(一)锚杆体

应根据工程的特性和运行年限等不同要求选用相应的材料作锚杆体。全长粘结锚杆体宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋,也可以采用Ⅰ级钢筋。个别情况也有采用木杆和玻璃钢材料的(现已很少使用)。常用钢筋的强度见表2-8。热轧钢筋的力学性能见表2-9。

表2-8　常用钢筋的强度　单位：MPa

表2-9　热轧钢筋的力学性能

施工中所用的锚杆体材料,必须满足设计要求,其质量应符合GB1499及GB13013的规定。锚杆杆体使用前应进行调直、除锈、除油污。

锚杆体调直一般采用调直机,调直时不得对钢筋表面造成伤痕。除锈和除油污可采用砂轮机或手持砂轮机换上钢丝刷子或布刷子等适用轮盘来完成。一般去除锈层不应用拉伸法和敲击法,以免钢筋受损伤。购入的钢筋应按GB1499、DL/T5150有关要求进行检验,合格后标识清楚备用,不合格的不得使用。

锚杆体的加工应按图纸要求进行。加工前应核对所用材料的材质、直径,按设计要求下料备用。

(二)粘结材料

1.水泥

锚杆用水泥优先选用强度等级不低于32.5的新鲜硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,水泥的性能指标应符合GB175的规定。也可采用强度等级不低于42.5的新鲜矿渣水泥,水泥性能指标应符合GB1344的规定。

2.砂

锚杆用砂的强度不应低于30MPa,细度模数应为2.4～2.8,最大粒径2.5～3.5mm,拌和前应剔除超径颗粒和杂物。砂中不应含有软弱颗粒,云母含量应不大于3%,含泥量应不大于2%。

3.外加剂

采用水泥浆和水泥砂浆作粘结材料时,在施工中一般不加外加剂。但有特殊要求时,可按要求掺入减水剂、早强剂、速凝剂等外加剂,但掺入的外加剂不得含有对锚杆和水泥产生腐蚀作用的化学成分。掺入的外加剂如果降低砂浆的后期强度,必须经过试验论证,保证砂浆的后期强度满足设计要求。外加剂的质量应有出厂材质单,进场后应进行试验,确认其质量合格才可使用,并由试验室提供施工配合比。

4.水泥速凝锚固剂(药卷式锚固剂)

水泥速凝锚固剂,是由专业厂家生产的,一般是以水泥卷式产品供应施工使用。其主要成分为水泥、速凝剂(专用型)、膨胀剂等。药卷式锚杆锚固剂的特点：

(1)锚固剂有不同型号,可适合不同的锚固要求。早强型2h即可达到规定的锚固强度。水下型适用于水下锚固作业。此种锚固剂既适用于临时锚固,也适用于永久锚固。

(2)锚固力强,适合于新奥法施工。

(3)工厂定型生产,质量有保证。

(4)使用方便,施工速度快。

(5)有明显的综合经济效益。

由水利水电科学研究院研制的药卷式锚固剂的型号和技术指标见表2-10。

表2-10　药卷式速凝锚固剂的型号和技术指标

注 气温20℃,钻孔直径38mm,φ25螺纹钢筋,花岗岩,水温10℃。

药卷式锚固剂出厂的形式：外部用脆性塑料网作包装骨架,内装用纸(特殊用纸)包裹的水泥,见图2-4。

图2-4　药卷式锚固剂结构图

1—脆性塑料网；2—包装纸；3—速凝水泥

5.树脂粘结材料

树脂粘结材料分为药卷式树脂和灌注式树脂。锚杆施工中常用的为药卷式树脂。树脂按所用型号可分为：①不饱和聚酯树脂；②环氧树脂；③聚氨酯树脂。

树脂药卷是把锚固剂分成两个组分,以树脂与加速剂为一组分,固化剂为另一组分,互相分隔装在一个玻璃管或塑料卷中。树脂药卷按照分隔方法不同,一般分为4种形式,见图2-5。(www.daowen.com)

用作锚杆锚固剂的最适宜的树脂是不饱和聚酯树脂,这类树脂凝固时对低温和水分是最不敏感的,同时能吸收大量的无机填充料。这类树脂具有触变性,所以在锚杆插入过程中能降低其粘度,且流出孔外的可能性最小。这种树脂同适宜的过氧化物基催化剂混合后能在水中固化,通过调整催化剂的用量可以控制固化与凝固时间。固化时间比凝固时间长5倍左右。目前使用的树脂混合固化时间为1～30min。温度较高时凝固、固化速度较快,20℃以下时凝固、固化速度明显减缓。树脂混合料的粘度与树脂用量、配制时间以及环境温度有关。

图2-5　树脂药卷的包装形式

树脂锚杆的锚固力大小主要决定于：①锚固剂与杆体之间的粘结强度；②锚固剂与锚固体(围岩)之间的粘结强度；③杆体自身的强度。

从理论上讲,粘结强度是被粘合的两种材料之间固有的强度。它通过粘合面材料的分子扩散、分子间引力与化学键等物理与化学作用而产生。在针对树脂锚杆与锚栓的特定条件下,上述粘结强度具有广泛概念。它包括材料间纯粘结力与材料粘合面的形状不同而具有结构(机械)阻力。像钢筋混凝土中钢筋与混凝土的粘结,宜称为握裹力。但习惯上仍称为粘结强度或粘结力。

粘结强度的测定,一般是通过拉拔得到锚固力,再除以粘结面的总面积而得出,它是一个平均值。假定粘结力沿整个锚固长度内为均匀分布。现将几组有关试验数据分列于表2-11～表2-13。

表2-11　圆钢与锚固剂之间的锚固力与粘结力

表2-12　螺纹钢筋与锚固剂的锚固力与粘结力

表2-13　树脂锚固剂与岩石粘结的极限粘聚力

淮南矿业集团合成材料有限责任公司生产的树脂锚固剂型号和技术参数见表2-14。常用规格见表2-15。

表2-14　树脂锚固剂型号和技术参数

注 在22±1℃环境温度下测定。抗压强度不小于40MPa。

表2-15　树脂锚固剂的常用规格

注 如有特殊要求,可按用户需求提前联系订货。

邢台泓意达树脂锚固剂厂生产的产品主要类型及主要技术参数见表2-16。

表2-16　树脂锚固剂主要技术参数表

表2-16所列树脂锚固剂的锚固力值见表2-17。

表2-17　锚固力值

厂家生产的树脂锚固剂卷直径有：21、23、25、28、32、35、42mm等多种,长度10～1000mm,可根据施工需要任意选取。在使用树脂锚固剂卷时应详细计算,选择锚固剂卷直径,也可按表2-18选用。

表2-18　树脂锚固剂“三径”匹配表

树脂锚固剂药卷应储存在环境温度25℃以下、无阳光照晒、远离火源、阴凉的仓库内,一般可储存3个月。

树脂锚固剂的性能和特点：

(1)承载快、锚固力大。具有“双快一高”的特性,即：固化时间快,强度增长快,强度高。安装后不仅能及时承受荷载,而且锚固力大。

(2)适应性强,使用范围广。树脂锚固剂可锚固各种金属、木材、玻璃钢体及其他刚性物体。

(3)安装方便,锚固效果好。

使用时应注意的事项：化工产品不可入口。如不慎粘着皮肤时,可用热碱水清洗。