CN104533019B - 一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法，其中，锚固体系包括锚固件和锚栓，锚固件包括自上而下胶粘在一起的上部压片、中间固定片、底部垫片，上部压片、中间固定片、底部垫片的左侧表面、前表面分别对齐，锚固件的中部开设有贯穿其厚度的孔洞，锚栓为不锈钢敲击式膨胀锚栓，包括锚钉和套筒，锚钉位于套筒内，套筒的外径小于孔洞的内径，套筒的底部开设有与套筒的轴向平行的缝隙，缝隙受挤压时能够张开。该锚固体系及锚固方法既能高效便捷地固定FRP网格，又具有良好的力学性能，彻底解决了界面剥离及滑移问题，保证FRP网格与混凝土的协同工作。
Description
技术领域
本发明涉及用于混凝土的加强件，特别是涉及一种用于混凝土加强件的锚定装置。
背景技术
高性能纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic，简称FRP)网格是将碳纤维、玻璃纤维等高性能连续纤维浸渍于耐腐蚀性能良好的树脂中形成的整体网格。FRP网格在继承传统FRP片材(布、板等)高强度、低比重、耐腐蚀等优点的基础上，与混凝土有着良好的锚固和机械咬合作用，较好地解决了界面剥离及滑移问题，而且由于其内埋式的使用方式，在耐久性、防火性方面均得到了极大的提高，是一种新型的结构加固材料，在美国、日本等国已被广泛使用在隧道、飞机跑道、停机坪、桥梁、高速公路、建筑物、沟渠等诸多加固改造工程中。其中，网格的固定是FRP网格加固技术的重要组成部分，FRP网格加固结构时，需首先将网格型材固定于原混凝土构件的表面，然后喷射或镘抹聚合物水泥砂浆与原混凝土粘结固定，形成一体后共同受力、协同工作，这一过程中，砂浆与混凝土构件之间经常粘接不牢，易形成粘结薄弱点，粘接效果较差。目前还没有专门的锚固装置将FRP网格和混凝土结构牢固结合在一起，彻底解决界面剥离及滑移问题，这就使得FRP网格的使用效果大打折扣。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法，本锚固体系及锚固方法具有耐久性良好、施工便捷、性能优良等特点，既能高效便捷地固定FRP网格，又具有良好的力学性能，彻底解决了界面剥离及滑移问题，保证FRP网格与混凝土的协同工作。
本发明一种高性能纤维网格锚固体系，包括锚固件和锚栓，所述锚固件包括自上而下胶粘在一起的上部压片、中间固定片、底部垫片，所述上部压片、中间固定片、底部垫片的左侧表面、前表面分别对齐，所述锚固件的中部开设有贯穿其厚度的孔洞，所述锚栓为不锈钢敲击式膨胀锚栓，包括锚钉和套筒，所述锚钉位于所述套筒内，所述套筒的外径小于所述孔洞的内径，所述套筒的底部开设有与所述套筒的轴向平行的缝隙，所述缝隙受挤压时能够张开，所述套筒的中部外侧面上设置有两个外凸肢，所述两个外凸肢呈倒“八”字型对称分布在所述套筒上，所述锚钉的中部对称设有两个外凸端，所述锚钉沿所述套筒向下移动时，所述外凸肢受所述外凸端的挤压而张开。
本发明一种高性能纤维网格锚固体系，其中所述套筒的底部设有若干凹纹。
本发明一种高性能纤维网格锚固体系，其中所述锚固件采用PVA-ECC材料制作。
本发明一种高性能纤维网格锚固体系，其中所述上部压片、底部垫片均为长度30mm，宽度30mm，厚度4mm的薄片，所述中间固定片为长度20mm，宽度20mm的薄片，所述孔洞的直径为6mm。
本发明还提供了一种利用高性能纤维网格锚固体系的锚固方法，包括如下步骤：
1)将被加固构件的混凝土表面凿毛，并吹掉浮灰和松动的石子，然后在混凝土表面放置FRP网格，根据设计要求在所述FRP网格的节点处用电钻打孔，并吹掉孔内浮灰；
2)放置锚固件，所述锚固件包括自上而下胶粘在一起的上部压片、中间固定片、底部垫片，所述上部压片、中间固定片、底部垫片的左侧表面、前表面分别对齐，所述锚固件的中部开设有贯穿其厚度的孔洞，将所述中间固定片顶在所述FRP网格的节点处，使中间固定片相邻的两个侧面与节点处的网格表面贴合，所述上部压片、底部垫片将所述FRP网格夹持在中间；
