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植筋锚栓安装技术手册

植筋锚栓安装技术手册

厦门兴普华工程技术有限公司

2003年8月

一、植筋胶安装步骤、建议钻孔直径、固化时间

1-1使用植筋胶安装步骤

1、先采用冲击钻或无损取孔钻一个孔径、深度适当的孔。

2、用刷子将孔壁的尘屑反复清刷。

3、用强风彻底清洁孔壁。

再重复第2及第3步至少三次以上，不要留下尘土或泥浆。

4、使用新的腔筒或喷嘴时，先挤出锚固剂待其成均匀灰色后方可开始使用。

把喷嘴伸至洞底，挤出锚固剂达一半洞深。

5、用手将备好的钢筋或螺杆旋转着缓缓插入洞底，使得锚固剂均匀地附着在钢筋或螺杆表面及缝隙中。

6、参考植筋胶固化时间表进行安装。

到达推荐固化时间后，可进行混凝土浇筑或螺栓安装紧固。

1-2安装钢筋时建议钻孔直径

钢筋直径φ（mm）

10

12

14

16

18

20

22

25

28

32

40

建议钻孔直径D（mm）

13

16

18

20

22

25

28

32

35

40

50

备注：

建议钻孔直径是使用植筋胶时的最佳推荐值，可根据实际情况选用最接近钻头。

1-3植筋胶安装固化时间表

环境温度

允许安装时间

Min（分钟）

允许拉力承载时间Hr（小时）

允许拧紧安装时间Hr（小时）

完全固化时间

Hr（小时）

32℃

5

1

3

24

20℃

7

1

3

24

16℃

10

1.5

3.5

24

10℃

20

2

4

36

4℃

45

3

5

48

备注：

1、允许拉力承载时可达锚固结合力的50%；

2、固化时间已考虑最大工作载荷2倍的安全系数；

3、基材潮湿时，承载及固化时间需相应延长（通常为基材干燥时的2倍）。

二、受力安全概念

2-1安全概念理论/欧洲规范

在本手册中，我们使用了两种安全概念：

普遍安全概念（混凝土和其他材料）

分项安全概念（仅针对混凝土）

2-1-1普遍安全概念

根据这一概念，我们须证明锚固件荷载推荐值Frec大于实际作用荷载Sact

即：

Sact≤Frec（2-1-1）

其中：

Frec=

[N]（2-1-2）

Rk：

抗力特征值

：

普遍安全因子

2-1-2分项安全概念（欧洲规范2和3）

总则：

对于锚固件的计算，采用分项安全因子，我们须证明荷载设计值Sd小于抗力设计值Rd

Sd≤Rd（2-1-3）

其中：

Sd=Sk*

F[N]（2-1-4）

Sk：

荷载特征值

F：

分项安全因子

抗力设计值Rd是用来计算混凝土破坏和钢材破坏时的拉力、剪力及合力荷载的

Rd=

[N]（2-1-5）

Rk：

抗力特征值

M：

分项安全因子

2-2荷载的分类

作用在锚固系统上的荷载通常分静态荷载和可变荷载：

a、静态荷载

荷载恒定，不随时间变化而改变

b、可变荷载

荷载随时间的变化而改变，根据其振幅和频率又可分为

振动荷载，即低振幅、高频率的可变荷载（如机械设备马达的振动）

动态荷载，即随时间的变化产生高振幅或负荷载的或变荷载（如风动的影响）

冲击荷载，即瞬间施加的荷载

而根据荷载的作用方式，以上荷载还可分为永久荷载和偶然荷载

永久荷载，即持续作用的荷载

偶然荷载，即在一次或几次有限时间内产生的荷载

永久荷载与偶然荷载在考虑安全因子时将予以区别对待

2-3锚固系统的破坏状况

化学粘结锚固系统包括紧固元件（钢筋或螺栓）和化学粘结剂。

