CN102493661A - 一种碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法及锚具 - Google Patents

Abstract

一种碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法及锚具，该方法包括以下步骤：步骤一、安装碳纤维复合绞线；步骤二、向锚具内灌注超高性能水泥基复合材料；步骤三、对超高性能水泥基复合材料进行养护。该锚具，包括碳纤维复合绞线、定位件、限位夹具、超高性能水泥基复合材料、碳纤维单线、锚筒、锚板、隔离架、压紧板、挤压锚和螺母，将碳纤维复合绞线从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线，分散后的碳纤维单线把末端又合成一束，再穿过锚板对应的锚孔进行定位，并在碳纤维单线末端安装挤压锚进行固定；所述的隔离架布置在锚筒的前端部。该锚固方法及锚具具有操作方便、结构简单，制成的锚固端具有长度短、刚度大、耐久性好等诸多优点。

Description

一种碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法及锚具

一、技术领域

本发明涉及现代土木工程材料的锚固技术，尤其涉及一种碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法及锚具。

二、背景技术

碳纤维绞线是将一定数量的小直径(一般小于7mm)碳纤维单线绕绞线轴等角速度旋转和匀速前进缠绕，再经环氧树脂浸润固化而成的筋束，外形类似钢绞线。类似其他新型纤维增强材料，碳纤维复合绞线抗剪强度低，不适合用传统的夹片式锚具进行锚固。若不做任何处理采用普通粘结方式锚固，由于碳纤维复合绞线筋外表呈螺旋状，单线缝间咬合齿迎力坡度较小、齿本身硬度较低，相比钢筋及其他碳纤维棒材，其在普通粘结式锚固体系中与锚固介质的粘结面积及滑动摩阻较小，机械咬合力也较小，筋材在受力状态下易出现较大滑移，锚固刚度小，缺乏工程实用性。

同时，传统粘结式锚固体系的粘结介质为普通水泥、砂浆、环氧铁砂、环氧树脂等，这些灌浆材料本身均存在缺陷，如普通水泥砂浆强度低，粘结强度不高导致锚固长度过长，体系的锚固效率不高，且耐腐蚀性和抗疲劳性不佳，环氧铁砂和环氧树脂材料的收缩性较大，热稳定性差，锚固性能同样存在不足。这些材料本身性质的缺陷会影响整个预应力锚固体系的锚固性能，还会引起锚固端腐蚀、疲劳等长期问题，不能充分发挥新型碳纤维复合绞线材料强度高、耐腐蚀和耐疲劳的优点。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种操作方便、结构简单、使用效率高的碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法及锚具。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法，该方法包括以下步骤：步骤一、安装碳纤维复合绞线：将碳纤维复合绞线依次穿过隔离架、压紧板、定位件及锚筒，将碳纤维复合绞线从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线，再将碳纤维单线与锚板定位并固定在锚筒的后端；

步骤二、向锚具内灌注超高性能水泥基复合材料：锚板与碳纤维单线固定后，将锚筒立起，从锚筒前端向锚筒内灌注超高性能水泥基复合材料，灌注后轻微振捣密实，再将定位件设置在锚筒的前端，压紧板将定位件固定；

步骤三、对超高性能水泥基复合材料进行养护。

一种碳纤维复合绞线的粘结式锚具，包括碳纤维复合绞线、定位件、限位夹具、超高性能水泥基复合材料、碳纤维单线、锚筒、锚板、隔离架、压紧板、挤压锚和螺母，其中，锚筒的外壁设有螺纹，螺母旋合在锚筒上，锚筒内壁设有锥度；锚板固定在锚筒的一端；碳纤维复合绞线从定位件对应的孔穿过，限位夹具固定在碳纤维复合绞线分散成碳纤维单线的起始位置，在锚筒长度范围内，将碳纤维复合绞线从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线，再将分散后的碳纤维单线末端又合成一束，再穿过锚板对应的锚孔进行定位，并在碳纤维单线末端安装挤压锚进行固定；所述的隔离架布置在锚筒的前端部。