3)放置锚栓，所述锚栓为不锈钢敲击式膨胀锚栓，包括锚钉和套筒，所述锚钉位于所述套筒内，所述套筒的外径小于所述孔洞的内径，所述套筒的底部开设有与所述套筒的轴向平行的缝隙，所述缝隙受挤压时能够张开，将所述套筒穿过所述孔洞，伸入混凝土基体孔洞内，敲击所述锚钉的顶部，使所述锚钉在所述套筒内向下运动，直至所述锚钉整体落入套筒内且所述套筒底部张开，锚固在混凝土基体内，此时，完成一个节点处的锚固；
4)重复上述步骤1)至3)在其他节点均匀安装所述锚固件和锚栓，最终完成整个FRP网格的锚固。
本发明一种高性能纤维网格锚固方法，其中所述套筒的中部外侧面上设置有两个外凸肢，所述两个外凸肢呈倒“八”字型对称分布在所述套筒上，所述锚钉的中部对称设有两个外凸端，所述锚钉沿所述套筒向下移动时，所述外凸肢受所述外凸端的挤压而张开。
本发明一种高性能纤维网格锚固方法，其中所述套筒的底部设有若干凹纹。
本发明一种高性能纤维网格锚固方法，其中所述锚固件采用PVA-ECC材料制作。
本发明一种高性能纤维网格锚固方法，其中所述上部压片、底部垫片均为长度30mm，宽度30mm，厚度4mm的薄片，所述中间固定片为长度20mm，宽度20mm的薄片，所述孔洞的直径为6mm。
本发明涉及一种基于高性能纤维增强水泥基复合材料(High Performance Fiber ReinforcedCementitious Composites)的锚固体系及锚固方法，锚固对象为高性能纤维复合材料(FiberReinforced Plastic，简称FRP)网格。本发明针对高性能FRP网格加固技术进行了全面的设计，提供了一种专门的锚固体系以及锚固方法，套筒伸入锚固件上的孔洞中后，通过在锚钉上施加外力，使套筒伸入混凝土基体内，套筒底部的缝隙受锚钉的挤压而张开，产生抓紧力，将套筒固定在混凝土基体内，将FRP网格和混凝土构件连接在一起。为了增强套筒和混凝土基体之间的作用力，使套筒被固定的更牢，锚钉上设置了外凸端，套筒上还设置了与外凸端相配合的外凸肢。进一步地，还在套筒底部设置了凹纹以增加套筒和混凝土基体之间的摩擦力，使套筒在混凝土基体内的位置更稳固。另外，该锚固体系及锚固方法中的锚固件采用PVA-ECC材料制作，PVA为聚乙醇纤维(Polyvinyl Alcohol，简称PVA)，ECC是EngineeredCementitious Composites的简称，是一种具有超强韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料，具有高强高韧的特点，能够更好地保证原结构混凝土和加固层协同工作。同时，ECC还是一种经细观力学设计的先进材料，具有应变-硬化特性，在PVA纤维体积掺量小于2％的情况下，其极限拉应变能达到2％以上，是普通混凝土的两百倍，这种材质的锚固件抗拉强度高，网格发生形变时不易损坏，因而更有效地保证了锚固质量，获得了更好的锚固效果。总之，本发明的锚固体系及锚固方法解决了FRP网格加固对锚固装置的力学性能等多方位的要求，为FRP网格加固技术效果的实现提供了的重要保障，使得网格与混凝土构件之间经常粘接牢固、不易形成粘结薄弱点、粘接效果较好。而且还具有耐久性良好、施工便捷、综合性能优良等特点，既能高效便捷地固定FRP网格，又能具有良好的力学性能，彻底解决了界面剥离及滑移问题，有效地保证了FRP网格与混凝土的协同工作，提高了施工效率。
下面结合附图对本发明的一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法及锚固方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法的锚固件的主视剖视图；
