo)準(zhǔn)進行”，金屬片表面的處理以及涂膠操作與植筋膠施工安裝不同，尚無植筋膠材料標(biāo)準(zhǔn)，無法按照“廠商要求和材料標(biāo)準(zhǔn)”進行，且已有試驗表明，采用金屬鋼片進行檢測拉伸抗剪強度時，人為因素會造成試驗結(jié)果的離散性有很大的差異，很難體現(xiàn)檢測的公正性和準(zhǔn)確性。
　　3.2使用粘鋼膠試驗方法檢驗植筋膠不合理?
　　基于上述原因，“加固施工驗收規(guī)范報批稿”條款4.4.5以強制性條文限制使用植筋-粘鋼兩用膠，但使用同一試驗方法以及相近的主控指標(biāo)檢驗植筋膠和粘鋼膠，似有矛盾之嫌。鋼板和鋼板之間的拉伸抗剪試驗（包括鋼板對混凝土的正拉粘結(jié)試驗），適用于粘結(jié)能力的檢測，無法檢測鎖鍵、摩擦能力，膠的兩側(cè)均是光滑的鋼板，與植筋膠實際工作原理相背離，和植筋膠質(zhì)量與安全的相關(guān)性無法判別，試驗指標(biāo)的高和低，都不能反映植筋膠在結(jié)構(gòu)中的使用情況和承載能力，以此用來檢驗植筋膠有試驗?zāi)Ｐ湾e誤之嫌，所以建立在此模型基礎(chǔ)之上的90d或7d老化性能試驗也因此失去了意義。施載時，粘鋼應(yīng)力和植筋應(yīng)力狀態(tài)不同（見圖1、2）。
　　
　　4、實驗室試件制備過程中存在的問題
　　4.1依據(jù)國標(biāo)GB/T7124制備試件?
　　化學(xué)實驗室認為，試驗方法GB/T7124，即鋼板和鋼板之間的拉伸抗剪試驗（也包括鋼板對混凝土的正拉粘結(jié)試驗）適用于無固體不溶性填料的“劑”類，該方法等效采用了ISO4587-1979,ISO組織在2003年出版了該標(biāo)準(zhǔn)第三版，內(nèi)容略有變化。若將此試驗外延至“膠”類，需要考慮固體顆粒的影響。植筋膠、尤其非環(huán)氧基植筋膠，為了增大承載能力，即增大鎖鍵和摩擦力，填入了一定粒徑和級配的固體材料，因此植筋膠被歸納到“富填料”膠類之中。由于固體顆粒的存在，無法在鋼板間形成連續(xù)均質(zhì)的膠體抹平層；如果假定抹平層均質(zhì)，由于粒徑不一，仍無法規(guī)定統(tǒng)一厚度；固體顆粒占位后，抹平層無法與鋼板全面粘結(jié)，導(dǎo)致“劑”薄厚不均。2008年12月實施的GB/T7124-2008比1986年版增加了膠層厚度控制方法，但植筋膠在此試驗操作上無法統(tǒng)一技術(shù)要求，以上因素將直接影響試驗結(jié)果的真實性和公正性。
　　4.2依據(jù)國標(biāo)GB50367制備試件?
　　GB50367附錄J規(guī)定：“鋼套筒法適用于以富填料結(jié)構(gòu)膠粘劑為粘結(jié)材料粘合帶肋鋼筋與鋼套筒的拉伸抗剪強度測定，也可用于高強聚合物砂漿粘合鋼絲繩與鋼套筒的拉伸抗剪強度測定；為富填料粘結(jié)材料的專用方法，不得用于測定其他用途膠粘劑的拉伸抗剪強度”。圖3為鋼套筒的試驗設(shè)備器件。規(guī)范編寫過程中，為了真實模擬混凝土鉆孔孔壁的粗糙度，將混凝土鉆孔剖面作為比對物，最終將鋼套筒內(nèi)壁定義為螺距4mm、深度0.4mm的梯形螺紋，如圖4所示；規(guī)范討論過程中，曾經(jīng)試驗的深度為0.2mm的梯形螺紋（放大鏡下照片）如圖5所示。直徑12mm的鋼筋，在淺埋深并有約束的狀態(tài)下，避免了鋼筋被拉斷和錐體破壞形式，拔出破壞真實有效的模擬了實際狀態(tài)下植筋膠的強度水平。
　　
　　試驗表明，某些高強聚合物砂漿也可以在鋼套筒試驗中獲得不錯的試驗效果，但是無法通過GB50367強制條文4.5.6規(guī)定的劈裂抗拉、抗彎和抗壓強度試驗，這些指標(biāo)相互制約，可以將植筋膠分成不同質(zhì)量等級。
　　5、比照試驗結(jié)果分析
　　5.1依據(jù)GB50367的試驗結(jié)果?
