CN103898905B - 复合高强度锚索 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚索，尤其是一种复合高强度锚索。本发明提供了一种耐腐蚀的复合高强度锚索，包括主筋、填充层和包裹层，所述填充层包裹在主筋上，所述包裹层包裹在填充层上；所述主筋由高强度无机纤维、高强度高分子纤维或者二者结合构成；所述填充层由无机矿物纤维构成；所述主筋的纤维与填充层的纤维通过胶结材料胶结为一体。采用了主筋作为主要受力部件，填充层的纤维作为辅助受力部件，并使主筋与填充层的纤维胶结为一体，因此在张拉时可以保证锚索整体受力，解决了纤维之间松散结构的问题。这样的锚索在体积上与原有的钢锚索可以相同，从而不会改变原有的施工工艺和零部件。

Description

复合高强度锚索

技术领域

本发明涉及一种锚索，尤其是一种复合高强度锚索。

背景技术

由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头)，然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固，这种方法称预应力锚索，简称锚索，国内应用较多，如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。我国煤炭领域每年大约用到2亿多套。以三峡工程为例,仅三峡船闸一项工程就需要消耗93,000套高强度锚杆和4,376束预应力锚索。

目前在该领域主要技术现状为普遍采用直径15.24mm钢绞线为基本受力载体，锚具和张拉锁定原理自投入工程应用以来，几乎没有大的改变和突破。这些传统锚索虽然是使用初期具有良好的性能，但是其缺点是锈蚀和失效问题始终没有解决，更不能在有酸性或者碱性地下水或大气降水影响的前提下，对锚索的耐久性和有效性提出直接挑战。从目前的使用状况来看，传统锚索的主要缺点如下：

(1)钢绞线的抗腐蚀和抗疲劳问题从材质上很难解决；

(2)锚具的有损夹持，带来潜在的隐患；

(3)自重大，造孔、搬运、安装施工劳动强度大；

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀的复合高强度锚索。

本发明解决其技术问题所采用的复合高强度锚索，包括主筋、填充层和包裹层，所述填充层包裹在主筋上，所述包裹层包裹在填充层上；所述主筋由高强度无机纤维、高强度高分子纤维或者二者结合构成；所述填充层由无机矿物纤维构成；所述主筋的纤维与填充层的纤维通过胶结材料胶结为一体。

进一步的是，所述高强度无机纤维为碳纤维、碳化硅纤维、碳化钨纤维或玻璃纤维；所述高强度高分子纤维为芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚丙腈纤维。

进一步的是，所述胶结材料为丙烯酸树脂。

进一步的是，所述包裹层为高分子材料，并通过挤出工艺包裹在填充层上。

进一步的是，按断面积比例：主筋所占面积为25～35％、填充层所占面积为55～68％、包裹层所占面积为7～10％。

进一步的是，按断面积比例：主筋所占面积为15～25％、填充层所占面积为65～78％、包裹层所占面积为7～10％。

本发明的有益效果是：采用了主筋作为主要受力部件，填充层的纤维作为辅助受力部件，并使主筋与填充层的纤维胶结为一体，因此在张拉时可以保证锚索整体受力，解决了纤维之间松散结构的问题。这样的锚索在体积上与原有的钢锚索可以相同，从而不会改变原有的施工工艺和零部件，而锚索整体的重量却极大的降低，因此在施工中就更加方便，锚索具有耐腐蚀的特点，在长期使用中也不会失效。锚索的规格可以通过调节主筋的大小来设定，即根据实际情况使用不同应力规格的锚索。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图中零部件、部位及编号：主筋1、填充层2、包裹层3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括主筋1、填充层2和包裹层3，所述填充层2包裹在主筋1上，所述包裹层3包裹在填充层2上；所述主筋1由高强度无机纤维、高强度高分子纤维或者二者结合构成；所述填充层2由无机矿物纤维构成；所述主筋1的纤维与填充层2的纤维通过胶结材料胶结为一体。本发明与传统纤维束具有一定的区别，传统纤维束采用捻合而成，在采用多层结构后各层之间容易滑动，不利于张拉。而本锚索的主筋1的纤维与填充层2的纤维通过胶结材料胶结为一体，这样就能实现传力功能，满足张拉的要求。