图2为本发明一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法的锚固件省略上部压片的俯视图；
图3为本发明一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法的锚固件的使用状态俯视图；
图4为本发明一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法的锚栓的主视透视图；
图5为本发明一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法的锚钉的主视图；
图6为本发明一种高性能纤维网格锚固体系及锚固方法的锚栓的使用状态图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明一种高性能纤维网格锚固体系包括采用PVA-ECC材料制作成预制件的锚固件10，PVA-ECC材料具有良好的力学性能，尤其是韧性和抗冲击性，在受力过程中可持续发挥锚固作用而不至于破坏，而且PVA-ECC作为一种水泥基材料，与混凝土基体具有良好的粘结性，不易形成粘结薄弱点。锚固件10包括自上而下由结构胶胶粘在一起的上部压片1、中间固定片2、底部垫片3，上部压片1、中间固定片2、底部垫片3的左侧表面、前表面分别对齐，这样，上部压片1、中间固定片2、底部垫片3的左侧面位于同一个平面内，上部压片1、中间固定片2、底部垫片3的前表面也位于同一个平面内。锚固件10的中部开设有贯穿其厚度的孔洞101。结合图4、图5所示，本发明的锚固体系还包括锚栓11，锚栓11为不锈钢敲击式膨胀锚栓，通过与锚固件10协同作用可发挥良好的锚固效果，而且不锈钢材料具有良好的耐久性，可延长加固体系的使用寿命。锚栓11包括锚钉4和套筒5，锚钉4位于套筒5内，套筒5的外径小于孔洞101的内径，套筒5的底部开设有与套筒5的轴向平行的缝隙，锚钉4在套筒5内向下运动时，缝隙受锚钉4挤压而张开。套筒5的中部外侧面上设置有两个外凸肢7，两个外凸肢7呈倒“八”字型对称分布在套筒5上，锚钉4的中部对称设有两个外凸端8，锚钉4沿套筒5向下移动时，外凸端8与外凸肢7接触。
优选地，本发明的锚固体系中的上部压片1、底部垫片3均为长度30mm，宽度30mm，厚度4mm的薄片，中间固定片2为长度20mm，宽度20mm的薄片，孔洞的直径为6mm。这样规格尺寸的锚固件10形状规则、便于与网格表面贴合，在节省材料的基础上较好地满足了锚固需求，保证了较好的锚固效果，另外，规格统一，也便于加工成预制件，为锚固作业提供了极大的便利。
再如图1至图6所示，本发明一种利用上述高性能纤维网格锚固体系的锚固方法，具体包括如下步骤：
1)将被加固构件的混凝土表面凿毛，并吹掉浮灰和松动的石子，然后在混凝土表面放置FRP网格12，根据设计要求在FRP网格12的节点处用电钻打孔，并吹掉孔内浮灰；
2)放置锚固件10，将中间固定片2顶在FRP网格12的节点处，使中间固定片2相邻的两个侧面与节点处的网格表面贴合，此时，上部压片1位于中间固定片2上，底部垫片3位于中间固定片2之下，上部压片1、底部垫片3将FRP网格12夹持在中间；
3)放置锚栓11，将套筒5穿过孔洞101，伸入混凝土基体孔洞内，用锤子或其他工具敲击锚钉4的顶部，使锚钉4在套筒5内向下运动，直至锚钉4整体落入套筒5内，此时，套筒5底部的缝隙因受到锚钉4的挤压而张开，将套筒5固定在混凝土里，FRP网格12即被固定在混凝土构件上，这就完成了一个节点处的锚固；
4)重复上述步骤1)至3)在其他节点均匀安装锚固件10和锚栓11，最终完成整个FRP网格12的锚固。
