СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ АНКЕРНОГО УСТРОЙСТВА И АНКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО
METHOD OF ANCHOR MANUFACTURE AND ANCHOR

Настоящее изобретение относится к строительству, а именно к захватным устройствам арматуры, преимущественно неметаллической.
Известны «улиточные» захваты для фиксации волоконных изделий (нитей, шнуров, канатов) при испытаниях на разрыв /1/. Недостатки известных захватов: громоздкость, а также неэкономичность, так как большое количество испытываемого материала расходуется в намоточном узле захвата.
Известны инъекционные грунтовые анкеры с извлекаемой тягой /2/.
Для освобождения грунтового массива от металлических тяг применяют различные методы, в том числе взрывные и пиротехнические. Недостатком известных конструкций является сложность и ненадежность, не гарантирующая извлечение тяги из грунта.
Известен наиболее близкий способ анкеровки испытываемой композитной полимерной арматуры в захватных муфтах разрывной машины и анкерное устройство /3/. Концы испытываемого элемента закрепляются полимерным или цементным твердеющим составом в концевых муфтах, представляющих собой металлические трубки с крышками.
У известного способа, принятого в качестве прототипа, имеются следующие недостатки: низкая производительность, т.к. требуется длительное время для набора прочности заливки, а также повышенный расход металлических трубок, т.к. испытательные муфты могут использоваться только один раз.
Техническая задача заключается в создании способа анкеровки неметаллической волоконной и композитной арматуры с обеспечением надежного прочного сцепления анкерного устройства с арматурой при уменьшении повреждений арматуры, а также в упрощении технологии процесса и возможности быстрой анкеровки арматуры непосредственно перед ее использованием (при испытании на растяжение, преднапряжения на стендах, использования в качестве инвентарной тяги и др.).
Поставленная задача решается таким образом, что в способе образования анкерного устройства арматуры, включающем насаживание на конец арматуры полой муфты и заполнение полости муфты твердеющим раствором с последующей выдержкой до затвердевания, согласно изобретению на конец арматуры насаживают полый металлический цилиндр, полость которого заполняют серной композицией и нагревают горячим воздухом до температуры плавления серы, после чего расплав серной композиции охлаждают до затвердевания с образованием жестко закрепленного на арматуре анкерного устройства, причем после использования арматуры серную композицию повторно расплавляют и сливают, а полый цилиндр снимают для повторного использования.
Поставленная задача решается также таким образом, что в анкерном устройстве неметаллической арматуры, включающем насаженную на конец арматуры полую муфту, полость которой заполнена затвердевшим раствором, согласно изобретению муфта выполнена в виде металлического полого цилиндра с раструбом для заполнения полости твердеющей композицией, при этом полость цилиндра заполнена затвердевшим расплавом серной композиции с обеспечением жесткой фиксации конца арматуры.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что на конец арматуры насаживают полый металлический цилиндр, полость которого заполняют серной композицией и нагревают горячим воздухом до температуры плавления серы, после чего расплав серной композиции охлаждают до затвердевания с образованием жестко закрепленного на арматуре анкерного устройства, причем после использования арматуры серную композицию повторно расплавляют и сливают, а полый цилиндр снимают для повторного использования.
Предлагаемое устройство отличается тем, что муфта выполнена в виде металлического полого цилиндра с раструбом для заполнения полости твердеющей композицией, при этом полость цилиндра заполнена затвердевшим расплавом серной композиции с обеспечением жесткой фиксации конца арматуры.
Технический результат заключается в повышении прочности сцепления композитной арматуры с захватным устройством, возможностью многократного использования анкерного устройства за счет свойств используемой серосодержащей композиции (низкая температура плавления, быстрый набор прочности, способность многократного использования) и возможности очистки анкерного устройства после использования его по назначению.
В качестве основного материала стыка используют техническую серу, модифицированную и превращенную, например, в материал Сульфотекс СБ, изготавливаемую по СТО 5718-003-37854292-2012. Эта сера - экологически чистая. При нагревании до 160°C градусов в таком материале отсутствуют выделения сероводорода и диоксида серы. Для придания дополнительных свойств (текучести расплава или вязкости твердого материала) в серу вводят пластификаторы, например этиленгликоль и глицерин, либо эластификаторы для снижения хрупкости, например нафталин и йод.
Предлагаемый способ реализуют в следующей технологической последовательности. Стыкуемые части, например конец арматурного стержня или каната, размещают в проектное положение в полости захватного устройства. Затем в раструб стыковочного пространства захватного устройства засыпают гранулированную серу и расплавляют ее на месте струей горячего воздуха, например техническим феном. Разогретая до температуры 140-145°C сера расплавляется и заполняет полость захватного устройства. Затем производят плавное охлаждение стыка. Для наиболее прочного соединения стыкуемых деталей корпус захватного устройства разогревают до температуры, близкой в температуре плавления серы (80-100°C). При охлаждении все компоненты стыкового соединения уменьшаются в размерах практически равномерно, за счет этого контакт серы и металла не нарушается, что в свою очередь обеспечивает высокую прочность соединения.
