На главную / СТАТЬИ / Композитная арматура / Стеклопластиковая арматура — исследование сцепления с бетоном.

Стеклопластиковая арматура — исследование сцепления с бетоном.

Разработана стеклопластиковая арматура с плоской навивкой. По показателям сцепления с бетоном она превзошла всю композитную и стальную арматуру в России.Разработана стеклопластиковая арматура с плоской навивкой. По показателям сцепления с бетоном она превзошла всю композитную и стальную арматуру в России.В 2013 году, в результате длительных исследований была разработана стеклопластиковая арматура с особой плоской навивкой. Данная стеклопластиковая арматура по показателям сцепления с бетоном превзошла не только всю остальную композитную арматуру, производимую в России но и стальную арматуру. Эти данные подтверждаются результатами испытаний, опубликованными в статье «Экспериментальные исследования сцепления композитной арматуры с плоской навивкой с бетоном» в журнале «Промышленное и Гражданское Строительство» Выпуск №9 за 2013 год. Авторы статьи и исследований:

  • Андрей Владимирович БЕНИН, кандидат технических наук, доцент, зав. механической лабораторией им. проф. Н. А. Белелюбского (ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ПГУПС))
  • Сергей Георгиевич СЕМЕНОВ, инженер (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»)

Экспериментальные исследования сцепления композитной арматуры с плоской навивкой с бетоном

Аннотация. Проведены экспериментальные исследования сцепления стеклопластиковой арматуры с плоской навивкой с бетоном, а также сравнительный анализ полученных данных с результатами отечественных и зарубежных исследователей, изучавших сцепление с бетоном других типов арматуры. Установлено, что композитная арматура с плоской навивкой имеет улучшенные характеристики сцепления по сравнению со стальной и композитной арматурой с другими типам и рифления. Ключевые слова: стеклопластиковая арматура, плоская навивка, рu11-оut тест, сцепление арматуры с бетоном.

Стеклопластиковую арматуру (СПА) в нашей стране начали использовать в 1970-х гг., а первый мост с ее применением был построен в Германии в 1986 г. [1]. Уникальное сочетание прочностных свойств, коррозионной устойчивости и стоимости обусловило использование СПА при сооружении объектов, в которых могут протекать электрохимические процессы (элементы путевого хозяйства, подверженные действию блуждающих токов, электролизные ванны и пр.) или с агрессивными средами (здания химических производств, несущие конструкции эстакад).

Один из основных недостатков СПА — низкая устойчивость к температурному воздействию (до 150 °С) — связана со свойствами полимерной матрицы. При использовании соответствующих полимеров (фенолформальдегидные смолы и смолы на основе циклоалифатических соединений) [1] можно добиться уменьшения несущей способности самого стержня на 15% после получасового цикла при температуре 300 °С и напряжениях, составляющих 50% предела прочности [2].

Другая проблема — существенная анизотропия СПА, которая приводит к изменению механизмов, отвечающих за сцепление арматуры с бетоном. Этому вопросу посвящено большое число публикаций, например [3—7].

От стальной арматуры СПА отличается слабой адгезией стекловолоконного «гладкого» стержня и бетона. Поэтому для увеличения прочности сцепления на поверхности СПА создают искусственные неровности или покрывают ее песком (рис. 1).

Рис. 1. Основные виды поверхностей стекловолоконной арматуры с искусственными неровностями (а), покрытые песком (б).

Основные виды поверхностей стекловолоконной арматуры с искусственными неровностями (а), покрытые песком (б).

Исследовали сцепление бетона со стеклопластиковой арматурой с модифицированной плоской навивкой стекловолокном производства Алиен Технолоджис в соответствии с ТУ 2296-001-30604955-2012.

Основные свойства арматуры на растяжение определяли в механической лаборатории им. проф. Н. А. Белелюбского ПГУПС, а также в лаборатории компании Zwick Roell. Вследствие малой прочности стеклопластиковой арматуры в попереном направлении 150 10406-1 [8] рекомендуют для испытаний на осевое растяжение закреплять концы арматуры в специальных анкерах, предотвращающих ее разрушение из-за обжатия захватами машины. Однако использование испытательной машины Zwick Z250 с захватами, регулирующими силу обжатия образцов и специальных губок с фрикционными вкладышами, позволило не только избежать необходимости изготовления анкеров для арматуры диаметром до 10 мм включительно, но и значительно сократить время испытаний, результаты которых приведены в таблице.

Затем исследовали сцепление стеклопластиковой арматуры с бетоном. Для получения диаграммы сцепления армирующего стрежня и бетона применяли метод выдергивания арматуры из бетонного куба, так называемый Pull-Out тест [8, 9]. В различных публикациях отмечается, что этот метод дает немного завышенный результат из-за наличия заметной гидростатической составляющей в напряженном состоянии бетона вследствие влияния опорной пластины. Однако стандарт на испытания СПА [8] предусматривает именно Pull-Out тест, и, кроме того, большинство исследований выполнено в такой постановке, поэтому авторы статьи использовали методику Pull-Out теста (рис. 2).

