陶瓷廠使用膨脹螺栓和化學(xué)錨栓時(shí)應(yīng)注意的問題

摘要：本文介紹了膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、失效方式、設(shè)計(jì)選用、安裝質(zhì)量及其評(píng)定，論述了其在安裝中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：膨脹螺栓 化學(xué)錨栓 工作機(jī)理 失效方式 設(shè)計(jì)選用

1 引言

膠帶輸送機(jī)是陶瓷廠的關(guān)鍵設(shè)備。在日用瓷生產(chǎn)中，膠帶輸送機(jī)可對(duì)制品進(jìn)行修坯、上釉和“貼花”等；在建陶生產(chǎn)中，通過斗式提升機(jī)及膠帶輸送機(jī)將陶瓷粉料送入料倉，然后喂入全自動(dòng)液壓壓磚機(jī)中壓制成磚坯。坯體的施釉、干燥、燒結(jié)、磚的分類揀選等是依靠膠帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)的。為了縮短設(shè)備的安裝時(shí)間、降低生產(chǎn)成本，通常采用膨脹螺栓和化學(xué)螺栓固定無沖擊載荷型機(jī)械設(shè)備。目前，膨脹螺栓和化學(xué)錨栓在機(jī)械設(shè)備的安裝固定中已得到廣泛應(yīng)用。研究膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、失效方式、安裝質(zhì)量以及施工中應(yīng)注意的問題，對(duì)于提高陶瓷廠的經(jīng)濟(jì)效益等具有重要意義。

2 膨脹螺栓與化學(xué)錨栓的結(jié)構(gòu)及其工作機(jī)理

膨脹螺栓的安裝如圖1所示，膨脹螺栓由螺桿、六角螺母、彈簧墊圈、平墊圈和脹管等組成。安裝時(shí)首先在混凝土地面或墻體上造一適宜的孔洞，將膨脹螺栓敲入孔洞，然后將安裝孔套入螺桿，擰緊螺桿頂部的六角螺母，迫使螺桿底部的錐體與脹管（如圖2所示）之間產(chǎn)生較大的相對(duì)位移（軸向移動(dòng)），導(dǎo)致脹管撐開并貼緊孔洞內(nèi)壁，因此混凝土孔洞內(nèi)壁處就產(chǎn)生很大的擠壓應(yīng)力和摩擦阻力，阻止膨脹螺栓拔出，達(dá)到安裝固定無沖擊載荷型機(jī)械設(shè)備的作用。

化學(xué)錨栓的安裝如圖3所示，化學(xué)錨栓主要由螺桿、六角螺母、彈簧墊圈、平墊圈和化學(xué)膠管等組成。安裝時(shí)首先在混凝土地面或墻體上造一適宜孔洞，清除孔洞內(nèi)的混凝土細(xì)屑，然后將化學(xué)膠管塞入孔洞內(nèi)，最后將螺桿插入孔洞底部。在安裝中，化學(xué)膠管破碎，化學(xué)藥劑立即凝固，并產(chǎn)生巨大的粘接結(jié)合力，阻止化學(xué)錨栓拔出。

因此，膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的工作機(jī)理不同，前者由多種力共同作用阻止膨脹螺栓拔出；后者主要是由化學(xué)藥劑凝固時(shí)所產(chǎn)生的巨大粘接結(jié)合力阻止化學(xué)錨栓拔出。經(jīng)檢測，化學(xué)錨栓的錨固力特強(qiáng)，且對(duì)混凝土的強(qiáng)度要求較低，不會(huì)破壞混凝土。

3 膨脹螺栓和化學(xué)錨栓安裝固定的失效方式

膨脹螺栓與化學(xué)錨栓安裝固定機(jī)械設(shè)備常見的失效方式主要有以下3種：

（1） 螺桿斷裂。主要是螺桿自身的質(zhì)量缺陷造成的；

（2） 混凝土的錐形破壞，導(dǎo)致膨脹螺栓和化學(xué)錨栓與混凝土脫落塊一同拔出。主要為膨脹螺栓和化學(xué)錨栓承受的拉拔力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，以及混凝土本身的質(zhì)量缺陷等造成的；

（3） 螺桿與混凝土脫開，但混凝土無明顯破壞。主要是膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的安裝操作工藝不規(guī)范或施工不到位等，導(dǎo)致螺桿與混凝土結(jié)合不緊密而造成的。