以上所述的碳纤维复合绞线的粘结式锚具，所述的锚筒腔内灌注有超高性能水泥基复合材料。

以上所述的碳纤维复合绞线的粘结式锚具，所述的定位件设置在锚筒的前端，压紧板将定位件固定。

本发明与现有技术相比具有以下优点：(1)选用超高性能水泥基材料-活性粉末混凝土或高致密超细颗粒均布材料作为粘结锚固介质。超高性能水泥基材料通过提高组分的细度与活性，使材料内部的缺陷降到最少，以获得由其组分材料所决定的最大承载力及优异的耐久性，具有强度高和耐久性好的显著特点。将其应用于粘结式锚固体系中，既可以提高锚固介质与筋材的粘结力以减小有效锚固长度，还能延长锚固系统的使用寿命，充分发挥碳纤维绞线作为预应力筋耐久性好的优点。

(2)采用分散锚固。本发明将锚固段的碳纤维复合绞线打散成多根碳纤维单线，其末端又合成一束，再穿过锚板对应的锚孔进行定位，并在碳纤维单线末端安装挤压锚进行固定，采用这种处理能改进粘结锚固段的荷载传递系统，显著改善其锚固效果。

综上所述的本发明碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法及锚具，可以此为依据设计出用于锚固单根或多根碳纤维复合绞线的粘结式锚具体系，该锚具体系操作方便、结构简单，制成的锚固端具有长度短、刚度大、耐久性好等诸多优点。

四、附图说明

图1为本发明锚具用于锚固单根碳纤维复合绞线的结构示意图；

图2为图1中定位件2的锚孔排布示意图；

图3为图1中锚板7的锚孔排布示意图；

图4为本发明锚具用于锚固九束碳纤维复合绞线的结构示意图；

图5为图4中定位件2、隔离架8的锚孔排布示意图；

图6为图4中锚板7的锚孔排布示意图；

图7为本发明锚具用于锚固二十四束碳纤维复合绞线的结构示意图；

图8是图7中定位件2、锚板7及隔离架8的锚孔排布示意图。

附图中标号所示名称为：1-碳纤维复合绞线；2-定位件；3-限位夹具；4-超高性能水泥基复合材料；5-碳纤维单线；6-锚筒；7-锚板；8-隔离架；9-压紧板；10-挤压锚；11-螺母。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细阐述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明所述的碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法，具体实施步骤如下：

(1)安装碳纤维复合绞线：将碳纤维复合绞线1依次穿过隔离架8、压紧板9、定位件2及锚筒6，将碳纤维复合绞线1从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线5，再将碳纤维单线5与锚板7定位并固定在锚筒6的后端；由于碳纤维复合绞线1打散成碳纤维单线5后表面积增大并且表面变得更粗糙，所以碳纤维单线5与超高性能水泥基复合材料4的接触面积将大为增加，相应的摩擦力、粘结锚固力会相应增加。

(2)向锚具内灌注超高性能水泥基复合材料：锚板7与碳纤维单线5固定后，将锚筒6立起，从锚筒6前端向锚筒6内灌注超高性能水泥基复合材料4，灌注后轻微振捣密实，再将定位件2设置在锚筒6的前端，压紧板9将定位件2固定；

(3)对超高性能水泥基复合材料进行养护：灌注超高性能水泥基复合材料后，在一定的时间内采取措施对超高性能水泥基复合材料4保持适当温度和湿度，使超高性能水泥基复合材料4有良好硬化条件，待其达到要求强度，即可进行预应力张拉。

图1为本发明锚具的第一实施例用于锚固单根碳纤维复合绞线。如图1所示，应用在单根碳纤维复合绞线的锚具包括碳纤维复合绞线1、定位件2、限位夹具3、超高性能水泥基复合材料4、碳纤维单线5、锚筒6、锚板7和螺母11。其中，锚筒6的外壁设有螺纹，螺母11旋合在锚筒6上；定位件2固定在锚筒6的一端，锚板7固定在锚筒6的另一端；碳纤维复合绞线1从定位件2中心孔穿过，限位夹具3固定在碳纤维复合绞线1上作为碳纤维单线5的分散起点，碳纤维复合绞线1从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线5，碳纤维单线5再穿过锚板7对应的锚孔中进行定位，锚孔排布设计应使碳纤维单线5在锚固长度内充分散开，后将各锚孔密封；所述的锚筒6腔内灌注有超高性能水泥基复合材料4。

