日前，國家標準《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》已經報批，建筑物鑒定與加固規范管理委員會網站公布了規范報批稿內容，同時，正在修編中的《混凝土結構加固設計規范》GB50367也對加固工程中常用的植筋膠試驗方法進行了規定，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：通過試驗結論的比對，分析試驗方法是否科學。比照試驗選取了市場上知名公司的植筋膠產品。比照結論認為，采用與實際使用狀態不相關的試驗方法不能證實產品質量的優劣。
　　另外，對比我國和歐洲的試驗要求，我國規范中偏重物理化學指標，但又沒有給出理化指標和實際使用效果的相關性，并且沒有對實際使用狀態中可能出現的各種情況進行試驗。所以，植筋膠具有很好的試驗結論并不代表其在建筑結構中具有很好的使用效果，可能存在質量隱患。因此，理化指標和實際使用效果相關性研究以及模擬真實使用狀態試驗方法研究非常重要。建筑類規范中此類問題多有存在，應當引起重視。加固規范中粘鋼膠和植筋膠試驗方法的分析和探討。
　　 1、建筑結構膠發展狀況
　　1980年，建設部下達了“建筑結構膠粘劑研制及應用技術推廣”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型建筑結構膠粘劑，首先用于粘鋼工程。上世紀80年代末至今，多家企業和研究機構投入建筑結構膠（粘劑）的研究，目前產品已超過60種，包括粘鋼膠、植筋膠、粘碳纖維膠、裂縫修補膠等。2008年統計資料顯示，國內有三百余家注冊生產并銷售建筑結構膠的企業，還有幾十家外資與合資企業在國內生產或銷售建筑結構膠，其中環氧建筑結構膠約占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。對建筑結構膠粘劑的產品質量提出了新的要求。目前，我國尚缺乏完善的建筑結構膠產品標準，因此，制定合理、統一的檢驗標準和試驗方法非常緊迫。據了解，粘鋼膠、粘碳纖維膠的標準已經制定或正在制定之中，而植筋膠產品標準尚未制定，但相關規范多有涉及。
　　2、國內涉及植筋膠試驗方法的標準、規范簡介
　　2.1涉及標準名稱 
　　如前述及，涉及植筋膠性能要求的規范在出版、報批和匯總稿階段的均存在，某些規范對植筋膠性能要求存在重疊和矛盾之處。已經出版實施的規范有：《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006，《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ145-2004。正在報批的規范有：國標《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》(報批稿，以下簡稱“加固施工驗收規范報批稿”)，其中粘鋼膠和植筋膠的主要試驗方法與送審中的行業標準《粘鋼加固用建筑結構膠》相似。正在編寫的規范有：國標《建筑結構加固材料安全性鑒定技術規范》。
　　2.2標準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，即承載能力的規定為：鋼套筒法檢測拉伸抗剪強度以及建立在此基礎之上的90d濕熱老化試驗和凍融循環試驗，對于重要結構采用的A級膠，強度標準值不得小于16MPa，濕熱老化試驗強度下降不得大于10%，凍融循環試驗強度下降不得大于5％。
　　JGJ145條文3.3.2和3.3.3規定錨固膠按使用形態分為管裝式、機械注入式和現場配制式，并僅對環氧基錨固膠的性能進行了規定，試驗主項規定鋼板間拉伸抗剪強度標準值不得小于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，其性能應由廠家通過專門的試驗確定和認證”，說明規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。主編人在兩年后發表的題為《建筑結構膠應用中的若干問題及建議》的文章中闡明“粘結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作用，應對膠的作用和性能（包括骨料、填料的組成）、基材性狀、錨固參數、相應的破壞形態進行綜合分析”。
　　“加固施工驗收規范報批稿”條文4.4.2規定，結構膠粘劑（包括植筋膠）安全性能復驗采用的測定方法應符合下列規定：①鋼板間拉伸抗剪強度應按現行國家標準《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，強度標準值不得小于16MPa；②鋼板與混凝土正拉粘結強度不得小于2.5MPa，并為混凝土內聚破壞。
