Прочность сцепления с бетоном
Обновлено: 13.05.2024
Сцепление бетона с арматурой
Экспериментально установлено, что сцепление арматуры с бетоном, твердеющим в нормальных условиях, зависит от состава бетона, степени его уплотнения и условий твердения. Ориентировочно можно считать, что сцепление вибрированного бетона с арматурой составляет 0,1 предела прочности при сжатии.
Тепловлажностная обработка отрицательно влияет на сцепление арматуры с бетоном. Опыты, проведенные С.А. Мироновым в 1939 г., показали, что прогрев образцов при температурах 50—80° С вызвал снижение прочности сцепления бетона с арматурой в более позднем возрасте на 10—30% против контрольных образцов, твердевших в нормальных условиях. Тем большего внимания заслуживает вопрос о влиянии автоклавной обработки на работу железобетонных конструкций.
Для изучения влияния автоклавной обработки на прочность сцепления арматуры с бетоном были проведены опыты. Образцы размером 10х10х20 см изготовлялись из бетона состава 1:2,5:4,3 при ВЩ = 0,65-0,67; портландцемент применялся марки 400. Строго в вертикальном положении в образцы устанавливались стержни из круглой стали диаметром 17,5—18 мм, длиной 30 см. Они имели совершенно гладкую поверхность. Перед укладкой бетона стержни протирались очищенным бензином для устранения жирных пятен. Бетонная смесь уплотнялась вибрированием в течение 1 мин.
Величина силы сцепления арматуры с бетоном определялась при помощи выдергивания стержней из призм на приспособленном для этого прессе. Полученное сопротивление выдергиванию стали из бетона состоит не только из сцепления, но и трения, имеющего место при испытании образцов.
Образцы после автоклавной обработки испытывались в 3-суточном, а контрольные — в 30-суточном возрасте. Результаты испытания образцов на сцепление представлены в табл. 45.
Анализируя полученные результаты, видим, что образцы на чистом портландцементе после запаривания дают только 40—42% прочности сцепления контрольных образцов, выдержанных 30 суток в нормальных условиях. Добавка молотого песка снижает прочность сцепления образцов нормального твердения и повышает прочность сцепления автоклавных. Лучшие показатели прочности сцепления были у автоклавных образцов при добавке 33% молотого песка. Однако и в этом случае ее величина была на 20% ниже, чем у образцов нормального твердения на чистом портландцементе. Образцы с добавкой молотого шлака после запаривания имели прочность сцепления также на 50—60% ниже, чем образцы, изготовленные на чистом портландцементе и хранившиеся в течение 1 месяца в нормальных условиях.
По данным Менцеля, прочность сцепления гладких стержней диаметром 5 мм с бетоном после автоклавной обработки на 50—55%-ниже прочности сцепления контрольных образцов, выдержанных на воздухе.
Менцель, а также Рейнсдорф отмечают, что сцепление бетона автоклавного твердения с арматурой может быть значительно повышено путем нанесения нарезки или применения арматуры периодического профиля. В таких случаях происходит механическое зацепление между поверхностью стали и цементным тестом, обеспечивающее полное использование прочности арматуры.
Опыты показали, что после автоклавной обработки, так же как и при нормальном твердении, существует определенная зависимость между прочностью бетона при сжатии и при сцеплении со сталью. Ориентировочно можно считать, что сцепление плотного бетона с гладкой арматурой круглого сечения составляет 0,045 предела прочности при сжатии, что соответствует требованиям, предъявлявшимся ранее нормами проектирования. С течением времени прочность сцепления бетона со сталью повышается за счет набухания, самоуплотнения и повышения прочности бетона во времени.
Прочность сцепления с бетоном
СМЕСИ СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НА ЦЕМЕНТНОМ ВЯЖУЩЕМ
Dry building cement binder mixes. Test methods
Дата введения 2009-01-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и МСН 1.01-01-96* "Система межгосударственных нормативных документов в строительстве. Основные положения"
* Документ не был принят на территории Российской Федерации. До 01.10.2003 действовал СНиП 10-01-94. - Примечание изготовителя базы данных.