Рис. 2. Испытание композиционной арматуры на сцепление с бетоном (Pull-Out тест)

Испытание композиционной арматуры на сцепление с бетоном (Pull-Out тест)

Испытания проводили в механической лаборатории им. проф. Н. А. Белелюбского на электромеханической испытательной машине Shimadzu AGX-300. Диаграммы сцепления бетона и СПА с плоской навивкой сравнивали с данными зарубежных исследователей [4] для стальной и стеклопластиковой арматуры другого типа навивки (рис. 3), где также приведены значения максимальных напряжений сцепления СПА с бетоном класса В35 из работы [10].

Результаты испытаний образцов из стеклопластиковой арматуры с плоской навивкой на растяжение

Диаграмма сцепления СПА с плоской навивкой с бетоном класса В35 в сравнении со стальной арматурой и стеклопластиковой арматурой с искусственными неровностями)

Рис. 3. Диаграмма сцепления СПА с плоской навивкой с бетоном класса В35 в сравнении со стальной арматурой и стеклопластиковой арматурой с искусственными неровностями (по данным [10])

Следует отметить, что некоторые исследователи [11] применяют методику четырехточечного изгиба [9]. Прямое сравнение результатов испытаний не совсем корректно, однако отличие максимальных напряжений сцепления для схожих классов бетона и диаметров арматуры не превышает 1 МПа (6 %).

Для оценки возможности использования СПА с плоской навивкой в транспортных конструкциях, работающих в условиях переменного нагружения, в настоящее время проводится третий этап экспериментальных исследований — определение изменений сцепления бетона со стеклопластиковой арматурой при циклических силовых воздействиях.

Выводы

  1. Использование испытательных машин с захватами, регулирующими силу обжатия образцов и специальных губок с фрикционными вкладышами, позволяет проводить испытания стеклопластиковой арматуры (диаметром до 10 мм включительно) на растяжение и определять сцепление без изготовления концевых анкеров.
  2. Стеклопластиковая арматура с плоской навивкой обеспечивает большее сцепление с бетоном, не только по сравнению со стальной арматурой, но и аналогичной СПА с одинарной или двойной навивкой.

Л И Т Е Р А Т У Р А

  1. ACI Committee 440. State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Plastic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures. American Concrete Institute. Detroit, Michigan, 1996. 68 p.
  2. Franke L. Behavior and Design of High-Quality Glass-Fiber Composite Rods as Reinforcement for Prestressed Concrete Members. Report, International Symposium. C P/Ricem/iBk, Prague, 1981. 52 p.
  3. Cosenza E., Manfredi G ., Realfonzo R. Behaviour and modeling of bond of FRP rebars to concrete / / Journal of Composites for Construction. 1997. Ns 1(2). P. 40-51.
  4. Experimental study of bond behaviour between concrete and FRP bars using a pull-out test / M . Baena, L. Torres, A. Turon, C. Barris. Composites. Part B. 40, 2009. P. 784-797.
  5. Katz A ., Berman N., Bank L. C. Effect of high temperature on bond strength of FRP rebars / / Journal of Composites for Construction. 1999. No 3(2). P. 73-81.
  6. Effect of cyclic loading in bond behavior of GFRP rods embedded in concrete beams / C. E. Bakis , S. U. Al-Dulaijan, A. Nanni, T. E. Boothby, At. At. Al Zahrani / / Journal Composite Tech. Res., 20(1), 29-37 , 1998.
  7. Alves El-Ragaby A ., El-Salakawy E. Durability of GFRP Bars’ Bond to Concrete under Different Loading and Environmental C onditions / / Journal of Composites for Construction. 2011. Ns 15(3). P. 249-262.
  8. ISO 10406-1. Fibre-reinforced polymer (FRP) reinforcement of concrete — Test methods. Part 1: FRP bars and grids, 2008.
  9. RILEM Recommendations for the Testing and Use of Constructions Materials, 1994. 618 p.
  10. С цепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном / В. Г. Хозин, А . А . Пискунов, А. Р. Гиздатуллин, А . Н. Куклин / / Известия КГАСУ . 2013. № 1 (23). С. 214-220.
  11. Климов Ю. А., Солдатченко О. С., Орешкин Д. А. Экспериментальные исследования сцепления композитной неметаллической арматуры с бетоном [Электронный ресурс] / / URL: http://www.frp-rebar.com/frp-rebar_test_adhesion_concrete.html (дата обращения: 20.08.2013).

Проверьте также

Композитная арматура для фундамента. Фото

Композитная арматура для фундамента дома в поселке «Ближняя пристань»

Двухэтажный дом из пенобетона в поселке «Ближняя пристань» на фундаменте, армированном композитной арматурой. Строительство дома …

Чем резать стеклопластиковую арматуру?

ЧЕМ РЕЗАТЬ СТЕКЛОПЛАСТИКОВУЮ АРМАТУРУ?

С одной стороны, если говорить просто о всех возможных вариантах, то композитную стеклопластиковую арматуру можно …

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *