化學錨栓抗拔承載力試驗中常見問題分析

馮宇健

(福建省建筑科學研究院 福州 350025)

0 引言

隨著我國建筑幕墻的飛速發展,后錨固技術已能適應各類幕墻施工高效率、高質量、高性能的要求,后錨固的施工已成為幕墻建設的重要方法,后錨固技術的施工質量是保證建筑幕墻安全性能的關鍵要素,在近幾年對現場建筑幕墻后置錨固的化學螺栓進行抗拔承載力試驗時發現存在錨固深度不夠、膠液不夠飽滿等問題。文章對現場建筑幕墻使用的化學錨栓拉拔承載力試驗中常見的幾個問題進行簡要分析。

1 化學錨栓的應用

根據標準《玻璃幕墻工程技術規范》(JGJ102-2003)中5.5.4的要求：玻璃幕墻立柱與主體混凝土結構應通過預埋件連接,預埋件應在主體結構混凝土施工時埋入,預埋件的位置應準確；當沒有條件采用預埋件連接時,應采取其他可靠的連接措施,并通過試驗確定其承載力。常見幕墻工程中通常在混凝土主體結構完成后再進行幕墻施工,而預埋件與混凝土主體結構同步施工時易發生預埋件偏移和遺漏,另外當既有幕墻改造或者混凝土主體結構完工后因設計變更需要增加幕墻部分時,該部分混凝土結構上并無預埋件,就需要在該位置使用后置埋件連接主體結構。后錨固技術一般采用化學錨栓進行連接,其施工順序為：放線-鉆孔-清孔-注膠錨固。

化學錨栓可分為普通化學錨栓和特殊倒錐形化學錨栓,是由金屬螺桿和錨固膠組成,通過錨固膠形成錨固作用的錨栓(圖1)。化學錨栓相較其他類后置錨栓具有更多優勢：

(1)施工工藝簡單安全且快速錨固。

(2)抗拔強度大,使用于重型安裝錨固。

(3)具有耐老化、耐風化、耐酸堿性、抗震動性等特性。

(4)基孔內不產生由膨脹引起的應力,且邊距間距小,適合多種基材等等。

圖1 化學錨栓安裝節點圖

2 化學錨栓抗拔承載力試驗中的問題

化學錨栓在幕墻工程應用當中雖然簡單可靠,但仍有部分工程的化學錨栓未能達到質量要求,對化學錨栓進行抗拔承載力試驗(圖2)是對施工質量最有效的檢驗。

圖2 抗拔承載力試驗裝置示意圖

2.1 化學錨栓抗拔承載力試驗

幕墻工程中,化學錨栓的抗拔承載力試驗一般進行非破損檢驗。錨栓在持荷期間,錨固件無滑移、基材無裂紋或其他局部損壞跡象,且加載裝置的荷載示值在2min內無下降或下降幅度不超過5%的檢驗荷載時,錨栓評定為合格。

本文針對某玻璃幕墻工程的化學錨栓進行抗拔承載力非破損檢驗,試驗中隨機抽取5根化學錨栓,其抗拔承載力的設計值為F0=15kN。試驗過程中,其中4根化學錨栓拉力荷載示值的下降幅度均未超過5%的設計荷載值,剩下1根化學錨栓拉力荷載示值未達到設計值而導致錨栓脫離混凝土主體結構。

2.2 化學錨栓破壞的分析

建筑幕墻工程的化學錨栓抗拔承載力試驗不合格現象時有發生,試驗過程中產生的破壞現象主要體現為：

(1)化學錨栓材質強度不足、材料自身缺陷等問題導致螺栓斷裂。

(2)化學錨栓設計抗拔力超過混凝土基材抗拉強度或者混凝土基材本身強度不足而發生混凝土錐形破裂,錨栓與混凝土一同拔出。

(3)化學錨栓現場安裝操作不規范,導致化學錨栓與混凝土基材未牢固連接,發生化學錨栓與混凝土基材脫離并且被拔出,而混凝土基材未產生明顯破壞。

(4)因錨固膠質量問題或注膠不飽滿等原因,試驗過程中加載的荷載示值下降幅度過大。

結合眾多幕墻工程檢測出現的破壞現象,大多數化學錨栓破壞屬于第三、四種現象,第一、二種現象較為少見。可見相比于螺栓與混凝土的質量問題,現場施工操作更容易造成化學錨栓錨固質量問題。

3 錨栓抗拔承載力不滿足試驗要求的原因分析及措施

目前中國的建筑行業內,各種施工技術與工藝水平均已成熟可靠,但許多施工人員的技術水平和工藝認識程度卻未達到要求,在施工過程中沒有按照施工要求嚴格對待,忽視了各種因素對材料的影響,導致錨栓抗拔承載力降低,因此在使用過程中應格外注意對化學錨栓的保護。

3.1 錨固膠的儲藏與使用

化學錨栓是完全依靠錨固膠將螺栓與混凝土相結合,化學錨栓的錨固膠為改性環氧樹脂類或改性乙烯基酯類材料,因此在使用之前和使用過程中都必須保證錨固膠的有效性。

錨固膠存放時,應嚴格按照使用說明放置,保證儲藏環境氣溫要求和存放時間,防止不利環境對其造成影響。化學錨栓的錨固膠一般不具耐高溫性,安裝過程中應注意膠水的使用溫度范圍,不得隨意對化學錨栓進行電焊。在不確定錨固膠的使用環境時,應及時與生產廠家溝通

3.2 施工質量的問題

化學錨栓的安裝施工方法較為簡單,但在實際施工過程中由于現場施工環境條件、施工工期的緊張、施工人員的技術等各種原因,完成后的錨栓抗拔檢測并不能達到設計要求,在安裝施工過程應時刻注意以下幾點：

(1)化學錨栓安裝時應確保基材等效養護齡期超過600℃·d。

(2)嚴格按照錨栓的規格尺寸控制鉆孔深度和鉆孔孔徑。鉆孔深度過淺或者接觸到鋼筋,導致錨固深度不足；鉆孔過深或孔徑過大,又導致錨固膠填充不足。

(3)孔洞的清潔。灰塵和積水清除不徹底嚴重降低錨栓抗拔承載力甚至致其無效。大多數化學錨栓抗拔承載力不合格的原因都是由于施工過程中孔洞的清潔不徹底。

(4)植入錨栓時確保旋轉充分,使藥劑充分攪拌并均勻覆蓋錨栓。

(5)錨栓安裝完成后,靜置時間必須滿足產品要求的固化時間,才可進行下一道工序施工。

(6)錨栓安裝一段時間后,螺栓螺帽會出現一定松動,在安裝完成后應再次對其確認收緊。

4 結語

化學錨栓在建筑幕墻工程中的應用已越來越普遍,而化學錨栓作為幕墻結構與混凝土主體結構的連接,其施工技術水平的高低將直接影響幕墻的整體質量,施工人員往往在安裝過程中會因工期、費用等各種因素忽視了施工技術的重要性,嚴重時將造成幕墻整體或局部滑移。因此,在施工過程中應加強對施工人員的培訓學習,嚴格控制施工質量,安裝后也要及時對錨栓進行抗拔承載力試驗,加強對施工質量的監督與驗收。

[1]JGJ 102-2003,玻璃幕墻工程技術規范.

[2]JGJ 145-2013,混凝土結構后錨固技術規程.