CN103362922B - 耐腐蚀紧固件及其施工器具和安装方法 - Google Patents

耐腐蚀紧固件及其施工器具和安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀紧固件，其包括螺栓和螺帽，所述螺栓和螺帽的材料都为瓷类，螺栓的外部为设有外螺纹的圆柱形，内部开设有可供施工工具***以旋转螺栓的通孔，螺栓内部通孔的横截面为多边形，螺帽旋接于螺栓的一端。与现有技术相比，本发明的紧固件采用瓷类材料制成，瓷类的吸水率很小，并且具有很高的机械强度和良好的耐腐蚀性能，因此能够承受淡水或海水环境中腐蚀性的要求，保证紧固件的设计使用年限不低于主体结构的设计使用年限，在结构主体寿命期内无需更换，日常运行期间也可以免维护。

Description

耐腐蚀紧固件及其施工器具和安装方法
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其是在腐蚀性环境中用于紧固或悬吊的紧固件。
背景技术
在实施水工构筑物钢筋混凝土防腐、防污方案中，陶瓷片完成粘接后，需要在陶瓷片与混凝土壁面之间增加防止陶瓷片脱落的紧固措施，以增加陶瓷片粘接的可靠性。但是，在淡水及海水环境中，包括不锈钢在内的大多数金属材料的耐腐蚀性能都不理想，因此，金属紧固件在上述环境中长期使用时会因锈蚀而无法解开，不仅影响检修，严重时甚至会导致待加固件的松落或坍塌；选用耐腐蚀性能好的树脂类包覆金属螺杆制作的化学螺栓时，其抗老化和抗疲劳性能又不能满足要求。总之，既有的紧固件材料在淡水或海水中的工作寿命难以满足与结构主体相同设计使用寿命的要求。
现有技术中典型的金属紧固件固定方式为：采用金属质膨胀螺栓打入水工隧洞混凝土壁面内，再拧入螺母固定。膨胀螺栓尾部有一个锥头，螺栓外面套一个比螺栓直径稍大的圆管，圆管尾部有几道开口，当螺栓拧紧时，其尾部的锥头就会挤压圆管而将其撑开，锥头的尾部就被带到开口的圆管里面，把圆管冲大而“膨胀”，达到把螺栓固定在混凝土壁面内的目的。但是，普通金属螺栓在淡水环境或海水环境中的使用寿命都无法做到与结构主体的设计使用寿命相同，即使采用高强抗腐蚀合金螺栓，仍然达不到设计寿命要求，且造价昂贵。另外，膨胀螺栓在拧紧时产生的膨胀应力，会在混凝土中产生应力集中，使局部结构破坏的概率增加，导致结构不安全。
现有技术中典型的化学螺栓由化学胶管、螺杆、垫圈和螺母组成。螺杆、垫圈、螺母一般采用金属制成，化学胶管含有反应树脂、固化剂和石英颗粒。化学螺栓是通过化学胶管的特制粘接剂，将螺杆胶结于混凝土壁面吊装孔中，化学粘接剂通过与螺杆及混凝土相互粘结产生的粘结力来提供抗拔力，因此，与膨胀螺栓相比，化学螺栓在操作过程中不会对螺栓根部的混凝土产生应力。但是，化学粘接剂的抗老化性能较差，很容易被水生物或海生物附着，而且在冻融交替及随水动力往复力作用下螺栓整体的耐久性差，无法达到与构筑物结构主体相同的设计使用寿命。
有鉴于此，确有必要提供一种适用于腐蚀性环境的紧固件。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种适用于腐蚀性环境的紧固件。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐腐蚀紧固件，其包括螺栓和螺帽，所述螺栓和螺帽的材料都为瓷类，螺栓的外部为设有外螺纹的圆柱形，内部开设有可供施工工具***以旋转螺栓的通孔，螺栓内部通孔的横截面为多边形，螺帽旋接于螺栓的一端。
作为本发明耐腐蚀紧固件的一种改进，所述螺栓内部通孔的横截面为正多边形。
作为本发明耐腐蚀紧固件的一种改进，所述螺帽的顶部设有供螺丝刀具***的安装槽，螺帽内部开设有圆柱形连接孔，连接孔的侧壁设有与螺栓的外螺纹相适配的内螺纹。
