新型化学锚栓在混凝土中的黏结应力分布规律试验研究

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发布时间：2021-09-03

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新型化学锚栓在混凝土中的黏结应力
分布规律试验研究
邢国起
(潍坊学院，山东潍坊261061)
摘要：基于MI6新型化学锚栓锚阎于混凝土时受轴向拉力作用下的试验数据，得到了锚栓在不同强度混凝土中沿锚固长度黏结应力
变化规律及有效锚固长度与混凝土强度的关系。试验表明：达到极限拉拔荷载时，沿锚周长度的黏结应力存某一长度范围内数值接近相同，且
黏结应力大小随着混凝上强度的增大而增大；混凝土强度越高，新型化学锚栓的有效锚固长度呈减小趋势。
关键词：新型化学铺栓；托拔试验；应变；黏结应力；有效锚固长度
中图分类号： TU528 01 文献标志码： A 文章编号： 1002-3550(2011)04—0009—04
Experimental study of distribution rule of bond force on new chemical anchor bolt anchoraged in concrete
XING Guo—qi
(W eifangUniversity，Weifang 261061，China)
Abstract： According to the experimental data under axial tension that M I6 new chemical anchor bolt anchored in concrete，it gets the change
rules that bond stress along the anchorage length under diferent concrete strength and also gets the change rules that efective anchorage length
and the concrete strength．The experiments show that the value of bond stress is nearly equal within a certain length along the anchorage length as
the load reaches the limits of drawing．and the value increases with the increase of concrete strength；With the strength of concrete，the efective
anchorage length ofnew chemical anchor bolt decrease
Key words： new chemical anchor bolt；pullout test；strain；bond stress；effective anchorage length
0 引言
化学锚栓(图1)主要应用丁后锚固技术中，与植筋技术不
同的是其锚同胶不需现场搅拌，可直接将其放人钻孔中。化学锚
栓的锚固长度小于同直钢筋的锚固长度，对锚固胶的力学性
能要求较高。目前工程中所使用的化学锚栓，其锚固胶成分由有
机树脂类等组分组成，耐高温l生能较差。目前喜利得、慧鱼等国外
厂家已经生产出具有耐高温性能的有机树脂类锚闭剂，但价格
较高，不遁合我围当前国情，大面积推广使用有一定的困难。新
型化学锚柃( 2)可有效克服传统化学锚栓所具有的弊端，且
已获得多项专利，专利号ZL200420042008．6、ZL200620078859。
新型化学锚栓与传统化学锚拴的不同主要是锚同材料的不同，
新型化学锚栓的锚固剂由价格低廉的无机化学材料通过专用
锚栓纸包装而成，该锚固剂具有0．004％线膨胀率，符合同家规
定的安全使用限制要求。新型化学锚栓具有安装质量易保证、
耐高温能好Ⅲ、水环境下也可施：[操作等优点。目前对锚固体
的研究主要集中于钢筋锚同方面，对钢筋锚固于岩石与混凝土
中的研究颇多，并且取得r一系列的研究成果。混凝土结构后
锚同技术规程中对化学锚栓的有效锚崮长度的确定主要采取拉拔
i式验的方式，本义基于M16新型化学锚栓锚同于C20、C30、C40
