陶瓷廠使用膨脹螺栓和化學(xué)錨栓時應(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)、工作機理、失效方式、設(shè)計選用、安裝質(zhì)量及其評定，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 工作機理 失效方式 設(shè)計選用

1 引言

膠帶輸送機是陶瓷廠的關(guān)鍵設(shè)備。在日用瓷生產(chǎn)中，膠帶輸送機可對制品進行修坯、上釉和“貼花”等；在建陶生產(chǎn)中，通過斗式提升機及膠帶輸送機將陶瓷粉料送入料倉，然后喂入全自動液壓壓磚機中壓制成磚坯。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實現(xiàn)的。為了縮短設(shè)備的安裝時間、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械設(shè)備。目前，膨脹螺栓和化學(xué)錨栓在機械設(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)、工作機理、失效方式、安裝質(zhì)量以及施工中應(yīng)注意的問題，對于提高陶瓷廠的經(jīng)濟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)生較大的相對位移（軸向移動），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，達到安裝固定無沖擊載荷型機械設(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，且對混凝土的強度要求較低，不會破壞混凝土。

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，要求其抗拔強度比抗拔設(shè)計計算值大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)計計算單個螺栓的抗拔力時，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)計計算所需膨脹螺栓或化學(xué)錨栓的尺寸。

理論與實踐表明：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、混凝土的強度較低或設(shè)備振動較大的工作環(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械強度，能確保陶瓷廠無沖擊載荷型機械設(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，頂部六角螺母的擰緊扭矩越大其抗拔強度越高。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行檢測和評定，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，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)錨栓的抗拔強度取決于以下幾個方面：

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

（2） 混凝土的強度和質(zhì)量等級，在設(shè)計計算設(shè)備的安裝時應(yīng)重點考慮；

（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度，而且施工方便、快捷、節(jié)省安裝時間、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，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，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存的環(huán)境條件，注意儲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間，才能對其進行加載試驗。

（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，不允許對化學(xué)錨栓及其聯(lián)接件進行施焊操作。

（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)注意以下幾個方面：

（1） 在混凝土地面或墻體上制作孔洞時，應(yīng)控制好鉆孔直徑及深度。如在陶瓷加工機械設(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。同時確保鉆孔的垂直度和圓度，從而提高膨脹螺栓的抗撥強度。

（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，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到規(guī)定的深度，對于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到50N·m左右，有時甚至低至30～40N·m，扭矩過低導(dǎo)致膨脹螺栓抗拔強度偏低。

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

參考文獻

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