化学锚固螺栓在工业安装中的使用

■赵喜平 中国石化第十建设公司山东淄博255438

化学锚固螺栓在工业安装中的使用

■赵喜平 中国石化第十建设公司山东淄博255438

化学锚固螺栓以其高承载力、安装方便等优点，在建筑和日常生活中的使用越来越广泛。本文就化学锚固螺栓在工业安装中的使用进行讨论，以便其在国内工程中推广应用。

锚固螺栓化学树脂

化学锚固螺栓具有高承载力、安装方便等优点，在国外各行业有着广泛的应用。其在国内的使用也日渐普及，但主要应用于建筑行业和日常生活，在工业安装领域的使用刚刚开始尝试。曾有一家国内安装公司在安装进口设备时将随机带来的化学锚固螺栓丢弃，换为膨胀螺栓，引起外商的惊讶和争执。因此化学锚固螺栓应用的讨论和推广很有必要。本文结合多家化学锚固螺栓的数据和在工业安装中的实际使用工程实例，对化学锚固螺栓的安装过程进行说明，以供类似应用参考。

1 化学锚固螺栓和膨胀螺栓的区别

(1)化学锚固螺栓与膨胀螺栓在与基体的连接形式上不同。膨胀螺栓是靠自身的锥度胀开外套后固定于基体内，达到锚固目的。化学锚固螺栓是利用化学物质作用于螺栓锚杆和基体表面，与锚杆表面以及基体表面的凹凸起伏、微孔粘合，固化后形成一体，达到锚固目的。

（2）化学锚固螺栓与膨胀螺栓的承载机制不同。膨胀螺栓是通过物理方式，依靠胀紧后的挤压力和摩擦力承载。化学锚固螺栓是利用粘合固化为一体的化学物质与基体之间的附着力和内聚力承载。

（3）化学锚固螺栓与膨胀螺栓的结构安全性不同。由于承载机制不同，膨胀螺栓承载时螺栓荷载越大，锚固点应力集中越大，从而使得破坏机率大大增加，承载能力受到限制，抗振动、抗冲击性能差，结构安全性较低。化学锚固螺栓承载时，化学物质和基体同时受力，荷载相对均布，无明显的应力集中，因此承载能力大，抗振动、抗冲击、抗疲劳、耐老化，结构安全性好。

（4）化学锚固螺栓与膨胀螺栓的使用范围不同。因为以上三点不同，化学锚固螺栓的适用范围更广，如基础边沿和小空间处的锚固、多孔或格栅型基体上的锚固、电梯及转动设备的安装、较大荷载设施的锚固等，而膨胀螺栓则在这些部位的使用受到限制。

化学锚固螺栓与膨胀螺栓的区别主要是在抗拔力和有动荷载或冲击荷载的承载方面。对于抗剪力，由于主要是靠螺栓本身来承载，如果没有动荷载或冲击荷载，两者的使用范围基本一样。

2 化学锚固螺栓的特点和应用范围

化学锚固螺栓的主要优点：

（1）承载能力大，抗疲劳、耐老化，部分型号能承受动载荷和冲击载荷，使用范围广；

（2）对基体无膨胀力、不产生挤压应力，适用于基础边沿和小空间处锚固；

（3）无毒、无刺激性气味，可用于通风条件不好处作业和连续作业；

（4）固化速度快，作业效率高；

（5）对温度、湿度条件要求宽，可在-5～40℃温度之间和潮湿基体上施工，适用于大部分气候条件作业；

（6）对钻孔要求不严格，安装工艺简单，使用方便；

（7）同一种药剂可配以螺柱、内外丝套管、螺纹钢钢筋等以适应不同的基体和连接形式；

（8）新型化学锚固螺栓还适用于仰面安装，允许使用在多孔或格栅型基体，甚至对基体裂纹不敏感，如喜利得螺栓药剂管特殊倒挂外形，保证垂直面吊挂施工时不坠落，喜利得的HIT型药剂适用于多孔或格栅型基体；

（9）锚固厚度较大。

化学锚固螺栓的缺点是价格相对较高，储存运输有温度及时间限制、不可随便丢弃等。

化学锚固螺栓适合于在不宜使用地脚螺栓并要求有较大载荷的墙体、岩石、混凝土等硬基体上的锚固安装，包括建筑行业、日常生活中固定普通钢结构、底座、导轨、柱帽、柱脚、牛腿、栅栏、楼梯、玻璃幕墙、预埋钢筋、埋入式模板等，以及工业安装中转动设备、静设备、管道支吊架、槽板桥架、钢结构、直爬梯、电梯等。

