На рынке представлено множество различных типов арматурных стержней, классифицируемых по форме, таких как легкие круглые стержни, кольцевые стержни и серповидные стержни. При скреплении арматуры с бетоном свойства сцепления различных форм арматуры с бетоном могут различаться. В данной статье представлен эксперимент, который был проведен для определения жесткости сцепления стержней с различными профилями. В этом эксперименте было использовано новое приспособление для испытания прочности сцепления арматуры.

Ключевые слова: кольцевая арматура, сцепление, различный, профиль.

Введение

Многие исследователи высказывали предположения о разной прочности сцепления арматуры кольцевого и серповидного периодического профиля, тем не менее в нормах проектирования СП63.13330.2018 и более ранних редакциях этих норм не учитывается отличие совместной работы с бетоном арматуры этих профилей и прочность сцепления принимается равной. Ранее уже производились экспериментальные исследования, нацеленные оценку разности совместной работы с бетоном этих профилей, но они имели следующие недостатки:

a) Напряженное состояние бетона заделки и конструктивное решение зоны анкеровки (толщина защитного слоя, длина заделки) значительно отличалось от реальных конструкций.

b) Не было обеспечено единых условий — сравнения производились дляарматуры разных диаметров, при разной длине заделки и при разной прочности бетона.

Испытание на выдергивание [1] является одним из наиболее распространенных методов оценки прочности сцеплений в различных условиях, например, при различном характере деформации арматуры, различных бетонных покрытиях и различных условиях сдерживания. С помощью этого метода можно также изучить влияние формы арматуры на прочность сцепления. В данной работе исследователи рассматривают различные спецификации для вычерчивания образцов для испытаний и настройки в соответствии с поставленными целями. Сферой применения данной статьи являются текущие исследования по изучению влияния профиля армирования на прочность сцепления с помощью испытаний на выдергивание.

Цель работы заключается в сравнении прочности и жесткости сцепления для арматуры кольцевого и серповидного периодического профиля.

Задача исследования — испытание 2-х серий экспериментальных образцов при обеспечении единых условий сцепления и соответствующим реальным конструкциям напряженном состоянии и конструктивном решении образцов. В первую серию войдет 6 одинаковых образцов с заделкой арматуры серповидного профиля, во вторую — 6 образцов с заделкой арматуры кольцевого профиля.

После расчета и экспериментального определения прочности связи бетона можно рассчитать длину анкеровки арматуры, используя формулы и сравнивая длины анкеровки в нескольких странах, чтобы определить новую, более подходящую длину анкеровки арматуры.

Планирование эксперимента

1. Изготовление образцов

Марка бетона: В25

Тип бетона — тяжелый бетон

Таблица 1

Параметры образца

К — Кольцевой профиль, С — Серповидный профиль

Марка бетона: В25

Тип бетона — тяжелый бетон

Рис. 1. Длина арматурной связи и внутри образца

На внутренней стороне концов опалубки были зарезервированы резьбовые муфты для креплеения индикаторов часового типа, а также использование пены для остановки сцепления арматуры с бетоном. Здесь длина открытой арматуры составляет 24 см.

2. Конструкция испытательной оснастки [2]

Проведение испытаний подразумевается при защемлении верха испытательной оснастки (зажимного шлейфа) в губках испытательной машины, предназначенных для захвата плоских элементов. Испытуемый стержень закрепляется в нижнем захвате испытательной машины, а нагружение производится перемещением верхнего захвата, в котором закреплена оснастка.

Рис. 2. Конструкция испытательной оснастки

Испытание по принятой методике с использованием данной конструкции оснастки позволит создать в образце напряжённо-деформированное состояние аналогичное образцу конца балки по ASTM A944 [3].

Такое поведение при нагружении наиболее характерно для большинства реальных конструкций и позволяет исключить занижение получаемой прочности сцепления за счёт дополнительной отрывающей нагрузки на защитный слой бетона.

Рис. 3. Конструкция испытательной оснастки

3. Испытание на растяжение на испытательной машине

Таблица 2

Основные технические характеристики Instron -5989

Экспериментальные исследования производились командой из трёх человек, один из которых был оператором испытательной машины, двое других занимались установкой и извлечением образцов, а во время нагружения фиксировали показания индикаторов часового типа и, с применением ацетона, следили за моментом образования и развитием трещин.

Рис. 4. Общий вид испытательной установки с оснасткой и образцом Instron-5989

Экспериментальные результаты

В ходе эксперимента для каждого из образцов фиксировалось значение прочности сцепления, которое принималось равным максимальной нагрузке, развиваемой при испытании, и определялось по данным испытательной машины, а также нагрузки, при которой первая продольная трещина достигала рабочей грани образца.

Записанные и рассчитанные данные:

1. Усилие при образовании первой трещины, кН
2. Прочность анкеровки кН
3. Средняя прочность сцепления, МПа

Литература :

1. «Pull-out test for studying bond strength in corrosion affected reinforced concrete structures — a Review» — Nader Sadeghi, Akanshu Sharma Otto-Graf-Journal Vol. 18, 2019 — с. 261
2. «Исследование влияния интенсивности поперечного армирования и толщины защитного слоя на длину анкеровки арматуры периодического профиля в тяжелом бетоне» — Стахов Д. О. с.36–37
3. ASTM A944–10 Standard Test Method for Comparing Bond Strength of Steel Reinforcing bars to Concrete Using Beam-End Specimen
4. «Исследование сцепления арматуры с бетоном методом математического планирования эксперимента» — Е. М. Бабич, В. Е. Бабич, Е. Е. Поляновская