作为本发明耐腐蚀紧固件的一种改进，所述螺帽的顶部为圆弧形，圆弧形的弧形面和底面均为光滑面，其上的安装槽为“一”字形。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于上述任一段落所述耐腐蚀紧固件的施工器具，其包括***部，***部的形状与螺栓内部通孔的形状相同，但各边长均略小于螺栓内部通孔的相应边长。
作为本发明施工器具的一种改进，所述***部的长度比螺栓的长度略长。
作为本发明施工器具的一种改进，所述施工器具还包括抵顶盘及把手，抵顶盘固定于***部的一端，把手通过柱体固定于抵顶盘与***部相背的一面。
作为本发明施工器具的一种改进，所述***部和螺栓内部通孔的横截面都为正方形。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种上述任一段落所述耐腐蚀紧固件的安装方法，其包括以下步骤：在待加固件和基面上钻吊装孔，并向吊装孔内灌入沙浆；将上述段落所述的施工器具的***部***螺栓的通孔内，握住把手旋转而将螺栓旋入吊装孔，直至施工器具的抵顶盘正好抵住待加固件的外表面；将螺帽套在螺栓的外端，并用螺丝刀将螺帽旋紧在螺栓上，从而将待加固件紧固在基面上。
作为本发明安装方法的一种改进，所述抵顶盘与待加固件外表面之间设置垫片，螺栓旋入吊装孔时施工器具的抵顶盘抵住垫片，垫片抵住待加固件的外表面。
与现有技术相比，本发明的耐腐蚀紧固件采用瓷类材料制成，瓷类的吸水率很小，并且具有很高的机械强度和良好的耐腐蚀性能，因此能够承受淡水或海水环境中腐蚀性的要求，保证紧固件的设计使用年限不低于主体结构的设计使用年限，在结构主体寿命期内无需更换，日常运行期间也可以免维护。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明耐腐蚀紧固件及其施工器具和安装方法进行详细说明。
图1为本发明耐腐蚀紧固件的分解示意图。
图2为本发明耐腐蚀紧固件的螺栓的另一方向视图。
图3为本发明耐腐蚀紧固件的组合示意图。
图4为本发明耐腐蚀紧固件专用施工器具的结构示意图。
图5为使用本发明耐腐蚀紧固件紧固待加固件的示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图3，本发明耐腐蚀紧固件的材质为瓷类，包括螺栓10和螺帽20两部分。
螺栓10的外部为圆柱形，且整个侧面全部设有外螺纹12，螺栓10的内部开设有横截面为正四边形的通孔14，通孔的边长为d1。螺栓10采用空心结构的原因一是能够满足陶瓷烧制的需要，二是为了便于使用本发明中的专用施工器具将螺栓10拧入吊装孔内。
螺帽20包括圆弧形的顶部22和柱状的连接部24，内部开设有圆柱形连接孔26，连接孔26的侧壁设有与螺栓10的外螺纹12相适配的内螺纹260。顶部22的弧形面和底面均为光滑面，顶端设有“一”字形的安装槽220。螺帽20的顶部22的弧形面和底面均设计为光滑面，是为了保持陶瓷面与介质间的良好流体性能，并保证螺帽20与待加固件的紧密结合。
请一并参阅图4，为了便于紧固件的安装，本发明还设计了一种与之配套的施工器具。施工器具采用钢制，包括***部32、抵顶盘34及把手36。***部32的长度L2比螺栓10的长度L1略长，横截面为正方形，其边长d2略小于螺栓10的通孔的边长d1。抵顶盘34固定于***部32的一端，把手36通过柱体38固定于抵顶盘34与***部32相背的一面。
请参阅图5，使用时，首先在待加固件50和基面(图未示)上钻吊装孔，并向吊装孔内灌入沙浆，然后将施工器具的***部32***螺栓10的通孔14内，握住把手36旋转而将螺栓10旋入吊装孔。旋入过程中，吊装孔内的砂浆将填满螺栓10的外表面与基面的混凝土之间的微小缝隙，多余的砂浆则从***部32与通孔14之间的空隙溢出，螺栓10旋至紧固位置时，施工器具的抵顶盘34或其垫片(图未示，垫片根据需要选择性使用)正好抵住待加固件50的外表面。之后，将螺帽20套在螺栓10的外端，并利用“一”字形螺丝刀将螺帽20旋紧在螺栓10上，从而将待加固件50紧固在基面上。
