CN112176993A - 一种复合筋材的制备及张拉方法 - Google Patents

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郭进军
王朝秦
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Abstract

一种复合筋材的制备方法，包括玄武岩纤维筋和设在玄武岩纤维筋两端的钢套管，具体方法为：将钢套管沿轴线对半切割开并经喷砂处理后灌注环氧树脂粘结钢套管与玄武岩纤维筋，灌注后在钢套管外周且等间距设多个喉箍，拧紧螺丝对其压力养护，养护后卸掉喉箍；该复合筋材的张拉方法为：将制备完成后的复合筋材伸入张拉锚固设备的穿心千斤顶后，把钢垫板和锚具安装在穿心千斤顶两侧，锚具夹片安装在复合筋材两端钢套管的中间部位后，启动油泵，通过千斤顶进出油管经千斤顶进出油口将油压传递至穿心千斤顶，张拉时要逐级少量加载，以防复合筋材因加载过快发生突然破坏。该复合筋材结构简单、加工方便、施工便利，可用于危岩体的支护，桥梁结构等工程。

Description

一种复合筋材的制备及张拉方法
技术领域
本发明涉及非金属锚杆支护领域，具体属于一种复合筋材的制备及其张拉方法。
背景技术
锚杆是库岸边坡支护工程中最基本的组成部分。目前，金属锚杆广泛应用于库岸边坡的支护工程中，降雨和库区水位的升降作用造成金属锚杆发生锈蚀，导致作用在库岸边坡岩土体中的预应力金属锚杆发生预应力损失甚至造成金属锚杆的断裂，严重威胁着库岸边坡岩土体的稳定性和库区人民的生命财产安全。
玄武岩纤维筋是一种新型纤维材料，属于无机非金属材料，通过玄武岩高温熔融状态下拉丝制成，玄武岩纤维筋具有耐高温、耐酸、耐碱、抗拉强度高等优点，不存在锈蚀问题，但其抗剪性能较差，不能直接采用现有金属锚杆的张拉锚固设备进行张拉。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种复合筋材的制备及张拉方法，以解决玄武岩纤维筋难以直接使用现有金属锚杆张拉设备进行张拉并可靠锚固的问题。
本发明通过以下技术方案来实现：一种复合筋材的制备方法，包括玄武岩纤维筋和设置在所述玄武岩纤维筋两端的钢套管，其具体方法为：将所述钢套管沿轴线对半切割开并经喷砂处理后灌注环氧树脂将钢套管与玄武岩纤维筋粘结，灌注完成后在钢套管外周且等间距设置多个喉箍，并通过拧紧螺丝对其进行压力养护，养护结束后卸掉喉箍。
进一步优化，所述钢套管的内径与玄武岩纤维筋的外径相等。
进一步优化，所述钢套管采用45#无缝钢管制备，钢套管壁厚不小于1mm。
进一步优化，所述钢套管切割缝宽度不小于0.2mm。
进一步优化，所述钢套管为两瓣式钢套管、三瓣式钢套管、四瓣式钢套管。
进一步优化，所述喉箍采用不锈钢制备。
进一步优化，所述喷砂处理具体为：将切割完成后的钢套管依靠高速喷出钢砂的冲击力使其内外表面形成分布均匀的粗糙面。
一种复合筋材的张拉方法，具体方法为：将制备完成后的复合筋材伸入张拉锚固设备的穿心千斤顶后，把钢垫板和锚具安装在所述穿心千斤顶两侧，所述锚具夹片安装在复合筋材两端的钢套管中间部位后，启动油泵，通过千斤顶进出油管经千斤顶进出油口将油压传递至穿心千斤顶，张拉时要逐级少量加载，以防复合筋材因加载过快发生突然破坏。
进一步优化，所述锚具厚度为5cm，锚具底部孔径为19mm，所述钢垫板厚度为3cm，所述穿心千斤顶长度为31cm。