實(shí)踐表明：螺桿的斷裂和混凝土錐形破壞的失效方式較少，螺桿與混凝土脫開為膨脹螺栓或化學(xué)錨栓中常見的破壞方式。

4 膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的設(shè)計(jì)選用

膨脹螺栓和化學(xué)錨栓比金屬預(yù)埋螺栓的聯(lián)接可靠性差。因此，要求其抗拔強(qiáng)度比抗拔設(shè)計(jì)計(jì)算值大5倍以上，具有較大的抗拔安全系數(shù)以及各螺栓應(yīng)均勻分布。此外，在設(shè)計(jì)計(jì)算單個(gè)螺栓的抗拔力時(shí)，確定其受力情況，分析其承受的是剪切應(yīng)力還是拉伸力或兩者的共同作用，最后按最惡劣的受力狀態(tài)，設(shè)計(jì)計(jì)算所需膨脹螺栓或化學(xué)錨栓的尺寸。

理論與實(shí)踐表明：化學(xué)錨栓的聯(lián)接可靠性比膨脹螺栓高，特別是在受力較大、混凝土的強(qiáng)度較低或設(shè)備振動(dòng)較大的工作環(huán)境中，應(yīng)優(yōu)先選用化學(xué)錨栓，尤其是優(yōu)質(zhì)不銹鋼化學(xué)錨栓。不銹鋼膨脹螺栓不僅防腐性能好，而且還具有較高的物理機(jī)械強(qiáng)度，能確保陶瓷廠無沖擊載荷型機(jī)械設(shè)備的安裝質(zhì)量。值得注意的是，化學(xué)錨栓的耐高溫性差，所以不能用于聯(lián)接焊接設(shè)備的固定。

5 膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的安裝質(zhì)量及其評(píng)定

化學(xué)錨栓是依靠化學(xué)藥劑與其周圍混凝土的粘接結(jié)合力提供抗拔力。因此，控制鉆孔質(zhì)量和螺桿的埋入深度最為關(guān)鍵，其次還應(yīng)重視鉆孔后孔洞的清洗工作。膨脹螺栓的抗拔強(qiáng)度與其底部脹管的撐開程度有關(guān)，由于脹管敲入混凝土后無法觀察撐開程度，所以膨脹螺栓的抗拔強(qiáng)度與埋入深度及頂部六角螺母的擰緊扭矩有關(guān)。當(dāng)埋入深度相同時(shí)，頂部六角螺母的擰緊扭矩越大其抗拔強(qiáng)度越高。為了便于檢測，在安裝中應(yīng)嚴(yán)格控制其鉆孔的精度、表面質(zhì)量、膨脹螺栓的埋入深度和頂部六角螺母的擰緊扭矩。

膨脹螺栓和化學(xué)錨栓安裝質(zhì)量需通過最大抗拔力進(jìn)行檢測和評(píng)定，膨脹螺栓和化學(xué)錨栓抗拔力檢測的結(jié)構(gòu)如圖4所示。為了便于檢測，當(dāng)錨固架的底面脫離混凝土構(gòu)件上表面約1.5mm時(shí)，視為膨脹螺栓或化學(xué)錨栓被撥出。采用力傳感器檢測所承受的抗拔力，位移傳感器檢測所產(chǎn)生的位移大小，即可確定該膨脹螺栓或化學(xué)錨栓的最大抗拔力，據(jù)此評(píng)定膨脹螺栓或化學(xué)錨栓的安裝質(zhì)量的優(yōu)劣。為了檢測方便及減少檢測誤差，通常要求支架內(nèi)側(cè)至膨脹螺栓或化學(xué)錨栓中心線的距離應(yīng)≥2h（h為膨脹螺栓或化學(xué)錨栓埋入混凝土的深度）；位移傳感器內(nèi)側(cè)至膨脹螺栓中心線的距離也應(yīng)≥1.5h。

6 安裝中應(yīng)注意的問題

膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的抗拔強(qiáng)度取決于以下幾個(gè)方面：

（1） 螺栓自身的強(qiáng)度和質(zhì)量等級(jí)，尺寸越大抗拔力越強(qiáng)，生產(chǎn)成本提高；

（2） 混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量等級(jí)，在設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)備的安裝時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮；

