[发明专利]一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆

说明书

技术领域

本发明属土木、交通、水利等领域的复合材料、新结构研发，具体涉及到一种用于地下工程支护体系的内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆，其特点在于轻质、高强度、高弹性模量、高延性和优异的耐腐蚀性能。

背景技术

空心注浆锚杆是地下工程中常用的支护形式之一，具有弹性模量高、延性好等优点。空心注浆锚杆常被作为地下工程永久支护的一部分，这就要求该锚杆具有良好的耐久性。因地下工程中地下水富集、环境恶劣，空心注浆锚杆存在容易锈蚀、耐久性差的问题。

纤维增强塑料(FRP)由具有抗拉作用的连续纤维束和具有粘结作用的聚合物基体两部分组成。FRP锚杆作为一种新型的有发展潜力的建筑材料适于服役环境、耐久性等方面要求高的重要工程结构，如地下结构、海洋结构等。但FRP锚杆仍存在弹性模量低、变形大、价格高并呈脆性破坏的问题。

在FRP空心锚杆内嵌入细钢绞线，可综合利用FRP和细钢绞线各自的优点，从根本上解决钢绞线锈蚀的问题，并改善FRP的力学性能，制备出兼顾轻质、高强度、高弹性模量、高延性、高性价比和优异的耐腐蚀性等优点的FRP空心注浆锚杆；实际中，需要采取可靠措施保证锚杆与混凝土间的可靠粘结。基于上述问题，本发明提出了一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种耐腐蚀性能好、性价比高、延性好、弹性模量和强度高的内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆，该空心注浆锚杆包括空心螺纹杆体、螺母、垫板、止浆塞、连接套、锚头；锚头设置在螺纹杆体的头部，通过连接套将两根螺纹杆体连接，止浆塞与垫板通过螺母固定在螺纹杆体的尾部。

所述的螺纹杆体包括钢绞线、FRP层和FRP层表面的砂；细钢绞线均匀分布在FRP层中，细钢绞线与FRP层通过拉挤成型工艺复合在一起，然后将其表面用纤维丝缠绕成螺纹状并在其表面粘砂。

所述的连接套、止浆塞、垫板和锚头均为FRP材料。

所述的FRP层由连续纤维和热固性树脂复合而成，纤维选用玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。

根据所需力学性能指标，按照复合材料理论计算FRP材料与钢绞线的体积比。

拉挤成型的成型模具为具有内外模的空心构件成型模具。

一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆体的制备工艺为：送纱与钢绞线→纤维浸胶→纤维集束→通过模具拉挤成型→表面经纤维缠绕成螺纹状→热固化成型→表面粘砂。

本发明一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆，通过拉挤热固化成型工艺将细钢绞线和FRP材料固化在一起，使钢绞线与FRP能够共同受力，可保证该锚杆具有良好的延性。FRP层保护内部钢绞线免受环境腐蚀。该FRP空心注浆锚杆表面为螺纹状并粘有砂，可保证其与混凝土的有效粘结。所述空心注浆锚杆适用于对力学性能和耐腐蚀性能要求高的地下工程支护体系中。

附图说明

图1是一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆体的结构示意图；

图2是图1构件的横截面图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细的阐述。

如图1和图2所示，本实例提供一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆，该结构由螺纹杆体1、螺母2、连接套5、止浆塞4、垫板3和锚头6组成。锚头6设置在螺纹杆体1的头部，通过连接套5将两根螺纹杆体1连接，止浆塞4与垫板3通过螺母2固定在螺纹杆体1的尾部。

所述的螺纹杆体1由细钢绞线11、FRP层12和FRP表面的砂13组成。所述的螺母2、连接套5、止浆塞4、垫板3和锚头6均为FRP材料。

将浸润环氧树脂的细钢绞线11和纤维束按照一定比例一起送入环形模具进行拉挤成型，纤维束与加热固化后的环氧树脂基体的体积比为2～3；然后采用热固化工艺进行固化成型，制备内嵌钢绞线的螺纹杆体1。所述的FRP层12的截面积占该螺纹杆体总截面积的35～40％。然后将螺纹杆体1的表面用纤维丝缠绕成螺纹状并在其表面粘砂13。

一种内嵌钢绞线的FRP空心注浆锚杆体的制备工艺为：送纱与细钢绞线11→纤维浸胶→纤维集束→通过模具拉挤成型→表面经纤维缠绕成螺纹状→热固化成型→表面粘砂13。

本发明采用传统拉挤热固化成型工艺，设备改造要求不大，应用前景广泛。