CN109838038A - 一种预应力复材筋复合式锚具及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种预应力复材筋复合式锚具及其成型方法，锚具包括软金属管、预制套筒和粘结剂；使用时，所述预制套筒套设在复材筋待锚固的一端；所述软金属管套设在复材筋上，且位于预制套筒内；所述粘结剂填充在预制套筒内。本发明预应力复材筋复合式锚具及其成型方法，可同时应用于先张法和后张法预应力预制复材筋混凝土构件中。本实施例中，复材筋上套设软金属管，经挤压后软金属套管紧紧依附在复材筋表面，复材筋套有软金属管的一端位于预制套筒内，通过注入粘结剂进行锚固。本发明实施例结构简单、体积小、锚固效率高、施工方便、耐腐蚀性能好，可为预应力复材筋混凝土构件提供高效锚固并确保锚具服役期超过构件使用年限。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术领域，特别涉及一种预应力复材筋复合式锚具及其成型方法。
背景技术
在后张法预应力预制复材筋混凝土构件制作中，常采用夹片式锚具或粘结式锚具，夹片式锚具易产生切口效应，将复材筋夹断造成锚固失效；粘结式锚具则需较长的锚固长度，不便于工程操作。在先张法预应力预制复材筋混凝土构件制作中，是不用锚具的，只使用临时性的锚固装置，被称为夹具，当放张结束后，夹具会被切断去掉，在长期荷载下预制复材筋混凝土构建的力学性能会降低。
发明内容
本发明提供一种预应力复材筋复合式锚具及其成型方法，可同时应用于先张法和后张法预应力预制复材筋混凝土构件制作中。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种预应力复材筋复合式锚具，所述锚具包括软金属管、含有空腔的预制套筒、粘结剂；使用时，所述预制套筒套设在复材筋待锚固的一端；所述软金属管套设在复材筋表面，且位于预制套筒的空腔内；所述粘结剂填充在预制套筒的空腔内。
作为优选例，所述预制套筒的空腔呈锥形。
作为优选例，所述预制套筒由钢材制成，其外形为圆柱体形，预制套筒外表面设有螺纹连接的限位螺母。
作为优选例，所述预制套筒由超高性能混凝土制成。
作为优选例，所述软金属管由铝合金制成。
作为优选例，所述软金属管为圆柱形，长度为复材筋直径的0.5～2.0倍，壁厚为3～6mm，内径比复材筋直径大0～2mm。
作为优选例，所述粘结剂为灌浆料或膨胀水泥，所述灌浆料的抗压强度不低于90Mpa。
第二方面，本发明实施例提供一种预应力复材筋复合式锚具的成型方法，包括：
S10.将软金属管套在复材筋待锚固的一端上，采用冷挤压设备使软金属管产生塑性变形，附着于复材筋表面；
S20.在预制套筒的两端开口处设置PVC定位板，用防水膜封堵封闭预制套筒的一端；
S30.将复材筋套有软金属管的一端从预制套筒开放的一端沿PVC定位板穿入预制套筒内，并使复材筋位于预制套筒的中轴线上；
S40.从预制套筒开放的一端注入粘结剂；
S50.待粘结剂养护完成后，除去PVC定位板和防水膜封堵，预应力复材筋复合式锚具成型完成。
第三方面，本发明实施例提供一种预应力复材筋复合式锚具的成型方法，包括：
S10.采用夹具将复材筋进行张拉至设计预应力；
S20.将软金属管套在复材筋待锚固的一端上，采用冷挤压设备使软金属管产生塑性变形，紧紧附着于复材筋表面；
S30.在预制套筒的两端开口处设置PVC定位板，用防水膜封堵封闭预制套筒的一端；
S40.将复材筋套有软金属管的一端从预制套筒开放的一端沿PVC定位板穿入预制套筒内，并使复材筋位于预制套筒的中轴线上；
S50.从预制套筒开放的一端注入粘结剂；