（3） 膨脹螺栓和化學(xué)錨栓的安裝質(zhì)量隨工藝變化而變化，優(yōu)良的施工工藝不但使膨脹螺栓和化學(xué)錨栓具有較高的抗拔強(qiáng)度，而且施工方便、快捷、節(jié)省安裝時(shí)間、提高工作效率等。

6.1化學(xué)錨栓

化學(xué)錨栓的安裝施工工藝流程見圖5。

由工藝流程可知，化學(xué)錨栓是完全依靠化學(xué)藥劑將螺桿與其周圍的混凝土相互粘結(jié)成一體的聯(lián)接方式。化學(xué)藥劑能否有效將直接影響化學(xué)錨栓的抗拔強(qiáng)度。在安裝中還應(yīng)注意以下幾方面：

（1） 在混凝土地面或墻體上制作孔洞時(shí)，孔徑大小需適宜，盡量使用生產(chǎn)廠家提供的配套安裝工具進(jìn)行化學(xué)錨栓的安裝。孔洞制作后使用無油潔凈干燥的壓縮空氣把孔內(nèi)的混凝土細(xì)屑清除干凈，并使用蘸有丙酮或酒精溶液的棉布清洗孔洞內(nèi)壁，確保孔洞內(nèi)無混凝土細(xì)屑及積水等。螺桿用丙酮或酒精溶液清洗干凈，并用無油潔凈干燥的壓縮空氣吹干，確保螺桿表面潔凈、干燥、無油污和灰塵等污物。

（2） 使用電錘或電鉆及專用安裝夾具，低速（約750r/min）將螺桿強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)插入化學(xué)膠管直至孔洞底，絕不能將螺桿直接敲入孔洞。使用電錘安裝時(shí)，不能啟用沖擊檔的工作方式。

（3） 化學(xué)膠管的保管須符合儲(chǔ)存的環(huán)境條件，注意儲(chǔ)存的溫度和存放期限，以免化學(xué)藥劑變質(zhì)而影響其粘結(jié)能力。

（4） 化學(xué)錨栓安裝后，確保化學(xué)藥劑有足夠的凝固硬化時(shí)間，才能對(duì)其進(jìn)行加載試驗(yàn)。

（5） 化學(xué)藥劑的耐高溫性差，需特別注意其溫度的適用范圍，不允許對(duì)化學(xué)錨栓及其聯(lián)接件進(jìn)行施焊操作。

（6）某些種類的化學(xué)錨栓的藥劑需將兩種藥劑混合使用，應(yīng)嚴(yán)格控制其配比。否則化學(xué)藥劑的粘接力差，導(dǎo)致化學(xué)錨栓的抗拔力差。

6.2膨脹螺栓

在膨脹螺栓的安裝施工中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1） 在混凝土地面或墻體上制作孔洞時(shí)，應(yīng)控制好鉆孔直徑及深度。如在陶瓷加工機(jī)械設(shè)備的安裝過程中采用M12膨脹螺栓，采用Ф15的沖擊鉆鉆頭制作的孔洞則較適宜。同時(shí)確保鉆孔的垂直度和圓度，從而提高膨脹螺栓的抗撥強(qiáng)度。

（2）施工中應(yīng)避免將膨脹螺栓直接安裝在水泥找正校平層上，若混凝土地面敷有水泥找正校平層時(shí)，應(yīng)先將水泥找正校平層鑿去，然后再安裝膨脹螺栓。否則，螺桿埋入混凝土地面中不能達(dá)到規(guī)定的深度，對(duì)于M12膨脹螺栓，其螺桿埋入混凝土地面中的深度以不小于80mm為宜。

（3） 使用固定扳手?jǐn)Q緊膨脹螺栓頂部的六角螺母，如常用M12的膨脹螺栓，固定扳手的長度約200mm，其擰緊六角螺母的扭矩僅能達(dá)到50N·m左右，有時(shí)甚至低至30～40N·m，扭矩過低導(dǎo)致膨脹螺栓抗拔強(qiáng)度偏低。

（4） 設(shè)備振動(dòng)，膨脹螺栓安裝后，經(jīng)過一段時(shí)間后就會(huì)松動(dòng)。因此機(jī)械設(shè)備工作一定時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)擰緊膨脹螺栓頂部的六角螺母，迫使膨脹螺栓脹管有效地?fù)伍_，并貼緊混凝土孔洞內(nèi)壁，以提高膨脹螺栓的抗拔強(qiáng)度。

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