[发明专利]一种基于水泥基粘结介质的纤维增强复合材料连接体系与实施方法

说明书

本发明提供了一种基于水泥基粘结介质的纤维增强复合材料连接体系，包括全灌浆套筒，全灌浆套筒顶部设有灌浆孔和排浆孔，全灌浆套筒内壁设有剪力键，全灌浆套筒内分别插有第一锚杆和第二锚杆，第一锚杆外套装有用于阻挡全灌浆套筒内浆料流出的第一密封件，第二锚杆外套装有用于阻挡全灌浆套筒内浆料流出的第二密封件，第一锚杆和第二锚杆均由纤维增强复合材料制成；本发明还提供了其实施方法，步骤如下：1)确定锚杆的种类和规格；2)确定浆料的原料和配比；3)确定全灌浆套筒规格；4)连接体系安装；5)灌浆；6)养护处理；本发明使得钢筋和纤维增强复合材料连接更加安全、可靠、高效，且操作简单、耐久性好、适用性广、工程实用性强。

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料的连接技术，特别是涉及一种基于水泥基粘结介质的纤维增强复合材料连接体系与实施方法。

背景技术

灌浆套筒连接方式原用于解决钢筋连接问题，其原理是受力筋从套筒两端开口穿入套筒内部，受力筋与套筒之间灌注微膨胀的水泥基灌浆料，即可完成受力筋的连接。其连接的机理是借助灌浆料受到套筒的围束作用以及其本身具有的微膨胀特性增强其与受力筋、套筒内侧间的正向作用力，由该正向力与粗糙表面产生的摩擦力，来传递应力。目前使用的套筒灌浆料大都以普通水泥浆为粘结介质，普通水泥浆配制、使用简便并具有良好的稳定性和耐久性，但其粘结强度较低导致锚固长度过长，且可灌性受到颗粒尺寸限制。

为了满足现代结构向大跨度、高耸、重载以及在恶劣条件下工作发展的需要，与钢筋相比，纤维增强复合材料FRP(FiberReinforced Polymer)以其轻质、高强、比模量大、稳定性好、抗腐蚀性和耐久性好、热膨胀系数与混凝土接近等特点被越来越广泛地应用于各种工程结构中。其中，纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，分别称为CFRP(CarbonFiberReinforced Polymer)、GFRP(Glass FiberReinforced Polymer)、AFRP(AramidFiberReinforced Polymer)。然而，FRP材料不能像钢筋一样采用焊接或直螺纹套筒连接等传统的机械连接方式，故急需一种可靠的连接方式解决其连接问题。

专利文件《一种基于纤维增强塑料筋锚杆与超高性能水泥基粘结锚固介质的岩锚体系的制备方法》(CN102493451B)公开了一种基于纤维增强塑料筋锚杆与超高性能水泥基粘结锚固介质的岩锚体系的制备方法，该制备方法包括以下实施步骤：步骤一、确定锚杆材料及锚固粘结介质；步骤二、设计锚固体系；步骤三、锚具锚固锚杆两端；步骤四、锚杆出厂检验；步骤五、岩锚体系现场安装；步骤六、锚杆张拉；步骤七、封锚。由于本发明岩锚体系采用纤维增强塑料筋作为锚杆、超高性能水泥基材料作为两端粘结介质，采用专门设计的群锚锚具作为地上端锚具、锚杆地下端设计锚具‐锥形帽组合体，发挥了两种高性能材料的优异特征，克服了现存岩锚体系由于钢筋锈蚀、注浆体老化导致的结构耐久性问题。但该装置结构复杂，实施过程繁琐，主要应用在岩锚体系中，应用范围具有局限性。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种结构简单、耐久性好、安全高效的基于水泥基粘结介质的纤维增强复合材料连接体系与实施方法。

本发明包括全灌浆套筒，所述全灌浆套筒顶部设有灌浆孔和排浆孔，所述全灌浆套筒内壁设有剪力键，所述全灌浆套筒内分别插有第一锚杆和第二锚杆，所述第一锚杆外套装有用于阻挡全灌浆套筒内浆料流出的第一密封件，所述第二锚杆外套装有用于阻挡全灌浆套筒内浆料流出的第二密封件，所述第一锚杆和第二锚杆均由纤维增强复合材料制成。

进一步地，所述剪力键的深度为全灌浆套筒内壁与第一锚杆或第二锚杆之间距离的一半。

进一步地，所述剪力键在全灌浆套筒内壁上对称分布，并沿全灌浆套筒轴向方向设有若干列。

进一步地，所述第一密封件和第二密封件外径大于全灌浆套筒内径。

进一步地，所述第一密封件和第二密封件分别固定安装在第一锚杆和第二锚杆上。