　　比照試驗是科學(xué)研究常用的一種試驗方法，常言“沒有比照就沒有試驗”。一般地，試驗方法應(yīng)使質(zhì)量可靠、受到市場認可的知名產(chǎn)品得以保留，否則應(yīng)該調(diào)整和改進試驗方法。自GB50367于2006年6月頒布到2009年6月三年間，建設(shè)部建筑物鑒定與加固規(guī)范管理委員會網(wǎng)站上公布的A級植筋膠企業(yè)國內(nèi)共有8家，國際共有3家，將這3家產(chǎn)品分別簡稱為500xxx、680xxx、360xxx。將使用質(zhì)量較好的500xxx、360xxx兩種植筋膠產(chǎn)品進行比較，依據(jù)GB50367的主要試驗要求，在成都四川省級建筑工程實驗室檢驗鋼套筒法拉伸抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值和90d濕熱老化后強度降低百分率，可知，其數(shù)據(jù)分別為22.2MPa,3.5%和19.7MPa,4.3%，均優(yōu)于A級膠標(biāo)準(zhǔn)16MPa和10%。
　　5.2依據(jù)“加固施工驗收規(guī)范報批稿”的試驗結(jié)果?
　　依照“加固施工驗收規(guī)范報批稿”的試驗要求，500xxx和680xxx在北京國家級化學(xué)建筑材料實驗室得到的鋼板間拉伸抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值分別為17.9MPa和9.6MPa，500xxx滿足此試驗方法A級膠不小于16MPa的要求，680xxx不滿足要求，而其他幾家實驗室給出的360xxx的試驗結(jié)果則遠低于此要求。GB50367條款4.5.6規(guī)定“種植錨固件的膠粘劑，必須采用專門配置的改性環(huán)氧樹脂或改性乙烯基酯類（包括改性氨基甲酸酯膠粘劑）”。500xxx屬于改性環(huán)氧類植筋膠（慢凝型），360xxx屬于改性乙烯基酯類植筋膠（快凝型），680xxx居中；其中，360xxx不溶性固體填料的比例高于500xxx。
　　5.33種知名國際產(chǎn)品的比較結(jié)果?
　　比較結(jié)論見表1（其中“加固施工驗收規(guī)范報批稿”簡稱“報批稿”）。
　　
　　由表1可知，“劑”類產(chǎn)品，即改性環(huán)氧類、不溶性固體填料少的產(chǎn)品較易通過鋼板間拉伸抗剪試驗。而改性乙烯基酯類（包括改性氨基甲酸酯膠粘劑）遠低于指標(biāo)要求，無法通過這項試驗，與改性環(huán)氧類處于不同數(shù)量級。實際工程中粘鋼工藝需要對鋼板表面和混凝土表面進行打光處理，涂膠施工時需要避開風(fēng)沙天氣；而植筋工藝要求混凝土孔壁粗糙。因此鋼套筒試驗方法模擬了植筋膠實際使用狀態(tài)，鋼板間拉伸抗剪試驗方法模擬了粘鋼膠實際使用狀態(tài)。
　　6、我國和歐洲植筋膠試驗標(biāo)準(zhǔn)的比較
　　國際上關(guān)于植筋膠的試驗要求已經(jīng)成熟，比如歐洲技術(shù)批準(zhǔn)機構(gòu)EOTA2006年11月頒發(fā)的技術(shù)文件TR23“后錨固植筋連接評述”，給出了植筋膠的性能評價要求，其中部分試驗方法引用了其在2002年3月頒布的“技術(shù)批準(zhǔn)指南”ETAG001第5部分粘結(jié)型錨栓的一些內(nèi)容。
