АРМАТУРА КОМПОЗИТНАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к арматуре периодического профиля, которая может быть использована как для армирования обычных бетонных и асфальтобетонных изделий, так и предварительно напряженных строительных конструкций.
Известна арматура стеклопластиковая по патенту РФ №2194135 (опубл. 10.12.2002), содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку с уступами. Уступы выполнены в виде жгута нитей, пропитанных полимерным связующим и спирально нанесенных с натягом, равным 1/2÷1/10 диаметра вдавливания жгута в поверхность несущего стержня, диаметр навивки жгута составляет до двух диаметров несущего стержня, а шаг навивки жгута выполнен постоянным по длине арматуры.
Недостатком данной арматуры является низкая степень сцепления с бетоном.
Известны варианты выполнения арматуры композитной по патенту на ПМ №77310 (опубл. 20.10.2008), содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку, выполненную жгутами или обмоточной лентой одного или противоположных направлений навивки, причем соотношение площадей обмоточного жгута и обмоточной ленты находится в пределах от 1 до 150, а шаг навивки выполнен постоянным по длине арматуры.
Недостатком такой арматуры является низкая степень сцепления с бетоном.
Известен стержень для армирования бетонных конструкций по патенту на изобретение №2249085 (опубл. 27.03.2005), выполненный из ровинга минерального волокна, скрепленного отвержденным минеральным связующим, и по всей длине имеющий анкерные зацепы в виде коническо-цилиндрических утолщений, причем, расстояние между анкерными зацепами составляет от 50 до 200 диаметров стержня.
Недостатком данной арматуры является низкая степень сцепления с бетоном.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания композитной арматуры, обладающей повышенной анкерующей способностью.
Для достижения указанного технического результата в арматуре композитной, содержащей несущий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку с уступами, созданную спиральной намоткой жгутов и лент уступы выполнены в виде повторяющихся по длине арматуры анкерных утолщений, выполненных спиральной намоткой двух противоположных направлений навивки с повторяющимися по длине арматуры переменными шагами обмотки.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели от указанного выше наиболее близкого аналога является то, что уступы выполнены в виде повторяющихся по длине арматуры анкерных утолщений, выполненных спиральной намоткой двух противоположных направлений навивки с повторяющимися по длине арматуры переменными шагами обмотки.
Благодаря наличию этих признаков создан новый вид композитной арматуры, имеющей повышенное сцепление с бетоном.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.
На фиг.1 показана арматура композитная с рельефом поверхности, созданным обмоточным жгутом одного направления навивки, с переменными шагами намотки.
На фиг.2 показана арматура композитная с рельефом поверхности, созданным обмоточным жгутом и лентой противоположного направления навивки, с переменными шагами намотки.
На фиг.3 показана арматура композитная с рельефом поверхности, созданным обмоточным жгутом одного направления навивки, с переменным шагом намотки и анкерными утолщениями.
На фиг.4 показана арматура композитная с рельефом поверхности, созданным обмоточным жгутом и лентами противоположного направления навивки, с переменными шагами намотки и анкерными утолщениями.
Арматура композитная содержит несущий стержень 1 (фиг.1-4) из высокопрочного полимерного материала (например, стеклянные, базальтовые и прочие волокна) и спиральные обмотки одного направления навивки 2 (фиг.1, 3) и противоположного направления 3 (фиг.2, 4). Обмотки выполнены из таких же волокон и пропитаны эпоксидным компаундом.
1
2
В арматуре, изображенной на фиг.1, обмотка одного направления навивки выполнена с повторяющейся группой переменных шагов намотки на длине Т. Шаг намотки на длине Т изменяется от величины t до значения t. Диаметр арматуры при различных шагах намотки одинаковый и равен величине D.
1
2
3
В арматуре, изображенной на фиг.2, обмотки противоположных направлений навивки выполнены с повторяющейся группой переменных шагов намотки на длине Т. Шаг намотки на длине Т у первой обмотки изменяется от величины t до значения t, а шаг у второй обмотки составляет величину t Диаметр арматуры при различных шагах намотки одинаковый и равен величине D.
1
2
2
1
1
1
В арматуре, изображенной на фиг.3, обмотка одного направления навивки выполнена с переменными шагами намотки на длине Т и анкерными утолщениями 4. Шаг намотки на длине Т изменяется от величины t до значения t. Диаметр арматуры в зоне шагов t имеет значение D, а в зоне анкерных утолщений при шаге t равен величине D причем D>D.
1
2
3
2
1
1
1
В арматуре, изображенной на фиг.4, обмотки противоположных направлений навивки выполнены с переменными шагами намотки на длине Т и анкерными утолщениями 4. Шаг намотки в длине Т для первой обмотки изменяется от величины t до значения t, а шаг у второй обмотки составляет величину t. Диаметр арматуры в зоне шагов t имеет значение D, а в зоне анкерных утолщений при шаге t равен величине D причем D>D.
Были проведены сравнительные испытания по определению сцепления с ячеистым бетоном базальтопластиковой арматуры «Лиана» (патент ПМ №82246) при различных вариантах рельефности. Все испытуемые образцы арматуры имели несущий стержень с расчетным диаметром d=3,5 мм, первая обмотка была выполнена из базальтового жгута диаметром 2,5 мм, а вторая обмотка осуществлялась базальтовым ровингом плотностью 1260 тэкс.
