一种frp复合筋锚压锚具及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种预应力锚具及其制备方法，特别是一种frp复合筋锚压锚具及其制备方法。
2.纤维增强复合材料（frp）具有轻质、高强、耐腐蚀及耐疲劳的优异性能，是实现工程结构长寿命、耐腐蚀、维护成本低的新型材料，在后张混凝土工程中得到广泛研究与推广应用。在工程结构中常用的frp复合筋主要为以gfrp、cfrp、bfrp等新型高性能无机材料为增强体的增强复合材料，由于frp具有抗剪强度低的特性，当其作为预应力筋主材时，如采用传统钢绞线的夹片式锚具对其进行锚固，frp筋材极易在锚口处被剪断而使锚固失效；如采用冷铸型锚具对其进行锚固，易发生粘结强度不足导致筋材滑移从而降低锚固效率的现象。
3.为保证锚固可靠性，通常frp筋锚具采用冷铸粘结型锚具，并以高强度的环氧树脂复合填料提高粘结强度，通过加大锚杯断面尺寸和长度来提高握裹力。与普通冷铸锚具相比，其制作工艺复杂，锚具断面尺寸较大，生产效率低，成本较高；同时由于其填料需高温固化，对现场安装极不方便，也不经济。
4.申请公布号为cn113846579a的发明专利申请公开了一种frp筋材挤压式锚固系统，该系统的第一、第二挤压锚具均包括锚杯、蜂窝套；其中蜂窝套筒置于锚杯内，该蜂窝套筒内设置有多个供frp筋材穿过的通孔，通孔内壁上涂有一层含砂胶水。该蜂窝套筒以及锚固系统存在以下不足之处：在供frp筋材穿过的长通孔内涂胶，在重力作用下的流淌、挂壁特性会使得胶水厚度不均匀，当frp筋材穿入孔内时，其端部也会刮带走一部份胶水，造成frp筋的握裹力不足而极易脱锚。而且蜂窝套筒挤压后其蜂窝孔并不能与frp筋全断面贴合，其锚固可靠性不高。
5.本发明要解决的技术问题是：提供一种frp复合筋锚压锚具及其制备方法，以解决现有技术存在的容易锚固失效、制作工艺复杂、锚具断面尺寸大、成本高的不足之处。
6.解决上述技术问题的技术方案是：一种frp复合筋锚压锚具，包括锚压套、多根frp复合筋，还包括锚圈，该锚圈安装在所述锚压套的通长内孔中，锚圈为经挤压后能流动的复合材料增强体，锚圈内设有蜂窝状通孔，该蜂窝状通孔的排布及数量均与frp复合筋相同，各根frp复合筋相互平行穿过蜂窝状通孔；所述的锚压套、frp复合筋和锚圈通过挤压锚固在一起。
7.本发明的进一步技术方案是：所述的复合材料增强体为由质量份数为0.1～0.4的硬质粉末和质量份数为0.45～1的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。
8.本发明的再进一步技术方案是：所述的硬质粉末为铁砂或合金屑或挤压簧屑中的一种或几种；所述的增强粉末为硅粉或陶瓷粉或金刚石粉或金刚砂或矿物砂中的一种或几
9.本发明的再进一步技术方案是：所述的复合材料增强体还在硬质粉末、增强粉末的基础上添加有质量份数为0.1～0.3的聚合物，该聚合物为环氧树脂或不饱和聚脂或酚醛树脂或聚氨脂或聚双环戊二烯中的一种或几种。
10.本发明的进一步技术方案是：在锚压套的内孔一端还设有定位孔，该定位孔内安装有定位密封板，定位密封板上设有与锚圈的蜂窝状通孔相一致、用于穿过frp复合筋的通孔。
11.本发明的进一步技术方案是：所述锚圈的外径比锚压套内径小0～3mm，锚圈内各小孔内径比frp复合筋外径大0～3mm。
12.本发明的进一步技术方案是：在挤压锚固后的锚压套上还加工有方便锚具张拉的外螺纹。
13.本发明的另一技术方案是：一种frp复合筋锚压锚具的制备方法，该方法包括以下步骤：s1.准备所需长度的frp复合筋，制备成frp复合筋束；s2.制备锚圈；s3.清洁frp复合筋待挤压段的外表面；s4.安装定位密封板到frp复合筋待挤压段的外侧；s5.安装各根frp复合筋进入锚圈相应的蜂窝状通孔内；s6.把锚压套安装到挤压机上；s7.把已装入frp复合筋的锚圈穿进锚压套的内孔，反推定位密封板到锚压套的定位孔中；s8.调整对中，通过挤压机千斤顶的缓慢加载，将锚压套顶压通过挤压模，完成frp复合筋锚压锚具的制备。