本锚索各层功能如下：

主筋1：主要有高强度无机纤维或高分子聚合物高强度纤维组成，形成复合锚索的核心受力元素。所述高强度无机纤维为碳纤维、碳化硅纤维、碳化钨纤维或玻璃纤维；所述高强度高分子纤维为芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚丙腈纤维。这些材料的选择根据实际的情况而定，结合成本考虑从而获得最佳的效果。

填充层2：主要为在主筋1和外包裹层3之间的充填材料，主要为无机矿物纤维为主，为辅助受力元素，也是张拉力传递和缓冲受力元素。

包裹层3：主要是外包裹材料，主要为包裹挂胶体，主要为摩阻力比较高的高分子材料，也是品质的颜色分辨元素。所述包裹层3为高分子材料，并通过挤出工艺包裹在填充层2上。

胶结材料：主要作用是将松散状态的各类纤维体通过比例不同的胶结材料粘结在一起，实现传力功能，主要是由不同组份的丙烯酸系列组配而成，通过不同配比获得不同的锚索柔软度。所述胶结材料为丙烯酸树脂，例如丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸树脂、丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸二甲酯。

本锚索与传统钢锚索相比的优点在于：

1、无损夹持。包裹层3可以采用摩阻系数较大的高分子材料，因此在张拉时利用摩擦力即可传力，主筋1和填充层2受到保护，在夹持是不会受损。

2、抗腐蚀，不锈蚀，耐环境性强，不反射电磁波，可满足永久支护需求。

3、抗松弛。

4、高强度，单位面积和单位重量的比强度高几倍。

5、可以补充张拉。本锚索在夹持是无损夹持，同时不会受到腐蚀，因此即使松弛后也可以补充张拉。

6、轻巧方便，杆体轻，易于安装施工，减轻劳动强度，节省运输成本。

7、深度和拉力不受限制。

8、易切割,不产生火花,便于综采作业,有利于生产安全,提高生产效率。

9、孔径小，施工安装方便。

10、非金属材质，可用于煤矿瓦斯地下空间，也可用于军事工程。

本锚索可以按断面积比例来控制规格，例如高强度锚索采用如下参数比例：主筋1所占面积为25～35％、填充层2所占面积为55～68％、包裹层3所占面积为7～10％。

低强度锚索采用如下参数比例：主筋1所占面积为15～25％、填充层2所占面积为65～78％、包裹层3所占面积为7～10％。

Claims (6)

1.复合高强度锚索，其特征在于：包括主筋(1)、填充层(2)和包裹层(3)，所述填充层(2)包裹在主筋(1)上，所述包裹层(3)包裹在填充层(2)上；所述主筋(1)由高强度无机纤维、高强度高分子纤维或者二者结合构成；所述填充层(2)由无机矿物纤维构成；所述主筋(1)的纤维与填充层(2)的纤维通过胶结材料胶结为一体。

2.如权利要求1所述的复合高强度锚索，其特征在于：所述高强度无机纤维为碳纤维、碳化硅纤维、碳化钨纤维或玻璃纤维；所述高强度高分子纤维为芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚丙腈纤维。

3.如权利要求1所述的复合高强度锚索，其特征在于：所述胶结材料为丙烯酸树脂。

4.如权利要求1所述的复合高强度锚索，其特征在于：所述包裹层(3)为高分子材料，并通过挤出工艺包裹在填充层(2)上。

5.如权利要求1所述的复合高强度锚索，其特征在于：按断面积比例：主筋(1)所占面积为25～35％、填充层(2)所占面积为55～68％、包裹层(3)所占面积为7～10％。

6.如权利要求1所述的复合高强度锚索，其特征在于：按断面积比例：主筋(1)所占面积为15～25％、填充层(2)所占面积为65～78％、包裹层(3)所占面积为7～10％。