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (СПбГАСУ) при участии фирмы "Максит", компании "Вакер Хеми Рус" (технический центр), АНО "Стандартинжинвест", ГОУ ДПО ГАСИС
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) (протокол N 32 от 21 ноября 2007 г.)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование органа государственного управления строительством
Государственное агентство по строительству и архитектуре при Правительстве
Агентство строительства и развития территорий
Департамент регулирования градостроительной деятельности Министерства регионального развития
Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве
4 Настоящий стандарт соответствует европейским стандартам ЕН 1323:1996 "Материалы для укладки плитки. Бетонная плита для испытаний" (EN 1323:1996 "Materials used for tile laying. Concrete slab for testing"); EH 1015-2:1998 "Методы испытаний кладочных растворов. Ч.2. Объемная заготовка образцов растворов и подготовка растворов для испытаний" (EN 1015-2:1998 "Test methods for masonry mortars. Part 2: Batch by volume for mortar samples and mortar preparation for testing"); EH 1015-12:2000 "Методы испытаний кладочных растворов. Ч.12. Определение прочности сцепления затвердевшего раствора с основанием" (EN 1015-12:2000 "Test methods for masonry mortars. Part 12: Bond strength of hardened mortar to base"); EH 1015-18:2002 "Методы испытаний кладочных растворов. Ч.18. Определение коэффициента впитывания влаги затвердевшим раствором вследствие капиллярного воздействия" (EN 1015-18:2002 "Test methods for masonry mortars. Part 18: Determination of moisture absorptivity due to capillary attack by hardened mortar") в части методов определения подвижности, водопоглощения при капиллярном подсосе, прочности сцепления с основанием (адгезии) и морозостойкости контактной зоны
5 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 марта 2008 г. N 63-ст в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2009 г.
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных (государственных) стандартов, издаваемых в этих государствах.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе (каталоге) "Межгосударственные стандарты", а текст изменений - в информационных указателях "Межгосударственные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Межгосударственные стандарты"
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на сухие строительные смеси (далее - сухие смеси), изготавливаемые на цементном вяжущем на основе портландцементного клинкера или на смешанных (сложных) вяжущих на его основе, на глиноземистом цементе, содержащие полимерные добавки в количестве, не превышающем 5,0% массы смеси, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте зданий и сооружений, и устанавливает методы определения следующих показателей свойств растворных (бетонных) смесей, готовых к применению, и затвердевших растворов (бетонов):
- подвижность по расплыву кольца;
- водопоглощение при капиллярном подсосе;
- прочность сцепления (адгезию) растворов (бетонов) с основанием;
- морозостойкость растворных и дисперсных смесей;
- морозостойкость контактной зоны.
Методы определения показателей свойств сухих смесей приведены в ГОСТ 31357.
Методы испытания сухих смесей, предназначенных для применения в конкретных условиях, устанавливают в нормативных или технических документах на эти смеси.
Настоящий стандарт не распространяется на смеси, изготовленные на специальных, гипсовых и полимерных вяжущих, а также на биоцидные и санирующие смеси.
Примечание - Термин "сложные вяжущие" применяют до пересмотра ГОСТ 31189.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
Прочность сцепления с бетоном
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МАТЕРИАЛЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ И РЕМОНТА БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Требования к ремонтным смесям и адгезионным соединениям контактной зоны при восстановлении конструкций
Materials and systems for the protection and repair of concrete structures. Requirements for products repair and bond connections for rehabilitation of structures
Дата введения 2015-09-01
1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "Триада-Холдинг"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных положений европейского регионального стандарта ЕН 1504-3:2005* "Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Определения, требования, контроль качества и оценка соответствия. Часть 3: Конструкционный и неконструкционный ремонт" (EN 1504-3:2005 "Products and systems for the protection and repair of concrete structures - Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity - Part 3: Structural and non-structural repair", NEQ) в части терминов и определений, требований к идентификационным испытаниям, номенклатуре показателей эксплуатационных качеств, числовым значениям этих показателей, оценке соответствия
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает требования к ремонтным смесям на цементных, модифицированных полимером цементно-полимерных и полимерных вяжущих, а также к их адгезионным соединениям (конструкционным и/или неконструкционным) в контактной зоне с бетоном восстанавливаемых конструкций, выполняемых следующими методами:
- нанесение ремонтной (растворной) смеси вручную, повторная укладка ремонтной (бетонной) смеси, нанесение ремонтной (растворной/бетонной) смеси методом набрызга;
- добавление бетона наращиванием ремонтной (растворной/бетонной) смеси;
- увеличение толщины защитного слоя, замена дефектного бетона.