14.本发明的进一步技术方案是：在步骤s2中，锚圈的材料组份为：质量份数0.1～0.4的硬质粉末，质量份数0.45～1的增强粉末，其中硬质粉末为铁砂或合金屑或挤压簧屑中的一种或几种；所述的增强粉末为硅粉或陶瓷粉或金刚石粉或金刚砂或矿物砂中的一种或几种。
15.本发明的再进一步技术方案是：在步骤s2中，锚圈的材料组份还包括有质量份数为0.1～0.3的聚合物，该聚合物为环氧树脂或不饱和聚脂或酚醛树脂或聚氨脂或聚双环戊二烯等聚合物中的一种或几种。
16.由于采用上述结构，本发明之一种frp复合筋锚压锚具及其制备方法与现有技术相比，具有以下有益效果：1.锚固可靠本发明的frp复合筋锚压锚具包括通过挤压锚固在一起锚压套、frp复合筋、锚圈，其中，锚圈安装在锚压套的通长内孔中，锚圈为经挤压后能流动的复合材料增强体，锚圈内设有蜂窝状通孔，该蜂窝状通孔的排布及数量均与frp复合筋的frp复合筋相同，各根frp复合筋相互平行穿过蜂窝状通孔。由于本发明是采用挤压的方式进行锚固frp复合筋，既避免了采用夹片式锚具锚固容易发生的剪断frp复合筋现象，又避免了采用冷铸型锚具锚固而易发生粘结强度不足导致筋材滑移降低锚固效率的现象，其锚固比较可靠。
17.进一步的，本发明的锚圈为一种复合材料增强体，该复合材料增强体为由质量份数为0.1～0.4的硬质粉末和质量份数为0.45～1的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体，其中硬质粉末为铁砂或合金屑或挤压簧屑中的一种或几种；增强粉末为硅粉或陶瓷粉或金刚石粉或金刚砂或矿物砂中的一种或几种。经挤压后，锚圈各组份材料自动流动到frp筋周围，形成紧密的锚固体，大大提高了与frp筋的接触面积，降低了挤压应力，有效保证了锚具挤压效果和锚固力。
18.更进一步的，根据不同类型、不同强度级别的frp复合筋，本发明的复合材料增强体还在硬质粉末、增强粉末的基础上添加有质量份数为0.1～0.3的聚合物，该聚合物为环氧树脂或不饱和聚脂或酚醛树脂或聚氨脂或聚双环戊二烯中的一种或几种。通过该聚合物可促进锚圈各组份材料有序地流动到frp筋周围，进一步改善锚圈的界面应力，提高了复合材料增强体与frp筋的有效握裹的可靠性。
19.2.结构简单，易于加工本发明的frp复合筋锚压锚具包括通过挤压锚固在一起锚压套、frp复合筋、锚圈，由于frp复合筋是采用整体挤压，其锚具结构比较简单，易于加工。
20.3.挤压工艺简便本发明的frp复合筋锚压锚具包括通过挤压锚固在一起锚压套、frp复合筋、锚圈，frp复合筋是采用整体挤压，挤压力较小，不需要大型挤压设备，挤压工艺简便。
21.4.锚具断面尺寸小在本发明中，frp复合筋整体挤压使得整个锚压锚具具有最小的断面尺寸，降低了制作和施工成本。
22.5.适用范围广本发明可使frp筋的挤压握裹力更高，可适用不同类型、不同强度的frp筋，在桥梁、岩土、建筑工程等方面具有广泛的用途。
23.下面，结合附图和实施例对本发明之一种frp复合筋锚压锚具及其制备方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
24.图1：实施例一所述本发明之一种frp复合筋锚压锚具的结构示意图（主视剖视图），图2：图1的a-a剖视图，图3：实施例一所述锚圈的主视图，图4：图3的右视图。
25.在上述附图中，各附图标记说明如下：1-锚压套，101-外螺纹，2-frp复合筋，3-锚圈，301-蜂窝状通孔，4-定位密封板。
具体实施方式