S60.待粘结剂养护完成后，除去PVC定位板和防水膜封堵，预应力复材筋复合式锚具成型完成。
作为优选例，所述步骤S10前还包括步骤S00，具体为，对软金属管和复材筋进行预挤压测试，根据挤压成型后复材筋的抗拉强度值损失率在5％以下的原则，确定软金属管的长度、壁厚、直径、数量、分布在复材筋上的间距以及挤压值。
与现有技术相比，本发明实施例的预应力复材筋复合式锚具及其成型方法，可同时应用于先张法和后张法预应力预制复材筋混凝土构件中。本实施例中，复材筋上套设软金属管，经挤压后软金属套管紧紧依附在复材筋表面，复材筋套有软金属管的一端位于预制套筒内，通过注入粘结剂进行锚固。本实施例中，采用冷挤压设备将软金属管挤压在复材筋表面，成型后的软金属管与复材筋咬合在一起，提高了复材筋的自锚能力。本实施例中，粘结剂和预制套筒起到锚固作用的同时还可以有效阻隔外部混凝土以及外界环境的侵蚀，为软金属管提供可靠保护。本实施例中，若预制套筒采用钢材制成，可用于后张法预应力预制复材筋混凝土构件中，克服了现有粘结型锚具尺寸大，夹片式锚具可靠性差、性能不稳定等不足，具有锚固能力强、锚具长度短、耐久性好等优点。本实施例中，若预制套筒采用超高性能混凝土材料制成，可用于先张法预应力预制复材筋混凝土构件中，可永久保存在构件体内，有效地减少了构件的传递长度和锚固长度，保障了先张法预应力预制复材筋混凝土构件在长期荷载下的力学性能。本发明实施例结构简单、体积小、锚固效率高、施工方便、耐腐蚀性能好，可为预应力预制复材筋混凝土构件提供高效锚固并确保锚具服役期超过结构使用年限。
附图说明
图1为本发明实施例应用在先张法预应力预制复材筋混凝土构件中的结构示意图。
图2为本发明实施例应用在后张法预应力预制复材筋混凝土构件中的结构示意图。
图中有：复材筋1、软金属管2、预制套筒3、粘结剂4、限位螺母5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明实施例的预应力复材筋复合式锚具，包括软金属管2、含有空腔的预制套筒3、粘结剂4。使用时，预制套筒3套设在复材筋1待锚固的一端。软金属管2套设在复材筋1表面，且位于预制套筒3的空腔内。粘结剂4填充在预制套筒3的空腔内。
本发明实施例的预应力复材筋复合式锚具，可同时应用于先张法和后张法预应力预制复材筋混凝土构件中。本实施例中，复材筋1上套设软金属管2，经挤压后软金属套管紧紧依附在复材筋表面，复材筋套有软金属管的一端位于预制套筒3内，通过注入粘结剂4进行锚固。本实施例中，采用冷挤压设备将软金属管2挤压在复材筋1表面，成型后的软金属管与复材筋咬合在一起，复材筋1与软金属管2之间的截面强度要远高于复材筋1与粘结剂4之间的强度，复材筋的自锚能力得到大幅提升。本实施例中，粘结剂和预制套筒起到锚固作用的同时，还可以有效阻隔外部混凝土以及外界环境的侵蚀，为软金属管提供可靠保护。本实施例具有锚固能力强、小尺寸、耐久性能好等特点，并可根据需要同时应用于先张法和后张法构件中，对促进预应力预制复材筋混凝土构件实现大规模工业化生产及应用有较大的现实意义。
作为优选例，所述预制套筒3的空腔呈锥形。预制套筒3内开设锥形空腔，与附着在复材筋1表面挤压成型的软金属管2可以共同增强对复材筋1的粘结作用，有效减少锚固复材筋所需的长度，使得锚具尺寸小。
作为优选例，所述预制套筒3由钢材制成，其外形为圆柱体形，预制套筒3外表面设有螺纹连接的限位螺母5。若预制套筒3采用钢材制成，可用于后张法预应力预制复材筋混凝土构件中，在后张法应用中，当完成复材筋锚具的张拉后，限位螺母5用于限制固定复材筋锚具的位置，将限位螺母固定或卡在构件体外，使得预应力得以维持。本实施例用于后张法预应力预制复材筋混凝土构件中，克服了现有粘结型锚具尺寸大，夹片式锚具可靠性差、性能不稳定等不足，具有锚固能力强、锚具长度短、耐久性好等优点。