双组份化学成份经充分混合后注入钻孔中，固化后与紧固元件和基材间产生两部分结合力：

紧固件与化学粘结剂之间的粘结

化学粘结剂与构件基材之间的粘结

这种化学粘结锚固形式对基材不会产生应力附加挤压作用

在锚固系统中，锚件的破坏形式通常有三种状况，即钢材的破坏、锚固粘结剂的破坏以及混凝土基材的破坏。

对于在钢筋混凝土中种植钢筋来说，依据欧洲规范，在确保锚固基本埋植深度（最小值为10倍钢筋直径）时，锚固系统一般将出现钢材及粘结剂的破坏形式。

2-4基材构件的不同状况

2-4-1基材构件为钢筋混凝土

在使用植筋胶锚固剂进行植筋时，都将基材构件当作钢筋混凝土来考虑。

而对于钢筋混凝土构件，其拉力是由连接钢筋通过钢筋与混凝土之间的粘结力传递给预埋钢筋的，因此间距与边距并非重要因素。

换句话说，在浇筑混凝土时，须保证混凝土在钢筋之间能够充分通过且很好地与钢筋进行粘结，以保证植筋在混凝土中有效地传递粘结力。

因此，间距与边距须满足钢筋混凝土本身的要求。

植筋的最小净边距为混凝土的池小保护层厚度；而钢筋间的最小净距则须大于或等于钢筋的直径或最小20mm，当钻孔直径超过32mm时，此净距则须大于或等于钻孔直径加5mm。

至于基材构件的最小厚度，则需满足下列关系：

当钻孔直径D≤12mmt≥h+40mm

12＜D≤25mmt≥h+50mm

25＜D≤35mmt≥h+60mm

35＜D≤40mmt≥h+70mm

40＜D≤50mmt≥h+80mm

D≤50mmt≥h+100mm

2-4-2基材构件为素混凝土

在使用植筋胶锚固剂进行螺杆锚固，或当基材构件为素混凝土，或不能确定是否为钢筋混凝土时，我们将上述情况作为锚固理论进行考虑。

即锚件的受力是通过连接锚件直接传递给混凝土的，因此，受力值在传递过程中将受混凝土强度、锚件的埋植深度、间距及边距的影响。

这些影响关系参见后面4-2-4、4-2-5、4-2-6和4-2-7节。

对于基材构件的最小厚度，则与2-4-1节中钢筋混凝土的情况相同。

三、植筋胶植筋技术资料

3-1概述

在前面2-3节中，对锚固系统中锚件的破坏形式作了简单的讨论。

在钢筋混凝土中进行植筋时，依据欧洲规范，在确保钢筋锚固的基本埋植深度（最小值为10倍钢筋直径）时，锚固系统一般将出现钢材及粘结剂的破坏形式，这里我们将对上述两种破坏形式的锚固力进行理论计算。

而对于锚固系统的剪力值，是由钢筋材质的剪力值所决定的，因此，在这部分中仅讨论拉力值。

3-2理论计算

钢材破坏及粘结剂破坏时，锚固力的理论计算公式详见如下：

3-2-1钢材破坏时

轴向拉力特征值：

NRK，s=AO*fuk=π*（d/2）2*fuk

=π/4*d2*fuk（3-2-1）

其中：

d——钢筋直径（mm）

fuk——钢筋屈服拉力特征值（N/mm2）

3-2-2粘结剂破坏时

在化学锚固系统中，锚固粘结破坏通常可能由两个方面造成的，一是紧固元件（钢筋或螺杆）与粘结剂之间的界面发生破坏，另一是粘结剂与构件基材孔壁之间界面发生破坏。

在植筋胶粘结剂锚固钢筋时，其粘结强度是由粘结剂与构件基材孔壁的接触面积起控制作用的。

可由下列公式计算得出：

锚固结合力特征值

Fk=π*D*L*A（3-2-2）

其中：

D——钻孔直径（mm）

L——埋植深度（mm）

A——综合相关因子（N/mm2）

与基材强度等级和植筋胶有关

上述公式中，综合相关因子A可由下表查出：

混凝土强度等级

C16/20

C20/25

≥C25/30

综合相关因子A（N/mm2）

6.0

6.9

8.0

注:

综合相关因子A与混凝土构件（圆柱体）抗压强度fck，cyl有关，A=0.94*

3-3植筋胶在钢筋混凝土中种植钢筋时锚固力特征值、设计值及推荐值

3-3-1特征值

植筋胶锚固力特征值可根据前面公式（3-2-2）得出，即：

Fk=π*D*L*A[N]（3-3-1）

对于锚固系统来说，其特征值应取锚固力特征值与钢筋屈服拉力特征值NRK，s（3-2-1）中的较小值，即：

Rk=MIN{Fk，NRk，s}（3-3-2）

3-3-2设计值

根据公式（2-1-5），植筋胶锚固力设计值可得出：

Fd=Fk/

b=π*D*L*A/

b[N]（3-3-3）

钢筋屈服拉力设计值为

NRk，s=NRk，s/

s[N]（3-3-4）

其中分项安全系数

b=1.5，

s=1.15

对于锚固系统来说，其设计值应取锚固力特征值与钢筋屈服拉力设计值NRk，s中的较小值，即，

Rd=MIN{Fk，NRk，s}（3-3-5）

3-3-3推荐值

将设计值荷载分项安全因子，即可得到推荐适用荷载，取

G=

Q=1.5。

Frec=Rd/

Q（3-3-6）

由此，可根据上述公式（3-3-2）、（3-3-4）、（3-3-5），列出植筋胶锚固力特征值、设计值以及推荐适用荷载三个表。

四、植筋胶螺杆锚固技术资料

4-1基本技术数据

对于在C30（fyk，cub150=30N/mm2）的素混凝土中，安装G5.8级螺杆时的拉力及剪力的特征值、设计值和推荐值见下表：

螺杆直径（mm）

钻孔直径（mm）

埋植深度（mm）

荷载特征值

（N/mm2）

荷载设计值

（N/mm2）

荷载推荐值

（N/mm2）

拉力NRK，C

剪力VRK，C

拉力NRd，C

剪力VRd，C

拉力Nrec

剪力Vrec

M8

10

80

17.0

10.2

10.6

7.9

7.6

4.6

M10

12

90

27.5

16.5

17.2

12.6

12.3

7.4

M12

14

110

40.0

24.0

25.0

18.3

17.9

10.7

M16

18

125

75.5

45.3

47.2

34.6

33.7

20.2

M20

25

170

118.0

70.8

73.8

54.0

52.7

31.6

M24

28

210

170.0

102.0

106.3

77.8

75.9

45.5

M30

35

280

271.9

163.1

169.9

124.6

121.4

72.8

4-2锚栓的设计

4-2-1锚栓受力值的计算

在锚固系统中，螺栓的轴向拉力为Nd，剪力为Vd，合力为Fd，合力角度为α，有下列关系：

Fd=（Nd2+Vd2）1/2（4-2-1）

α=arctg（Vd/Nd）（4-2-2）

为了方便，我们将合力的角度简化定义如右图：

4-2-2合力速查表

由锚栓受力的合力值及合力角度可在速查表中直接选取相应的锚栓。

（4-2-3）

4-2-2-1镀锌碳钢螺杆（G5.8级）合力速查表钢材破坏

螺杆

直径

（mm）

埋植深度（mm）

合力特征值FRk（mm）

合力设计值FRd（mm）

30°合力

45°合力

60°合力

30°合力

45°合力

60°合力

C20/25

≥C30/37

C20/25

≥C30/37

C20/25

≥C30/37

C20/25

≥C30/37

C20/25

≥C30/37

C20/25

≥C30/37

M8

80

11.8

11.8

10.3

10.3

9.3

9.3

7.4

7.4

6.4

6.4

5.8

5.8

M10

90

19.1

19.1

16.7

16.7

15.0

15.0

11.9

11.9

10.4

10.4

9.4

9.4

M12

110

27.7

27.7

24.3

24.3

21.8

21.8

17.3

17.3

15.2

15.2

13.6

13.6

M16

125

44.8

52.4

39.8

45.8

37.0

41.2

20.8

32.8

18.5

28.6

17.2

25.8

M20

170

70.0

81.8

62.1

71.6

57.8

64.4

32.6

51.1

28.9

44.8

26.9

40.3

M24

210

100.8

117.9

89.5

103.1

83.2

92.7

46.9

73.7

41.6

64.4

