арматура композитная (варианты)

Формула изобретения

1. Арматура композитная, содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, отличающаяся тем, что рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

2. Арматура композитная, содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, отличающаяся тем, что рельеф поверхности стержня образован от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к композитной арматуре, которая применяется в строительных конструкциях: для армирования термоизоляционных стеновых панелей, монолитных бетонных и сборных зданий; для использования в конструктивных элементах зданий в виде отдельных стержней; для армирования грунта оснований 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 такого арматурного элемента является низкая степень сцепления с бетоном, низкая прочность на разрыв и изгиб изделия.

Известна арматура стеклопластиковая по патенту RU 2194135 (опубл. 10.12.2002), содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала и обмотку с уступами, которые выполнены в виде жгута нитей, пропитанных связующим и спирально нанесенных с натягом, равным 1/2÷1/10 диаметра вдавливания жгута в поверхность несущего стержня, причем диаметр навивки жгута составляет до 2d, где d - диаметр несущего стержня, при этом стержень может быть снабжен вторым жгутом нитей с противоположным направлением навивки первому, а также может быть выполнен со спиральными канавками, чередующимися с уступами.

Недостатком такого арматурного элемента является низкая прочность на разрыв и изгиб изделия.

Задачей создания изобретения является повышение качества изделия.

Указанная задача изобретения решается путем выполнения арматуры композитной, содержащей несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, у которого рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°, рельеф может быть образован также от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

Отличительными признаками предлагаемой арматуры композитной от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является то, что рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°, рельеф может быть образован также от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень, причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30-70°.

Благодаря наличию этих признаков у композитной арматуры повышается прочность на разрыв и изгиб.

Арматуру композитную изготавливают методом продольной протяжки со спиральной намоткой уступов из высокопрочного полимерного материала (стеклянных, базальтовых, углеродных и др. волокон), пропитанного эпоксидным компаундом на основе смолы ЭД-20 с отвердителем в соотношении, указанном в рецептуре (см. патент США 4829733, кл. 52-309.11, 1989 г.).

После отверждения полученный стержень разрезают на отрезки необходимой длины. Способ получения арматуры прост, технологичен, не требует разработки специального оборудования и не требует дополнительных капитальных затрат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена арматура композитная с рельефом поверхности стержня, созданным обмоточным жгутом.

На фиг.2 изображена арматура композитная с рельефом поверхности стержня, созданным от вдавливания съемного обмоточного жгута в несущий стержень.

На фиг.3 изображена арматура композитная с углом спиральной навивки 30° и 70°.

На фиг.4 показан график зависимости физико-механических свойств от угла нанесения спиральной навивки.

На фиг.5 показана зависимость между соотношением площадей сечений несущего стержня и жгута.

Арматура композитная содержит несущий стержень 1 (фиг.1) из высокопрочного полимерного материала (например, стекловолокно ГОСТ 17139-79, СВМ ТУ 6-06-1153-78, базальтовое волокно НРБ ТУ 5952-001-13308094-04) и обмотку с уступами 2. Уступы 2 выполнены в виде жгута таких же волокон, пропитанных связующим (например, эпоксидная смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 или полиэфирные смолы). Уступы 2 нанесены спирально с натягом, угол спиральной навивки составляет 30-70°, причем соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута от 3 до 25, а съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня.

Арматура композитная может быть выполнена с рельефом поверхности, образованным от вдавливания съемного обмоточного жгута 3 в несущий стержень 4 (фиг.2), причем канавки в сечении имеют обратный профиль обмоточного жгута, а соотношение площадей сечений несущего стержня и съемного обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, съемный обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, а угол навивки составляет 30°-70°.

При проведении испытаний арматуры композитной была выявлена зависимость физико-механических свойств от угла нанесения спиральной навивки. При угле навивки жгута на несущий стержень менее 30° разрушающее напряжение при разрыве _р достигает величины 1600 МПа. При угле навивки жгута на несущий стержень более 70° величина разрушающего напряжения при разрыве _р равна 1000 МПа (фиг.4).

Навивка жгута при угле более 70° производится с малым шагом, что уменьшает рельефность и ухудшает анкерующие свойства арматуры. При углах навивки жгута на несущий стержень менее 45° спиральная навивка выполняет не только функцию стягивания несущего стержня, но и влияет на улучшение физико-механических свойств арматуры, а при углах навивки жгута на несущий стержень менее 30° технически сложно обеспечить необходимую глубину вдавливания спиральной навивки в тело несущего стержня, что ухудшает анкерующие свойства арматуры.

Также при проведении испытаний арматуры композитной была выявлена зависимость между соотношением площадей сечений несущего стержня и жгута (фиг.5). Как видно из таблицы, чем меньше соотношение между площадью сечения несущего стержня и площадью сечения жгута спиральной навивки, тем выше величина разрушающего напряжения при разрыве _р, и чем больше это соотношение, тем меньше величина разрушающего напряжения при разрыве _р.

Изготовление арматуры композитной с улучшенными показателями прочности на разрыв и на изгиб происходит за счет регулирования натяжения ровингов несущего стержня и обмоточного жгута спиральной намотки, которая осуществляется с натягом для вдавливания жгута в «сырой» стержень. При обмотке жгут формирует стержень, одновременно вдавливаясь в него, и создает периодический профиль, причем жгут спиральной намотки за счет натяжения приобретает форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль силового стержня, что увеличивает прочность сцепления с бетоном.

Предлагаемая арматура композитная 1-го и 2-го вариантов исполнения обладает повышенной прочностью на разрыв, на изгиб, и как следствие повышается несущая способность строительных конструкций.