作为优选例，所述预制套筒3由超高性能混凝土制成。若预制套筒3采用超高性能混凝土制成，可用于先张法预应力预制复材筋混凝土构件中，永久保存在构件体内，保障了先张法预应力预制复材筋混凝土构件在长期荷载下的力学性能。超高性能混凝土具有优越的抗冻性、抗碳化性、抗渗性、耐磨性以及超高强度等特征，可为内部软金属管提供第二道防护。粘结剂、超高性能混凝土与普通混凝土属于同种水泥基体材料，故三者界面间的粘结性能较好。预制套筒可以灵活设计成不同的形状，在预应力构件受力过程中，其形成的楔形作用可以扩大端部混凝土破坏时的冲切面积，锚固性能强，可实现小尺寸。
作为优选例，所述软金属管2由铝合金制成。铝合金管，质地柔软，易于挤压成型，制造便捷，材料价格低，可节约制造成本。
作为优选例，所述软金属管为圆柱形，长度为复材筋1直径的0.5～2.0倍，壁厚为3～6mm，内径比复材筋1直径大0～2mm。采用上述尺寸的软金属管，可减少复材筋的损失率，提高锚固能力。
作为优选例，所述粘结剂4为灌浆料或膨胀水泥，灌浆料的抗压强度不低于90Mpa。灌浆料和膨胀水泥的力学性能满足现有钢筋灌浆料规范要求，可保障锚固强度。
本发明实施例还提供一种预应力复材筋复合式锚具的成型方法，该预应力复材筋复合式锚具用于后张法预应力预制复材筋混凝土构件中，包括：
S10.将软金属管2套在复材筋1待锚固的一端上，采用冷挤压设备使软金属管2产生塑性变形，紧紧附着于复材筋1表面；
S20.在预制套筒3的两端开口处设置PVC定位板，用防水膜封堵封闭预制套筒的一端；
S30.将复材筋1套有软金属管2的一端从预制套筒3开放的一端沿PVC定位板穿入预制套筒3内，并使复材筋位于预制套筒的中轴线上；
S40.从预制套筒3开放的一端注入粘结剂4；
S50.待粘结剂养护完成后，除去PVC定位板和防水膜封堵，预应力复材筋复合式锚具成型完成。
本发明实施例还提供一种预应力复材筋复合式锚具的成型方法，该预应力复材筋复合式锚具用于先张法预应力预制复材筋混凝土构件中，包括：
S10.采用夹具将复材筋1进行张拉至设计预应力；
S20.将软金属管2套在复材筋1待锚固的一端上，采用冷挤压设备使软金属管2产生塑性变形，紧紧附着于复材筋1表面；
S30.在预制套筒3的两端开口处设置PVC定位板，用防水膜封堵封闭预制套筒的一端；
S40.将复材筋1套有软金属管2的一端从预制套筒3开放的一端沿PVC定位板穿入预制套筒3内，并使复材筋位于预制套筒的中轴线上；
S50.从预制套筒3开放的一端注入粘结剂4；
S60.待粘结剂养护完成后，除去PVC定位板和防水膜封堵，预应力复材筋复合式锚具成型完成。
作为优选例，所述步骤S10前还包括：对软金属管和复材筋进行预挤压测试，根据挤压成型后复材筋的抗拉强度值损失率在5％以下的原则，确定软金属管的长度、壁厚、直径、数量、分布在复材筋上的间距以及挤压值。连接前，先进行预挤压测试确定铝合金管的长度、壁厚、直径、数量、分布在复材筋上的间距以及挤压值，使得复材筋强度损失率低于5％，复材筋强度损失率越低，连接效果越好。
本优选例中，采用T6061型铝合金管对直径为10.5mm的带螺旋肋碳纤维复材筋进行预挤压测试，部分测试结果见表1。
表1预挤压测试结果
需要说明的是，表1中“复材筋强度损失率”一列，“-”代表挤压后复材筋强度损失，“+”代表挤压后复材筋强度增加。
