АРМАТУРА КОМПОЗИТНАЯ МЕТАЛЛО-СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к арматуре. Арматурный стержень рекомендуется использовать для армирования в виде одиночных стержней, плоских и пространственных каркасов бетонных конструкций заводского и построечного изготовления, для каркасов энергоэффективных стеновых панелей, для армирования в виде плоских каркасов конструкций стен, для армирования дорожных покрытий, в качестве элементов закрепления грунтовых пород и искусственных земляных сооружений и подпорных стен.
Известен арматурный элемент (В.П.Фролова «Стеклопластиковая арматура и стеклобетонные конструкции» М.: Стройиздат, 1980, С.20-27), который представляет собой стержень из полимерного материала, имеющий обмотку в виде одиночного уступа. Недостатками данного элемента являются: низкое сцепление с бетоном; малая прочность на растяжение, сжатие и изгиб, вследствие чего малый модуль деформации. Для повышения прочностных характеристик данную арматуру используют в монолитных бетонных конструкциях с предварительным натяжением, что увеличивает трудоемкость и сложность в изготовлении самой конструкции, так как требуется наличие специальной опалубки и технологии натяжения арматуры.
Из патента RU 2194135 (опубл. 10.12.2004) известна Стеклопластиковая арматура, содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала с обмоткой с уступами, выполненной в виде жгута нитей, который спирально нанесен на пропитанный эпоксидным компаундом стержень с натягом. Кроме того возможно использование в высокопрочном стержне второй навивки из жгута нитей, которая выполняется противоположно первой навивки.
Недостатками данной арматуры является слабое сцепление жгутов с самим стержнем, так как навивка осуществляется на сухую поверхность высокопрочного стержня и последующей пропиткой после навивки в эпоксидным компаундом; при использовании двух нитей неизбежно появляются локальные участки в зоне пересечения навивок в виде на хлеста второй навивки на первую, которые приводят к нарушению целостности всего стержня, в результате разрыва ниже лежащей навивки из-за малой прочности жгута на местное смятие. Так же недостатками данной арматуры является малая прочность на растяжение и изгиб.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа «Арматура композитная» (RU 2287647 опубл. 20.11.2006 Бюл. №32) состоящая из высокопрочного полимерного материала, рельеф поверхности которого создан обмоточным жгутом при определенном соотношении площадей сечения несущего стержня и обмоточного жгута; обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса. Угол навивки от 30-70 град, рельеф поверхности данной арматуры также может быть образован путем вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута. Съемный обмоточный жгут также имеет в сечении форму эллипса, угол навивки аналогичен.
Недостатками данной арматуры являются: указанные в патенте показатели прочности на растяжение и изгиб являются недостаточными по отношению к стальной арматуре (меньший модуль упругости); навивка осуществляется с помощью обмоточного жгута по сухой поверхности (закристаллизованной поверхности стекловолоконных нитей), в результате чего навивка может отслаиваться при значительных изгибах и нагревании стержня, в результате чего в толще бетона возникают дополнительные ослабления, снижающие прочность всего элемента. В патенте отсутствуют данные о величине усилия вдавливания жгута в толщу стеклопластикового стержня, в результате чего при значительном усилии жгут может перерезать верхние грани стекловолокон с образованием дополнительных участков ослабления. Использование данного стержня в пролетных конструкциях рекомендовано с предварительным натяжением с целью для обеспечения высокого модуля упругости.
Задачей полезной модели является увеличение показателей прочности арматурного стержня на растяжение и изгиб, увеличение надежности сцепления стержня с бетонным конгломератом, отсутствие предварительного натяжения, уменьшение трудоемкости изготовления конструкции.
Указанная задача достигается тем, что в арматуре композитной металло-стеклопластиковой, содержащей несущий стержень, у которого рельеф поверхности создан обмоточным жгутом, согласно полезной модели несущий стержень выполнен в виде композитной матрицы, состоящей из стального сердечника и стеклопластиковых нитей, пропитанных связующим композитным веществом и нанесенных на стальной сердечник, обмоточный стеклопластиковый жгут при помощи многозаходной навивки навит на пропитанную эпоксидным компаундом внешнюю поверхность стержня.
Изобретение поясняется на фигуре, на которой изображен чертеж предлагаемого арматурного стержня, представляющего собой композитную матрицу, состоящую из стального сердечника 1, пропитанных эпоксидным компаундом стеклопластиковых нитей 2, многозаходной навивки из стеклопластикового жгута 3, навитого на пропитанную эпоксидным компаундом внешнюю поверхность стержня.
мет
ст
Стальной сердечник принимается гладкого профиля, диаметром d, который должен быть не более 0,5 диаметра арматурного стержня d. Стеклопластиковые нити могут наноситься на стальной сердечник в виде обмотки (однозаходная или многозаходная навивка) либо совместно протягиваться.
Стеклопластиковые нити наносятся на стальной стержень в виде винтовой или рифленой поверхности, для создания рифленой или винтовой поверхности высокопрочного стержня используются многозаходная навивка из стеклопластикового жгута.
жгут
Стеклопластиковый жгут диаметром d должен навиваться на заранее пропитанную эпоксидным компаундом поверхность и прижиматься с усилием P, которое не должно превышать предел прочности на изгиб стеклопластиковых нитей и находиться в зоне упругих деформаций. Форма жгута после прижимания и склеивания представляет собой эллипсовидную форму. Для осуществления прочного склеивания композитной матрицы будущий стержень проходит два раза через эвтектический экран (первый - после навивки стеклопластиковых нитей, второй - после нанесения стеклопластикового жгута). В эвтектическом экране созданы температурно-влажностные условия для быстрой кристаллизации эпоксидного компаунда.
Для возможности изгиба арматурный стержень имеет стальной сердечник, так как известно, что сталь обладает данными свойствами. Стальной сердечник позволяет использовать данную арматуру без предварительного натяжения, так как модуль упругости данного сердечника выше, чем из однородного стеклопластика. Использование стального сердечника в чистом виде не рационально, так как он не обладает коррозионной стойкостью к агрессивной среде, и требуется большое поперечное сечение. Применение стального сердечника с покрытием из эпоксидного компаунда либо с другими средствами вторичной защиты является экономически неэффективным, трудоемким в изготовлении, металлоемким.
Арматура композитная металло-стеклопластиковая является наиболее рациональным вариантом, снижающим металлоемкость конструкции из-за совместной работы композитной матрицы, позволяет повысить качество изготовления арматурного композиционного стержня, увеличить надежность сцепления стержня с бетонным конгломератом, сократить технологические операции по изготовлению изделий с применением арматурного стержня.