广东科艺建设工程质量检测鉴定有限公司 523113
摘要：结合后锚固技术在工程中的应用情况，探讨了后锚固技术的设计、施工质量控制措施和现场检测的技术要求。
关键词：建筑工程；后锚固技术；锚栓；锚固承载力
建筑工程后锚固技术是工程结构加固专用技术。后锚固技术自20世纪50年代由德国慧雷公司发明后，该技术在欧美国家已日趋成熟。后锚固技术在我国虽然是一项较新的技术，但由于其较预埋件（先锚）有很多优点，在工程施工、设备安装、房屋装修及工程改造中使用后，简化了模板制作、混凝土浇捣、结构施工、构件安装等，因而得到了设计和施工单位的认可，在建筑工程中得到了广泛应用。本文拟就混凝土结构后锚固设计、施工及锚固承载力的现场检验中，如何保证施工工艺正确、现场检测准确，使所施工的后锚固安全可靠、满足规范的技术要求进行探讨。
1.关于锚栓分类
规程将建筑锚栓分为以下三类：膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化学植筋（粘结型锚栓），其目的是根据此分类限定产品适用范围。对这些锚栓工作机理的研究可知：
（1）对于膨胀型锚栓，当锚栓受拉拔发生位移时，栓杆锥面挤入套管迫使其胀开，当套管与混凝土孔壁产生挤压摩擦作用时，孔壁受挤压后发生变形，会出现挤压扩孔现象。套管钢材的硬度越高、外周齿槽数量越多、预紧程度或拉拔力越大，该现象也越明显。在膨胀型锚栓的抗拉拔承载力中，以挤压摩擦作用的贡献为主，挤压扩孔作用的贡献为辅。这类锚栓一般有较好的后续膨胀功能。
（2）对于扩孔型锚栓，使用专用锥孔钻头成孔扩孔，混凝土孔壁的锥面与锚栓膨胀端发生“镶嵌咬合”，但膨胀端与孔壁也同时存在挤压摩擦作用。在扩孔型锚栓的抗拉拔承载力中，以“镶嵌咬合”作用的贡献为主，挤压摩擦作用的贡献为辅。扩孔型锚栓的后续膨胀作用很小，或无此项功能。
（3）化学植筋（粘结型锚栓）依靠栓杆与孔壁之间的粘结抗剪作用获得抗拉拔承载力，无后续膨胀功能。随拉拔力增大，栓杆直径减小，可促使粘结胶沿孔径方向从孔壁上被剥离。栓杆一旦发生拔出滑移，则表明其有效粘结面积开始减小，锚固失效过程开始发生。试验研究表明，增大膨胀型锚栓的挤压扩孔程度，即增加“镶嵌咬合”的作用，可改善其锚固性能；增加扩孔型锚栓底部的锥面面积，增大锥面上的挤压摩擦作用，也可改善其锚固性能。由此可见，膨胀型与扩孔型两类锚栓的工作机理虽然不同，但存在共性。对于近年来出现的新型锚栓，普遍采用了同时应用多种工作原理、协调组合多种有利作用的手段，以提高或改善产品综合性能。
图1SZM-1型（上）与SZM-2型（下）双锥面膨胀锚栓
图1为双锥面膨胀锚栓。该产品借鉴了钢绞线预应力筋锚具的工作原理，兼有膨胀型与扩孔型两类锚栓的工作机理，使用8.8或10.9级强度钢材加工，具有高锚固力、高颈缩拔断率等性能特征。
2.混凝土后锚固技术及常见问题
混凝土后锚固是通过相关的技术手段，将被连接件连接锚固在既有混凝土结构上。锚固件（锚栓）是将被连接件锚固到混凝土基材上的锚固组件。锚栓的种类按其工作原理及构造，可分为膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化学粘结型锚栓、化学植筋及其他类型锚栓；按材质可分为金属锚栓和非金属锚栓。
在工程上锚栓的使用一般是由锚栓施工单位或装饰公司进行设计，由于锚栓设计及工程技术人员对规范的理解不同，在实际应用中往往会出现较大的偏差，有的甚至是错误地进行了混凝土后锚固设计、施工和锚固承载力的现场检验。常见的问题主要有：在工程结构上错误地设计、选用锚栓的类型；锚栓施工工艺存在问题；锚固承载力现场检验的取值有误。
3.不同类型锚栓的适用范围及设计要求
3.1几种锚栓的安全性能和粘结性能比较
膨胀锚栓由于定型较为短粗，埋深一般较浅，受力时多为混凝土基材破坏，因而其安全性能较差；扩孔锚栓由于膨胀剪切摩擦作用较小，锚栓的锚固拉力主要通过混凝土承压面，与锚栓膨胀的粘结性能较差；化学锚栓是运用高强度的专用化学材料，使钢筋、螺杆等与混凝土产生握固力，从而达到预期效果，施工后产生高负荷承载力，不会产生移位、拔出，并且密着性能良好，无需做任何防水处理。由于其通过化学材料粘合固定，不但对基材不会产生膨胀破坏，而且对结构有补强作用，是目前建筑工程中钢筋混凝土结构变更、追加、加固的最有效的方法。所以，在锚栓的设计及使用上，一般不提倡使用膨胀锚栓，而首选化学锚栓。
3.2基材
