СТЕРЖЕНЬ КОМПОЗИТНЫЙ

Полезная модель относится к строительству, а именно к неметаллической композитной арматуре, которая применяется для армирования связующих сред; для армирования термоизоляционных стеновых конструкций, монолитных бетонных и сборных конструкций; для использования в конструктивных элементах зданий; для армирования грунта основания зданий и сооружений, в том числе оснований автомагистралей и дорог; для анкеровки в грунте подпорных стен и сооружений.
Известен арматурный элемент, содержащий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку с уступами (Фролов В.П. Стеклопластиковая арматура и стеклобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1980, с.20-27).
Недостатком данного арматурного элемента является низкая степень сцепления с бетоном.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания стержня композитного с повышенной адгезионной способностью.
Для достижения указанного технического результата стержень композитный из высокопрочного полимера для армирования связующих сред, включающий волокна, объединенные в жгуты, образован кручением жгутов, причем диаметр жгутов составляет 25-47% от диаметра стержня, количество жгутов должно быть не менее 3-х, а число кручений жгутов на метр стержня находится в диапазоне 5-120.
Отличительными признаками предлагаемого стержня композитного от указанного выше известного наиболее близким к нему, является то, что стержень образован кручением жгутов, причем диаметр жгутов составляет
25-47% от диаметра стержня, количество жгутов должно быть не менее 3-х, а число кручений жгутов на метр стержня находится в диапазоне 5-120.
Благодаря наличию этих признаков создан новый вид стержня композитного, имеющий повышенную адгезионную способность за счет выполнения стержня из нескольких жгутов определенных геометрических соотношений, объединенных кручением в единый стержень.
Предлагаемая арматура композитная иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.
На фиг.1 показан стержень композитный (общий вид) при минимальном Z=5 числе кручений жгутов, образующих стержень.
На фиг.2 показан стержень композитный (общий вид) при максимальном Z=120 числе кручений жгутов, образующих стержень.
На фиг.3 показан крученый стержень (сечение), состоящий из 3-х жгутов одинакового диаметра.
На фиг.4 показан крученый стержень (сечение), состоящий из 4-х жгутов одинакового диаметра.
На фиг.5 показан крученый стержень (сечение), состоящий из жгутов разного диаметра.
Стержень композитный (фиг.1, 2) образован кручением нескольких жгутов 1. В сечении стержень может быть выполнен из трех жгутов (фиг.3), четырех жгутов (фиг.4) и композиции из жгутов разных диаметров (фиг.5). Стержень может быть изготовлен с различным числом кручений (Z) на единицу длины (м). На фиг.1 показан стержень с минимальным числом круток на длине 1 метр Z=5, а на фиг 2 показан стержень с максимальным числом круток по длине Z=120.
Изготовление таких стержней производится следующим образом.
На первом этапе изготавливают жгуты необходимых диаметров известными методами (например, плетением).
На втором этапе жгуты расчетного количества непрерывным образом пропитывают термореактивным компаундом на основе эпоксидной смолы и
осуществляют между ними необходимую скрутку. После отверждения в печи жгуты склеиваются между собой, образуя стержень, который разрезают на отрезки необходимой длины.
Были проведены сравнительные испытания прототипа базальтопластиковых стержней диаметров 6, 8, 10, 12 мм и опытных образцов стержней, выполненных из базальтопластиковых жгутов, вписанных соответственно в диаметры 6, 8, 10, 12 мм. Варианты комбинаций количества жгутов и их диаметров были определены методом компьютерного геометрического моделирования.
Повышенная адгезионная способность опытных стержней обеспечивается канавками (углублениями), образованными соседними скрученными жгутами.
Величина сцепления (анкерования) определялась по усилиям выдергивания образцов стержней из цементной заливки марки M100 при длине заделки 100 мм.
В таблице приведены следующие данные:
- А, (н/см) - удельное значение усилий выдергивания арматуры в ньютонах (н) на единицу длины арматуры в сантиметрах (см);
- d/D×100% - отношение диаметров жгутов d по отношению к диаметру описанной окружности стержня D в процентах.
Определение возможного числа кручений жгутов определялось опытным путем.
min
min
Минимальные значения круток Z определялись отделением жгутов друг от друга. При Z=5 жгуты разделяются между собой.
max
max
Максимальное значение круток Z определяется технологическими возможностями оборудования Z=120.
В результате исследований было выявлено, что высокие анкерующие свойства опытных образцов композитных стержней достигнуты при использовании жгутов с диаметрами от 25% до 47% от диаметра стержня
композитного, причем минимальное количество жгутов в стержне равно трем, а число кручений жгутов на метр стержня находится в диапазоне 5-120.
ж
cт
ж
ст
Наибольшие анкерующие свойства достигнуты в случае выполнения стержней из 3-х жгутов в сечении выполненных круглыми при соотношении d=47%D, где d - диаметры жгутов, а D - диаметр стержня арматуры.
ж
Наименьшие анкерующие свойства получаются при использовании тонких жгутов d=25%D. В этом случае спиральные канавки малых размеров заполняются смолой и анкерующие свойства соответствуют прототипу.
Повышение числа круток жгутов от Z=5 вначале увеличивает анкерующие свойства, а при скруте Z=120 происходит сжатие спиральных канавок и стержень по анкерующим свойствам вырождается в прототип.
Таблица
№п/п
Стержень
d/D×100%
А (при Z=5), н/см
А (при Z=120), н/см
1
Прототип D=6 мм
----
380
380
ОПЫТНЫЕ
образцы
3 жгута d=2,8 мм
46,6
500
520
4 жгута d=2,4 мм
40,0
460
500
5 жгутов d=2,2 мм
36,6
430
450
1 жгут d=1,5 мм
25,0
7 жгутов d=2,0 мм
33,0
420
420
7 жгутов d=1,7 мм
28,3
390
390
1 жгут d=2,3 мм
38,3
8 жгутов d=1,5 мм
25,0
380
350
1 жгут d=2,6 мм
43,3
2
Прототип D=8 мм
--
490
490
ОПЫТНЫЕ
образцы
3 жгута d=3,8 мм
47,0
640
670
4 жгута d=3,2 мм
41,0
610
640
5 жгутов d=3,0 мм
37,0
570
590
1 жгут d=2,0 мм
25,0
7 жгутов d=2,6 мм
33,0
540
550
7 жгутов d=1,7 мм
32,0
510
520
1 жгут d=2,3 мм
39,0
8 жгутов d=2,0 мм
26,0
490
490
1 жгут d=3,5 мм
44,0
3
Прототип D=10 мм
--
610
610
ОПЫТНЫЕ
образцы
3 жгута d=4,7 мм
47,0
760
780
4 жгута d=4,1 мм
41,0
740
760
5 жгутов d=3,7 мм
37,0
700
720
1 жгут d=2,5 мм
25,0
7 жгутов d=3,3 мм
33,0
680
700
7 жгутов d=3,2 мм
32,0
640
640
1 жгут d=3,9 мм
39,0
8 жгутов d=2,6 мм
26,0
610
610
1 жгут d=4,0 мм
44,0
4
Прототип D=12 мм
--
750
750
ОПЫТНЫЕ
образцы
3 жгута d=3,8 мм
47,0
930
950
4 жгута d=3,2 мм
41,0
900
930
5 жгутов d=3,0 мм
37,0
850
880
1 жгут d=2,0 мм
25,0
7 жгутов d=2,6 мм
33,0
800
820
7 жгутов d=1,7 мм
32,0
780
780
1 жгут d=2,3 мм
39,0
8 жгутов d=2,0 мм
26,0
750
750
1 жгут d=3,5 мм
44,0