38.7

57.9

M30

280

162.1

188.5

143.6

164.8

133.4

148.3

75.4

117.8

68.8

103.0

62.0

92.7

4-2-2-2不锈钢（A4）螺杆合力速查表

合力特征值速查表：

钢材破坏

螺杆

直径

（mm）

埋植

深度

（mm）

合力特征值FRk（mm）

30°合力

45°合力

60°合力

C20/25

C30/37

≥C40/50

C20/25

C30/37

≥C40/50

C20/25

C30/37

≥C40/50

M8

80

15.9

15.9

15.9

13.9

13.9

13.9

12.5

12.5

12.5

M10

90

25.6

25.6

25.6

22.4

22.4

22.4

20.2

20.2

20.2

M12

110

37.4

37.4

37.4

32.7

32.7

32.7

29.4

29.4

29.4

M16

125

50.9

56.7

70.5

48.0

51.5

61.7

46.9

48.8

55.5

M20

170

79.5

88.6

110.2

75.0

80.4

96.3

73.2

76.2

86.7

M24

210

114.6

127.6

158.6

108.0

115.9

138.7

105.5

109.7

124.8

M30

280

181.2

181.2

181.2

158.5

158.5

158.5

142.6

142.6

142.6

合力设计值速查表:

螺杆

直径

（mm）

埋植

深度

（mm）

合力特征值FRd（mm）

30°合力

45°合力

60°合力

C20/25

C30/37

≥C40/50

C20/25

C30/37

≥C40/50

C20/25

C30/37

≥C40/50

M8

80

8.0

8.0

8.0

7.0

7.0

7.0

6.3

6.3

6.3

M10

90

12.8

12.8

12.8

11.2

11.2

11.2

10.1

10.1

10.1

M12

110

18.7

18.7

18.7

16.4

16.4

16.4

14.7

14.7

14.7

M16

125

23.7

26.4

35.3

22.3

24.0

30.9

21.8

22.7

27.8

M20

170

37.0

41.2

55.1

34.9

37.4

48.2

34.0

35.4

43.4

M24

210

53.3

59.3

79.3

50.2

53.9

69.4

49.1

51.0

62.4

M30

280

90.6

90.6

90.6

79.3

79.3

79.3

71.3

71.3

71.3

4-2-3影响因素

根据植筋胶锚固理论，在素混凝土中，锚栓的受力是由所安装的锚件传递到混凝土中的。

在混凝土破坏极限状况下，其传递的受力值与混凝土锥形破坏时的尺寸有关，即受到混凝土强度等级、锚固深度、边距及间距等因素有关。

FRd，c=Frec*fT*fB，N*fs*fc（4-2-4）

其中：

fT，锚件埋深影响系数

fB，N，混凝土强度影响系数

fs，锚件间距影响系数

fc，锚件边距影响系数

4-2-4埋深影响系数fT

锚固受力的影响系数与锚件的埋深有下列关系：

其中：

hact，锚件实际埋深

hef，锚件基本埋深

满足：

hef＜hact＜2hef

4-2-5混凝土影响系数fB，N

混凝土基材的强度等级对锚固受力的影响系数见下表：

混凝土强度等级

圆柱体抗压强度

fck，cyl（N/mm2）

立方体抗压强度

fck，cub（N/mm2）

影响系数fB，N

C20/25

20

25

0.95

C25/30

25

30

1.00

C30/37

30

37

1.05

C35/45

35

45

1.12

C40/50

40

50

1.20

C45/55

45

55

1.25

C50/60

50

60

1.30

4-2-6锚固间距影响系数fs

在锚固安装中，两锚件轴向中心线之间的距离称为间距S，根据植筋胶锚固安装理论，最小间距Sm为基本埋深hef的一半时，锚固间距的影响系数为fs=0.7；间距大于基本埋植深度hef的1.5倍时，影响系数fs=1，有以下关系：

