CN101048601A - 锚定装置和锚定杆的使用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有锚定杆(2)的锚定装置(1)，锚定杆(2)利用灰泥(3)锚定在锚定基础(5)(混凝土)中的钻孔(4)中。当满足下列条件时，实现锚定装置(1)的抗裂性。

Description

锚定装置和锚定杆的使用
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的锚定装置以及具有权利要求8前序部分所述特征的锚定杆的应用。
锚定装置是众所周知的，其中锚定杆借助于灰泥锚定在锚定基础中的钻孔中。锚定基础例如是砌砖或混凝土建筑物部件或建筑物。术语“钻孔”通常是指锚定基础中的与其产生方法无关的孔。作为灰泥多次使用单成分或多成分的合成树脂灰泥。这里术语灰泥通常是指可硬化的材料。物体能够被固定在锚定在锚定基础中的锚定杆上。为了进行抗裂性的锚定需要专门的锚定杆。抗裂性是指防止由于锚定基础中形成裂纹而引起钻孔的任何形式的加宽。特别在锚定基础受拉区域中会产生裂纹，也就是在天花板、桥或梁的下侧。为了这个目的公开了这样的锚定杆，其在锚定区段中具有多个轴向依次布置的截锥体。锚定杆的锚定区段是指锚定杆的位于钻孔中的并被灰泥包围的区段。截锥体最好彼此构成一体并且是锚定杆的整体组成部分。当锚定杆被施加拉应力，并且钻孔加宽时，锚定杆从钻孔中轴向移出一段短的距离，并且在该过程中使作为撑开体起作用的截锥体移动并将包围它的灰泥向外挤压。灰泥被加宽或者说撑开，因此锚定杆仍然锚定在锚定基础中。若在产生裂纹的锚定基础(0.5毫米裂纹)中能达到的失效载荷至少为锚定基础未产生裂纹的情况下锚定装置失效时的载荷的80％，则该锚定装置被视为抗裂性的，其中在某些情况下试验方针要求的这个80％的标准只在比较0.5毫米裂纹和0.3毫米裂纹的失效时使用。
本发明的任务是提供一种利用灰泥的抗裂性锚定装置，它不需要使用专用锚定杆。
该任务根据本发明通过权利要求1和8的特征解决。根据本发明的锚定装置满足以下两个条件：
和
Figure A20058003726400032
为了使用灰泥进行锚定，通常以比锚定杆直径大2毫米的直径钻出钻孔。例如在锚定杆的直径为12毫米时，上述条件(II)的上限值0.85给出了直径大致比锚定杆直径大2毫米的钻孔。根据本发明的技术方案也就是在于，以比迄今为止惯用的直径大的直径钻出钻孔(上述条件(II)的上限值给出了在条件(II)中给出的范围中的最小钻孔直径)，即在锚定杆和钻孔壁之间要提供一个较大的空间。而人们本来认为锚定杆和钻孔壁之间尽可能窄的缝隙、也就是尽可能小的空间必定得到更好的锚定值，因为作为锚定装置中最薄弱的部件的灰泥只能桥接很小的空间。但我们惊讶的发现，在任何情况下，锚定杆和钻孔壁之间的空间越大，也就是在给定的锚定杆直径的情况下，钻孔直径越大，对于抗裂性越有利，即可以提供的失效力越大。
然而，只是简单地提高钻孔直径还不够，对于锚定来说，灰泥的强度也很重要。上述条件(I)中，灰泥的强度用附着应力来考虑。附着应力(单位是牛顿/平方毫米)是在给定条件(尤其是锚定杆直径/钻孔直径)下当灰泥产生裂纹时，在失效情况下由锚定杆施加到灰泥上的单位面积的力。附着应力是在没有产生裂纹的锚定基础中测量得到的。附着应力不是仅仅取决于相应灰泥的材料常数，它也依赖于钻孔直径和锚定深度。可以按照下式计算附着应力：
Figure A20058003726400041
因此，上式中的分母与所谓的附着面积有关。业已证明，当上述条件成立时，就称该锚定装置是抗裂性的。抗裂性的标准是在产生裂纹的锚定基础中锚定杆可以承受的载荷至少是锚定装置通常由于灰泥产生裂纹而失效前在未产生裂纹的锚定基础中锚定杆可以承受的载荷的80％。在此锚定基础通常是混凝土，它在产生裂纹的情况下具有0.5毫米宽的贯穿钻孔的裂纹。也就是钻孔垂直于纵向中平面加宽了0.5毫米。
根据本发明的锚定装置的优点在于，对于抗裂性锚定来说不需要专用锚定杆。