3
Сцепление с бетоном определялось по усилиям выдергивания образцов арматуры из пенобетонных заливок плотностью D 600 (вес 1 м пенобетона в сухом состоянии) при длине заливки 300 мм.
a
2
В первом варианте исполнения арматура по прототипу имела однозаходную обмотку из жгута с шагом 15 мм, наружный диаметр арматуры составил D=6 мм. Количество анкерующих витков n=20, площадь анкеровки (боковая поверхность обмоток) F=242 мм.
a
2
Во втором варианте исполнения арматура по прототипу имела обмотку противоположных направлений навивки с шагом 15 мм. Наружный диаметр арматуры составил D=6 мм. Количество анкерующих витков n=20, площадь анкеровки F=242 мм.
1
2
a
2
В третьем варианте исполнения арматура имела однозаходную обмотку из жгута с повторяющейся группой переменных шагов намотки на длине Т=300 мм (фиг.1). На длине Т при минимальном шаге намотки t=2,5 мм количество витков составило 4 витка с плавным переходом через 5 витков на шаг t=15 мм. Наружный диаметр D=6 мм. Количество анкерующих витков n=24, площадь анкеровки (боковая поверхность обмоток) F=290 мм.
1
2
3
a
2
В четвертом варианте исполнения арматура имела обмотку противоположных направлений навивки с повторяющейся группой переменных шагов намотки на длине Т=300 мм (фиг.2). При минимальном шаге намотки t=4 мм количество витков составило 4 витка с плавным переходом через 5 витков на шаг t=15 мм. Наружный диаметр D=6 мм. Вторая обмотка выполнена с шагом t=15 мм. Количество анкерующих витков n=24, площадь анкеровки F=290 мм
1
1
2
2
2
2
2
В пятом варианте исполнения арматура имела однозаходную обмотку из жгута с повторяющейся группой анкерных утолщений и переменных шагов намотки на длине Т=300 мм (фиг.3). Анкерные утолщения с наружным диаметром D=10 мм выполнены при t=1 мм на длине 10 мм. Переход к шагу t=15 мм осуществлен с плавным переходом через 5 витков. Наружный диаметр арматуры в зоне t составляет D=6 мм. Количество анкерующих витков n=24. Общая площадь анкеровки составляет 352 мм, из них площадь по виткам 290 мм, по анкеру 62 мм.
1
1
2
3
2
a
2
2
2
2
В шестом варианте исполнения арматура имела обмотку противоположных направлений навивки с повторяющейся группой анкерных утолщений и переменных шагов намотки на длине Т=300 мм (фиг.4). Анкерные утолщения с наружным диаметром D=12 мм выполнены при t=1 мм на длине 15 мм. Переход к шагу t=15 мм осуществлен с плавным переходом через 5 витков. Вторая обмотка выполнена с шагом t=15 мм. Наружный диаметр арматуры в зоне t составляет D=6 мм, количество анкерных витков n=24. Общая площадь анкеровки составляет 387 мм, из них площадь по виткам 290 мм, по анкеру 97 мм Результаты испытаний приведены в таблице, где F - площадь анкеровки арматуры (боковая поверхность обмоток и утолщения) мм,
Р - усилие выдергивания арматуры из пенобетона, кгс.
Уд
Р - удельное усилие выдергивания арматуры из пенобетона, кгс/см
таблица
Вариант выполнения
F<sub>a</sub> мм<sup>2</sup>
Р кгс.
P<sub>уд</sub> кгс/см
примечание
1 прототип
242
1050
35
Вырыв по диаметру арматуры 6 мм. Сдергивание 2-х обмоток
2 прототип
242
1200
49
Вырыв по диаметру арматуры 6 мм без повреждения обмоток
3
290
1150
38
Вырыв по диаметру арматуры 6 мм. Сдергивание 4-х обмоток
4
290
1340
44
Вырыв по диаметру арматуры 6 мм без повреждения обмоток
5
352
1400
46
Вырыв по диаметру арматуры 10 мм. с повреждением обмоток и анкера
6
387
1560
52
Вырыв по диаметру арматуры 12 мм. без повреждения обмоток и анкера
Образцы арматуры «Лиана» изготовлены на технологической линии предприятия ООО КНПО «Уральская армирующая компания», г.Пермь (). Результаты испытаний на вырывание образцов арматуры из пенобетонных заливок показывают, что периодическое уменьшение шага намотки незначительно на ≈10% увеличивает усилия сцепления для обоих видов направлений намотки арматуры. В случае выполнения на арматуре при переменном шаге намотки анкерных утолщений усилия выдергивания существенно увеличиваются. Наилучший результат достигнут при испытаниях образца 6 с арматурой, анкерные утолщения которой укреплены второй обмоткой противоположного направления навивки. Увеличение усилий выдергивания более чем на 50% практически коррелируют с увеличением площади анкеровки и превышают аналогичные значения для композитной арматуры с постоянным шагом намотки.
Предлагаемая арматура композитная с переменными шагами намотки и анкерными утолщениями повышает сцепление арматуры с бетоном, в частности с ячеистым бетоном, что повышает несущую способность строительных конструкций.