第五节 锚杆材料及质量要求

一、杆体材料

对于目前用于岩体锚固的锚杆杆体材料一般使用各种型号的精轧螺纹钢筋、热轧带肋钢筋等。当锚杆用于施加预应力时，通常采用精轧螺纹钢筋，且要求锚杆的长度小于20m。螺纹钢其牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）3个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi）、HRB400（老牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20Mnti）、HRB500三种牌号。钢筋按强度等级分为335MPa、400MPa、500MPa三级，按生产控制状态分为热轧钢筋和控轧细晶粒钢筋两个牌号系列。牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。精轧螺纹钢筋也称混凝土用预应力钢筋，代号为PSB加上规定屈服强度最小值。P、S、B分别为Prestressing、Scres-thread、Bars的英文首字母，常用规格分为25、28、32、40、50，其力学性能见表1-8，精轧螺纹钢的外观尺寸见表1-9。有时也可采用HRB400级或HRB335级普通钢筋作为预应力锚杆杆体，设计时采用的抗拉强度标准值见表1-10。

杆体材料和规格要根据锚杆锚固力的大小进行计算或查表1-8和表1-12来确定。

二、黏结材料

用于锚杆的黏结材料主要是水泥类黏结材料和合成树脂类黏结材料。

1.水泥类黏结材料

水泥类黏结材料是指水泥砂浆或纯水泥浆。在一般情况下水泥类黏结材料所使用的水泥是普通硅酸盐水泥，其质量符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的规定，不宜采用高铝水泥；水泥强度应大于32.5MPa，压力型锚杆的采用强度应不低于42.5MPa。水泥砂浆的细骨料最大直径小于2.0mm，砂的含泥量的重量百分比不超过3%，有机质及有害物的重量百分比不超过1%。若要求锚杆及时提供锚固力的砂浆锚杆，可以使用控制浆液泌水、改善流动性、减少用水量和调整凝结时间的方法，也可以添加提高早期强度的外加剂，但要注意添加的外加剂不能影响浆体的黏结性能及对钢材有腐蚀性。如硫铝酸盐早强水泥，通过调整二水石膏的掺入比例可获得早强效果，其化学成分及性能见表1-13。

砂浆重量配合比为：水泥∶砂=1∶（1~2）；水泥∶水=1∶（0.38~0.45）。

当锚杆孔孔深小于5m时，水泥类锚杆黏结材料也可以采用水泥药卷。我国如中国水利水电科学研究院、中国矿业大学、西安科技大学等均有相应的产品供应。

2.合成树脂类黏结材料

将树脂作为锚杆黏结材料适合于地下工程的顶拱加固，我国76型树脂药卷锚固剂的主要材料是不饱和聚酯树脂，其典型配方见表1-14，物理力学性能见表1-15，其产品主要规格及特点见表1-16。

三、锚杆垫板与螺母

垫板是锚杆的重要部件之一，一般由不同性状的钢板制作而成。对于端头锚固的锚杆，当施加预应力后，垫板紧压岩面，使岩体产生侧向应力从而改善岩体的力学性能，提高岩体的自承载力。因此，锚杆垫板是提高锚固力的重要措施，也是减少预应力锚杆预应力损失的重要途径，锚杆预应力通过垫板将力传递到岩面上，减少了集中荷载对岩石表面的压强。实际上，对于无预应力的全长黏结式锚杆，当用螺帽压紧垫板时，即可防止垫板附近一定范围内的破碎岩块脱落，同样可以起到很好的作用。

垫板一般由强度较高的钢板制成，平板式垫板厚度不应小于6mm，面积一般不应小于150mm×150mm。根据预应力的大小，垫板也可以采用铸铁材料，但厚度应增大。实践表明，端头锚固的锚杆采用各种异形垫板可以改善锚杆的锚固性能。目前异形垫板有斗形、钟形、三角形和环形等主要形式（图1-11），它是用性能较好的钢板在模具上冷压而成的，其厚度一般不小于4mm。

预应力锚杆的预应力是通过外锚固段的螺母作用于垫板，再由垫板传递到开挖面岩体上，故螺母是提供预应力的主要构件。

自进式锚杆的钻头如图1-12所示，图1-13为自进式锚杆的垫板与螺母外观。