优选条件(I)的值更高，并且例如为17到20，而不是最小14。同样，上述条件(II)的范围也进行限制，其中选择0.7而不是0.85作为其上限值。应该重申的是，在给定的锚定杆直径的情况下，条件(II)的上限值越小，则钻孔直径越大。通过上述将范围减小，锚定杆和钻孔壁之间的最小空间增大。
在本发明一种优选的设计方案中，不依赖于优选同样要遵守的条件(I)，附着应力至少为6牛顿/平方毫米，最好是10牛顿/平方毫米。在不考虑条件(I)和(II)时通过使用简单的锚定杆就已经可以在产生裂纹的锚定基础中实现比在现有技术(参见Eligehausen，Mallée：″Befestigungstechnik im Beton-und Mauerwerkbau″，Ver1agErnst&Sohn，2000，特别是182-185页)中可以预期的明显更好的保持力，就此而言高的附着应力是至关重要的。例如在特别是大于10牛顿/平方毫米的高附着应力下进行的试验中已经表明，不依赖于钻孔直径，产生裂纹的混凝土与未产生裂纹的混凝土相比，其性能下降意想不到的低。在此简单的锚定杆是指能够通过简单的生产方法，特别是成型技术生产出来的锚定杆。与设有锥体的锚定杆相反，它们通常具有明显更低的应变，在锚定区域内，其最小外径与最大外径之比为0.8到1，特别是0.85到0.95。在此锚定区域是指锚定杆的将力从锚定杆基本上传到硬化的灰泥上的部分。令人惊讶的是，不依赖于条件(I)和(II)，例如用标准螺杆就已经在产生裂纹的锚定基础中实现非常好的保持值，而这在以前被认为是不可能的。通过遵守条件(I)和(II)，可以进一步改善这种性能。
作为锚定杆可以使用每种任意的锚定杆，但它最好不是光滑壁的，而是进行表面结构化的。例如，根据本发明的锚定杆是一种加强杆或者加固杆，如一种所谓的Dywidag(加筋的)杆。螺杆也是一种作为适用于按本发明的锚定装置的锚定杆的表面结构化的杆。
为了在灰泥硬化前使锚定杆在钻孔中定心，本发明的一种设计方案提出了一种定心元件。在此定心元件例如可以是具有弹性筋的塑料件，这些弹性筋将锚定杆在钻孔中定心。塑料衬套也可以套装到锚定杆上，其将锚定杆在钻孔入口中进行定心。定心元件可以预安装在锚定杆上，并且形成一个安装深度标记或安装深度止挡。定心元件保证锚定杆与钻孔壁之间的间距在圆周上保持相同，并由此使施加在灰泥上的载荷均匀，这是高锚定力的前提条件。
本发明的一种设计方案在锚定杆的前端设置刀刃。刀刃可以套装或者拧紧在锚定杆上。当将灰泥座引入钻孔中时，就要设置刀刃，通过将锚定杆置入钻孔而将灰泥座破坏。楔形刀尖减轻了灰泥座的破坏工作，使得灰泥分散在钻孔中，并改善灰泥成分的混合。术语“刀刃”是功能上的，而并非几何上的。
下面根据附图中示出的实施例来详细说明本发明。唯一的附图示出了按本发明的锚定装置的轴向剖面图。
在附图中所示的根据本发明的锚定装置1具有一个锚定杆2，该锚定杆2用灰泥3锚定在锚定基础5中的钻孔4中。作为锚定杆2使用螺杆。锚定基础5例如由混凝土构成。灰泥3最好是一种双成分的合成树脂灰泥，但也可以使用其它合成树脂灰泥或其它能满足本发明条件的灰泥，特别要具有足够高的附着应力。
在锚定杆2上套装了塑料衬套6，它有两种功能：当将锚定杆2引入钻孔4中时，套装在锚定杆2上的塑料衬套6被压入钻孔4的入口，并使锚定杆2对中地保持在钻孔4中。塑料衬套6由此构成锚定杆2的定心元件。此外，塑料衬套6形成一个安装深度标记，它在规定的位置上套装在锚定杆2上，并以法兰7紧贴在锚定基础5上的钻孔4的入口上，从而限制了锚定杆2的安装深度。塑料衬套6可以具有一个未示出的用于多余的灰泥3的排出口。
在锚定杆2的位于钻孔4中的前端部上套装或者拧上一个切割元件8。该切割元件8具有横向于或斜向于钻孔4延伸的刀刃9或者刀尖。原则上，刀刃9可以在锚定杆2的前端构成。它用来破坏灰泥座并混合与分散钻孔4内灰泥座中包含的灰泥成分。这种通常由玻璃制成的、彼此分开地含有两种或更多种灰泥成分的灰泥座是众所周知的，在这里不必赘述。灰泥3也可以通过其它方式引入钻孔3中，例如使用冲压枪射入。在这种情况下，切割元件8就不需要了。
