化學(xué)錨固螺栓在工業(yè)安裝中的使用

■趙喜平 中國(guó)石化第十建設(shè)公司山東淄博255438

化學(xué)錨固螺栓在工業(yè)安裝中的使用

■趙喜平 中國(guó)石化第十建設(shè)公司山東淄博255438

化學(xué)錨固螺栓以其高承載力、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在建筑和日常生活中的使用越來越廣泛。本文就化學(xué)錨固螺栓在工業(yè)安裝中的使用進(jìn)行討論，以便其在國(guó)內(nèi)工程中推廣應(yīng)用。

錨固螺栓化學(xué)樹脂

化學(xué)錨固螺栓具有高承載力、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外各行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。其在國(guó)內(nèi)的使用也日漸普及，但主要應(yīng)用于建筑行業(yè)和日常生活，在工業(yè)安裝領(lǐng)域的使用剛剛開始嘗試。曾有一家國(guó)內(nèi)安裝公司在安裝進(jìn)口設(shè)備時(shí)將隨機(jī)帶來的化學(xué)錨固螺栓丟棄，換為膨脹螺栓，引起外商的驚訝和爭(zhēng)執(zhí)。因此化學(xué)錨固螺栓應(yīng)用的討論和推廣很有必要。本文結(jié)合多家化學(xué)錨固螺栓的數(shù)據(jù)和在工業(yè)安裝中的實(shí)際使用工程實(shí)例，對(duì)化學(xué)錨固螺栓的安裝過程進(jìn)行說明，以供類似應(yīng)用參考。

1 化學(xué)錨固螺栓和膨脹螺栓的區(qū)別

(1)化學(xué)錨固螺栓與膨脹螺栓在與基體的連接形式上不同。膨脹螺栓是靠自身的錐度脹開外套后固定于基體內(nèi)，達(dá)到錨固目的?；瘜W(xué)錨固螺栓是利用化學(xué)物質(zhì)作用于螺栓錨桿和基體表面，與錨桿表面以及基體表面的凹凸起伏、微孔粘合，固化后形成一體，達(dá)到錨固目的。

（2）化學(xué)錨固螺栓與膨脹螺栓的承載機(jī)制不同。膨脹螺栓是通過物理方式，依靠脹緊后的擠壓力和摩擦力承載?；瘜W(xué)錨固螺栓是利用粘合固化為一體的化學(xué)物質(zhì)與基體之間的附著力和內(nèi)聚力承載。

（3）化學(xué)錨固螺栓與膨脹螺栓的結(jié)構(gòu)安全性不同。由于承載機(jī)制不同，膨脹螺栓承載時(shí)螺栓荷載越大，錨固點(diǎn)應(yīng)力集中越大，從而使得破壞機(jī)率大大增加，承載能力受到限制，抗振動(dòng)、抗沖擊性能差，結(jié)構(gòu)安全性較低?；瘜W(xué)錨固螺栓承載時(shí)，化學(xué)物質(zhì)和基體同時(shí)受力，荷載相對(duì)均布，無明顯的應(yīng)力集中，因此承載能力大，抗振動(dòng)、抗沖擊、抗疲勞、耐老化，結(jié)構(gòu)安全性好。

（4）化學(xué)錨固螺栓與膨脹螺栓的使用范圍不同。因?yàn)橐陨先c(diǎn)不同，化學(xué)錨固螺栓的適用范圍更廣，如基礎(chǔ)邊沿和小空間處的錨固、多孔或格柵型基體上的錨固、電梯及轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的安裝、較大荷載設(shè)施的錨固等，而膨脹螺栓則在這些部位的使用受到限制。

化學(xué)錨固螺栓與膨脹螺栓的區(qū)別主要是在抗拔力和有動(dòng)荷載或沖擊荷載的承載方面。對(duì)于抗剪力，由于主要是靠螺栓本身來承載，如果沒有動(dòng)荷載或沖擊荷載，兩者的使用范圍基本一樣。

2 化學(xué)錨固螺栓的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

化學(xué)錨固螺栓的主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）承載能力大，抗疲勞、耐老化，部分型號(hào)能承受動(dòng)載荷和沖擊載荷，使用范圍廣；

（2）對(duì)基體無膨脹力、不產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，適用于基礎(chǔ)邊沿和小空間處錨固；

