化学螺栓在石材幕墙中的应用与研究

摘要：临沂革命纪念馆石材幕墙中，主体结构施工时未设置预埋件，经过比较选用化学螺栓实现了幕墙结构与混凝土结构的连接。

关键词：石材幕墙；化学螺栓；后锚固技术

中图分类号：F407.7 文献标识码： A

1.前言

沂蒙革命纪念馆坐落于革命老区临沂市，华东烈士陵园西临，主体建筑面积2.2万平米，共三层，其中室外石材幕墙约1万平米。本工程外立面造型复杂，结构多变，对石材幕墙系统的安全性和稳定性提出了更高的要求。由于石材幕墙设计时主体结构已经基本完成，故未涉及预埋件。采用何种锚固形式使石材幕墙实现与主体混凝土结构的可靠连接是设计首先要解决的问题。

由于膨胀螺栓的工作可靠性并不十分理想，如果载荷有较大震动，可能发生松脱，只能作为局部加强使用，而其他穿混凝土墙螺栓、穿楼板螺栓等方法均不适合本工程主体结构的特点和进度要求，故主要考虑采用化学粘着螺栓的锚固方式。本工程钢板尺寸设计选用250*200*8mm，钢板有四个固定点，幕墙标准连接部位采用四个M12化学螺栓。

2.化学螺栓优点

化学螺栓是继膨胀螺栓之后出现的一种新型螺栓，是通过特制的化学粘接剂（合成树脂砂浆），将金属螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中，使金属螺杆、混凝土基材与被锚固对象形成一个整体，从而达到固定构件或提高构件承载力的效果。它是一种新型的紧固材料，近几年被广泛用于各种幕墙、大理石干挂施工中的后加埋件安装，也可用于设备安装，公路、桥梁护栏安装、建筑物加固改造等场合。

化学螺栓的优点主要有以下几个方面：

(1)化学螺栓锚固力强，与混凝土的亲和力好，相当于预埋件效；

(2)药剂固化后无膨胀应力，边距间距小，对混凝土不产生挤压应力，适用于各种基材，在强度较差的混凝土上表现更佳；

(3)耐酸碱，抗老化，抗热防火，温度敏感度低；

(4)对施工环境要求不高，施工温度从-5℃到+40℃，潮湿基材不影响施工效果（孔内不可有积水）；

(5)安装快捷，操纵便利，安装后能迅速固结，有较高的承载力，节省施工时间；

(6)适用性比普通膨胀螺栓广，可用于重载及各种震动负载；

3.施工工艺

3.1施工准备

锚栓型号、规格及型材应符合设计要求，有合格证书，药剂管应在有效期内使用。准备空气压缩机、气线、冲击钻及螺杆安装工具。

应满足以下作业条件：

(1)混凝土强度满足设计要求，否则应修订锚固参数；

(2)放线并核对后置埋件位置，对不合适的结构及后置埋件位置应有可靠的解决措施；

(3)适应安装锚栓作业的脚手架或吊篮；

(4)检查核对安装用铁件，发现问题及时处理。

3.2安装程序

钻孔-清孔-置进药剂管-钻进螺栓-凝胶过程-硬化过程-固定物体

(1)钻孔：先根据设计要求及现场实际情况放线并复核无误，按图纸间距、边距确定好锚栓安装位置，在基层上钻孔，孔径、孔深必须满足设计要求。

(2)清孔：用空气压缩机吹管等工具将孔内浮灰及尘土清除，保持孔内清洁和干燥。

(3)置进药剂管：将药剂管洁净的孔中，时树脂在常温条件下能像蜂蜜一样流动时，方可使用胶管。

(4)钻进螺栓：用电钻旋进螺杆直至药剂流出为止。电钻一般使用冲击钻或手钻，钻速为750转/分。这时螺栓旋进，药剂管将破碎，树脂、固化剂和石英颗粒混合，并填充锚栓与孔壁之间的空隙。同时，锚栓也可以湿孔，但水必须排出钻孔，凝胶过程及硬化过程的等待时间必须加倍。