　　《粘鋼加固用建筑結構膠》（送審稿）對于粘鋼膠的規定可以作為比照，鋼板間拉伸抗剪強度不得小于14MPa，鋼板與混凝土正拉粘結強度的要求與“加固施工驗收規范報批稿”一致，即不小于2.5MPa且破壞發生在混凝土中。
　　國標《建筑結構加固材料安全性鑒定技術規范》處于匯總稿階段，其對植筋膠試驗方法的規定尚未成文。
　　值得注意的是，由于我國目前缺乏產品標準和認證體系，即市場準入制度，所以，設計、施工和技術規范都采用大篇幅條款，對產品的指標、性能甚至試驗方法加以規定，由于規范制定中認識程度的不同，導致矛盾條款發生。
　　3、植筋膠和粘鋼膠在實際使用中的受力狀態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的區別 
　　根據建設部建標[1998]58號文的要求，我國第一本與后錨固植筋膠相關的行業標準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，多個認識循環之后，業內更加認同采用與實際使用狀態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GB50367規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注入植筋膠的粗糙混凝土孔壁的鉆孔中，膠的兩側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、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勢。GB50367條款12.1.4規定：種植用的鋼筋需采用帶肋鋼筋，“加固施工驗收規范報批稿”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生，而非鋼板粘結鋼板之間的拉伸剪切破壞。鋼板間的粘結試驗標準GB/T7124-2008中條款5.3的規定是：“膠粘劑的應用和固化應按其制造廠商的要求或其他適當的材料標準進行”，金屬片表面的處理以及涂膠操作與植筋膠施工安裝不同，尚無植筋膠材料標準，無法按照“廠商要求和材料標準”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果的離散性有很大的差異，很難體現檢測的公正性和準確性。
　　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試驗），適用于粘結能力的檢測，無法檢測鎖鍵、摩擦能力，膠的兩側均是光滑的鋼板，與植筋膠實際工作原理相背離，和植筋膠質量與安全的相關性無法判別，試驗指標的高和低，都不能反映植筋膠在結構中的使用情況和承載能力，以此用來檢驗植筋膠有試驗模型錯誤之嫌，所以建立在此模型基礎之上的90d或7d老化性能試驗也因此失去了意義。施載時，粘鋼應力和植筋應力狀態不同（見圖1、2）。
　　
　　4、實驗室試件制備過程中存在的問題
　　4.1依據國標GB/T7124制備試件 
　　化學實驗室認為，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年出版了該標準第三版，內容略有變化。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均質的膠體抹平層；如果假定抹平層均質，由于粒徑不一，仍無法規定統一厚度；固體顆粒占位后，抹平層無法與鋼板全面粘結，導致“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一技術要求，以上因素將直接影響試驗結果的真實性和公正性。
　　4.2依據國標GB50367制備試件 
　　GB50367附錄J規定：“鋼套筒法適用于以富填料結構膠粘劑為粘結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為鋼套筒的試驗設備器件。規范編寫過程中，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，最終將鋼套筒內壁定義為螺距4mm、深度0.4mm的梯形螺紋，如圖4所示；規范討論過程中，曾經試驗的深度為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規定的劈裂抗拉、抗彎和抗壓強度試驗，這些指標相互制約，可以將植筋膠分成不同質量等級。
　　5、比照試驗結果分析
　　5.1依據GB50367的試驗結果 
