[实用新型]高性能FRP锚杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高性能纤维增强复合材料锚杆。

背景技术

锚杆支护是煤矿护壁、隧道、土坡和基坑支护的重要形式。由于钢锚杆重量大且易锈蚀，尤其是在煤矿支护中，钢材与金属工具、掘进机械或岩石的碰撞可能产生火花，引起瓦斯爆炸事故。

纤维增强复合材料（FiberReinforcedPolymer，简称FRP）筋由纤维和聚合物基体两部分组成，属于各向异性材料，具有轻质高强、耐腐蚀、低松弛和抗疲劳性能好以及成型工艺简单等优点，以FRP筋作为煤矿护壁、隧道、土坡和基坑支护结构中的锚杆，能够显著提高锚杆支护的承载力和耐久性，具有良好的经济和社会效益。

但是FRP锚杆安装过程中会受到扭矩的作用，扭矩在FRP筋的截面上产生剪切力。由于FRP筋抗剪强度较低，安装过程中的FRP锚杆易发生受扭破坏。围绕FRP锚杆安装过程中的受扭破坏问题，国内外已进行了相关研究，例如，为了降低安装预紧过程中的扭矩，在FRP筋锚杆的锚尾安装压痕金属套管。但是，锚尾安装压痕金属套管使锚尾部分的加工复杂、成本较高且效率较低。因此，开发一种加工简单、抗扭性能好的高性能FRP锚杆对促进FRP锚杆在支护工程中的应用具有重要意义。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种科学的技术解决方案。

实用新型内容

技术人员经过大量的分析和试验发现，将纤维带缠绕在FRP筋的表面能够一定程度上提升FRP锚杆的抗扭能力。但是，实际工程使用中，FRP锚杆安装过程中的受扭破坏仍时有发生，经过进一步的深入研究发现了造成这一现象的原因是：FRP锚杆的FRP筋和缠绕在其上的纤维带的整体性不够，在安装FRP锚杆时的协同性较差，无法相互支撑协同抗扭，造成整体抗扭性能下降。因此，如何将纤维带和FRP筋牢固地结合在一起是提高FRP锚杆抗扭性能的关键。

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种高性能FRP锚杆。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：高性能FRP锚杆，包括FRP筋以及按照安装时受到的扭矩方向绕设粘结固定在该FRP筋上的纤维带，所述纤维带包括纤维束及经过加热固化的热固性树脂基体。

优选的，所述纤维带的纤维束为玻璃纤维束、玄武岩纤维束、芳纶纤维束、碳纤维束或至少两种上述纤维束混杂形成的复合纤维束。

优选的，所述纤维带通过热固性树脂加热固化在所述FRP筋上。

本实用新型的高性能FRP锚杆，纤维带紧紧缠绕固定在FRP筋上，FRP筋和缠绕在其上的纤维带整体性较好，在安装高性能FRP锚杆时相互支撑协同抗扭，增强了高性能FRP锚杆整体的抗扭性能。

更进一步的，纤维带中的纤维束采用玻璃纤维束或玄武岩纤维束，能够提高峰值扭矩下的持荷时间，碳纤维束能够提高峰值扭矩增加高性能FRP锚杆的抗扭承载力，高延伸率纤维与高抗拉强度纤维束混杂能够提高峰值扭矩下的持荷时间和高性能FRP锚杆的抗扭性能。

更进一步的，纤维带通过热固性树脂加热固化在FRP筋上，由于热固性树脂高温固化后非常坚固，大大增加了纤维带和FRP筋结合的紧密性和牢固性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中高性能FRP锚杆的结构示意图。

图中：1、FRP筋；2、纤维带。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

高性能FRP锚杆的实施例，如图1所示，包括FRP筋1以及按照安装时受到的扭矩方向绕设粘结固定在该FRP筋1上的纤维带2，纤维带2包括纤维束及经过加热固化的热固性树脂基体。本实施例中，FRP筋及纤维带中的纤维束均为玻璃纤维束，热固性树脂基体均为环氧乙烯基酯树脂，并且纤维带在FRP筋拉挤成型后，由绕线轴紧紧缠绕在FRP筋表面共同加热固化，以实现在FRP筋上的固定。

本实施例的抗扭FRP锚杆的纤维带缠绕并经热固性树脂固化在FRP筋上，由于热固性树脂固化后非常坚固，大大增加了纤维带与FRP筋结合的紧密性和牢固性，FRP筋和缠绕在其上的纤维带形成一个整体，在安装高性能FRP锚杆的时相互支撑协同抗扭，增强了高性能FRP锚杆整体的抗扭性能。

在高性能FRP锚杆的其他实施例中，与上述实施例不同的是，纤维带中的纤维束还可以采用玄武岩纤维束、芳纶纤维束、碳纤维束或至少两种上述纤维束混杂形成的复合纤维束，各所述纤维束均为连续纤维束；在高性能FRP锚杆的其他实施例中，与上述实施例不同的是，热固性树脂还可以采用双酚A乙烯基酯树脂等。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。