(5)凝胶过程：旋入锚栓后，马上复核其安装尺寸并微调，在凝胶时间内（查产品资料），不得拆卸安装工具，保证锚栓不被触动。

(6)硬化过程：凝胶时间过后，可拆掉安装工具，但在药剂硬化时间内（查产品资料），不得触动螺杆。

(7)固定物体：待药剂完全硬化后，加上垫圈及六角螺母将锚板安装、固定便可。

4.质量要求

4.1质量控制

化学螺栓施工质量的好坏，直接关系到幕墙系统的稳定性和牢固性，对幕墙系统的安全性起到决定性的作用，所以，在施工过程中要控制好如下关键点：

(1)打孔时不得过大或者过小，尽量使用厂家提供的配套安装工具，清孔时必须用气泵将孔内尘土及浮灰清理干净，孔内不得有积水。

(2)化学药剂的保管必须符合其储藏条件，特别注意气温和存放期限，以免药剂变质影响粘结力。药管在冬季时，应提前对其进行保温处理，以保证药管在插入钻孔时有足够的流动性(在手温时，树脂象蜂蜜一样流动)。

(3)螺杆必须用电钻旋入，不许直接敲入。化学螺栓安装后必须按照使用说明书的要求保证足够的凝固时间，然后才能对其进行加载试验。

(4)一般的化学药剂耐高温性较差，故使用时应注意温度适用范围，不明确时应向供货商咨询，不得随意对其施焊。

(5)锚孔应避开受力主筋，对于废孔，应用化学锚固胶或高强度等级的树脂水泥浆填实。

(6)在现场施工应做锚栓现场应用条件确定试验，以充分检验承载能力。试验不仅在低强度混凝土中进行，也要在高强度混凝土中进行。

4.2质量通病

化学螺栓在施工中应注意避免以下质量通病，出现问题及时采取补救措施：

(1)钻孔过深、过大将使药剂不足；钻孔过浅或钻孔触到钢筋，锚固深度不足，两种情况将会降低锚栓的承载力。

(2)打孔时，是否严格将每一个孔内的垃圾、灰尘清理干净，可以使用专用吹气筒清理，有条件的最好采用风枪进行清理；

(3)放置药水后，在安装螺栓时，是否用电动手钻机配专用套筒将螺栓旋进安装。严禁使用铁锤子直接敲击进去，这样会造成药水和固化剂没有充分流淌均匀，只有部分药水凝固，造成不干或者锚固无力。

(4)检查该批化学螺栓的药水保质期是否已经过期，该批化学螺栓虽然没有超过保质期，但是检查发现其药水是否已经干涸，或者已经没有任何流动性了。

(5)检查该墙体是否为空心砖、红砖、泥土砖等一些松质材料建造，严禁在如上部位使用后置埋件。

(6)必要时可以对该批化学螺栓进行抽取样品送检。

(7)平板预埋件位置偏离设计位置出现预埋件偏离时，可以加大（或加长）预埋锚板方法补救。

5.承载力试验

在本工程实践中，为了了解化学螺栓的实际承载力，需要按照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-2004和设计要求，对现场使用的化学螺栓进行拉拔试验，施工单位委托山东广信工程试验检测有限公司进行了拉拔、抗剪试验。

试样按照同规格、同型号、基本相同部位的锚栓组成一个检验批，每批锚栓总数的1‰，且不少于3根的原则，随机抽样进行现场试验。

在测试中，其允许荷载、相应间距、边距构件厚度按生产厂的说明埋置锚栓。试验采用轴心拉力、剪力及拉剪组合力，从而确定荷载方向对承载力的影响。

经过现场承载力试验，得出本工程化学螺栓承载力满足设计要求。

参考文献：

[1]JGJ145―2004《混凝土结构后锚固技术规程》.

[2]GB50367-2005《混凝土结构加固设计规范》.

[3]JGJ133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》.

[4]邢国起，高温作用下新型化学锚栓极限抗拔承载力试验研究，混凝土 ，2010(8):71-73.

[5]蓝建勋，化学锚栓在建筑幕墙工程中的应用技术，建筑技术，2006(9):681-683.

[6]韩玉霞，高强化学螺栓的特点及施工工艺简介，山西建筑，2012.3:120-121.

[7]邢国起，一种新型化学螺栓的拉拔试验研究，工业建筑，2011(2):66-69.

[8]史俊领，浅谈化学螺栓工程施工技术，工业技术，2010(8):111-112.