螺杆直径

基本埋深

边距S（mm）

M8

80

40

53

66

80

93

104

120

M10

90

45

60

74

90

104

117

135

M12

110

55

73

91

110

127

143

165

M16

125

63

83

103

125

145

162

187

M20

170

85

102

141

170

197

221

255

M24

210

105

126

147

210

243

273

315

M30

280

140

187

234

280

327

374

420

fs

0.7

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

4-2-7锚固边距影响系数fc

在锚固安装中，单个锚件轴向中心线与构件最近边缘之间的距离称为边距C。

边距又分为两种情况：

锚件中心到不承受荷载边缘的距离为边距C1，而到承受荷载边缘的距离为边距C2。

4-2-7-1边距C1的影响系数fC1

对于边距C1，根据植筋胶锚固安装理论，最小边距C1min为锚件基本埋深hef的一半时，锚固边距C1的影响系数为fC1=0.6；而边距大于基本埋植深度hef时，影响系数fC1=1，有以下关系：

螺杆直径

基本埋深

边距C1（mm）

M8

80

40

50

60

70

80

M10

90

45

56

67

79

90

M12

110

55

69

82

96

110

M16

125

63

78

94

109

125

M20

170

85

106

127

149

170

M24

210

105

131

157

184

210

M30

280

140

175

210

245

280

fC1

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

4-2-7-2边距C2的影响系数fC2

对于边距C2，根据植筋胶锚固安装理论，最小边距C2min为锚件基本埋深hef一半时，锚固边距C2的影响系数为fC2=0.4；而边距大于基本埋植深度的1.3ef时，影响系数fC2=1，有以下关系：

螺杆直径

基本埋深

边距S（mm）

M8

80

40

51

61

72

83

93

104

M10

90

45

57

69

81

93

105

117

M12

110

55

70

84

99

114

128

143

M16

125

63

80

96

113

129

146

162

M20

170

85

108

130

153

176

198

221

M24

210

105

133

161

189

217

245

273

M30

280

140

177

215

252

289

327

364

fs

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

4-3锚固锚栓抗力的验算

在锚栓系统设计时，结合4-2-3节中所讨论的影响系数，对锚栓的抗拉力设计值、抗剪力设计值及合力设计值进行验算。

4-3-1抗拉力设计值

NRd，c=NR，rec*fT*fB，N*fs*fc（4-3-1）

NRd=Min{NRd，c，NRd，s}（4-3-2）

4-3-2抗剪力设计值

VRd，c=VR，rec*fs*fc（4-3-3）

VRd=Min{VRd，c，VRd，s}（4-3-4）

4-3-3抗力的验算

抗拉力：

抗剪力：

合力：

4-4螺杆的机械性能

材质

M8

M10

M12

M16

M20

M24

M30

受力截面积As（mm2）

-

32.7

52.8

77.0

125.3

227.0

326.9

522.8

弹性截面模数Wel（mm3）

-

26.3

54.1

95.3

247.0

482.3

833.5

1686.0

极限抗拉强度fuk（N/mm2）

G5.8

520

520

520

520

520

520

520

A4

700

700

700

700

700

700

700

屈服强度fyk（N/mm2）

G5.8

420

420

420

420

420

420

420

A4

350

350

350

350

350

350

350

弯矩特征值Mork，s（Nm）

G5.8

16.4

33.8

59.4

154.1

301.0

520.1

1052.1

A4

22.1

45.5

80.0

207.4

405.2

700.1

1011.6

弯矩推荐值M（Nm）

G5.8

7.8

15.6

27.3

69.4

135.0

234.0

469.0

A4

9.4

18.7

32.8

83.3

162.0

252.0

313.0

抗拉力设计值NRd，s（KN）

G5.8

11.9

19.3

28.1

45.8

82.9

119.4

190.9

A4

10.0

16.1

23.4

38.1

69.1

99.5

159.1

抗剪力设计值VRd，s（KN）

G5.8

7.2

11.6

16.9

27.5

49.7

71.6

114.6

A4

6.0

9.6

14.1

22.9

41.5

59.7

95.5

螺杆材质：

G5.8，即指G5.8级镀锌碳钢，符合标准：

NFEN20898-1

A4，即指不锈钢A4-7AISI316L/ISOA4，符合标准：

NFEN25100-0

抗拉力、抗剪力设计值计算：

NRd，s=As*fyk/1.15；VRd，s=0.6*As*fyk/1.15

4-5螺杆安装技术资料

M8

M10

M1