混凝土中的拉拔试验，研究了新型化学锚栓在不同强度混凝土中
收稿日期：2010-1 1—21
基金项目：潍坊学院青年科研基金项目(2009Z12)
的黏结应力随锚固长度的变化规律及有效锚固长度与混凝土强度
之间的规律，为新型化学锚栓有效锚固长度的确定提供一种新的
思路及方法，同时也为新型化学锚栓后续系列研究提供参数。
图1 化学锚栓
图2 新型化学锚栓
· o ·
1 试验过程【71。】
1．1 试验原理
通过大量的新型化学锚栓拉拔试验发现如下现象：锚栓在
轴向力作用下被拔出时，锚栓与锚固剂硬化体呈整体从混凝土
中拔出，未发现锚栓从锚固剂硬化体中被拔的现象，也即锚
固剂与锚栓黏结性能良好。基于上述现象试验采用R．M．Mains所
采用的方法测定黏结应力，在托拔试验中通过测⋯黏帖于锚栓
内点的应变片的应变量进而得出黏结应力的大小。
1．2 试验方案
1．2．1 混凝土试块
为测定新型化学锚栓在不同强度混凝土中的应变及黏结
应力变化规律，本次试验采用C20、C30、C40 3种混凝土，3种
强度混凝土试块体积都为600 mmx600 mmx300 mm。混凝土试
块采用回弹仪测得的强度分别是18．9、30．7、39．1 MPa，基本达到
试验要求的强度。
1．2．2 试验用锚栓
锚栓的螺杆采用M16x250 1TlIn，材质为A3钢制作，该锚栓
经拉拔试验测得如下试验平均数据：E=26．13 GPa，屈服荷载为
103．76 kN，极限荷载为106．92 kN。
将试验用M16锚栓在铣床上沿中心线剖成两半后，一部
分将两对半重新合拢，另一部分沿剖开后的锚栓平面铣2 mmx
4mm凹槽(图3)，在每条槽底贴2．5minx3mm应变片，应变片
采用浙江黄岩测试仪器厂生产的120 n电阻应变计，型号为
BX120—1AA，灵敏系数为(2．08+1)％。将剖开后重新合拢的一组
(共3个)锚栓进行拉拔试验，试验平均数据如下：E=23．20 GPa，
屈服荷载为89．75 kN，极限荷载为91．76 kN。
图3 铣槽后的锚栓
按照图4所示位置标记将应变片贴于凹槽内。共制备上述
试验用锚栓3组(共9个)。
图4 应变片粘帖部位
应变片端线、导线与锚栓之间采用绝缘胶绝缘，导线由锚
栓拉拔端引出，导线的长度相等，以确保试验结果的对比性。将
两对半锚栓合拢前用环氧树脂填满凹槽以防潮，合拢后将两对
半锚栓用螺帽拧紧，同时将合拢处缝隙用环氧树脂处理，以防
水分进入螺杆内部(图5)。
· 10 ·
图5 合拢后的锚栓
l-2l3 锚栓锚固
新型化学锚栓锚固过程如下：用冲击钻钻取直径18 mm长
度190innl钻孑L后，用喷壶清洗钻孑L，直至孑L内没有污水流出为
止，将锚固剂浸入水中至表面不再冒气泡时(大约10s)取出放
人钻孔内，用锤子将试验用锚栓打入钻孔内(图6)．锚固剂常温
下(20℃)30 rain可完全固化，为确保试验的锚固效果采取1 d
后进行拉拔试验。
图6 锚固锚栓
1．2．4 托拔及数据采集设备
本次试验拉拔仪采用上海市申克试验仪器厂生产的10 t
锚杆拉力计，该锚杆拉力计的读数为MPa。应变数据采集采用
XL 2118c型力／应变综合参数测试仪，其性能参数如下：测量
范围：应变0～±19 999 ￡；零点不平衡范围：±10 000 ￡；基本误
差：±O．2％
图7 拉拔及数据采集设备
1．2．5 加载方法
试验参照混凝土结构试验方法标准进行。把各测点的应变
计按正确接线方法连接到XL 21 18C型力／应变综合参数测试
仪的数据采集板上并调试完毕后，对锚固锚栓进行分级加载
(每级5 MPa)，在正式加载之前首先对锚栓施加3 MPa的预加
载以检验工作情况，随后进行正式加载，在正式加载以后每级
荷载间停歇5 min，数据稳定以后电脑自动采集应变测量值。锚
栓加载至锚栓被拔出或锚栓被拉断为止。
2 试验结果及分析
2．1 试验结果
将贴于锚栓凹槽内的应变片进行编号：靠近拉拔端的第一
个点为1 ，按照靠近拉拔端的次序依次为2 、3 、4 、5 、6 点。
试验中得到的数据为锚栓的应变及其极限拉拔承载力。锚
栓极限拉拔承载力见表1。由表1可知当混凝土强度提高较大时，
锚栓的极限拉拔承载能力并没有大幅度提高。混凝土强度增加
50％时，锚栓极限拉拔承载能力才提高10．3％，而混凝土强度增
加100％fl@，锚栓极限托拔承载能力才提高17．2％。
2．2 试验结果分析
2．2．1 应变分布规律
锚同于C20、C30、C40混凝土中的新型化学锚栓应