综上所述，本发明的有益效果在于：
1、该复合筋材与单一玄武岩纤维筋相比在锚固段相比具有足够的抗剪强度；
2、该复合筋材与金属锚杆相比具有抗拉强度高、重量轻、耐腐蚀性好的特点；
3、该复合筋材结构简单、加工方便，节省钢材用量，降低了施工成本；
4、解决了玄武岩纤维筋难以使用现有张拉设备进行锚固张拉的施工问题。
附图说明
图1为复合筋材养护结构示意图；
图2为复合筋材结构示意图；
图3为两瓣式、三瓣式、四瓣式钢套管结构示意图；
图4为张拉结构示意图；
附图标记：1、玄武岩纤维筋，2、环氧树脂，3、钢套管；4、喉箍，5、锚具夹片，6、锚具，7、钢垫板，8、穿心千斤顶，9、千斤顶进出油口，10、千斤顶进出油管，11、油泵，12、两瓣式钢套管，13、三瓣式钢套管，14、四瓣式钢套管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及创新点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种复合筋材的制备方法，包括玄武岩纤维筋1和设置在所述玄武岩纤维筋1两端的钢套管3，所述钢套管3采用45#无缝钢管制备，钢套管3的内径为13mm，外径为15mm，钢套管3的内径与所述玄武岩纤维筋1的外径相等，复合筋材具体制备方法以及采用该复合筋材进行张拉的具体方法为：将所述钢套管3沿轴线对半激光切割为两瓣式钢套管12、三瓣式钢套管13、四瓣式钢套管14，同时切割缝宽度不小于0.2mm，将切割完成后的钢套管3依靠高速喷出钢砂的冲击力使其内外表面形成分布均匀的粗糙面以增大摩擦力，用角磨机将喷砂后的45#钢套管3切割成30cm的小段，玄武岩纤维筋1直径为13mm,长度为80cm，加工完成后的45#钢套管3与玄武岩纤维筋1端部通过灌注环氧树脂2进行粘接，环氧树脂2灌注完成后，通过将不锈钢喉箍3按照间距为 4.5cm等间距安放在玄武岩纤维筋1端部45#钢套管3上，并上紧不锈钢喉箍4螺丝如图1所示，对玄武岩纤维筋1和45#钢套管3之间的环氧树脂2进行压力养护，待环氧树脂2达到最大强度后卸去不锈钢喉箍4如图2所示，运用穿心千斤顶8进行张拉时，将制备完成的复合筋材伸入穿心千斤顶8后，将钢垫板7和锚具6安装在穿心千斤顶8两侧，锚具夹片5安装在复合筋材两端的钢套管3中间部位如图4所示，启动油泵11，通过穿心千斤顶进出油管10经千斤顶进出油口9将油压传递至穿心千斤顶8，张拉时要逐级少量加载，以防复合筋材因加载过快发生突然破坏。
进一步优化，所述玄武岩纤维筋直径为13mm、锚具6厚度为5cm、锚具6底部孔径为19mm、所述钢垫板7厚度为3cm、所述穿心千斤顶8长度为31cm。
实施例2
将直径为13mm的未经处理的玄武岩纤维筋1与相同直径实施例1中制备的纵向割缝宽度为1mm的两瓣式钢套管12的复合筋材经过张拉实验对比，其中未经处理的玄武岩纤维筋1直接进行张拉，在应力达到301MPa时锚具夹片5处玄武岩纤维筋1被剪断；将本发明中制备的两瓣式钢套管12的复合筋材进行张拉实验时，在应力达到797MPa时从复合筋材中部被拉断，由此说明，两瓣式钢管套12的保护能有效防止张拉过程中锚具夹片5处的玄武岩纤维筋1被剪断。
实施例3
将锚具夹片5分别安装在实施例2中制备的复合筋材两瓣式钢套管12的中间部位和端部经过张拉实验对比，在应力达到642MPa时，在端部安装锚具夹片5的两瓣式钢套管12发生脱胶滑移，在中部安装锚具夹片5的两瓣式钢套管12未出现脱胶滑移现象。