使用时，通过合理的搭配铝合金管长度、壁厚、直径、数量、间距以及挤压值，保证复材筋强度损失率低于5％，从而保证锚固效果。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的优选实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述锚具包括软金属管(2)、含有空腔的预制套筒(3)、粘结剂(4)；使用时，所述预制套筒(3)套设在复材筋(1)待锚固的一端；所述软金属管(2)套设在复材筋(1)表面，且位于预制套筒(3)的空腔内；所述粘结剂(4)填充在预制套筒(3)的空腔内。
2.如权利要求1所述的预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述预制套筒(3)的空腔呈锥形。
3.如权利要求1或2所述的预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述预制套筒(3)由钢材制成，其外形为圆柱体形，预制套筒(3)外表面设有螺纹连接的限位螺母(5)。
4.如权利要求1或2所述的预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述预制套筒(3)由超高性能混凝土制成。
5.如权利要求1所述的预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述软金属管(2)由铝合金制成。
6.如权利要求1所述的预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述软金属管(2)为圆柱形，长度为复材筋(1)直径的0.5～2.0倍，壁厚为3～6mm，内径比复材筋(1)直径大0～2mm。
7.如权利要求1所述的预应力复材筋复合式锚具，其特征在于，所述粘结剂(4)为灌浆料或膨胀水泥，所述灌浆料的抗压强度不低于90Mpa。
8.一种如权利要求3所述的预应力复材筋复合式锚具的成型方法，其特征在于，包括：
S10.将软金属管(2)套在复材筋(1)待锚固的一端上，采用冷挤压设备使软金属管(2)产生塑性变形，软金属管(2)附着于复材筋(1)表面；
S20.在预制套筒(3)的两端开口处设置PVC定位板，用防水膜封堵封闭预制套筒(3)的一端；
S30.将复材筋(1)套有软金属管(2)的一端从预制套筒(3)开放的一端沿PVC定位板穿入预制套筒(3)内，并使复材筋位于预制套筒的中轴线上；
S40.从预制套筒(3)开放的一端注入粘结剂(4)；
S50.待粘结剂养护完成后，除去PVC定位板和防水膜封堵，预应力复材筋复合式锚具成型完成。
9.一种如权利要求4所述的预应力复材筋复合式锚具的成型方法，其特征在于，包括：
S10.采用夹具将复材筋(1)进行张拉至设计预应力；
S20.将软金属管(2)套在复材筋(1)待锚固的一端上，采用冷挤压设备使软金属管(2)产生塑性变形，软金属管(2)附着于复材筋(1)表面；
S30.在预制套筒(3)的两端开口处设置PVC定位板，用防水膜封堵封闭预制套筒的一端；
S40.将复材筋(1)套有软金属管(2)的一端从预制套筒(3)开放的一端沿PVC定位板穿入预制套筒(3)内，并使复材筋位于预制套筒的中轴线上；
S50.从预制套筒(3)开放的一端注入粘结剂(4)；
S60.待粘结剂养护完成后，除去PVC定位板和防水膜封堵，预应力复材筋复合式锚具成型完成。
10.如权利要求8或9所述的预应力复材筋复合式锚具的成型方法，其特征在于，所述步骤S10前还包括：对软金属管和复材筋进行预挤压测试，根据挤压成型后复材筋的抗拉强度值损失率在5％以下的原则，确定软金属管的长度、壁厚、直径、数量、分布在复材筋上的间距以及挤压值。
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