АРМАТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
REINFORCEMENT ELEMENT

Изобретение относится к арматурным элементам-фибре, предназначенным для дисперсного армирования бетона и может быть использовано в строительной индустрии в дорожном строительстве, промышленных и других наливных, насыпных полах, тоннельном строительстве, при производстве крупных бетонных конструкций и тонкостенных конструкций и покрытий любой формы, при строительстве аэродромов, гидротехнических сооружений, банковских хранилищ и других областей применения.
Известна фибра, выполненная из периодического профиля или волновая фибра, выполненная в виде периодически изогнутой в одном направлении синусоиды изготовленная из металла, синтетических или полимерных волокон и имеющая продольную форму или одинакового сечения по всей длине или периодического профиля или фибра с прямолинейным участком и с деформированными концами для придания анкерующих свойств (RU 52580 U1, RU 2367749 С1).
Недостатком известной фибры является, для волновой фибры - не эффективность при возникновении макротрещин, так как она будет просто выпрямляться, для анкерной фибры - неполное сцепление по поверхности, за счет расположения отгибов, выполняющих функцию анкеров, только на концах элемента, что снижает прочность структуры бетона, приводящей к снижению эффективности ее использования.
В качестве прототипа рассматривается фибра по патенту RU №2367749 С1, у которой полуволнообразные участки на концах замкнуты на условную прямую, проходящую через среднюю часть арматурного элемента, и заканчиваются спрямленным расположением к оси средней части арматурного элемента под углом 0±45° участками, при этом длина их составляет не менее 2/3 хорды полуволны.
Однако анкерные окончания не надежно удерживают скрепленные участки матрицы, армируемого материала. Основной вид разрушения армируемых образцов анкерной фиброй, указанной в прототипе и аналогичной ей, к примеру, в матрице бетона - выдергивание фибры; расположение таких арматурных элементов предопределить не возможно, и есть вероятность того, что бетон будет иметь разные прочностные характеристики в разных направлениях, а так же такая фибра работает только в одном направлении; анкерные окончания, составляют 20% от длины всей фибры, соответственно работает только 80%.
Цель изобретения - повышение прочностных характеристик армируемой конструкции и снижение расхода материала на изготовление арматурного элемента-фибры.
Указанная цель достигается тем, что арматурный элемент-фибра, у которой полуволнообразные участки на концах замкнуты на условную прямую, проходящую через среднюю часть арматурного элемента, и заканчиваются спрямленным расположением к оси средней части арматурного элемента под углом 0±45° участками, при этом длина их составляет не менее 2/3 хорды полуволны, отличается тем, что фибра имеет форму многоугольника, состоящего из трех и более отрезков, переходящих один в другой через прямолинейный отрезок, выполняющий роль анкера для смежных отрезков; арматурный элемент-фибра выполнена из проволоки таким образом, что концы проволоки, имеющей форму правильного многоугольника, соединены в петлевое соединение; отрезки, составляющие арматурный элемент-фибру, находятся в разных плоскостях.
Вследствие чего один арматурный элемент-фибра, выполненная, например, в виде равностороннего треугольника, изначально работает в трех направлениях, а так как анкерные элементы в предлагаемом арматурном элементе-фибре или вообще отсутствуют, или, при наличии, выполняют функцию рабочего армирующего элемента, соответственно уменьшается расход материала для изготовления арматурного элемента-фибры при равнозначных значениях.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
1
На фиг. 1 показан арматурный элемент-фибра, выполненная из проволоки, состоящего из отрезков, в виде равностороннего треугольника, переходящих один в другой через прямолинейный отрезок, где 1 - стороны треугольника, 2 - прямолинейный отрезок, выполняющий роль анкера, P - направление сил, возникающих в арматурном элементе (фибре); на фиг. 2 показан арматурный элемент-фибра, со скругленным поз. 2а вариантом перехода концов сторон многоугольника; Изобретение относится к арматуре для мелкодисперсного армирования бетона. Имеет стабильно высокие анкерные свойства, полностью исключающие выдергивание арматурного элемента, например, из бетона-матрицы. Арматурный элемент-фибра имеет минимум три прямолинейных части 1 по фиг. 1 сразу переходящих один в другой или через отрезок, для увеличения площади контакта, тоже являющийся рабочей частью арматурного элемента-фибры. Прямые или радиусные сопряжения между прямолинейными участками по фиг. 1, фиг. 2 устраняют концентрацию напряжений в местах изгибов арматурного элемента по длине, устраняя возможность его разрыва в этих местах. Концы проволоки образующей арматурный элемент-фибру, скручиваются в замковое соединение фиг. 1. Данная конструкция арматурного элемента-фибры в отличие от других конструкций фибр позволяет получить стабильно высокую анкеровку армирующих элементов в бетоне за счет замкнутости конструкции - это практически на 100% исключает возможность выдергивания концов фибры из бетона-матрицы. Тем самым полностью используются прочностные характеристики материала арматурного элемента-фибры для повышения физико-механических характеристик материала конструкции.
Арматурный элемент-фибра может изготавливаться из стали из проволоки, также из стальных, полимерных, композитных, синтетических материалов, например, нарезанной из профильной трубы (треугольной, прямоугольной и т.д.), при толщине получаемого арматурного элемента-фибры равной или сопоставимой толщине стенки профильной трубы. На рисунках не показано, так как понятно из описания.
При изготовлении арматурного элемента-фибры, например из проволоки, можно нанести периодический профиль для лучшего сцепления с бетоном-матрицей и предупреждения образования микротрещин.
Арматурный элемент-фибра, выполняемая из высокоуглеродистой стали или из низкоуглеродистой стали, соответственно, может быть с защитным покрытием или без покрытия.
Технико-экономический эффект будет достигаться за счет повышения качества армируемого материала, например фибробетона и за счет экономии материала армирующего элемента-фибры.
Пример выполнения.
3
Выполняем арматурный элемент-фибру из низкоуглеродистой проволоки диаметром 1 мм в виде равностороннего треугольника по фиг. 1 со стороной равной 50 мм с учетом «сглаживания» углов по фиг. 2а с участком перехода равным 5 мм. С учетом выполнения замкового соединения (2,5 мм + 2,5 мм) по фиг. 1, длина заготовки армирующего элемента (фибры) составит: 1=5+5+5+50+50+50+2,5+2,5=170 мм. Рабочая длина одного арматурного элемента (фибры) составит 165 мм. При сопоставлении рабочей длины анкерной фибры (прототипа) = 50 мм, минус длина анкеров 6+6=12 мм и, с учетом равнозначной дозировки фибры 50 кг на 1 м бетона-матрицы, получим:
- рабочая длина армирующего элемента-фибры составит = 7925,76 метра;
- рабочая длина анкерной фибры (прототипа) составит = 6585,43 метра.
Соответственно, при равнозначной дозировке бетона-матрицы из расчета 50 кг арматурного элемента-фибры и 50 кг анкерной фибры (указанной в прототипе) на 1 м бетона-матрицы, количество рабочего метража арматурного элемента-фибры в бетоне-матрице будет на 10,17 кг (на 20%) больше, чем анкерной фибры, указанной в прототипе, что естественно повышает прочностные характеристики фибробетона.