　　比照試驗是科學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，試驗方法應使質量可靠、受到市場認可的知名產品得以保留，否則應該調整和改進試驗方法。自GB50367于2006年6月頒布到2009年6月三年間，建設部建筑物鑒定與加固規范管理委員會網站上公布的A級植筋膠企業國內共有8家，國際共有3家，將這3家產品分別簡稱為500xxx、680xxx、360xxx。將使用質量較好的500xxx、360xxx兩種植筋膠產品進行比較，依據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準值和90d濕熱老化后強度降低百分率，可知，其數據分別為22.2MPa,3.5%和19.7MPa,4.3%，均優于A級膠標準16MPa和10%。
　　5.2依據“加固施工驗收規范報批稿”的試驗結果 
　　依照“加固施工驗收規范報批稿”的試驗要求，500xxx和680xxx在北京國家級化學建筑材料實驗室得到的鋼板間拉伸抗剪強度標準值分別為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的試驗結果則遠低于此要求。GB50367條款4.5.6規定“種植錨固件的膠粘劑，必須采用專門配置的改性環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種知名國際產品的比較結果 
　　比較結論見表1（其中“加固施工驗收規范報批稿”簡稱“報批稿”）。
　　
　　由表1可知，“劑”類產品，即改性環氧類、不溶性固體填料少的產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）遠低于指標要求，無法通過這項試驗，與改性環氧類處于不同數量級。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，鋼板間拉伸抗剪試驗方法模擬了粘鋼膠實際使用狀態。
　　6、我國和歐洲植筋膠試驗標準的比較
　　國際上關于植筋膠的試驗要求已經成熟，比如歐洲技術批準機構EOTA2006年11月頒發的技術文件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“技術批準指南”ETAG001第5部分粘結型錨栓的一些內容。
　　關于植筋膠試驗規定，我國設計規范GB50367有8項，施工規范“加固施工驗收規范報批稿”有7項，共計15項；歐洲標準共有7項設計規定（16~22項）和4項施工規定（23~26項），共計11項。
　　歐洲標準的全部試驗方法均基于實際使用狀態，在混凝土中鉆孔、注膠、植入鋼筋，以基材混凝土C25和C60上的拉拔粘結強度作為基礎（16，17項），將其他試驗的結論與這兩項試驗進行比照，形成完整系統，其比照關系、因果關聯較為清晰。
　　我國標準除了設計規范以鋼套筒模擬混凝土基材之外，僅有C30和C60混凝土上拉拔粘結強度試驗共2項基于植筋的實際使用狀態，但是，并不以此作為比照試驗的基礎，而是選擇了與實際使用狀態不同的鋼板間（包括鋼板混凝土間）試驗作為比照試驗的基礎，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試驗之上。理化指標、混凝土C30/C60基材和鋼-鋼試驗結論的比照關系、因果關系不明確。比如，理化指標較好的植筋膠，可能在實際使用狀態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性。也存在質量較好的植筋膠膠體缺乏正確注膠工具，導致實際使用效果較差的現象。
　　歐洲標準從設計角度強調了潮濕混凝土基材影響、高低溫下持續荷載作用、酸堿環境下耐久性，電化學腐蝕作用的試驗要求，從施工角度強調了不利狀態的最大埋深、最高溫度、向上注膠、注膠充盈度、清孔程度等的試驗要求。
　　盡管我國標準試驗項目很多，但是缺乏針對上述關鍵項目的要求。
　　7、結論和建議
　　1）植筋系統是將固定物——混凝土、被固定物——鋼筋，通過粘結劑——植筋膠連接在一起。產品試驗應包括這三個重要因素，不應替換為關聯度不可知的其他因素。
　　2）安裝過程和鉆孔方向、注膠設備、清孔狀態相關，加固施工驗收規范應考慮這些因素。
　　3）建議降低理化指標試驗的比重，并研究理化指標和實際使用狀態的相關性。
　　4）增加與實際使用狀態相關的重要試驗項目，尤其是增加混凝土承重結構與設計施工相關的試驗項目。
　　5）按照實際使用狀態或者模擬使用狀態的試驗方法是科學合理的。移植粘鋼膠試驗方法檢驗植筋膠，與植筋膠實際使用狀態不符，試驗結論與植筋膠使用性能的關聯度無法判定。
　　6）建議盡早編制產品標準《植筋用建筑結構膠》，提高后錨固結構的安全水平。
　　參考文獻：
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　　[6]EOTAETAG001Part5EditionMarch2002“BONDEDANCHORS”.
　　[7]李蔚萍，王聰慧，張宇.我國后錨固規范體系探討.建筑結構技術通訊，2008，(3).
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