26.实施例一：一种frp复合筋锚压锚具（参见图1～图2），包括锚压套1、七根frp复合筋2、锚圈3，
其中：所述的锚压套1为圆筒体；所述的锚圈3为复合材料增强体，锚圈3的外径比锚压套1内径小0～3mm，该锚圈3安装在锚压套的通长内孔中。锚圈3内设有蜂窝状通孔301，蜂窝状通孔301的排布及数量均与frp复合筋2相同，且各蜂窝状通孔301内径比frp复合筋外径大0～3mm，各根frp复合筋2相互平行穿过蜂窝状通孔301。在锚压套1的内孔一端还设有定位孔，定位孔内安装有定位密封板4，定位密封板4上设有与锚圈3的蜂窝状通孔相一致、用于穿过frp复合筋2的通孔。所述的锚压套1、frp复合筋2和锚圈3通过常规的挤压机挤压锚固在一起，且在挤压锚固后的锚压套1外圆表面上还加工有方便锚具张拉的外螺纹101。
28.本实施例一所述的一种frp复合筋锚压锚具的制备方法包括以下步骤：s1.准备所需长度的frp复合筋2，制备成frp复合筋束；s2.制备锚圈3；s3.清洁frp复合筋待挤压段的外表面；s4.安装定位密封板4到frp复合筋待挤压段的外侧；s5.安装各根frp复合筋进入锚圈3相应的蜂窝状通孔内；s6.把锚压套1安装到挤压机上；s7.把已装入frp复合筋的锚圈3穿进锚压套1的内孔，反推定位密封板4到锚压套1的定位孔中；s8.调整对中，通过挤压机千斤顶的缓慢加载，将锚压套1顶压通过挤压模，完成frp复合筋锚压锚具的制备。
29.在步骤s2中，锚圈3的材料组份为：质量份数0.1的硬质粉末，质量份数0.45的增强粉末，其中所述的硬质粉末为挤压簧屑；所述的增强粉末为金刚石粉。
30.实施例二：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例一，所不同之处在于：所述的复合材料增强体材料有所不同，所述的复合材料增强体为由质量份数为0.2的硬质粉末和质量份数为0.6的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。所述的硬质粉末为合金屑；所述的增强粉末为陶瓷粉。
31.本实施例二的具体结构如下：一种frp复合筋锚压锚具，包括锚压套1、七根frp复合筋2、锚圈3，其中：所述的锚压套1为圆筒体；所述的锚圈3为复合材料增强体，锚圈3的外径比锚压套1内径小0～3mm，该锚圈3安装在锚压套的通长内孔中。锚圈3内设有蜂窝状通孔301，蜂窝状通孔301的排布及数量均与frp复合筋2相同，且各蜂窝状通孔301内径比frp复合筋外径大0～3mm，各根frp复合筋2相互平行穿过蜂窝状通孔301。在锚压套1的内孔一端还设有定位孔，定位孔内安装有定位密封板4，定位密封板4上设有与锚圈3的蜂窝状通孔相一致、用于穿过frp复合筋2的通孔。所述的锚压套1、frp复合筋2和锚圈3通过常规的挤压机挤压锚固在一起，且在挤压锚固后的锚压套1外圆表面上还加工有方便锚具张拉的外螺纹101。
32.所述的复合材料增强体为由质量份数为0.2的硬质粉末和质量份数为0.6的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。所述的硬质粉末为合金屑；所述的增强粉末为陶瓷粉。
33.本实施例二所述的一种frp复合筋锚压锚具的制备方法包括以下步骤：s1.准备所需长度的frp复合筋2，制备成frp复合筋束；s2.制备锚圈3；s3.清洁frp复合筋待挤压段的外表面；s4.安装定位密封板4到frp复合筋待挤压段的外侧；s5.安装各根frp复合筋进入锚圈3相应的蜂窝状通孔内；s6.把锚压套1安装到挤压机上；s7.把已装入frp复合筋的锚圈3穿进锚压套1的内孔，反推定位密封板4到锚压套1的定位孔中；s8.调整对中，通过挤压机千斤顶的缓慢加载，将锚压套1顶压通过挤压模，完成frp复合筋锚压锚具的制备。
