簡介化學錨栓使用之螺桿

 

在補強工程施工中,常見有化學錨栓用來固定補強鋼板、鋼斜撐、BRB或制震器等構件。化學錨栓施作的過程與鋼筋植筋類似,先鑽孔、清潔、灌入藥劑,然後插入螺桿,待藥劑凝固後,即可安裝相關的構件。

化學錨栓的強度也與植筋類似,會受到幾個因素的影響:混凝土強度、鑽孔深度、藥劑的膠結強度與螺桿的強度。廠商會配合混凝土強度,提供深度的建議值。另外還要注意多支錨栓共同作用時,破壞之圓錐面重疊的折減,因此理論上螺桿使用的強度,會因此受到限制。

全螺牙的螺桿,在機械類領域被稱為牙條。一般的螺栓、螺樁等級的規範,依照CNS
3934之規定,除無等級7與11以外,從3到12,依照其強度分為10種[2]。如表1所示,前面一個數字代表抗拉強度,單位為N/mm2,而小數點後數字,代表降伏強度為抗拉強度的百分比。例如標示5.6的螺桿,代表抗拉強度約為500 N/mm2而降伏強度約為500X0.6=300 N/mm2。由表中可以看出,強度等級超過6以上的高強度螺桿,必須藉由淬火與回火來達到。依照處理的方式:分為碳鋼熱處理、碳鋼加元素熱處理及合金鋼熱處理等三種。又由於高強度螺桿之降伏強度不明顯,因此以變形量0.2%之平行線交點的方法,來求取降伏強度,稱之為永久變形限界能力。另外規範定義在永久變形12.5μm以下之負載,稱之為安全負載(大約為降伏強度的九成)。變形量越小,遭受破壞或日後潛變等材料變異的機會也少。

一般常見到化錨設計的規定,如圖1所示。與喜利得公司(HILTI)的技術資料[6]比較,相當接近,根據技術資料中化錨的螺桿設定,M8~M24螺桿使用5.8級,M27~M39則使用8.8級,這也與一般化錨的設計圖說接近。至於有時會見到的如圖2的設計圖,似乎就有討論的餘地了。設計者指定的螺桿規範,使用了F10T的規定,但是不論是CNS[4,5]或JIS[7]都是含有螺帽、墊圈的高拉力螺栓規範,與螺桿並無明顯的關係。所以"假設"設計者是希望使用與高拉力螺栓同強度的螺桿的話,根據CNS 12209或CNS 11328,F10T高拉力螺栓的抗拉強度高達980.7~1176.8 N/mm2,降伏強度為882.6 N/mm2,比較表1,約相當於10.9等級的螺桿。對於高拉力螺栓而言,需要極高的鎖緊扭力,來產生足夠的正向力,再由正向力提供設計所需的摩擦力。但是以該圖的接合來講,並非摩擦型接頭,那麼似乎也無充足的理由要採用遠高於藥劑強度的螺桿。縱使一定要採用超高強度螺桿,建議須依照規範標準,擇取適合強度等級的標示。

參考文獻

1.「鋼結構施工」,劉澤山,民國107年。

2.「螺栓、螺釘、螺樁之機械性質」,CNS 3934,民國87年。

3.「螺栓、螺釘、螺樁之機械性質檢驗法」,CNS 3935,民國67年。

4.「控制扭矩之高強度螺栓、六角螺帽及平墊圈組」,CNS12209,94年。

5.「摩擦接合用高強度六角螺栓、六角螺帽及平墊圈組合件」,CNS 11328,101年。

6.喜利得公司型錄。

7.JIS B1186「摩擦接合用高力六角ボルト・六角ナット・平座金のセット」。

 

表1 螺桿的強度[2]

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表2 各種直徑之最小抗拉負載(建築用;公制粗螺紋)[2]

1146-2-2

 

表3 各種直徑之安全負荷(建築用;公制粗螺紋)[2]

1146-2-3

 

1146-2-4

照片1 化學錨栓的拉力試驗

 

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圖1 一般補強工程常見的化錨圖說規定

 

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圖2 有些設計圖說使用的規定

 

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