与现有技术相比，本发明的耐腐蚀紧固件采用瓷类材料制成，瓷类的吸水率很小，并且具有很高的机械强度和良好的耐腐蚀性能，因此能够承受淡水或海水环境中腐蚀性的要求，保证紧固件的设计使用年限不低于主体结构的设计使用年限，在结构主体寿命期内无需更换，日常运行期间也可以免维护；螺栓10的内通孔、外螺纹结构，既有利于专用施工器具的施力，又便于螺栓10旋入吊装孔内，因此可以轻易地使用外力将螺栓10拧入吊装孔内；螺栓10拧入前，向吊装孔内灌入沙浆，螺栓10拧紧后，砂浆填满了螺栓10的外表面与基面的混凝土之间的微小缝隙，使得螺栓10与混凝土之间的结合更加紧密；螺帽20与螺栓10之间用多道螺纹连接，固定牢固；螺帽20顶端的“一”字形安装槽220的设置，使螺丝刀能够嵌入螺帽顶部协助拧紧螺帽20，有利于进一步加固螺栓10与螺帽20连接的紧密度。
综上所述，本发明的瓷类紧固件防腐蚀效果优越，又能将防腐件与混凝土保护面在吊装孔处可靠地连接在一起，而且采用物理连接方式，具有连接紧固、操作简单、易于修复的优点，操作过程也不会对混凝土造成应力集中等安全隐患；同时，瓷类紧固件的制作工艺简单、费用低廉，能够满足广泛使用的要求。因此，本发明的耐腐蚀紧固件不只适用于水工隧洞，在公路、地铁类隧洞及桥梁、码头采用陶瓷片防腐层或需要设置悬吊器件的涉水构筑物的加固均可采用。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀紧固件，包括螺栓和螺帽，其特征在于：所述螺栓和螺帽的材料都为瓷类，螺栓的外部为设有外螺纹的圆柱形，内部开设有可供施工工具***以旋转螺栓的通孔，螺栓内部通孔的横截面为多边形，螺帽旋接于螺栓的一端。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀紧固件，其特征在于：所述螺栓内部通孔的横截面为正多边形。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀紧固件，其特征在于：所述螺帽的顶部设有供螺丝刀具***的安装槽，螺帽内部开设有圆柱形连接孔，连接孔的侧壁设有与螺栓的外螺纹相适配的内螺纹。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀紧固件，其特征在于：所述螺帽的顶部为圆弧形，圆弧形的弧形面和底面均为光滑面，其上的安装槽为“一”字形。
5.一种用于安装权利要求1至4中任一项所述的耐腐蚀紧固件的施工器具，其特征在于：包括***部，***部的形状与螺栓内部通孔的形状相同，但各边长均略小于螺栓内部通孔的相应边长。
6.根据权利要求5所述的施工器具，其特征在于：所述***部的长度比螺栓的长度略长。
7.根据权利要求5所述的施工器具，其特征在于：所述施工器具还包括抵顶盘及把手，抵顶盘固定于***部的一端，把手通过柱体固定于抵顶盘与***部相背的一面。
8.根据权利要求5所述的施工器具，其特征在于：所述***部和螺栓内部通孔的横截面都为正方形。
9.一种权利要求1至4中任一项所述的耐腐蚀紧固件的安装方法，其特征在于包括以下步骤：
在待加固件和基面上钻吊装孔，并向吊装孔内灌入沙浆；
将权利要求7所述的施工器具的***部***螺栓的通孔内，握住把手旋转而将螺栓旋入吊装孔，直至施工器具的抵顶盘正好抵住待加固件的外表面；将螺帽套在螺栓的外端，并用螺丝刀将螺帽旋紧在螺栓上，从而将待加固件紧固在基面上。
10.根据权利要求9所述的耐腐蚀紧固件的安装方法，其特征在于：所述抵顶盘与待加固件外表面之间设置垫片，螺栓旋入吊装孔时施工器具的抵顶盘抵住垫片，垫片抵住待加固件的外表面。
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