34.在步骤s2中，锚圈3的材料组份为：质量份数0.2的硬质粉末，质量份数0.6的增强粉末，其中所述的硬质粉末为合金屑；所述的增强粉末为陶瓷粉。
35.实施例三：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例一，所不同之处在于：所述的复合材料增强体材料有所不同，所述的复合材料增强体为由质量份数为0.3的硬质粉末和质量份数为0.85的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。所述的硬质粉末为合金屑与挤压簧屑的任意配比组合；所述的增强粉末为陶瓷粉与金刚石粉、金刚砂以及矿物砂的任意配比组合。
36.本实施例三的具体结构如下：一种frp复合筋锚压锚具，包括锚压套1、七根frp复合筋2、锚圈3，其中：所述的锚压套1为圆筒体；所述的锚圈3为复合材料增强体，锚圈3的外径比锚压套1内径小0～3mm，该锚圈3安装在锚压套的通长内孔中。锚圈3内设有蜂窝状通孔301，蜂窝状通孔301的排布及数量均与frp复合筋2相同，且各蜂窝状通孔301内径比frp复合筋外径大0～3mm，各根frp复合筋2相互平行穿过蜂窝状通孔301。在锚压套1的内孔一端还设有定位孔，定位孔内安装有定位密封板4，定位密封板4上设有与锚圈3的蜂窝状通孔相一致、用于穿过frp复合筋2的通孔。所述的锚压套1、frp复合筋2和锚圈3通过常规的挤压机挤压锚固在一起，且在挤压锚固后的锚压套1外圆表面上还加工有方便锚具张拉的外螺纹101。
37.所述的复合材料增强体为由质量份数为0.3的硬质粉末和质量份数为0.85的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。所述的硬质粉末为合金屑与挤压簧屑的任意配比组合；所述的增强粉末为陶瓷粉与金刚石粉、金刚砂以及矿物砂的任意配比组合。
38.本实施例三所述的一种frp复合筋锚压锚具的制备方法包括以下步骤：s1.准备所需长度的frp复合筋2，制备成frp复合筋束；s2.制备锚圈3；s3.清洁frp复合筋待挤压段的外表面；s4.安装定位密封板4到frp复合筋待挤压段的外侧；s5.安装各根frp复合筋进入锚圈3相应的蜂窝状通孔内；s6.把锚压套1安装到挤压机上；s7.把已装入frp复合筋的锚圈3穿进锚压套1的内孔，反推定位密封板4到锚压套1的定位孔中；
s8.调整对中，通过挤压机千斤顶的缓慢加载，将锚压套1顶压通过挤压模，完成frp复合筋锚压锚具的制备。
39.在步骤s2中，锚圈3的材料组份为：质量份数0.3的硬质粉末，质量份数0.85的增强粉末，其中所述的硬质粉末为合金屑与挤压簧屑的任意配比组合；所述的增强粉末为陶瓷粉与金刚石粉、金刚砂以及矿物砂的任意配比组合。
40.实施例四：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例一，所不同之处在于：所述的复合材料增强体材料有所不同，所述的复合材料增强体为由质量份数为0.4的硬质粉末和质量份数为1的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。所述的硬质粉末为铁砂；所述的增强粉末为硅粉与矿物砂的任意配比组合。
41.本实施例四的具体结构如下：一种frp复合筋锚压锚具，包括锚压套1、七根frp复合筋2、锚圈3，其中：所述的锚压套1为圆筒体；所述的锚圈3为复合材料增强体，锚圈3的外径比锚压套1内径小0～3mm，该锚圈3安装在锚压套的通长内孔中。锚圈3内设有蜂窝状通孔301，蜂窝状通孔301的排布及数量均与frp复合筋2相同，且各蜂窝状通孔301内径比frp复合筋外径大0～3mm，各根frp复合筋2相互平行穿过蜂窝状通孔301。在锚压套1的内孔一端还设有定位孔，定位孔内安装有定位密封板4，定位密封板4上设有与锚圈3的蜂窝状通孔相一致、用于穿过frp复合筋2的通孔。所述的锚压套1、frp复合筋2和锚圈3通过常规的挤压机挤压锚固在一起，且在挤压锚固后的锚压套1外圆表面上还加工有方便锚具张拉的外螺纹101。