图4为本发明锚具的第二实施例用于锚固九束碳纤维复合绞线，该锚固体系适用于群锚系统所选碳纤维复合绞线根数较少、锚孔排布空间较充足的情况。第二实施例与第一实施例基本相同，其不同之处在于：增加了隔离架8和压紧板9，隔离架8布置在锚筒6的前端用于将多束碳纤维复合绞线1分开防止缠绕；压紧板9用于将定位件2压紧并固定；为了使九束碳纤维复合绞线在锚筒6内有充足的排布空间，所以将锚筒6内壁设成带锥度的圆筒，从而增加锚筒6后端的锚孔排布空间，使每一根碳纤维单线5均穿过对应的锚孔进行分散固定。

图7为本发明锚具的第三实施例用于锚固二十四束碳纤维复合绞线，该锚固体系适用于群锚系统所选碳纤维绞线根数较多、锚孔排布空间紧凑的情况。第三实施例与第一实施例或第二实施例基本相同，其不同之处在于：当组成群锚体系的碳纤维复合绞线1有多束时，碳纤维复合绞线1打散后形成的碳纤维单线5较多，若仍按第一实施例或第二实施例的方式与对应各碳纤维单线5设置的锚孔进行端部分散固定，则锚板7上锚孔排布间距与工作空间都有可能不足，工作量也较大。此时需要应用如图7所示的锚固体系，该锚固体系可将多根分散后的碳纤维单线，其末端又合成一束，再穿过锚板7对应的锚孔进行定位，并在碳纤维单线5末端安装挤压锚10进行固定。图8示出了锚板7的锚孔排布与定位件2、隔离架8的锚孔排布形式相同，第三实施例的其它操作安装方法与第一实施例或第二实施例相同，即可实现二十四束碳纤维复合绞线的群锚固。

综上所述的本发明具体实施例仅为本发明优选的实施方式，并非用于限定本发明保护范围的限制。因此，任何在本发明的技术特征之内所作的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳纤维复合绞线的粘结式锚固方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、安装碳纤维复合绞线：将碳纤维复合绞线(1)依次穿过隔离架(8)、压紧板(9)、定位件(2)及锚筒(6)，将碳纤维复合绞线(1)从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线(5)，再将碳纤维单线(5)与锚板(7)定位并固定在锚筒(6)的后端；

步骤二、向锚具内灌注超高性能水泥基复合材料：锚板(7)与碳纤维单线(5)固定后，将锚筒(6)立起，从锚筒(6)前端向锚筒(6)内灌注超高性能水泥基复合材料(4)，灌注后轻微振捣密实，再将定位件(2)设置在锚筒(6)的前端，压紧板(9)将定位件(2)固定；

步骤三、对超高性能水泥基复合材料进行养护。

2.一种碳纤维复合绞线的粘结式锚具，包括碳纤维复合绞线(1)、定位件(2)、限位夹具(3)、超高性能水泥基复合材料(4)、碳纤维单线(5)、锚筒(6)、锚板(7)、隔离架(8)、压紧板(9)、挤压锚(10)和螺母(11)，其中，锚筒(6)的外壁设有螺纹，螺母(11)旋合在锚筒(6)上，锚筒(6)内壁设有锥度；锚板(7)固定在锚筒(6)的一端；碳纤维复合绞线(1)从定位件(2)对应的孔穿过，限位夹具(3)固定在碳纤维复合绞线(1)分散成碳纤维单线(5)的起始位置，其特征在于：在锚筒(6)长度范围内，将碳纤维复合绞线(1)从末端绕轴线反方向解绞，打散成多根碳纤维单线(5)，再将分散后的碳纤维单线(5)末端又合成一束，再穿过锚板(7)对应的锚孔进行定位，并在碳纤维单线(5)末端安装挤压锚(10)进行固定；所述的隔离架(8)布置在锚筒(6)的前端部。

3.根据权利要求2所述的碳纤维复合绞线的粘结式锚具，其特征在于：所述的锚筒(6)腔内灌注有超高性能水泥基复合材料(4)。

4.根据权利要求2所述的碳纤维复合绞线的粘结式锚具，其特征在于：所述的定位件(2)设置在锚筒(6)的前端，压紧板(9)将定位件(2)固定。

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