Арматура композитная (варианты)

Изобретение относится к строительству, а именно к композитной арматуре, которая применяется в строительных конструкциях: для армирования термоизоляционных стеновых панелей, монолитных бетонных и сборных зданий; для использования в конструктивных элементах зданий в виде отдельных стержней; для армирования грунта оснований зданий и сооружений, в том числе оснований автомагистралей и дорог; для анкеровки в грунте подпорных стен и сооружений. Арматура композитная содержит несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, у которого рельеф поверхности создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находятся в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°, рельеф может быть образован также от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находятся в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°. Изготовление арматуры композитной с улучшенными показателями прочности на разрыв и на изгиб происходит за счет регулирования натяжения ровингов несущего стержня и обмоточного жгута спиральной намотки, которая осуществляется с натягом для вдавливания жгута в "сырой" стержень. При обмотке жгут формирует стержень, одновременно вдавливаясь в него, и создает периодический профиль, причем жгут спиральной намотки за счет натяжения приобретает форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, что увеличивает прочность сцепления с бетоном. Предлагаемая арматура композитная 1-го и 2-го вариантов исполнения обладает повышенной прочностью на разрыв, на изгиб, и как следствие повышается несущая способность строительных конструкций. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к композитной арматуре, которая применяется в строительных конструкциях: для армирования термоизоляционных стеновых панелей, монолитных бетонных и сборных зданий; для использования в конструктивных элементах зданий в виде отдельных стержней; для армирования грунта оснований зданий и сооружений, в том числе оснований автомагистралей и дорог; для анкеровки в грунте подпорных стен и сооружений.

Известен арматурный элемент, содержащий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку с уступами (Фролов В.П. Стеклопластиковая арматура и стеклобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1980, с.20-27).

Недостатком такого арматурного элемента является низкая степень сцепления с бетоном, низкая прочность на разрыв и изгиб изделия.

Известна арматура стеклопластиковая по патенту RU 2194135 (опубл. 10.12.2002), содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку с уступами, которые выполнены в виде жгута нитей, пропитанных связующим и спирально нанесенных с натягом, равным 1/2÷1/10 диаметра вдавливания жгута в поверхность несущего стержня, причем диаметр навивки жгута составляет до 2d, где d - диаметр несущего стержня, при этом стержень может быть снабжен вторым жгутом нитей с противоположным направлением навивки первому, а также может быть выполнен со спиральными канавками, чередующимися с уступами.

Недостатком такого арматурного элемента является низкая прочность на разрыв и изгиб изделия.

Задачей создания изобретения является повышение качества изделия.

Указанная задача изобретения решается путем выполнения арматуры композитной, содержащей несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, у которого рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°, рельеф может быть образован также от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

Отличительными признаками предлагаемой арматуры композитной от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является то, что рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°, рельеф может быть образован также от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

Благодаря наличию этих признаков у композитной арматуры повышается прочность на разрыв и изгиб.

Арматуру композитную изготавливают методом продольной протяжки со спиральной намоткой уступов из высокопрочного полимерного материала (стеклянных, базальтовых, углеродных и др. волокон), пропитанного эпоксидным компаундом на основе смолы ЭД-20 с отвердителем в соотношении, указанном в рецептуре (см. патент США 4829733, кл. 52-309.11, 1989 г.).

После отверждения полученный стержень разрезают на отрезки необходимой длины. Способ получения арматуры прост, технологичен, не требует разработки специального оборудования и не требует дополнительных капитальных затрат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена арматура композитная с рельефом поверхности стержня, созданным обмоточным жгутом.

На фиг.2 изображена арматура композитная с рельефом поверхности стержня, созданным от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень.

На фиг.3 изображена арматура композитная с углом спиральной навивки 30° и 70°.

На фиг.4 показан график зависимости физико-механических свойств от угла нанесения спиральной навивки.

На фиг.5 показана зависимость между соотношением площадей сечений несущего стержня и жгута.

Арматура композитная содержит несущий стержень 1 (фиг.1) из высокопрочного полимерного материала (например, стекловолокно ГОСТ 17139-79, СВМ ТУ 6-06-1153-78, базальтовое волокно НРБ ТУ 5952-001-13308094-04) и обмотку с уступами 2. Уступы 2 выполнены в виде жгута таких же волокон, пропитанных связующим (например, эпоксидная смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 или полиэфирные смолы). Уступы 2 нанесены спирально с натягом, угол спиральной навивки составляет 30-70°, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута от 3 до 25, а съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня.

Арматура композитная может быть выполнена с рельефом поверхности, образованным от вдавливания съемного обмоточного жгута 3 в несущий стержень 4 (фиг.2), причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30°-70°.

При проведении испытаний арматуры композитной была выявлена зависимость физико-механических свойств от угла нанесения спиральной навивки. При угле навивки жгута на несущий стержень менее 30° разрушающее напряжение при разрыве σ_р достигает величины 1600 МПа. При угле навивки жгута на несущий стержень более 70° величина разрушающего напряжения при разрыве σ_р равна 1000 МПа (фиг.4).

Навивка жгута при угле более 70° производится с малым шагом, что уменьшает рельефность и ухудшает анкерующие свойства арматуры. При углах навивки жгута на несущий стержень менее 45° спиральная навивка выполняет не только функцию стягивания несущего стержня, но и влияет на улучшение физико-механических свойств арматуры, а при углах навивки жгута на несущий стержень менее 30° технически сложно обеспечить необходимую глубину вдавливания спиральной навивки в тело несущего стержня, что ухудшает анкерующие свойства арматуры.

Также при проведении испытаний арматуры композитной была выявлена зависимость между соотношением площадей сечений несущего стержня и жгута (фиг.5). Как видно из таблицы, чем меньше соотношение между площадью сечения несущего стержня и площадью сечения жгута спиральной навивки, тем выше величина разрушающего напряжения при разрыве σ_р, и чем больше это соотношение, тем меньше величина разрушающего напряжения при разрыве σ_р.

Изготовление арматуры композитной с улучшенными показателями прочности на разрыв и на изгиб происходит за счет регулирования натяжения ровингов несущего стержня и обмоточного жгута спиральной намотки, которая осуществляется с натягом для вдавливания жгута в «сырой» стержень. При обмотке жгут формирует стержень, одновременно вдавливаясь в него, и создает периодический профиль, причем жгут спиральной намотки за счет натяжения приобретает форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, что увеличивает прочность сцепления с бетоном.

Предлагаемая арматура композитная 1-го и 2-го вариантов исполнения обладает повышенной прочностью на разрыв, на изгиб, и как следствие повышается несущая способность строительных конструкций.

1. Арматура композитная, содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, отличающаяся тем, что рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

2. Арматура композитная, содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, отличающаяся тем, что рельеф поверхности стержня образован от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°.