42.所述的复合材料增强体为由质量份数为0.4的硬质粉末和质量份数为1的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。所述的硬质粉末为铁砂；所述的增强粉末为硅粉与矿物砂的任意配比组合。
43.本实施例四所述的一种frp复合筋锚压锚具的制备方法包括以下步骤：s1.准备所需长度的frp复合筋2，制备成frp复合筋束；s2.制备锚圈3；s3.清洁frp复合筋待挤压段的外表面；s4.安装定位密封板4到frp复合筋待挤压段的外侧；s5.安装各根frp复合筋进入锚圈3相应的蜂窝状通孔内；s6.把锚压套1安装到挤压机上；s7.把已装入frp复合筋的锚圈3穿进锚压套1的内孔，反推定位密封板4到锚压套1的定位孔中；s8.调整对中，通过挤压机千斤顶的缓慢加载，将锚压套1顶压通过挤压模，完成frp复合筋锚压锚具的制备。
44.在步骤s2中，锚圈3的材料组份为：质量份数0.4的硬质粉末，质量份数1的增强粉末，所述的硬质粉末为铁砂；所述的增强粉末为硅粉与矿物砂的任意配比组合。
45.实施例五：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例一，所不同之处在于：制成锚圈3的复合材料增强体材料有所不同，该复合材料增强体还在硬质粉末、增强粉末的基础上添加有质量份数为0.1的聚合物，该聚合物为环氧树脂。
46.实施例六：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例二，所不同之处在于：制成锚圈3的复合材料增强体材料有所不同，该复合材料增强体还在硬质粉末、增强粉末的基础上添加有质量份数为0.2的聚合物，该聚合物为环氧树脂与不饱和聚脂的任意配比组合。
47.实施例七：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例三，所不同之处在于：制成锚圈3的复合材料增强体材料有所不同，该复合材料增强体还在硬质粉末、增强粉末的基础上添加有质量份数为0.25的聚合物，该聚合物为酚醛树脂与聚氨脂、聚双环戊二烯的任意配比组合。
48.实施例八：一种frp复合筋锚压锚具，其结构同实施例四，所不同之处在于：制成锚圈3的复合材料增强体材料有所不同，该复合材料增强体还在硬质粉末、增强粉末的基础上添加有质量份数为0.3的聚合物，该聚合物为聚氨脂与聚双环戊二烯的任意配比组合。
49.作为实施例一至实施例八的一种变换，所述的复合材料增强体一般为由质量份数为0.1～0.4的硬质粉末和质量份数为0.45～1的增强粉末配比制成的蜂窝圆柱体。
50.作为实施例一至实施例八的一种变换，所述的硬质粉末为铁砂或合金屑或挤压簧屑等金属粉末中的一种或几种；所述的增强粉末为硅粉或陶瓷粉或金刚石粉或金刚砂或矿物砂等无机粉末中的一种或几种。
51.作为实施例五至实施例八的一种变换，所述聚合物的质量份数一般为0.1～0.3，该聚合物为环氧树脂或不饱和聚脂或酚醛树脂或聚氨脂或聚双环戊二烯等聚合物中的一种或几种。
52.为了验证本发明所述frp复合筋锚压锚具的挤压性能效果，现作锚具静载试验如下：准备锚压套等部件，按实施例一至实施例八所述frp复合筋锚压锚具的制备方法制备frp复合筋锚压锚具。按相关标准要求在试验台架上安装好试件，进行静载拉伸试验。试验结果达到相关标准要求，表明本方案锚固效果可靠性较好。
53.试验结果如下：。
原文链接：https://www.xjishu.com/zhuanli/10/202211564592.html