1.2 Стандарт распространяется на ремонтные смеси и их адгезионные соединения в контактной зоне с бетонными и железобетонными конструкциями (далее - бетонные конструкции или конструкции), открытым атмосферным воздействиям, а также закрытым - подземным или подводным, как находящимся в эксплуатации, так и вновь возводимым.
1.3 Стандарт не распространяется на особые случаи выполнения адгезионных соединений контактной зоны в экстремальных условиях окружающей среды (например, при особо низких температурах), а также в особых обстоятельствах, таких как непрогнозируемые воздействия (например, транспорта или льда) или нагрузки вследствие землетрясения, на которые распространяются специальные требования.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 9.716-91 Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные. Методы определения содержания пластификатора при старении
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 5382-91 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа
ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытаний
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия
ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний
ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 9533-81 Кельмы, лопатки и отрезовки. Технические условия
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний
ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки
ГОСТ 12020-72 Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред
ГОСТ 12423-2013 (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)
ГОСТ 12497-78 Пластмассы. Методы определения содержания эпоксидных групп
ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотности
ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования
ГОСТ 17537-72 Материалы лакокрасочные. Методы определения массовой доли летучих и нелетучих, твердых и пленкообразующих веществ
ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
ГОСТ 19286-77 Каолин обогащенный. Метод определения гранулометрического состава
ГОСТ 22685-89 Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия
ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия
ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона
ГОСТ 24544-81 Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести
ГОСТ 26633-2012 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава
ГОСТ 27271-2014 (ISO 9514:2005) Материалы лакокрасочные. Метод определения жизнеспособности многокомпонентных систем
ГОСТ 29127-91 (ИСО 7111-87) Пластмассы. Термогравиметрический анализ полимеров. Метод сканирования по температуре
ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть
ГОСТ 30459-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности
ГОСТ 30744-2001 Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка
ГОСТ 31189-2003 Смеси сухие строительные. Классификация
ГОСТ 31356-2007 Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний
ГОСТ 31357-2007 Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия
ГОСТ 31383-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний
ГОСТ 32016-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Общие требования
ГОСТ 32017-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к системам защиты при ремонте
ГОСТ 32618.2-2014 (ISO 11359-2:1999) Пластмассы. Термомеханический анализ (ТМА). Часть 2. Определение коэффициента линейного теплового расширения и температуры стеклования
ГОСТ Р 52487-2010 (ИСО 3251:2008) Материалы лакокрасочные. Определение массовой доли нелетучих веществ
ГОСТ Р 53653-2009 (ИСО 9514:2005) Материалы лакокрасочные. Метод определения жизнеспособности многокомпонентных систем
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это приложение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 31189, ГОСТ 31357 и ГОСТ 32016, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 смесь грунтовочная (связующая): Составляющая ремонтной системы, используемая для повышения адгезии ремонтной смеси с бетоном основания (в контактной зоне) в целях получения долговечного сцепления, которое не нарушается под воздействием влаги и высокощелочной среды.
3.2 сроки загустевания: Период, при превышении которого утрачивается удобоукладываемость ремонтных смесей на цементных, модифицированных полимером цементно-полимерных вяжущих.
3.3 ограниченная усадка/расширение: Способность затвердевшей ремонтной смеси или системы в состоянии сцепления с бетоном основания воспринимать напряжения вследствие объемных деформаций.
3.4 совместимость тепловых свойств: Свойство затвердевшей ремонтной смеси или системы в состоянии сцепления с бетоном основания воспринимать цикличные изменения температуры.