3 化学锚固螺栓工作原理

化学锚固螺栓是以甲基丙烯酸酯树脂等合成树脂作基材，掺以粒度小于3mm的石英颗粒，过氧化物固化剂经玻璃管或塑料袋隔离后置于基料中。使用时将基料与固化剂置于锚固件与基体之间并混合，使树脂在短时间内聚合固化。树脂与基体孔壁表面的凹凸起伏和微孔以及锚固件表面粘合，固化后使锚杆、锚固基体与被锚固对象形成一个整体，产生很强的附着力和内聚力，从而达到固定构件或提高构件承载力的目的。其工作原理见图2和图3所示。

4 化学锚固螺栓的技术参数

化学锚固螺栓的药剂固化时间如表1所示，部分厂家化学锚固螺栓的主要技术参数如表2、表3所示。各厂家的化学锚固螺栓的技术参数略有区别，使用时需参照制造厂的技术文件和使用说明选用和安装。

5 化学锚固螺栓的安装方法

化学锚固螺栓安装过程主要分五步进行：钻孔清扫、放置药剂、旋入螺柱、固化养护、紧固锁定。

（1）钻孔清扫

根据设计要求，按螺栓间距、边距定好位置，在基体上钻孔。钻孔必须使用带孔深限位机构的机具。孔径、孔深必须满足化学锚固螺栓制造厂家的要求。然后用压缩空气等工具将孔内浮灰及尘土清除，保持孔内清洁。如果是湿孔，应将水清理干净。

钻孔时是否允许使用机具的槌击功能，需根据设计文件规定和化学锚固螺栓的使用说明要求确定（部分化学锚固螺栓或钻孔部位必须使用槌击功能）。建议在安装M24以上的化学锚固螺栓时不使用槌击，如有必要，可使用金钢石钻孔机进行施工。

表1 常用化学锚固螺栓的药剂固化时间

表2 德国SORMAT化学锚固螺栓的主要技术参数

表3 HILTI化学锚固螺栓的主要技术参数（HVU（药剂）+HAS（螺柱）)

（2）放置药剂。

首先检查药剂的安全规定及有效日期，药剂应在有效期内。将药剂管或药剂带插入洁净的孔中。管/带内药剂不能有凝固、跑漏等现象。药剂管/带放置时，不能露出孔外，否则说明钻孔深度不够，应重新钻孔。另外，如果钻孔过深，应更换加长型号的药剂和螺栓。

（3）旋入螺柱。

使用带孔深限位的电钻等机具将螺柱旋入深孔，并稳定推进至深孔底部，然后停止机具旋转。此时，药剂必须溢出孔表面。如果没有看到溢出的药剂，这支化学锚固螺栓可能无法保证使用性能。在药剂固化前将溢出的药剂抹平或清除。抹平或清除溢出药剂时，不得触动螺柱。

螺柱推进过程中，药剂管/带破碎，树脂、固化剂和石英颗粒混合，并填充锚栓与孔壁之间的空隙。禁止将螺柱直接插入孔内而不旋转搅拌。

（4）固化养护。

取下安装工具静待药剂固化，固化时间和养护时间见制造厂使用说明。锚栓也可以用于湿孔，但必须将水排出钻孔，固化时间必须加倍。在螺柱旋入后，在药剂固化前，螺柱不可移动。在药剂养护期满前，螺栓不得锁定螺母及承载。

（5）紧固锁定。

待经过要求养护时间、药剂达到设计强度后，即可按要求力矩紧固螺母和承载。

6 化学锚固螺栓安装注意事项

（1）供应商随螺栓一起提供的安装使用说明书中标明了不同直径螺栓的配套钻孔直径、标准钻孔深度、药剂固化时间、养护时间、各种规格螺栓的承载力矩等重要数据，是安装化学锚固螺栓的规范性文件，应予以严格遵守。

（2）在施工之前，必须对锚栓作材料力学性能试验，经试验合格后，方可现场使用。

（3）在现场施工应做锚栓现场应用条件确定试验，以充分检验承载能力。试验应在与将锚固位置相同基体上进行。测试时，螺栓间距、边距、构件厚度应按设计要求执行，锚栓埋置应按制造厂家使用说明执行，试验项目应按实际应用将承担的荷载形式确定。试验结果应满足设计要求。

