化学锚栓抗拔承载力试验中常见问题分析

冯宇健

(福建省建筑科学研究院 福州 350025)

0 引言

随着我国建筑幕墙的飞速发展,后锚固技术已能适应各类幕墙施工高效率、高质量、高性能的要求,后锚固的施工已成为幕墙建设的重要方法,后锚固技术的施工质量是保证建筑幕墙安全性能的关键要素,在近几年对现场建筑幕墙后置锚固的化学螺栓进行抗拔承载力试验时发现存在锚固深度不够、胶液不够饱满等问题。文章对现场建筑幕墙使用的化学锚栓拉拔承载力试验中常见的几个问题进行简要分析。

1 化学锚栓的应用

根据标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)中5.5.4的要求：玻璃幕墙立柱与主体混凝土结构应通过预埋件连接,预埋件应在主体结构混凝土施工时埋入,预埋件的位置应准确；当没有条件采用预埋件连接时,应采取其他可靠的连接措施,并通过试验确定其承载力。常见幕墙工程中通常在混凝土主体结构完成后再进行幕墙施工,而预埋件与混凝土主体结构同步施工时易发生预埋件偏移和遗漏,另外当既有幕墙改造或者混凝土主体结构完工后因设计变更需要增加幕墙部分时,该部分混凝土结构上并无预埋件,就需要在该位置使用后置埋件连接主体结构。后锚固技术一般采用化学锚栓进行连接,其施工顺序为：放线-钻孔-清孔-注胶锚固。

化学锚栓可分为普通化学锚栓和特殊倒锥形化学锚栓,是由金属螺杆和锚固胶组成,通过锚固胶形成锚固作用的锚栓(图1)。化学锚栓相较其他类后置锚栓具有更多优势：

(1)施工工艺简单安全且快速锚固。

(2)抗拔强度大,使用于重型安装锚固。

(3)具有耐老化、耐风化、耐酸碱性、抗震动性等特性。

(4)基孔内不产生由膨胀引起的应力,且边距间距小,适合多种基材等等。

图1 化学锚栓安装节点图

2 化学锚栓抗拔承载力试验中的问题

化学锚栓在幕墙工程应用当中虽然简单可靠,但仍有部分工程的化学锚栓未能达到质量要求,对化学锚栓进行抗拔承载力试验(图2)是对施工质量最有效的检验。

图2 抗拔承载力试验装置示意图

2.1 化学锚栓抗拔承载力试验

幕墙工程中,化学锚栓的抗拔承载力试验一般进行非破损检验。锚栓在持荷期间,锚固件无滑移、基材无裂纹或其他局部损坏迹象,且加载装置的荷载示值在2min内无下降或下降幅度不超过5%的检验荷载时,锚栓评定为合格。

本文针对某玻璃幕墙工程的化学锚栓进行抗拔承载力非破损检验,试验中随机抽取5根化学锚栓,其抗拔承载力的设计值为F0=15kN。试验过程中,其中4根化学锚栓拉力荷载示值的下降幅度均未超过5%的设计荷载值,剩下1根化学锚栓拉力荷载示值未达到设计值而导致锚栓脱离混凝土主体结构。

2.2 化学锚栓破坏的分析

建筑幕墙工程的化学锚栓抗拔承载力试验不合格现象时有发生,试验过程中产生的破坏现象主要体现为：

(1)化学锚栓材质强度不足、材料自身缺陷等问题导致螺栓断裂。

(2)化学锚栓设计抗拔力超过混凝土基材抗拉强度或者混凝土基材本身强度不足而发生混凝土锥形破裂,锚栓与混凝土一同拔出。

(3)化学锚栓现场安装操作不规范,导致化学锚栓与混凝土基材未牢固连接,发生化学锚栓与混凝土基材脱离并且被拔出,而混凝土基材未产生明显破坏。

(4)因锚固胶质量问题或注胶不饱满等原因,试验过程中加载的荷载示值下降幅度过大。

结合众多幕墙工程检测出现的破坏现象,大多数化学锚栓破坏属于第三、四种现象,第一、二种现象较为少见。可见相比于螺栓与混凝土的质量问题,现场施工操作更容易造成化学锚栓锚固质量问题。

3 锚栓抗拔承载力不满足试验要求的原因分析及措施

目前中国的建筑行业内,各种施工技术与工艺水平均已成熟可靠,但许多施工人员的技术水平和工艺认识程度却未达到要求,在施工过程中没有按照施工要求严格对待,忽视了各种因素对材料的影响,导致锚栓抗拔承载力降低,因此在使用过程中应格外注意对化学锚栓的保护。

3.1 锚固胶的储藏与使用

化学锚栓是完全依靠锚固胶将螺栓与混凝土相结合,化学锚栓的锚固胶为改性环氧树脂类或改性乙烯基酯类材料,因此在使用之前和使用过程中都必须保证锚固胶的有效性。

锚固胶存放时,应严格按照使用说明放置,保证储藏环境气温要求和存放时间,防止不利环境对其造成影响。化学锚栓的锚固胶一般不具耐高温性,安装过程中应注意胶水的使用温度范围,不得随意对化学锚栓进行电焊。在不确定锚固胶的使用环境时,应及时与生产厂家沟通

3.2 施工质量的问题

化学锚栓的安装施工方法较为简单,但在实际施工过程中由于现场施工环境条件、施工工期的紧张、施工人员的技术等各种原因,完成后的锚栓抗拔检测并不能达到设计要求,在安装施工过程应时刻注意以下几点：

(1)化学锚栓安装时应确保基材等效养护龄期超过600℃·d。

(2)严格按照锚栓的规格尺寸控制钻孔深度和钻孔孔径。钻孔深度过浅或者接触到钢筋,导致锚固深度不足；钻孔过深或孔径过大,又导致锚固胶填充不足。

(3)孔洞的清洁。灰尘和积水清除不彻底严重降低锚栓抗拔承载力甚至致其无效。大多数化学锚栓抗拔承载力不合格的原因都是由于施工过程中孔洞的清洁不彻底。

(4)植入锚栓时确保旋转充分,使药剂充分搅拌并均匀覆盖锚栓。

(5)锚栓安装完成后,静置时间必须满足产品要求的固化时间,才可进行下一道工序施工。

(6)锚栓安装一段时间后,螺栓螺帽会出现一定松动,在安装完成后应再次对其确认收紧。

4 结语

化学锚栓在建筑幕墙工程中的应用已越来越普遍,而化学锚栓作为幕墙结构与混凝土主体结构的连接,其施工技术水平的高低将直接影响幕墙的整体质量,施工人员往往在安装过程中会因工期、费用等各种因素忽视了施工技术的重要性,严重时将造成幕墙整体或局部滑移。因此,在施工过程中应加强对施工人员的培训学习,严格控制施工质量,安装后也要及时对锚栓进行抗拔承载力试验,加强对施工质量的监督与验收。

[1]JGJ 102-2003,玻璃幕墙工程技术规范.

[2]JGJ 145-2013,混凝土结构后锚固技术规程.