阅读说明：本技术 一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法 (ultrahigh-strength large-diameter steel wire main cable strand anchoring material and anchoring method ) 是由 张罗美 魏杰 黄志标 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法,涉及主缆索股灌锚技术领域,为解决现有技术中的主缆索股的锚固方法消耗成本较高,而且在特殊地理环境中的牢固性无法得到保障的问题。以材料数量比计,包括不饱和聚酯树脂的混合比例为13％～14％、固化剂的混合比例为1％～1.6％、促进剂的混合比例为1％～1.6％、其它辅料的混合比例为3.4％～4％和稀土元素0.08％～0.38％、金属元素1.35％～1.73％、熔炼金属材料71.3％～72.8％,包括如下步骤：S1：将不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料按照比例进行混合,从而制成树脂锚固剂；S2：使用混合制出的树脂锚固剂对缆股进行浇注锚固；S3：在树脂锚固的外层使用砂浆对其进行包裹浇注；S4：将稀土元素和金属元素按比例进行混合熔炼。(The invention discloses an ultrahigh-strength large-diameter steel wire main cable strand anchoring material and an anchoring method, relates to the technical field of main cable strand anchoring, and aims to solve the problems that the main cable strand anchoring method in the prior art is high in consumption cost and cannot guarantee firmness in a special geographic environment. The method comprises the following steps of mixing 13-14% of unsaturated polyester resin, 1-1.6% of curing agent, 1-1.6% of accelerator, 3.4-4% of other auxiliary materials, 0.08-0.38% of rare earth elements, 1.35-1.73% of metal elements and 71.3-72.8% of smelting metal materials in percentage by weight based on the quantity ratio of the materials, and comprises the following steps: s1: mixing unsaturated polyester resin, a curing agent, an accelerator and other auxiliary materials according to a proportion to prepare a resin anchoring agent; s2: using the mixed resin anchoring agent to cast and anchor the cable strand; s3: coating and pouring the resin anchoring outer layer by using mortar; s4: mixing and smelting rare earth elements and metal elements according to a proportion.)

一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法

技术领域

本发明涉及主缆索股灌锚技术领域，具体为一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法。

背景技术

悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。是大跨径桥梁的主要形式，悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。

但是，现有的主缆索股的锚固方法消耗成本较高，而且在特殊地理环境中的牢固性无法得到保障；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法，以解决上述背景技术中提出的主缆索股的锚固方法消耗成本较高，而且在特殊地理环境中的牢固性无法得到保障的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法，以材料数量比计，包括不饱和聚酯树脂的混合比例为13％～14％、固化剂的混合比例为1％～1.6％、促进剂的混合比例为1％～1.6％、其它辅料的混合比例为3.4％～4％和稀土元素0.08％～0.38％、金属元素1.35％～1.73％、熔炼金属材料71.3％～72.8％。

