Устройство для определения разрывной прочности композитной полимерной арматуры

Полезная модель относится к устройствам для определения механических характеристик материалов, конкретно - к устройству для определения разрывной прочности композитной полимерной арматуры (КПА).
Для определения прочности КПА на разрыв в настоящее время используют метод испытаний, предусмотренный в ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия».
Известное устройство для испытания на осевое растяжение образцов КПА, включает разрывную машину, переходные муфты для замоноличивания концов образца и регистратор характеристик «нагружение-удлинение» («Приложение Б», ГОСТ 31938-2012). Его применение для оперативного контроля качества изготовления арматуры невозможно, поскольку, результат получается лишь через несколько десятков дней после отбора образцов. Применение этого устройства недопустимо для оперативного контроля увеличивает продолжительность получения информации о прочностных характеристиках стержня, кроме того, оно требует дополнительных существенных затрат по изготовлению муфт для каждого образца отдельно.
В качестве прототипа принято устройство для определения на разрыв текстильных материалов (RU №2173843, 2001). Это устройство включает раму, нагружатель, неподвижный и подвижный узлы крепления стержня. Стержень крепится на подвижной и неподвижной частях при помощи винтовых зажимов.
Недостатком прототипа является то, что при использовании его для крепления прямолинейного стержня КПА при помощи зажимов будет происходить сжатие наружных слоев, возникновение концентраторов напряжения и выход из рабочего состояния перерезаемых нитей заполнителя.
Это же явление наблюдается и при испытаниях КПА на типовых разрывных машинах, когда внутренние слои арматурного стержня исключаются из работы за счет «текучести» полимерных связей на молекулярном уровне. Все это снижает точность проводимых испытаний.
Кроме того, для КПА, производимой на оборудовании, не имеющем средств метрологического обеспечения технологического процесса, прочностные свойства по длине стержня могут существенно изменяться.
Поэтому для КПА весьма актуальна задача натурного испытания образцов, например, длиной 12 метров.
Задача полезной модели - повышение точности и повышение технологической оперативности испытаний на разрыв композитной полимерной арматуры.
Технический результат достигается тем, что устройство для определения разрывной прочности композитной полимерной арматуры, включающее раму, нагружатель, неподвижный и подвижный узлы крепления стержня, снабжено поворотной кулисой, связывающей раму с нагружателем, подвижный узел крепления смонтирован на кулисе, а каждый из узлов крепления выполнен в виде профилированных ложементов с U-образными желобами, по длине которых смонтированы прижимные накладки, причем угол входа арматурного стержня в U-образный желоб составляет 0° к оси рабочего участка, а затем увеличивается через каждые 10-20 диаметров на 5-10°.
Техническое решение предлагаемого устройства показано далее на чертежах:
- фиг. 1. - общий вид стенда для испытания натурных образцов полимерной композитной арматуры;
- фиг. 2. - увеличенное изображение подвижной части стенда (вид В, фиг. 1);
- фиг. 3. - разрез U-образного желоба в месте крепления стержня арматуры прижимом (А-А, фиг. 2.).
Предлагаемое устройство содержит пространственную силовую раму 1, снабженную торцевыми перемычками 2 и 3. На перемычке 2 неподвижно закреплен ложемент 4, а на перемычке 3 шарнирно смонтирована кулиса 5, на которой закреплен ложемент 6. К нижней концевой части кулисы 5 присоединен нагружатель, например, гидроцилиндр 7.
Между осью шарнира 8 кулисы 5 и осью гидроцилиндра 7 расстояние составляет Rmax.
Конструкции ложементов 4 и 6 подобны. Они установлены зеркально друг к другу. Каждый ложемент на виде сбоку выполнен профилированным, на боковой поверхности ложемента имеется U-образный желоб 9. Входной радиус ложемента составляет Rmin. На этом радиусе арматурный стержень 10 соединяет ложементы 4 и 6, входя в желоб 9 под углом 0° к оси его симметрии. Далее стержень 10 уложен в желоб 9 и прижат к нему профилированными накладками 11. По мере удаления от входного сечения угол наклона стержня 10 Ложементы выполняются сменными для различных радиусов испытываемой арматуры.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом испытания стержень 10 укладывают в ложементы 4 и 6, закрепляя концы стержня накладками 11. Первая пара накладок фиксирует угол входа стержня на ложемент 0 град. Затем стержень 10 загибают на 10-15°. И устанавливают следующую пару накладок 11. В конце хвостовик стержня 10 может закрепиться под углом 90°. К оси испытываемого участка.
При включении гидроцилиндра 7 кулиса 5 начинает вращаться относительно оси 8, передавая усилие на ложемент 6 по величине пропорциональной отношению Rmax/Rmin. Усилие растяжения через перемычки 2 и 3 передается на раму 1. При этом измеряют соответствующее удлинение стержня 10.
Делая выборку образцов из одной партии и меняя режимы технологического процесса, можно судить о влиянии его параметров на изменение прочности арматурного стержня в целом.
Использование устройства повысит достоверность получаемых результатов испытаний и обеспечит возможность оперативного контроля качества изготовления КПА.