（3）無毒、無刺激性氣味，可用于通風(fēng)條件不好處作業(yè)和連續(xù)作業(yè)；

（4）固化速度快，作業(yè)效率高；

（5）對(duì)溫度、濕度條件要求寬，可在-5～40℃溫度之間和潮濕基體上施工，適用于大部分氣候條件作業(yè)；

（6）對(duì)鉆孔要求不嚴(yán)格，安裝工藝簡(jiǎn)單，使用方便；

（7）同一種藥劑可配以螺柱、內(nèi)外絲套管、螺紋鋼鋼筋等以適應(yīng)不同的基體和連接形式；

（8）新型化學(xué)錨固螺栓還適用于仰面安裝，允許使用在多孔或格柵型基體，甚至對(duì)基體裂紋不敏感，如喜利得螺栓藥劑管特殊倒掛外形，保證垂直面吊掛施工時(shí)不墜落，喜利得的HIT型藥劑適用于多孔或格柵型基體；

（9）錨固厚度較大。

化學(xué)錨固螺栓的缺點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)較高，儲(chǔ)存運(yùn)輸有溫度及時(shí)間限制、不可隨便丟棄等。

化學(xué)錨固螺栓適合于在不宜使用地腳螺栓并要求有較大載荷的墻體、巖石、混凝土等硬基體上的錨固安裝，包括建筑行業(yè)、日常生活中固定普通鋼結(jié)構(gòu)、底座、導(dǎo)軌、柱帽、柱腳、牛腿、柵欄、樓梯、玻璃幕墻、預(yù)埋鋼筋、埋入式模板等，以及工業(yè)安裝中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備、管道支吊架、槽板橋架、鋼結(jié)構(gòu)、直爬梯、電梯等。

3 化學(xué)錨固螺栓工作原理

化學(xué)錨固螺栓是以甲基丙烯酸酯樹脂等合成樹脂作基材，摻以粒度小于3mm的石英顆粒，過氧化物固化劑經(jīng)玻璃管或塑料袋隔離后置于基料中。使用時(shí)將基料與固化劑置于錨固件與基體之間并混合，使樹脂在短時(shí)間內(nèi)聚合固化。樹脂與基體孔壁表面的凹凸起伏和微孔以及錨固件表面粘合，固化后使錨桿、錨固基體與被錨固對(duì)象形成一個(gè)整體，產(chǎn)生很強(qiáng)的附著力和內(nèi)聚力，從而達(dá)到固定構(gòu)件或提高構(gòu)件承載力的目的。其工作原理見圖2和圖3所示。

4 化學(xué)錨固螺栓的技術(shù)參數(shù)

化學(xué)錨固螺栓的藥劑固化時(shí)間如表1所示，部分廠家化學(xué)錨固螺栓的主要技術(shù)參數(shù)如表2、表3所示。各廠家的化學(xué)錨固螺栓的技術(shù)參數(shù)略有區(qū)別，使用時(shí)需參照制造廠的技術(shù)文件和使用說明選用和安裝。

5 化學(xué)錨固螺栓的安裝方法

化學(xué)錨固螺栓安裝過程主要分五步進(jìn)行：鉆孔清掃、放置藥劑、旋入螺柱、固化養(yǎng)護(hù)、緊固鎖定。

（1）鉆孔清掃

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按螺栓間距、邊距定好位置，在基體上鉆孔。鉆孔必須使用帶孔深限位機(jī)構(gòu)的機(jī)具?？讖?、孔深必須滿足化學(xué)錨固螺栓制造廠家的要求。然后用壓縮空氣等工具將孔內(nèi)浮灰及塵土清除，保持孔內(nèi)清潔。如果是濕孔，應(yīng)將水清理干凈。

鉆孔時(shí)是否允許使用機(jī)具的槌擊功能，需根據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定和化學(xué)錨固螺栓的使用說明要求確定（部分化學(xué)錨固螺栓或鉆孔部位必須使用槌擊功能）。建議在安裝M24以上的化學(xué)錨固螺栓時(shí)不使用槌擊，如有必要，可使用金鋼石鉆孔機(jī)進(jìn)行施工。

表1 常用化學(xué)錨固螺栓的藥劑固化時(shí)間

表2 德國(guó)SORMAT化學(xué)錨固螺栓的主要技術(shù)參數(shù)

表3 HILTI化學(xué)錨固螺栓的主要技術(shù)參數(shù)（HVU（藥劑）+HAS（螺柱）)

