RU156523U1 - Композитная арматура периодического профиля с увеличенной анкерующей способностью - Google Patents

Abstract

Композитная арматура, представляющая собой несущий стержень из высокопрочных неметаллических волокон, пропитанных полимерным связующим, отличающаяся тем, что ее поперечное сечение имеет профиль, представляющий собой совокупность четного числа расположенных поочередно и принадлежащих двум концентрическим кругам с диаметрами Dmin и Dmax секторов равной угловой меры, составляющих в сумме полный угол, периодически с шагом от Dmax до 10Dmax опрессованный в выпуклый многоугольник равной площади.

Description

Полезная модель относится к строительству, а именно к неметаллической композитной арматуре, которая применяется для армирования монолитных бетонных и сборных конструкций, термоизоляционных стеновых конструкций, для использования в конструктивных элементах зданий в виде отдельных стержней, для армирования грунта основания зданий и сооружений, в том числе оснований автомагистралей и дорог, для анкеровки в грунте подпорных стен и сооружений.

Известны композитные арматуры представляющие собой арматурные элементы из пучка ровингов с обмоткой, по меньшей мере, в один слой ровингом и/или жгутом, пропитанные отверждаемым композитом с обсыпкой песком или без. [Описание изобретения к патенту РФ №2194135 от 22.11.2000, МПК7 Е04С 5/07, опубл. 10.12.2002], [Описание изобретения к патенту РФ №2287647 от 21.03.2005, МПК Е04С 5/07, опубл. 20.11.2006], [Описание изобретения к патенту РФ №2384676 от 26.12.2008, МПК Е04С 5/07, опубл. 20.03.2010], [Описание изобретения к патенту РФ №2384677 от 16.04.2008, МПК Е04С 5/07, опубл. 20.03.2010], [Описание изобретения к патенту РФ №2384678 от 09.02.2009, МПК Е04С 5/07, опубл. 10.05.2010].

Недостатки, общие для этих арматур:

1) удельная площадь поверхности недостаточная для сцепления с бетоном во всем диапазоне допустимых для них растягивающих напряжений;

2) способ повышения прочности сцепления с бетоном за счет создания анкеровочного слоя путем намотки на силовой стержень непрерывного волокна и/или нанесения песка, приводящий к преждевременному вырыву стержня из бетона в результате сдвигового отрыва (среза) этого анкеровочного слоя (http://izvestija.kgasu.ru/files/1_2013/214_220_Khozin_Piskunov.pdf);

3) анкеровочный слой, не являясь частью силового стержня, учитывается при определении номинального диаметра арматуры, который используется в расчетах ее физико-механических характеристик и расчетах конструкций (по ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия»), что приводит к занижению физико-механических показателей этой арматуры.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является композитная арматура с увеличенной удельной площадью поверхности [Описание полезной модели к патенту РФ №0150388 от 08.07.2014, МПК Е04С 5/07, опубл. 20.02.2015], представляющая собой несущий стержень из высокопрочных неметаллических волокон пропитанных полимерным связующим с профилем поперечного сечения в виде совокупности четного числа расположенных поочередно и принадлежащих двум концентрическим кругам с диаметрами Dmin и Dmax секторов равной угловой меры составляющих в сумме полный угол. Принята за прототип.

Как известно, в общем виде на сцепление арматуры с бетоном влияют следующие факторы: 1) адгезия («склеивание») цементного камня с поверхностью арматуры; 2) сопротивление арматуры сдвигу за счет зацепления в бетоне ее выступов (в случае с арматурой периодического профиля); 3) обжатие арматуры бетоном за счет его усадки; 4) совпадение коэффициентов температурного расширения арматуры и бетона.

Недостатком прототипа является гладкая поверхность стержня, что обусловлено способом его производства (метод пултрузии). Это не позволяет использовать сопротивление данной арматуры сдвигу за счет зацепления в бетоне выступами, как происходит в случае с арматурой периодического профиля.

Техническим результатом создания полезной модели является разработка конструкции композитной арматуры с более высокой анкерующей способностью и рабочей площадью поперечного сечения силового стержня равной номинальной площади поперечного сечения арматуры.