优选的，所述的锚固材料制备包括如下步骤：

S1：将不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料按照比例进行混合，从而制成树脂锚固剂；

S2：使用混合制出的树脂锚固剂对缆股进行浇注锚固；

S3：在树脂锚固的外层使用砂浆对其进行包裹浇注；

S4：将稀土元素和金属元素按比例进行混合熔炼；

S5：通过热铸锚法对主缆整体的两端进行浇注锚固。

优选的，所述的灌锚方法包括如下步骤：

步骤一：通过预制平行钢丝索股法，采用直径为0.5～0.75mm左右的高强钢丝预制，保障整体主缆的承受力度；

步骤二：每索股内是由91根钢丝组成，钢丝按六边形状进行排布，并使用捆扎带对其进行包裹，对其进行固定；

步骤三：通过热铸锚法将索股的两端锚固，制作时用标准丝或其他方式保证索股长度精度；

步骤四：将索股根据实际所需数量和规定形状进行排布,形成主缆，架设时监控调整索股垂度和锚跨张力,来保证主缆线形；

步骤五：将主缆两端以中心为点拆分成五股，中心部分的索股数要高于其他四股，四股股数保持大致相同；

步骤六：将中心缆股嵌入锚注区，其余四股按正方形状分散在中心缆股四周；

步骤七：在主缆两端牵引固定好后，对锚注区内进行锚固浇注。

优选的，所述步骤一中，每根高强度钢丝的外表面均设置有锌铝合金镀层。

优选的，所述稀土元素为镧(La)或铈(Ce)，所述金属元素为镁(Mg)、锌(Zn)和铜(Cu)。

优选的，所述S1中，该树脂锚固剂的凝胶时长在90-180秒内。

优选的，所述S3中，当树脂凝固剂完全凝固后，采隔热性能较好的混合砂浆对其进行包裹覆盖，覆盖厚度在3-5厘米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过将主缆索股两端固定处以中心为单位拆分成五组缆股，之后使用树脂锚固剂对五组缆股进行浇注锚固，树脂锚固剂的特点，承载快，锚固性能与钢筋预埋件相近，树脂锚固剂适应性强，粘接对象广泛，具有良好的疲劳强度，抗水型树脂锚固剂除以上特点外，当有水存在时，具有增强快、强度高的特性，避免了特殊环境中水对树脂锚固剂固化速率、抗压强度和锚固力的影响，以树脂锚固剂作为基层锚固，最后在整个主缆的两端浇注上熔炼后的金属，同时熔炼金属与树脂锚固剂之间额外设置有一层砂浆，主要是为了保护内部凝固后的数值锚固剂不受外部熔炼金属的高温影响。

具体实施方式

下面将结合本发明中实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明提供的一种实施例：一种超高强度大直径钢丝主缆索股锚固材料及灌锚方法，以材料数量比计，包括不饱和聚酯树脂的混合比例为13％～14％、固化剂的混合比例为1％～1.6％、促进剂的混合比例为1％～1.6％、其它辅料的混合比例为3.4％～4％和稀土元素0.08％～0.38％、金属元素1.35％～1.73％、熔炼金属材料71.3％～72.8％。

进一步，锚固材料制备包括如下步骤：

S1：将不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料按照比例进行混合，从而制成树脂锚固剂，在合成聚酯树脂时，若通过化学改性引入一些其它结构，可使聚酯树脂具有原本不具备的性能，达到改善和突出某种性能目的，来达到特殊的应用性能要求，使用较多的是环氧、丙烯酸、有机硅改性聚酯树脂，涂料中所用的聚酯树脂一般是低分子量的、无定形、含有支链、可以交联的聚合物，它一般由多元醇和多元酸酯化而成,有纯线型和支化型两种结构,纯线型结构树脂制备的漆膜有较好的柔韧性和加工性能，支化型结构树脂制备的漆膜的硬度和耐候性较突出，通过对聚酯树脂配方的调整，如多元醇过量，可以得到羟基终止的聚酯；

S2：使用混合制出的树脂锚固剂对缆股进行浇注锚固；

S3：在树脂锚固的外层使用砂浆对其进行包裹浇注，保护内部的树脂锚固剂，便于后续的施工工序；

S4：将稀土元素和金属元素按比例进行混合熔炼，起到主要的支撑锚固作用，熔炼，是将金属材料及其它辅助材料投入加热炉溶化并调质，炉料在高温(1300～1600K)炉内物料发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程，炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需添加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂，此外，为提供必须的温度，往往需加入燃料燃烧，并送入空气或富氧空气，粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差分为两层而得以分离，富集物有锍、黄渣等，它们尚须经过吹炼或其他方法处理才能得到金属；

S5：通过热铸锚法对主缆整体的两端进行浇注锚固。

进一步，灌锚方法包括如下步骤：

步骤一：通过预制平行钢丝索股法，采用直径为0.5～0.75mm左右的高强钢丝预制；

步骤二：每索股内是由91根钢丝组成，钢丝按六边形状进行排布，并使用捆扎带对其进行包裹；

步骤三：通过热铸锚法将索股的两端锚固，制作时用标准丝或其他方式保证索股长度精度，热铸锚本身应用较早,主要是钢丝绳索,将钢丝绳的两端在锚具内散开,用铅、锡、锌等金属热熔后锚固,当绳索承受张拉力时,产生楔紧作用，用作传力索，在桥梁和大型建筑结构应用时,传递的索力增大,索体截面增大,钢丝直径也增大,要求研究和改进热铸锚结构技术和锚固技术，热铸锚的基本结构特点是索体端头在锚具内腔的热熔合金锚固,目前应用较多的是含铜2％的锌铜合金；