用作锚固连接的基材混凝土强度等级应≮C20，基材的厚度h>100mm；锚固连接用的基材混凝土不得存在风化、严重裂损、不密实等缺陷。结构抹灰层、装饰层等不得作为锚固基材，砌体或砌块不得作为锚固连接基材。改扩建、结构加固、装饰装修工程采用后置锚栓或化学植筋时，必须对原结构基材混凝土的实体强度等级进行实测，并将实测结果作为基材混凝土强度等级的设计依据。
3.3锚栓件
锚栓的类别和规格应符合设计要求。锚栓的安装方法及工具应符合该产品安装的要求，工程中采用的金属锚栓的材质性能应符合JGJ145—2004《混凝土结构后锚固技术规程》、JG160—2004《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》的要求，并经过检测机构检验认证的锚栓。化学植筋用的钢筋或钢螺杆，应采用HRB400和HRB335带肋钢筋或Q235和Q345的钢材。
3.4锚固胶
化学植筋所用的锚固胶的锚固性能应通过专门试验确定，施工中应严格按说明书的规定掺加掺合剂（填料），不得随意增添。
3.5锚栓的安装与锚固
（1）定位及锚孔要求。按设计要求标定锚栓固定的位置。对于膨胀型锚栓和扩孔型锚栓的锚孔，应使用空压机或手动气筒吹净孔内的粉屑；对于粘结型锚栓及化学植筋的锚孔，则钻孔直径为d+（4～10）mm（小直径钢筋取低值，大直径钢筋取高值）。锚孔除吹净孔内的粉屑之外，还应再用丙酮擦拭孔道，并保持孔道干燥。钻孔应避免伤及钢筋，锚孔应避开受力主筋。当采用预扩孔型锚栓时，还应检查扩孔部分的直径和深度。
（2）固化、保护。锚固安装后的锚栓外观应整齐洁净；化学植筋环境温度应满足锚固胶的使用要求。化学植筋置入锚孔后，在固化完成之前，应按照厂家所提供的养护条件进行固化期养护。在锚固胶固化期间不得扰动钢筋，若有较大扰动宜重新植筋。应当特别强调的是，不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作，施工中往往对此不够重视，未考虑焊接的高温对锚固胶的不良影响，致使锚固胶的粘结强度损失较大，应采取有效的降温措施，距基面的钢筋预留长度应≥20d（d为钢筋直径），且≥200mm。对于废孔，应用化学锚固胶或高强度等级的树脂水泥砂浆填实。
4.混凝土后锚固承载力的现场检验
4.1非破坏性检验
对于一般结构及非结构构件锚固承载力可采用非
破坏性检验，后锚固连接荷载检验值应按JGJ145—2004《混凝土结构后锚固技术规程》的规定确定，并应符合国家现行有关强制性标准的规定。当设计明确承载力设计值或经计算明确锚固承载力标准值时，其非破坏性试验荷载检测值应取0.9fyAs（fy为钢筋强度设计值，As为钢筋截面面积）或0.8NRk，c（混凝土锥体受拉破坏承载标准值）计算的最小值。
4.2破坏性检验
重要结构构件及生命线工程非结构构件应采用破坏性检验，检测时应尽量选择受力较小的次要连接部位。由于结构的重要性及后锚固设计计算的复杂性，由设计单位出具的后锚固承载力设计值或经计算明确的锚固承载力标准值，均应符合JGJ145—2004《混凝土结构后锚固技术规程》的规定。若设计单位未能明确后锚固承载力设计参数，现场施工、监理、检测单位应结合现场使用的后锚固材料进行计算，明确锚固承载力标准值。
结论
本文分析了混凝土后锚固施工与锚固承载力现场检验中存在的问题，并提出了相应的措施，以期对后锚固设计、施工、检测及质量监督管理人员起到借鉴和参考作用，对混凝土结构后锚固技术施工及检测有帮助作用，使混凝土结构后锚固的质量、安全和耐久性都经得起时间和外部环境的考验。
参考文献
[1]建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068—2001）[S].2001.
[2]中国有色工程设计研究总院.混凝土结构构造手册（第三版）[M].2003.
[3]潘立.双锥面膨胀锚栓的结构设计与基本性能研究[J].建筑结构，2003，23（2）.
论文作者:杨建
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/11
标签：锚固论文; 承载力论文; 基材论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 锥面论文; 拉拔论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;