化学螺栓是一种利用化学胶粘剂将螺栓与基材(如混凝土、岩石等)牢固粘结的紧固件,广泛应用于建筑、桥梁、隧道等工程领域。以下从定义、原理、优势、局限性、安装要点及典型应用场景六方面为您详细解析:
化学螺栓由两部分组成:
螺栓本体:通常为高强度金属螺栓(如8.8级或10.9级)。
化学胶粘剂:以环氧树脂或聚酯树脂为基础,添加固化剂、填料等成分,形成双组分或单组分胶体。
粘结机制:
胶粘剂渗入基材微孔,固化后形成机械锁固。
化学键合:胶粘剂中的活性基团与基材表面发生化学反应(如与混凝土中的Ca²⁺结合)。
固化过程:
混合后胶粘剂经历液态→凝胶态→固态的相变,*终形成高强度复合材料。
典型固化曲线:25℃下,初固时间20-60分钟,终固时间4-24小时。
高承载力 | 抗拉强度可达30MPa以上(相当于C30混凝土抗拉强度的10倍) |
耐环境性 | 耐酸碱(pH 3-11)、耐盐雾(500小时无锈蚀)、耐温(-40℃至+80℃) |
施工灵活 | 无需预埋,钻孔后即可安装,孔径偏差≤2mm仍可有效粘结 |
抗疲劳性 | 经10⁶次循环加载后,残余强度≥85%(优于机械锚栓的70%) |
固化时间敏感:低温(<5℃)或高温(>35℃)会显著延长固化时间。
基材要求:含水率>4%的混凝土或疏松多孔基材需特殊处理。
动态载荷限制:在高频振动(>50Hz)或冲击载荷下,长期性能可能下降。
钻孔:
孔径=螺栓直径+4-6mm(如M12螺栓配16-18mm孔径)。
孔深≥螺栓有效锚固长度+10mm。
清孔:
三吹三刷法:气泵吹灰→毛刷清孔→重复三次,确保孔内无粉尘。
注胶:
双组分胶按比例混合(如A:B=10:1),静置5分钟消泡后注入孔底。
植栓:
螺栓缓慢旋入,胶体溢出量≤1圈螺纹,避免空气卷入。
固化:
20℃时,4小时可承载设计荷载的30%,24小时达100%。
幕墙固定 | 抗剪强度≥15kN,耐紫外线1000小时 | 迪拜哈利法塔玻璃幕墙 |
设备基础 | 允许偏差±2mm,抗震设防8度 | 核电站冷却塔风机基础 |
轨道交通 | 动态疲劳寿命≥200万次 | 高铁轨道板与底座连接 |
桥梁加固 | 胶体徐变≤0.3mm/年,耐冻融循环300次 | 南京长江大桥粘钢加固工程 |
有效锚固深度:
混凝土:≥10倍螺栓直径(如M12螺栓需120mm)。
岩石:≥8倍螺栓直径。
边距间距要求:
*小边距≥5倍孔径,*小间距≥10倍孔径。
胶体性能指标:
抗压强度≥60MPa,抗折强度≥30MPa,粘结强度≥8MPa。
拉拔试验:
使用液压拉拔仪,加载速率0.5kN/s,破坏模式应为基材混凝土锥体破坏。
红外热成像:
检测胶体固化均匀性,温差应≤2℃。
超声波检测:
评估胶体与基材的粘结完整性,反射波幅应≥80%。
胶体不固化:检查胶粘剂是否过期,或基材温度是否<5℃。
粘结强度不足:清孔不彻底或孔径偏差过大,需重新钻孔。
螺栓倾斜:植栓时未垂直插入,需校正或扩大孔径。
化学螺栓通过化学粘结替代传统机械锚固,实现了高强度、耐久性与施工便捷性的平衡。在选型时,需综合考量基材条件、载荷特性及环境因素,并严格遵循施工规范,以确保连接可靠性。