（4）钻孔时要保证孔径、孔位和垂直度的准确性。钻孔孔径过大会降低锚固件的承载力，而过小则影响锚固件的安装。使用化学锚固螺栓的位置，一般都有不宜于留预留孔或调整量较小等限制，而冲击钻开孔时时常跑偏，脱离指定位置。因此，在钻头定心时要将其位置调整准确。钻孔时应从相互垂直的两个方向控制钻头与基础或墙体的垂直度，以防止开孔倾斜，导致最后螺栓安装不合格。如果钻孔中碰到钢筋，应在允许的条件下另选位置重新钻孔，或使用金钢石钻孔机械将之切除。对于紧固件垂直度要求不高的安装，只要紧固件能够通过钢筋等障碍物，药剂对孔的障碍或倾斜要求并不严格。

（5）孔内清理。部分化学锚固螺栓要求孔壁上不能有粉尘，需使用试管刷清理。新型号的螺栓已无此要求，只要求用压缩空气吹扫。新型号螺栓对孔壁的湿度要求也不严格。尽管如此，因为化学锚固螺栓是靠固化的树脂对孔壁表面的凹凸起伏和微孔粘合附着力来承受荷载的，孔壁上的灰尘和水份对其安装质量（承载能力）有很大的影响，所以要保证孔内的干净和干燥。

（6）药剂的放置。对于袋装的药剂，放置时要拎着袋子上部抖一抖，保证药剂靠近底部。因为在紧固件旋入时，浆料会随着旋转的螺纹溢出孔外。当药剂放置位置靠近孔外端时，过多的药剂被螺纹带出，孔内紧固件与基体壁之间难以保证充实。在低温条件下施工时，应保证药剂和孔壁温度大于最低使用温度，必要时可提前对药剂进行保温处理和对深孔使用热风干燥加热。

（7）螺柱的植入。在旋入螺柱时，开始时螺柱会有较大的摆幅，当旋入深度超过1/3后，螺柱会稳定地沿轴心旋转。此时应从相互垂直的两个方向控制螺柱的垂直度，但切勿大幅度来回摆动驱动装置，以避免将周围的药剂大量挤出。并且，在螺柱到达孔底部后应立即停止旋转。否则，孔壁与旋转的螺纹构成螺旋输送机构，将孔内的药剂送出来。螺纹与孔壁之间药剂量过少就无法锚固螺柱。

（8）药剂的固化和养护。螺柱旋入后，将其根部带出的药剂按实抹平。药剂的固化期内禁止触动螺柱，养护期内禁止螺柱承载，以防止破坏锚固结构。固化养护时间随环境温度的高低而不同，详见随螺栓带的安装使用说明书。

（9）化学锚固螺栓的承载力矩是一重要参数。使用中应严格控制。严禁超载使用。

7 化学锚固螺栓的保存、运输、废弃等安全要求

化学锚固螺栓的药剂对眼睛具有刺激性、接触皮肤可能造成过敏，使用时应戴防护手套及护目镜。药剂接触到皮肤之后，应使用肥皂和水清洗。一旦药剂溅入眼睛，需马上用水冲洗并送往医院治疗。

化学锚固螺栓的药剂有使用期限限制，应在有效日期内使用。

化学锚固螺栓和药剂应保持原包装并储放于阴凉、干燥及黑暗处。运送和存储温度以5～25℃为宜。如果短期放置于-5℃以下，使用前须先在20℃温度下放置至少1d。

如果要处理不能使用的药剂（如已经过期），必须按相关化学品处理规定执行。

8 结论

化学锚固螺栓安装方便，承载力好，特别是在工业安装中普通动静设备、管道支架的安装中，可减少预埋地脚螺栓或预留地脚螺栓孔等方式的复杂施工工序和作业时间，降低施工成本，其综合效益是可观的。通过在约旦凯米拉复合肥工程、国内两个合资项目的使用，化学锚固螺栓应用于普通动静设备的安装、管道支架的固定，效果良好，快捷方便，值得在国内工业安装工程中推广和应用。

参考资料

1德国SORMAT化学锚固螺栓安装使用说明书.

2HILTI两种化学锚固螺栓安装使用说明书.

3GB50231-98.机械设备安装工程施工及验收通用规范（附录三：YG型锚胀螺栓的规格、使用范围和钻孔直径及深度的规定）.

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1672-9323（2010）04-0056-03

2010-04-19）