　　關(guān)于植筋膠試驗規(guī)定，我國設(shè)計規(guī)范GB50367有8項，施工規(guī)范“加固施工驗收規(guī)范報批稿”有7項，共計15項；歐洲標(biāo)準(zhǔn)共有7項設(shè)計規(guī)定（16~22項）和4項施工規(guī)定（23~26項），共計11項。
　　歐洲標(biāo)準(zhǔn)的全部試驗方法均基于實際使用狀態(tài)，在混凝土中鉆孔、注膠、植入鋼筋，以基材混凝土C25和C60上的拉拔粘結(jié)強度作為基礎(chǔ)（16，17項），將其他試驗的結(jié)論與這兩項試驗進行比照，形成完整系統(tǒng)，其比照關(guān)系、因果關(guān)聯(lián)較為清晰。
　　我國標(biāo)準(zhǔn)除了設(shè)計規(guī)范以鋼套筒模擬混凝土基材之外，僅有C30和C60混凝土上拉拔粘結(jié)強度試驗共2項基于植筋的實際使用狀態(tài)，但是，并不以此作為比照試驗的基礎(chǔ)，而是選擇了與實際使用狀態(tài)不同的鋼板間（包括鋼板混凝土間）試驗作為比照試驗的基礎(chǔ)，進行濕熱老化試驗。同時將大量試驗建立在無混凝土基材、無鋼筋參與的理化指標(biāo)試驗之上。理化指標(biāo)、混凝土C30/C60基材和鋼-鋼試驗結(jié)論的比照關(guān)系、因果關(guān)系不明確。比如，理化指標(biāo)較好的植筋膠，可能在實際使用狀態(tài)下即混凝土基材上的性能低劣，因此，尚需大量試驗確認兩者的相關(guān)性。也存在質(zhì)量較好的植筋膠膠體缺乏正確注膠工具，導(dǎo)致實際使用效果較差的現(xiàn)象。
　　歐洲標(biāo)準(zhǔn)從設(shè)計角度強調(diào)了潮濕混凝土基材影響、高低溫下持續(xù)荷載作用、酸堿環(huán)境下耐久性，電化學(xué)腐蝕作用的試驗要求，從施工角度強調(diào)了不利狀態(tài)的最大埋深、最高溫度、向上注膠、注膠充盈度、清孔程度等的試驗要求。
　　盡管我國標(biāo)準(zhǔn)試驗項目很多，但是缺乏針對上述關(guān)鍵項目的要求。
　　7、結(jié)論和建議
　　1）植筋系統(tǒng)是將固定物——混凝土、被固定物——鋼筋，通過粘結(jié)劑——植筋膠連接在一起。產(chǎn)品試驗應(yīng)包括這三個重要因素，不應(yīng)替換為關(guān)聯(lián)度不可知的其他因素。
　　2）安裝過程和鉆孔方向、注膠設(shè)備、清孔狀態(tài)相關(guān)，加固施工驗收規(guī)范應(yīng)考慮這些因素。
　　3）建議降低理化指標(biāo)試驗的比重，并研究理化指標(biāo)和實際使用狀態(tài)的相關(guān)性。
　　4）增加與實際使用狀態(tài)相關(guān)的重要試驗項目，尤其是增加混凝土承重結(jié)構(gòu)與設(shè)計施工相關(guān)的試驗項目。
　　5）按照實際使用狀態(tài)或者模擬使用狀態(tài)的試驗方法是科學(xué)合理的。移植粘鋼膠試驗方法檢驗植筋膠，與植筋膠實際使用狀態(tài)不符，試驗結(jié)論與植筋膠使用性能的關(guān)聯(lián)度無法判定。
　　6）建議盡早編制產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《植筋用建筑結(jié)構(gòu)膠》，提高后錨固結(jié)構(gòu)的安全水平。

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文章來源： 永年加固公司
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