（2）放置藥劑。

首先檢查藥劑的安全規(guī)定及有效日期，藥劑應(yīng)在有效期內(nèi)。將藥劑管或藥劑帶插入潔凈的孔中。管/帶內(nèi)藥劑不能有凝固、跑漏等現(xiàn)象。藥劑管/帶放置時(shí)，不能露出孔外，否則說明鉆孔深度不夠，應(yīng)重新鉆孔。另外，如果鉆孔過深，應(yīng)更換加長(zhǎng)型號(hào)的藥劑和螺栓。

（3）旋入螺柱。

使用帶孔深限位的電鉆等機(jī)具將螺柱旋入深孔，并穩(wěn)定推進(jìn)至深孔底部，然后停止機(jī)具旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，藥劑必須溢出孔表面。如果沒有看到溢出的藥劑，這支化學(xué)錨固螺栓可能無法保證使用性能。在藥劑固化前將溢出的藥劑抹平或清除。抹平或清除溢出藥劑時(shí)，不得觸動(dòng)螺柱。

螺柱推進(jìn)過程中，藥劑管/帶破碎，樹脂、固化劑和石英顆?；旌希⑻畛溴^栓與孔壁之間的空隙。禁止將螺柱直接插入孔內(nèi)而不旋轉(zhuǎn)攪拌。

（4）固化養(yǎng)護(hù)。

取下安裝工具靜待藥劑固化，固化時(shí)間和養(yǎng)護(hù)時(shí)間見制造廠使用說明。錨栓也可以用于濕孔，但必須將水排出鉆孔，固化時(shí)間必須加倍。在螺柱旋入后，在藥劑固化前，螺柱不可移動(dòng)。在藥劑養(yǎng)護(hù)期滿前，螺栓不得鎖定螺母及承載。

（5）緊固鎖定。

待經(jīng)過要求養(yǎng)護(hù)時(shí)間、藥劑達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可按要求力矩緊固螺母和承載。

6 化學(xué)錨固螺栓安裝注意事項(xiàng)

（1）供應(yīng)商隨螺栓一起提供的安裝使用說明書中標(biāo)明了不同直徑螺栓的配套鉆孔直徑、標(biāo)準(zhǔn)鉆孔深度、藥劑固化時(shí)間、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、各種規(guī)格螺栓的承載力矩等重要數(shù)據(jù)，是安裝化學(xué)錨固螺栓的規(guī)范性文件，應(yīng)予以嚴(yán)格遵守。

（2）在施工之前，必須對(duì)錨栓作材料力學(xué)性能試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)合格后，方可現(xiàn)場(chǎng)使用。

（3）在現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)做錨栓現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件確定試驗(yàn)，以充分檢驗(yàn)承載能力。試驗(yàn)應(yīng)在與將錨固位置相同基體上進(jìn)行。測(cè)試時(shí)，螺栓間距、邊距、構(gòu)件厚度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，錨栓埋置應(yīng)按制造廠家使用說明執(zhí)行，試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)按實(shí)際應(yīng)用將承擔(dān)的荷載形式確定。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）鉆孔時(shí)要保證孔徑、孔位和垂直度的準(zhǔn)確性。鉆孔孔徑過大會(huì)降低錨固件的承載力，而過小則影響錨固件的安裝。使用化學(xué)錨固螺栓的位置，一般都有不宜于留預(yù)留孔或調(diào)整量較小等限制，而沖擊鉆開孔時(shí)時(shí)常跑偏，脫離指定位置。因此，在鉆頭定心時(shí)要將其位置調(diào)整準(zhǔn)確。鉆孔時(shí)應(yīng)從相互垂直的兩個(gè)方向控制鉆頭與基礎(chǔ)或墻體的垂直度，以防止開孔傾斜，導(dǎo)致最后螺栓安裝不合格。如果鉆孔中碰到鋼筋，應(yīng)在允許的條件下另選位置重新鉆孔，或使用金鋼石鉆孔機(jī)械將之切除。對(duì)于緊固件垂直度要求不高的安裝，只要緊固件能夠通過鋼筋等障礙物，藥劑對(duì)孔的障礙或傾斜要求并不嚴(yán)格。

（5）孔內(nèi)清理。部分化學(xué)錨固螺栓要求孔壁上不能有粉塵，需使用試管刷清理。新型號(hào)的螺栓已無此要求，只要求用壓縮空氣吹掃。新型號(hào)螺栓對(duì)孔壁的濕度要求也不嚴(yán)格。盡管如此，因?yàn)榛瘜W(xué)錨固螺栓是靠固化的樹脂對(duì)孔壁表面的凹凸起伏和微孔粘合附著力來承受荷載的，孔壁上的灰塵和水份對(duì)其安裝質(zhì)量（承載能力）有很大的影響，所以要保證孔內(nèi)的干凈和干燥。