根据本发明，灰泥3的附着应力至少为6牛顿/平方毫米，其中附着应力就是单位附着面积的断裂载荷，即在灰泥3产生裂纹时施加在锚定杆2上的拉力。根据本发明的锚定装置1的其它条件是：钻孔直径除以锚定杆直径再乘以附着应力至少为14，最好在17和20之间。锚定杆直径与钻孔直径之比至少为0.4，最大为0.85，最好最大为0.7。试验(见下面)表明，根据本发明的锚定装置1在满足上述条件时是抗裂性的。若锚定基础5为混凝土，当锚定装置1在产生裂纹的锚定基础5中的断裂载荷为在未产生裂纹的锚定基础5中的断裂载荷的至少80％时，认为该锚定装置1为抗裂性的。裂纹是平行裂纹，它在轴向平面中贯穿钻孔4，并且裂纹宽度为0.5毫米。钻孔4横向于裂纹加宽了该裂纹宽度。
取直径为M12的锚定杆进行试验，在锚定深度为95毫米，平行裂纹宽度为0.5毫米时获得在下表中所列的值：
锚定杆：螺杆M12
锚定深度：95毫米
灰泥：费歇尔FIS EM 390S
0.5毫米平行裂纹
钻孔直径 断裂载荷   附着应力(钻孔直径) 钻孔直径/锚定杆直径×附着应力 锚定杆直径/钻孔直径 备注
14 36.0千牛   8.6牛顿/平方毫米 10.1牛顿/平方毫米 0.86 非抗裂性
16 64.0千牛   13.4牛顿/平方毫米 17.9牛顿/平方毫米 0.75 抗裂性
18 71.0千牛   13.2牛顿/平方毫米 19.8牛顿/平方毫米 0.67 抗裂性
20 66.0千牛   11.1牛顿/平方毫米 18.4牛顿/平方毫米 0.60 抗裂性
22 71.5千牛   10.9牛顿/平方毫米 20.0牛顿/平方毫米 0.55 抗裂性
18 48.0千牛 8.9牛顿/平方毫米 13.4牛顿/平方毫米 0.67 吹气两次非抗裂性
该表表明，根据上述标准，钻孔直径越大则抗裂性越强。钻孔的清洁对锚定有显著影响。如表中最后一行所示，在这里钻孔被手动吹风机吹了两次。在其它试验中，钻孔借助于压缩空气和/或刷洗更好地得到清洁，因此其断裂载荷明显增大。

Claims (8)

1.锚定装置，具有锚定杆(2)，该锚定杆(2)利用灰泥(3)锚定在锚定基础(5)中的钻孔(4)中，其特征在于：要满足如下条件：
Figure A2005800372640002C1
和
Figure A2005800372640002C2
2.按权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：要满足如下条件：
Figure A2005800372640002C3
3.按权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：要满足如下条件：
Figure A2005800372640002C4
4.按权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：所述附着应力≥10牛顿/平方毫米。
5.按权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：所述锚定杆(2)是表面结构化的杆，特别是螺杆。
6.按权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：所述锚定装置(1)具有定心元件(6)，该定心元件使锚定杆(2)在钻孔(4)中定心。
7.按权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：所述锚定杆(2)具有刀刃(9)。
8.锚定杆(2)在具有灰泥(3)的产生裂纹的锚定基础(5)中的应用，其特征在于：所述锚定杆(2)作为锚定区域具有标准螺纹和/或滚花和/或加强杆的表面结构，并且/或者在锚定杆(2)的锚定区域中最小与最大外径之比在0.8到1之间，特别在0.85到0.95之间；并且所述附着应力大于6牛顿/平方毫米，尤其大于10牛顿/平方毫米。
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