В качестве расплава целесообразно использовать серосодержащие композиты, в том числе смеси серы с песком, металлическими опилками, минеральной фиброй, которые расплавляются при невысокой температуре (менее 150°C), а после остывания ниже 100°C быстро отвердевают, а при температуре ниже 50°C имеют прочность 40-60 МПа.
Серосодержащие композиции, смеси серы с песком, металлическими опилками, смеси, армированные базальтовым или стеклянным волокном и пр., используют с добавками в количестве 5-25% по весу.
После окончания технологического цикла серосодержащую композицию в зажимах расплавляют горячим воздухом, затем сливают через отверстие в полости для повторного использования в следующих циклах. Для повышения сопротивления ударным и знакопеременным нагрузкам в состав припоя вводят дисперсные и волоконные наполнители, например стеклянную или базальтовую фибру, песок, известняковую муку и т.п.
Способ и устройство поясняются чертежами, где на фиг. 1 показана схема процесса фиксации стержня композитной арматуры в инвентарном захватном устройстве разрывной машины; фиг. 2 - разрез анкерного устройства композитной арматуры; фиг. 3 - разрез корня инъекционного анкера с извлекаемой тягой.
Анкерное устройство состоит из захватного устройства 1, насаженного на конец арматуры 2, в задней или боковой части захватного устройства 1 выполнен раструб 3 для размещения серных гранул 4.
Пример 1
Закрепление композитного стеклопластикового стержня при испытаниях на разрывной машине. В захватном устройстве 1 разрывной машины размещают стержень композитной арматуры 2. Захватное устройство 1 представляет собой металлический цилиндр с продольной полостью. Внутренние стенки выполнены с конусностью 1:10-1:20 и имеют поперечные борозды в виде конусной резьбы для увеличения сцепления припоя с металлом. В задней или боковой части захватного устройства 1 имеется раструб 3 для удобства размещения серных гранул 4 при их обработке струей горячего воздуха. В раструб 3 помещают гранулы 4 серного припоя, который расплавляют струей горячего воздуха из технического фена 5. Расплавленный серный припой 6 стекает и заполняет полость анкерного устройства 1, а после остывания и затвердевания жестко фиксирует стержень 2 в анкерном устройстве при испытании. Длину муфты целесообразно по расчетам принимать не менее 15 диаметров арматурного стержня. Особенно эффективны предлагаемый способ для анкеровки волоконных жгутов, канатов и пр., так как расплав серы пропитывает волокна и позволяет прикладывать нагрузку равномерно на все составляющие жгут волокна.
Пример 2
Анкеровку концов композитной арматуры производят непосредственно на упорах стенда безопалубочного формования преднапряженных бетонных конструкций (фиг. 2). Основная проблема, возникающая при использовании композитных стержней и волоконных канатов в качестве преднапряженной арматуры, - это анкеровка их концов в захватах силового упора стенда. Традиционные цанговые захваты раскалывают хрупкую полимерную матрицу композитной арматуры, а волоконную арматуру не захватывают, а перекусывают. Для преднапряжения арматуры на стендах раструб муфты удобнее размещать на боковой (верхней при горизонтальном расположении) части захватного устройства. После охлаждения расплава серной композиции арматуру натягивают на упоры стенда и бетонируют конструкцию. После набора прочности бетоном затвердевший расплав серной композиции нагревают до температуры плавления серы 150°C, серу сливают, а муфту используют повторно.
Пример 3
Производят закрепление тяги инъекционного грунтового анкера в захватном устройстве, размещенном в корне анкера (фиг. 3). Для устойчивости стен в грунте и шпунтовых ограждений используют грунтовые инъекционные анкеры. Они позволяют выполнять работы внутри котлована без помех. В массиве окружающего грунта остаются тяги анкеров, которые оказываются помехой последующим геотехническим работам. Перед установкой анкерной тяги 7 в скважину, заполненную твердеющим раствором 8, конец тяги спаивают с упорной трубой 9 по предлагаемому способу. После выполнения функций удержания ограждения котлована припой 6 в трубе 1, являющейся захватным устройством, расплавляют, например, нагревом спирали 10, после чего тягу 7 анкера извлекают из скважины для повторного использования
Источники информации
1 ГОСТ 6611.2-73. Нити текстильные. Захваты улиточные.
2. Анкеры извлекаемые. ИнжПроектСтрой. Интернет.
3. ГОСТ 31938-2012. Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие условия. Клеевые соединения муфт и композитных стержней арматуры по приложению Б.