化學錨固螺栓在工業安裝中的使用

■趙喜平 中國石化第十建設公司山東淄博255438

化學錨固螺栓在工業安裝中的使用

■趙喜平 中國石化第十建設公司山東淄博255438

化學錨固螺栓以其高承載力、安裝方便等優點，在建筑和日常生活中的使用越來越廣泛。本文就化學錨固螺栓在工業安裝中的使用進行討論，以便其在國內工程中推廣應用。

錨固螺栓化學樹脂

化學錨固螺栓具有高承載力、安裝方便等優點，在國外各行業有著廣泛的應用。其在國內的使用也日漸普及，但主要應用于建筑行業和日常生活，在工業安裝領域的使用剛剛開始嘗試。曾有一家國內安裝公司在安裝進口設備時將隨機帶來的化學錨固螺栓丟棄，換為膨脹螺栓，引起外商的驚訝和爭執。因此化學錨固螺栓應用的討論和推廣很有必要。本文結合多家化學錨固螺栓的數據和在工業安裝中的實際使用工程實例，對化學錨固螺栓的安裝過程進行說明，以供類似應用參考。

1 化學錨固螺栓和膨脹螺栓的區別

(1)化學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，達到錨固目的?；瘜W錨固螺栓是利用化學物質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，達到錨固目的。

（2）化學錨固螺栓與膨脹螺栓的承載機制不同。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錨固螺栓是利用粘合固化為一體的化學物質與基體之間的附著力和內聚力承載。

（3）化學錨固螺栓與膨脹螺栓的結構安全性不同。由于承載機制不同，膨脹螺栓承載時螺栓荷載越大，錨固點應力集中越大，從而使得破壞機率大大增加，承載能力受到限制，抗振動、抗沖擊性能差，結構安全性較低。化學錨固螺栓承載時，化學物質和基體同時受力，荷載相對均布，無明顯的應力集中，因此承載能力大，抗振動、抗沖擊、抗疲勞、耐老化，結構安全性好。

（4）化學錨固螺栓與膨脹螺栓的使用范圍不同。因為以上三點不同，化學錨固螺栓的適用范圍更廣，如基礎邊沿和小空間處的錨固、多孔或格柵型基體上的錨固、電梯及轉動設備的安裝、較大荷載設施的錨固等，而膨脹螺栓則在這些部位的使用受到限制。

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

2 化學錨固螺栓的特點和應用范圍

化學錨固螺栓的主要優點：

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

（2）對基體無膨脹力、不產生擠壓應力，適用于基礎邊沿和小空間處錨固；

（3）無毒、無刺激性氣味，可用于通風條件不好處作業和連續作業；

（4）固化速度快，作業效率高；

（5）對溫度、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；

（6）對鉆孔要求不嚴格，安裝工藝簡單，使用方便；

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

（8）新型化學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。

化學錨固螺栓的缺點是價格相對較高，儲存運輸有溫度及時間限制、不可隨便丟棄等。

化學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、日常生活中固定普通鋼結構、底座、導軌、柱帽、柱腳、牛腿、柵欄、樓梯、玻璃幕墻、預埋鋼筋、埋入式模板等，以及工業安裝中轉動設備、靜設備、管道支吊架、槽板橋架、鋼結構、直爬梯、電梯等。

3 化學錨固螺栓工作原理

化學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，過氧化物固化劑經玻璃管或塑料袋隔離后置于基料中。使用時將基料與固化劑置于錨固件與基體之間并混合，使樹脂在短時間內聚合固化。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象形成一個整體，產生很強的附著力和內聚力，從而達到固定構件或提高構件承載力的目的。其工作原理見圖2和圖3所示。

4 化學錨固螺栓的技術參數

化學錨固螺栓的藥劑固化時間如表1所示，部分廠家化學錨固螺栓的主要技術參數如表2、表3所示。各廠家的化學錨固螺栓的技術參數略有區別，使用時需參照制造廠的技術文件和使用說明選用和安裝。

5 化學錨固螺栓的安裝方法

化學錨固螺栓安裝過程主要分五步進行：鉆孔清掃、放置藥劑、旋入螺柱、固化養護、緊固鎖定。

（1）鉆孔清掃

根據設計要求，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構的機具。孔徑、孔深必須滿足化學錨固螺栓制造廠家的要求。然后用壓縮空氣等工具將孔內浮灰及塵土清除，保持孔內清潔。如果是濕孔，應將水清理干凈。

鉆孔時是否允許使用機具的槌擊功能，需根據設計文件規定和化學錨固螺栓的使用說明要求確定（部分化學錨固螺栓或鉆孔部位必須使用槌擊功能）。建議在安裝M24以上的化學錨固螺栓時不使用槌擊，如有必要，可使用金鋼石鉆孔機進行施工。

表1 常用化學錨固螺栓的藥劑固化時間

表2 德國SORMAT化學錨固螺栓的主要技術參數

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

（2）放置藥劑。

首先檢查藥劑的安全規定及有效日期，藥劑應在有效期內。將藥劑管或藥劑帶插入潔凈的孔中。管/帶內藥劑不能有凝固、跑漏等現象。藥劑管/帶放置時，不能露出孔外，否則說明鉆孔深度不夠，應重新鉆孔。另外，如果鉆孔過深，應更換加長型號的藥劑和螺栓。

（3）旋入螺柱。

使用帶孔深限位的電鉆等機具將螺柱旋入深孔，并穩定推進至深孔底部，然后停止機具旋轉。此時，藥劑必須溢出孔表面。如果沒有看到溢出的藥劑，這支化學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，不得觸動螺柱。

