CN104863308A - 高强度、耐腐蚀纤维网格bmc材料锚固体系及锚固方法 - Google Patents

Abstract

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，锚固件包括自上而下固定在一起的上部压片、中间固定片、底部垫片，上部压片的相邻两个侧面分别与中间固定片、底部垫片的相应侧面对齐，锚固件中部开设孔洞，敲击式膨胀锚栓包括套筒和位于套筒内的锚钉，套筒外径略小于孔洞内径，上部压片、底部垫片外露表面上设纹路，套筒底部被分割为3部分，分隔开的底部受挤压时能够张开。本发明的锚固体系及锚固方法耐久性良好、施工便捷、性能优良，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，同时具有耐腐蚀、强度高等优点，能更好的保证FRP网格与混凝土的协同工作。

Description

高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法

技术领域

本发明涉及用于FRP网格的加强件，特别是涉及一种用于FRP网格加强件的锚定装置。

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，以彻底解决界面剥离及滑移问题，这就导致目前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强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料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，同时具有耐腐蚀、强度高等优点，能更好的保证FRP网格与混凝土的协同工作。

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，包括锚固件和锚栓，所述锚固件包括自上而下固定在一起的上部压片、中间固定片、底部垫片，所述上部压片的相邻两个侧面分别与所述中间固定片、底部垫片的相应侧面对齐，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，所述套筒的外径略小于所述孔洞的内径，所述上部压片、底部垫片外露的表面上均设有凹凸不平的纹路，所述套筒的底部被与所述套筒的轴向平行的缝隙分割为3部分，分隔开的所述底部受挤压时能够张开。

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，分隔开的所述底部的外表面设有若干凹纹。

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其中所述孔洞的外周设置有圆形凹槽，所述凹槽的外径略大于所述套筒帽头的外径，深度略小于所述帽头的厚度。

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其中所述套筒的材质为锌，所述锚钉的材质为不锈钢。

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其中所述锚固件采用BMC材料一体浇注成型。

本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，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，厚度为6mm的薄片，所述孔洞的直径为6mm。

本发明还提供了一种利用上述任一技术方案的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料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)放置所述锚固件，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所述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)放置所述锚栓，将所述套筒穿过所述孔洞伸入混凝土基体上的孔洞内，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的底部张开，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。

本发明涉及一种基于BMC材料(Bulk molding compounds的缩写，即团状模塑料，国内简称作不饱和聚酯团状模塑料)的锚固体系及锚固方法，锚固对象为高性能纤维复合材料(Fiber Reinforced 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，从而将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，套筒底部被分割为3部分，以增加套筒和混凝土基体的接触面积，还在套筒底部设置了凹纹以进一步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。

上述锚固体系及锚固方法中的锚固件采用BMC材料制作。BMC材料为玻纤增强不饱和聚酯热固性塑料，是Bulk molding compounds的简称，是一种由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料)，这种材料具有以下优点：

(1)外观光亮、漂亮；

(2)性能稳定性好；

(3)机械强度高；

(4)拉伸、弯曲、冲击强度等性能高于热塑性塑料，抗蠕变也比热塑性塑料好；

(5)耐水和溶剂性性能好；

(6)耐热性优于一般工程塑料，可长期在130℃温度下使用；

(7)耐老化性好，在室内可用15～20年，户外暴晒10年后其强度保持率在60％以上。

可见，BMC材料具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，利用BMC材料制成的锚固件抗拉、抗剪切强度高，在受力过程中可持续发挥锚固作用而不至于破坏，网格发生形变时不易损坏，因而有效地保证了锚固质量，获得了更好的锚固效果。而且这种材质的锚固件耐腐蚀、耐老化性能好，能够很好的用于严酷的环境下(高温、高湿、强紫外线、海洋、强腐蚀的环境等)，因而使用寿命长，可以有效地锚固网格，保证网格长时间发挥其性能。

总之，本发明的锚固体系及锚固方法采用BMC材料制作成预制件的锚固件，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高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的上部压片的俯视图；