步骤四：将索股根据实际所需数量和规定形状进行排布,形成主缆，架设时监控调整索股垂度和锚跨张力,来保证主缆线形；

步骤五：将主缆两端以中心为点拆分成五股，避免主缆收风力影响从而产生晃动，中心部分的索股数要高于其他四股，四股股数保持大致相同，保障受力的均衡；

步骤六：将中心缆股嵌入锚注区，其余四股按正方形状分散在中心缆股四周；

步骤七：在主缆两端牵引固定好后，对锚注区内进行锚固浇注。

进一步，步骤一中，每根高强度钢丝的外表面均设置有锌铝合金镀层，延长钢丝的使用使用寿命，可以选择单镀工艺类似于热镀锌，将表面预处理和助镀处理后的钢丝直接浸入锌铝合金融液槽中进行热镀，而得到锌铝合金镀层，或是双镀工艺特点是将经过表面预处理和助镀处理的钢丝先浸入锌融液槽中镀上锌层，然后再浸入锌铝合金融液槽中进行热镀，用挂镀的形式获得锌铝合金镀层。

进一步，稀土元素为镧(La)或铈(Ce)，大多数稀土元素呈现顺磁性，钆在0℃时比铁具更强的铁磁性，铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异，钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大，稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好，除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度，所述金属元素为镁(Mg)、锌(Zn)和铜(Cu)，良好的金属催化剂。

进一步，S1中，该树脂锚固剂的凝胶时长在90-180秒内，在浇筑时按设计要求的锚固剂规格和杆体长度，确定钻孔深度比杆体全长短60～80mm，用压风清扫眼孔浮尘，根据设计锚固长度，用杆体将选用的锚固剂送入孔底，启动搅拌器带动杆体旋转30±5秒，匀速推进到孔底，卸下搅拌器后，及时在孔口将杆体楔住，固化前不要使杆体移位或晃动，安装顶眼时尤为重要，快速15分钟，中速40分钟后测试锚固力为宜，快速和中速分别为7分、15分钟后上托板，旋紧螺母后即可承载，搅拌安装工具根据现场动力条件，可采用风动锚杆搅拌机或电煤钻加连接头，紧螺母可采用风动板手或手动板手，若采用锚杆钻机作业，钻孔和安装锚杆同机操作更为方便。

进一步，S3中，当树脂凝固剂完全凝固后，采隔热性能较好的混合砂浆对其进行包裹覆盖，覆盖厚度在3-5厘米，保护内部的树脂凝固剂，不受外部熔炼灌注的影响。

工作原理：使用时，通过预制平行钢丝索股法，采用直径为0.5～0.75mm左右的高强钢丝预制，每索股内是由91根钢丝组成，钢丝按六边形状进行排布，并使用捆扎带对其进行包裹，然后通过热铸锚法将索股的两端锚固，制作时用标准丝或其他方式保证索股长度精度，将索股根据实际所需数量和规定形状进行排布,形成主缆，架设时监控调整索股垂度和锚跨张力,来保证主缆线形，将主缆两端以中心为点拆分成五股，中心部分的索股数要高于其他四股，四股股数保持大致相同，将中心缆股嵌入锚注区，其余四股按正方形状分散在中心缆股四周，在主缆两端牵引固定好后，对锚注区内进行锚固浇注，将不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂和其它辅料按照比例进行混合，使用混合制出的树脂锚固剂对缆股进行浇注锚固，在树脂锚固的外层使用砂浆对其进行包裹浇注，采隔热性能较好的混合砂浆对其进行包裹覆盖，覆盖厚度在3-5厘米，保护内部的树脂凝固剂，不受外部熔炼灌注的影响，最后将稀土元素和金属元素按比例进行混合熔炼，通过热铸锚法对主缆整体的两端进行浇注锚固，热铸锚本身应用较早,主要是钢丝绳索,将钢丝绳的两端在锚具内散开,用铅、锡、锌等金属热熔后锚固,当绳索承受张拉力时,产生楔紧作用，用作传力索。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。