Указанный технический результат достигается тем, что профиль поперечного сечения арматуры, представляющий собой совокупность четного числа расположенных поочередно и принадлежащих двум концентрическим кругам с диаметрами Dmin и Dmax секторов равной угловой меры, составляющих в сумме полный угол, периодически, с шагом от Dmax до 10Dmax, опрессован в выпуклый многоугольник равной площади.

Для решения поставленой задачи автором предлагается производить формование профиля в процессе изготовления стержня до его отверждения следующим образом: после пропитки компаундом нити ровинга направляются в формующую фильеру, где профиль арматурного стержня приобретает форму четного числа расположенных поочередно и принадлежащих двум концентрическим кругам с диаметрами Dmin и Dmax секторов равной угловой меры составляющих в сумме полный угол, но полимеризация проводится только до стадии начального затвердения (так называемая «сырая» стадия), когда компаунд начинает превращаться в гель (арматурный стержень уже способен держать форму), но в нем еще возможны пластические деформации и он остается химически активен.

На этой стадии арматурный стержень вытягивается из филеры и пропускается через блок валков с профилирующими ребрами, где с определенным шагом обжимается и его поперечное сечение периодически приобретает форму выпуклого многоугольника. Это происходит за счет создания ребрами валков избыточного давления на сектора принадлежащие кругу с диаметром Dmax перпендикулярно продольной оси стержня, вследствие чего часть волокон смещается и форма профиля меняется. Так как компаунд на этой стадии еще химически активен, переориентированые волокна склеиваются между собой в новом положении, что обеспечивает целостность и совместность работы сечения.

Для исключения прилипания обжимаемых волокон к валкам их рабочие поверхности изготавливаются из материалов нейтральных к компаунду. Таких как полиэтилен, полипропилен, фторопласт, тефлон, полированная сталь.

Далее стержень, находясь уже в свободном состоянии, поступает в муфельную печь тоннельного типа, где окончательно полимеризуется. Затем, через участок охлаждения и протягивающее устройство направляется к узлу нарезки, где нарезается на отрезки требуемой длины.

При этом площадь поперечного сечения стержня остается постоянной по длине и целиком участвует в работе по восприятию внешней нагрузки.

На Фиг. 1 Показан внешний вид и разрезы характерных сечений арматуры при периодическом обжатии по внешним граням.

На Фиг. 2 Показан внешний вид и разрезы характерных сечений арматуры при периодическом обжатии по внешним ребрам.

Возможно поочередное обжатие стержня по граням и ребрам.

В связи с тем, что арматурные каркасы обычно имеют размер ячейки кратный пяти сантиметрам, оптимальным можно считать профиль арматуры с шагом обжатия через каждые пять сантиметров. Это упростит и ускорит вязку арматурных каркасов, позволяя рабочим позиционировать стержни в точном соответствии с проектным решением без проведения дополнительных измерений.

Достоинства вышеописанной конструкции:

Предложенный способ позволяет получать арматурные стержни с более высокой анкерующей способностью благодаря сохранению хорошо развитой площади контакта арматуры с бетоном и образования на ее профиле периодических выступов для зацепления в нем. При этом рабочая площадь поперечного сечения силового стержня остается равна номинальной площади поперечного сечения арматуры, что позволяет полностью использовать прочностные свойства материала стержня по его основному назначению - восприятию растягивающих усилий в бетоне..

Благодаря наличию этих признаков, создана новая конструкция высокопрочной композитной арматуры с повышенной способностью сцепления с бетоном, позволяющая максимально использовать ее высокие прочностные свойства при работе в несущей конструкции.

Предлагаемая композитная арматура обладает необходимыми качественными характеристиками, позволяющими широко использовать ее для армирования монолитных и сборных бетонных конструкций.

Claims (1)

1. Композитная арматура, представляющая собой несущий стержень из высокопрочных неметаллических волокон, пропитанных полимерным связующим, отличающаяся тем, что ее поперечное сечение имеет профиль, представляющий собой совокупность четного числа расположенных поочередно и принадлежащих двум концентрическим кругам с диаметрами Dmin и Dmax секторов равной угловой меры, составляющих в сумме полный угол, периодически с шагом от Dmax до 10Dmax опрессованный в выпуклый многоугольник равной площади.

   

Images