图2为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的中间固定片的俯视图；

图3为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的底部垫片的俯视图；

图4为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的锚固件的主视图；

图5为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的锚栓的主视透视图；

图6为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的锚栓的又一主视透视图；

图7为本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系及锚固方法中的锚钉的主视图。

具体实施方式

如图4、图5所示，本发明高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，包括锚固件10和锚栓11，锚固件10包括自上而下固定在一起的上部压片1、中间固定片2、底部垫片3，上部压片1的相邻两个侧面分别与中间固定片2、底部垫片3的相应侧面对齐，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的前侧面也位于同一个平面内。上部压片1、底部垫片3外露的表面上均设有凹凸不平的纹路4，即锚固件10的上、下表面和前、后两个侧面都有凹凸不平的纹路4。这些纹路4能够更好地提高锚固件10和外面喷射和镘抹聚合物砂浆的粘结性能，而且可以与混凝土基体具有良好的粘结性，不易形成粘结薄弱点。本实施例中，为便于成型，纹路4的深度为0.5mm，宽度为1mm。但是，纹路4的具体尺寸规格可根据实际需求设定而不以本实施例为限。结合图1至图3所示，锚固件10的中部还开设有贯穿其厚度的孔洞101。再结合图6、图7所示，锚栓11为敲击式膨胀锚栓，通过与锚固件10协同作用可发挥良好的锚固效果。该锚栓11包括锚钉6和套筒7，锚钉6位于套筒7内，套筒7的外径略小于孔洞101的内径，以便套筒7能顺利伸入孔洞101内。套筒7的底部被与套筒7的轴向平行的缝隙分割为3部分，以增加套筒7和混凝土基体的接触面积，增强锚固效果。锚钉6在套筒7内向下运动时，分隔开的底部受锚钉6的挤压而张开，对周围的混凝土基体产生抓紧力。优选地，为了进一步增加套筒7和混凝土基体之间的摩擦力，使套筒7在混凝土基体内的位置更稳固，锚固效果更好，分隔开的底部的外表面设有若干凹纹9。

上述孔洞101的外周还设置有圆形凹槽5，凹槽5的外径略大于套筒7帽头的外径，深度略小于帽头的厚度，帽头的一部分嵌入凹槽5内，有效地减小了整个锚固体系的厚度。本实施例中，凹槽5的外圈直径为14mm，深度为3mm，当然，同上纹路4的尺寸规格一样，该凹槽5的相关规格参数也可根据实际需求调整。

上述套筒7的材质为锌，锚钉6的材质为不锈钢。锌质的套筒7能够更好的起到耐腐蚀的作用，而不锈钢材质的锚钉6则提高了锚栓11的抗剪强度和抗拉强度，使锚栓11具有良好的耐久性，延长了整个锚固体系的使用寿命。

另外，为使锚固件10获得较高的韧性、抗拉强度和耐久性，上述锚固件10采用BMC材料一体浇注成型。一体浇注成型的结构稳定性高，而且采用BMC材料还具有强度高、耐腐蚀等优点，比分离式的传统锚固件有更好的工作性能。

优选地，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，厚度为6mm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。当然，上述规格只是本发明的一个具体实施方式，用以说明本发明而非是对本发明的限制，上述规格尺寸可根据实际需求调整，此处不一一列举。

再如图1至图7所示，本发明利用上述高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料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10，将中间固定片2顶在FRP网格的节点处，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，上部压片1、底部垫片3将FRP网格夹持在中间；

3)放置锚栓11，将套筒7穿过孔洞101伸入混凝土基体上的孔洞内，敲击锚钉6的顶部，使锚钉6在套筒7内向下运动，直至锚钉6整体落入套筒7内且套筒7的底部张开，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锚固件10和锚栓11，最终完成整个FRP网格的锚固。

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 (7)

1.高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，包括锚固件(10)和锚栓(11)，所述锚固件(10)包括自上而下固定在一起的上部压片(1)、中间固定片(2)、底部垫片(3)，所述上部压片(1)的相邻两个侧面分别与所述中间固定片(2)、底部垫片(3)的相应侧面对齐，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)为敲击式膨胀锚栓，包括锚钉(6)和套筒(7)，所述锚钉(6)位于所述套筒(7)内，所述套筒(7)的外径略小于所述孔洞(101)的内径，其特征在于：所述上部压片(1)、底部垫片(3)外露的表面上均设有凹凸不平的纹路(4)，所述套筒(7)的底部被与所述套筒(7)的轴向平行的缝隙分割为3部分，分隔开的所述底部受挤压时能够张开。

2.根据权利要求1所述的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其特征在于：分隔开的所述底部的外表面设有若干凹纹(9)。

3.根据权利要求2所述的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其特征在于：所述孔洞(101)的外周设置有圆形凹槽(5)，所述凹槽(5)的外径略大于所述套筒(7)帽头的外径，深度略小于所述帽头的厚度。

4.根据权利要求3所述的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其特征在于：所述套筒(7)的材质为锌，所述锚钉(6)的材质为不锈钢。

5.根据权利要求4所述的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，其特征在于：所述锚固件(10)采用BMC材料一体浇注成型。

6.根据权利要求5所述的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料锚固体系，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，厚度为6mm的薄片，所述孔洞(101)的直径为6mm。

7.利用权利要求1～6中任一项所述的高强度、耐腐蚀纤维网格BMC材料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，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)放置所述锚固件(10)，将所述中间固定片(2)顶在所述FRP网格的节点处，使中间固定片(2)相邻的两个侧面与所述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网格夹持在中间；

3)放置所述锚栓(11)，将所述套筒(7)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(6)的顶部，使所述锚钉(6)在所述套筒(7)内向下运动，直至所述锚钉(6)整体落入套筒(7)内且所述套筒(7)的底部张开，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网格的锚固。