实施列4
分别将采用型号为20#无缝钢管与实施例1中采用型号为45#无缝钢管制备的纵向割缝宽度为1mm的两瓣式钢套管12依据实施例1中的方法制备的复合筋材通过锚固张拉设备进行张拉实验对比，在应力达到602MPa时，由于20#钢套管硬度太低，钢套管连同钢套管内部的玄武岩纤维筋1一起被夹片剪断，45#钢套管硬度较大，未出现破坏现象。
实施列5
采用实施例1中两瓣式钢套管12纵向割缝宽度分别为0.2mm和1mm的两种复合筋材，通过锚固张拉设备进行张拉实验对比，两种复合筋材都在应力达到797MPa左右时从复合筋材中部被拉断，纵向割缝宽度为0.2mm的两瓣式钢套管12在锚具夹片5作用部位出现了较明显的扭曲变形，纵向割缝宽度为1mm的两瓣式钢套管12在锚具夹片5作用部位未出现明显的扭曲变形。
实施例6
采用实施例1中纵向割缝宽度为1mm的三瓣式套钢管13、四瓣式钢套管14制备的复合筋材通过锚固张拉设备进行张拉实验，在应力达到580MPa左右时，两类复合筋材在锚具夹片5作用处的钢套管均出现了明显的扭曲变形。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种复合筋材的制备方法，其特征在于，包括玄武岩纤维筋（1）和设置在所述玄武岩纤维筋（1）两端的钢套管（2），其具体方法为：将所述钢套管（2）沿轴线对半切割开并经喷砂处理后灌注环氧树脂（3）将钢套管（2）与玄武岩纤维筋（1）粘结，灌注完成后在钢套管（3）外周且等间距设置多个喉箍（4），并通过拧紧螺丝对其进行压力养护，养护结束后卸掉喉箍（4）。
2.如权利要求1所述的一种复合筋材的制备方法，其特征在于，所述钢套管（2）的内径与玄武岩纤维筋（1）的外径相等。
3.如权利要求2所述的一种复合筋材的制备方法，其特征在于，所述钢套管（2）采用45#无缝钢管制备，钢套管（2）壁厚不小于0.1mm。
4.如权利要求 1所述的一种复合筋材的制备方法，其特征在于，所述钢套管（2）切割缝宽度不小于0.2mm。
5.如权利要求 1 所述的一种复合筋材的制备方法，其特征在于，所述钢套管（2）为两瓣式钢套管（12）、三瓣式钢套管（13）、四瓣式钢套管（14）。
6.如权利要求1所述的一种复合筋材的制备方法，其特征在于，所述喉箍（4）采用不锈钢制备。
7.如权利要求1所述的一种复合筋材的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理具体为：将切割完成后的钢套管（3）依靠高速喷出钢砂的冲击力使其内外表面形成分布均匀的粗糙面。
8.采用如权利要求1所述一种复合筋材的张拉方法，其特征在于，具体方法为：将制备完成后的复合筋材伸入张拉锚固设备的穿心千斤顶（8）后，把钢垫板（7）和锚具（6）安装在所述穿心千斤顶（8）两侧，所述锚具夹片（5）安装在复合筋材两端钢套管（3）的中间部位后，启动油泵（11），通过千斤顶进出油管（10）经千斤顶进出油口（9）将油压传递至穿心千斤顶（8），张拉时要逐级少量加载，以防复合筋材因加载过快发生突然破坏。
9.如权利要求8所述一种复合筋材的张拉方法，其特征在于，所述锚具（6）厚度为5cm，锚具（6）底部孔径为19mm，所述钢垫板（7）厚度为3cm，所述穿心千斤顶长（8）度为31cm。
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