优选地，套筒5的中部外侧面上设置有两个外凸肢7，两个外凸肢7呈倒“八”字型对称分布在套筒5上，锚钉4的中部对称设有两个外凸端8，锚钉4沿套筒5向下移动时，外凸肢7受外凸端8的挤压而张开。套筒5上的外凸肢7在未受挤压时微微外凸，能嵌入混凝土基体中起到临时锚固作用，特别是在套筒5向上垂直运动进行锚固时，这一临时固定的作用就更加重要，能有效地保证网格与混凝土基体临时固定在一起，初步避免界面剥离。在锚钉4向下运动的过程中，锚钉4上的外凸端8挤压套筒5，使套筒5上的两个外凸肢7受力张开，张开的外凸肢7嵌入混凝土基体内，产生更大的抓紧力，使套筒5被固定得更牢固，然后继续施加外力使锚钉4下移，直至锚钉4完全没入套筒5内，此时，套筒5上的外凸肢7张开到最大程度，套筒5被牢牢固定在混凝土基内，因而大大改善了锚固效果。
优选地，套筒5的底部设有若干凹纹6，这样的凹纹能够增加套筒5和混凝土基体之间的摩擦力，使套筒5被固定得更加牢固，锚固效果自然也更好。
另外，为使锚固件10获得较高的韧性和抗拉强度，锚固件10采用PVA-ECC材料制作。为便于批量预制、节省成本以及便于操作，上部压片1、底部垫片3均为长度30mm，宽度30mm，厚度4mm的薄片，中间固定片2为长度20mm，宽度20mm的薄片，孔洞的直径为6mm。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高性能纤维网格锚固体系，包括锚固件(10)和锚栓(11)，所述锚固件(10)包括自上而下胶粘在一起的上部压片(1)、中间固定片(2)、底部垫片(3)，所述上部压片(1)、中间固定片(2)、底部垫片(3)的左侧表面、前表面分别对齐，所述锚固件(10)的中部开设有贯穿其厚度的孔洞(101)，所述锚栓(11)为不锈钢敲击式膨胀锚栓，包括锚钉(4)和套筒(5)，所述锚钉(4)位于所述套筒(5)内，所述套筒(5)的外径小于所述孔洞(101)的内径，所述套筒(5)的底部开设有与所述套筒(5)的轴向平行的缝隙，所述缝隙受挤压时能够张开，其特征在于：所述套筒(5)的中部外侧面上设置有两个外凸肢(7)，所述两个外凸肢(7)呈倒“八”字型对称分布在所述套筒(5)上，所述锚钉(4)的中部对称设有两个外凸端(8)，所述锚钉(4)沿所述套筒(5)向下移动时，所述外凸肢(7)受所述外凸端(8)的挤压而张开。
2.根据权利要求1所述的一种高性能纤维网格锚固体系，其特征在于：所述套筒(5)的底部设有若干凹纹(6)。
3.根据权利要求2所述的一种高性能纤维网格锚固体系，其特征在于：所述锚固件(10)采用PVA-ECC材料制作。
4.根据权利要求3所述的一种高性能纤维网格锚固体系，其特征在于：所述上部压片(1)、底部垫片(3)均为长度30mm，宽度30mm，厚度4mm的薄片，所述中间固定片(2)为长度20mm，宽度20mm的薄片，所述孔洞的直径为6mm。
5.一种利用权利要求1～4中任一项所述的高性能纤维网格锚固体系的锚固方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将被加固构件的混凝土表面凿毛，并吹掉浮灰和松动的石子，然后在混凝土表面放置FRP网格(12)，根据设计要求在所述FRP网格(12)的节点处用电钻打孔，并吹掉孔内浮灰；
2)放置锚固件(10)，将所述中间固定片(2)顶在所述FRP网格(12)的节点处，使中间固定片(2)相邻的两个侧面与节点处的网格表面贴合，所述上部压片(1)、底部垫片(3)将所述FRP网格(12)夹持在中间；
3)放置锚栓(11)，将所述套筒(5)穿过所述孔洞(101)，伸入混凝土基体上的孔洞内，敲击所述锚钉(4)的顶部，使所述锚钉(4)在所述套筒(5)内向下运动，直至所述锚钉(4)整体落入套筒(5)内且所述套筒(5)底部张开，锚固在混凝土基体内，此时，完成一个节点处的锚固；
4)重复上述步骤1)至3)在其他节点均匀安装所述锚固件(10)和锚栓(11)，最终完成整个FRP网格(12)的锚固。
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