（6）藥劑的放置。對(duì)于袋裝的藥劑，放置時(shí)要拎著袋子上部抖一抖，保證藥劑靠近底部。因?yàn)樵诰o固件旋入時(shí)，漿料會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)的螺紋溢出孔外。當(dāng)藥劑放置位置靠近孔外端時(shí)，過多的藥劑被螺紋帶出，孔內(nèi)緊固件與基體壁之間難以保證充實(shí)。在低溫條件下施工時(shí)，應(yīng)保證藥劑和孔壁溫度大于最低使用溫度，必要時(shí)可提前對(duì)藥劑進(jìn)行保溫處理和對(duì)深孔使用熱風(fēng)干燥加熱。

（7）螺柱的植入。在旋入螺柱時(shí)，開始時(shí)螺柱會(huì)有較大的擺幅，當(dāng)旋入深度超過1/3后，螺柱會(huì)穩(wěn)定地沿軸心旋轉(zhuǎn)。此時(shí)應(yīng)從相互垂直的兩個(gè)方向控制螺柱的垂直度，但切勿大幅度來回?cái)[動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，以避免將周圍的藥劑大量擠出。并且，在螺柱到達(dá)孔底部后應(yīng)立即停止旋轉(zhuǎn)。否則，孔壁與旋轉(zhuǎn)的螺紋構(gòu)成螺旋輸送機(jī)構(gòu)，將孔內(nèi)的藥劑送出來。螺紋與孔壁之間藥劑量過少就無法錨固螺柱。

（8）藥劑的固化和養(yǎng)護(hù)。螺柱旋入后，將其根部帶出的藥劑按實(shí)抹平。藥劑的固化期內(nèi)禁止觸動(dòng)螺柱，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)禁止螺柱承載，以防止破壞錨固結(jié)構(gòu)。固化養(yǎng)護(hù)時(shí)間隨環(huán)境溫度的高低而不同，詳見隨螺栓帶的安裝使用說明書。

（9）化學(xué)錨固螺栓的承載力矩是一重要參數(shù)。使用中應(yīng)嚴(yán)格控制。嚴(yán)禁超載使用。

7 化學(xué)錨固螺栓的保存、運(yùn)輸、廢棄等安全要求

化學(xué)錨固螺栓的藥劑對(duì)眼睛具有刺激性、接觸皮膚可能造成過敏，使用時(shí)應(yīng)戴防護(hù)手套及護(hù)目鏡。藥劑接觸到皮膚之后，應(yīng)使用肥皂和水清洗。一旦藥劑濺入眼睛，需馬上用水沖洗并送往醫(yī)院治療。

化學(xué)錨固螺栓的藥劑有使用期限限制，應(yīng)在有效日期內(nèi)使用。

化學(xué)錨固螺栓和藥劑應(yīng)保持原包裝并儲(chǔ)放于陰涼、干燥及黑暗處。運(yùn)送和存儲(chǔ)溫度以5～25℃為宜。如果短期放置于-5℃以下，使用前須先在20℃溫度下放置至少1d。

如果要處理不能使用的藥劑（如已經(jīng)過期），必須按相關(guān)化學(xué)品處理規(guī)定執(zhí)行。

8 結(jié)論

化學(xué)錨固螺栓安裝方便，承載力好，特別是在工業(yè)安裝中普通動(dòng)靜設(shè)備、管道支架的安裝中，可減少預(yù)埋地腳螺栓或預(yù)留地腳螺栓孔等方式的復(fù)雜施工工序和作業(yè)時(shí)間，降低施工成本，其綜合效益是可觀的。通過在約旦凱米拉復(fù)合肥工程、國(guó)內(nèi)兩個(gè)合資項(xiàng)目的使用，化學(xué)錨固螺栓應(yīng)用于普通動(dòng)靜設(shè)備的安裝、管道支架的固定，效果良好，快捷方便，值得在國(guó)內(nèi)工業(yè)安裝工程中推廣和應(yīng)用。

參考資料

1德國(guó)SORMAT化學(xué)錨固螺栓安裝使用說明書.

2HILTI兩種化學(xué)錨固螺栓安裝使用說明書.

3GB50231-98.機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范（附錄三：YG型錨脹螺栓的規(guī)格、使用范圍和鉆孔直徑及深度的規(guī)定）.

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TU741

B

1672-9323（2010）04-0056-03

2010-04-19）