螺柱推進過程中，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而不旋轉攪拌。

（4）固化養護。

取下安裝工具靜待藥劑固化，固化時間和養護時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，固化時間必須加倍。在螺柱旋入后，在藥劑固化前，螺柱不可移動。在藥劑養護期滿前，螺栓不得鎖定螺母及承載。

（5）緊固鎖定。

待經過要求養護時間、藥劑達到設計強度后，即可按要求力矩緊固螺母和承載。

6 化學錨固螺栓安裝注意事項

（1）供應商隨螺栓一起提供的安裝使用說明書中標明了不同直徑螺栓的配套鉆孔直徑、標準鉆孔深度、藥劑固化時間、養護時間、各種規格螺栓的承載力矩等重要數據，是安裝化學錨固螺栓的規范性文件，應予以嚴格遵守。

（2）在施工之前，必須對錨栓作材料力學性能試驗，經試驗合格后，方可現場使用。

（3）在現場施工應做錨栓現場應用條件確定試驗，以充分檢驗承載能力。試驗應在與將錨固位置相同基體上進行。測試時，螺栓間距、邊距、構件厚度應按設計要求執行，錨栓埋置應按制造廠家使用說明執行，試驗項目應按實際應用將承擔的荷載形式確定。試驗結果應滿足設計要求。

（4）鉆孔時要保證孔徑、孔位和垂直度的準確性。鉆孔孔徑過大會降低錨固件的承載力，而過小則影響錨固件的安裝。使用化學錨固螺栓的位置，一般都有不宜于留預留孔或調整量較小等限制，而沖擊鉆開孔時時常跑偏，脫離指定位置。因此，在鉆頭定心時要將其位置調整準確。鉆孔時應從相互垂直的兩個方向控制鉆頭與基礎或墻體的垂直度，以防止開孔傾斜，導致最后螺栓安裝不合格。如果鉆孔中碰到鋼筋，應在允許的條件下另選位置重新鉆孔，或使用金鋼石鉆孔機械將之切除。對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，藥劑對孔的障礙或傾斜要求并不嚴格。

（5）孔內清理。部分化學錨固螺栓要求孔壁上不能有粉塵，需使用試管刷清理。新型號的螺栓已無此要求，只要求用壓縮空氣吹掃。新型號螺栓對孔壁的濕度要求也不嚴格。盡管如此，因為化學錨固螺栓是靠固化的樹脂對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其安裝質量（承載能力）有很大的影響，所以要保證孔內的干凈和干燥。

（6）藥劑的放置。對于袋裝的藥劑，放置時要拎著袋子上部抖一抖，保證藥劑靠近底部。因為在緊固件旋入時，漿料會隨著旋轉的螺紋溢出孔外。當藥劑放置位置靠近孔外端時，過多的藥劑被螺紋帶出，孔內緊固件與基體壁之間難以保證充實。在低溫條件下施工時，應保證藥劑和孔壁溫度大于最低使用溫度，必要時可提前對藥劑進行保溫處理和對深孔使用熱風干燥加熱。

（7）螺柱的植入。在旋入螺柱時，開始時螺柱會有較大的擺幅，當旋入深度超過1/3后，螺柱會穩定地沿軸心旋轉。此時應從相互垂直的兩個方向控制螺柱的垂直度，但切勿大幅度來回擺動驅動裝置，以避免將周圍的藥劑大量擠出。并且，在螺柱到達孔底部后應立即停止旋轉。否則，孔壁與旋轉的螺紋構成螺旋輸送機構，將孔內的藥劑送出來。螺紋與孔壁之間藥劑量過少就無法錨固螺柱。

（8）藥劑的固化和養護。螺柱旋入后，將其根部帶出的藥劑按實抹平。藥劑的固化期內禁止觸動螺柱，養護期內禁止螺柱承載，以防止破壞錨固結構。固化養護時間隨環境溫度的高低而不同，詳見隨螺栓帶的安裝使用說明書。

（9）化學錨固螺栓的承載力矩是一重要參數。使用中應嚴格控制。嚴禁超載使用。

7 化學錨固螺栓的保存、運輸、廢棄等安全要求

化學錨固螺栓的藥劑對眼睛具有刺激性、接觸皮膚可能造成過敏，使用時應戴防護手套及護目鏡。藥劑接觸到皮膚之后，應使用肥皂和水清洗。一旦藥劑濺入眼睛，需馬上用水沖洗并送往醫院治療。

化學錨固螺栓的藥劑有使用期限限制，應在有效日期內使用。

化學錨固螺栓和藥劑應保持原包裝并儲放于陰涼、干燥及黑暗處。運送和存儲溫度以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（如已經過期），必須按相關化學品處理規定執行。

8 結論

化學錨固螺栓安裝方便，承載力好，特別是在工業安裝中普通動靜設備、管道支架的安裝中，可減少預埋地腳螺栓或預留地腳螺栓孔等方式的復雜施工工序和作業時間，降低施工成本，其綜合效益是可觀的。通過在約旦凱米拉復合肥工程、國內兩個合資項目的使用，化學錨固螺栓應用于普通動靜設備的安裝、管道支架的固定，效果良好，快捷方便，值得在國內工業安裝工程中推廣和應用。

參考資料

1德國SORMAT化學錨固螺栓安裝使用說明書.

2HILTI兩種化學錨固螺栓安裝使用說明書.

3GB50231-98.機械設備安裝工程施工及驗收通用規范（附錄三：YG型錨脹螺栓的規格、使用范圍和鉆孔直徑及深度的規定）.

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TU741

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1672-9323（2010）04-0056-03

2010-04-19）