4 Требования к выбору показателей свойств ремонтных смесей и показателей эксплуатационных качеств адгезионных соединений контактной зоны. Общие положения
Показатели свойств ремонтных смесей и показатели эксплуатационных качеств адгезионных соединений контактной зоны, предназначенных для восстановления конструкций согласно установленным принципам и методам по ГОСТ 32016, подразделяют на основные - для всех предназначенных целей применения и дополнительные - для некоторых предназначенных целей применения. Подразделение показателей приведено в таблице 1.
Таблица 1 - Показатели свойств затвердевших ремонтных (растворных/бетонных) смесей и показатели эксплуатационных качеств адгезионных соединений контактной зоны
По принципу
3 - восстановление бетона конструкций для методов
По принципу
4 - усиление конструкций для метода
По принципу
7 - сохранение пассивного состояния арматуры для методов
3.1 - нанесение растворной смеси вручную;
3.2 - повторная укладка бетонной смеси;
3.3 - нанесение растворной/ бетонной смеси методом набрызга
4.4 - добавление бетона
7.1 - увеличение толщины защитного слоя;
7.2 - замена загрязненного или карбонизированного бетона
1 Прочность на сжатие и плотность
2 Содержание хлор-ионов
3 Прочность сцепления с основанием (адгезионное соединение контактной зоны)
4 Ограниченная усадка/расширение
5.1 Стойкость к карбонизации
5.2 Совместимость тепловых свойств контактной зоны:
- замораживание/оттаивание в солях;
- замораживание/оттаивание на воздухе;
- тепловой удар - эффект "грозового ливня"
6 Модуль упругости
7 Коэффициент линейного теплового расширения
8 Капиллярное водопоглощение
Допускается модификация методов испытаний.
Требование не относится к ремонту неармированного бетона.
При воздействии циклов по показателям 5.2 это испытание дополнительно не требуется.
Не требуется, если ремонтная система включает в себя защиту поверхности от карбонизации по ГОСТ 32017 или представляет собой раствор на полимерном вяжущем.
Зависит от условий воздействия внешней среды.
Только для раствора на полимерном вяжущем.
Коррозионная стойкость определяется требованиями по содержанию хлоридов и капиллярному водопоглощению.
- основной показатель; - дополнительный показатель.
1 Номера и соответствие методов, реализующих принципы в головке таблицы, - по ГОСТ 32016.
2 Метод 3.1 - Нанесение ремонтной (растворной) смеси вручную при замене бетона с нарушенной структурой; метод 3.2 - повторная укладка ремонтной (растворной) смеси при замене бетона с нарушенной структурой; метод 3.3 - нанесение ремонтной (растворной/бетонной) смеси методом набрызга при замене бетона с нарушенной структурой; метод 4.4 - добавление бетона на поверхность усиливаемой конструкции наращиванием ремонтной (растворной/бетонной) смеси; метод 7.1 - увеличение толщины защитного слоя бетона поверх арматуры наращиванием ремонтной (растворной) смеси; метод 7.2 - замена дефектного бетона, загрязненного или карбонизированного, на ремонтную (растворную/бетонную) смесь.
3 Все указанные методы предусматривают восстановление объемной структуры бетона и/или геометрии ремонтируемой конструкции с созданием адгезионного соединения контактной зоны за счет свойств ремонтной смеси или системы, включающей в себя грунтовочную (связующую) смесь.
Адгезия или прочность сцепления
Адгезия, или прочность сцепления, - возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных твёрдых или жидких тел (фаз), приведённых в соприкосновение.
Физический смысл: адгезия характеризуется силой, необходимой для разделения поверхностей, или удельной работой адгезионного отрыва. Единицы измерения адгезии кгс/см 2 или МПа.
Частный случай адгезии – когезия - взаимодействие соприкасающихся одинаковых тел, т.е. сцепление внутри однородного материала. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.
Причины возникновения и ослабления адгезии
Причинами возникновения адгезии служат:
- Силы межмолекулярного взаимодействия;
- Силы химической (ионной, металлической) связи;
- Взаимная диффузия, т.е взаимное проникновение молекул контактирующих тел, сопровождающееся размыванием границы раздела фаз и переходом адгезии в когезию.
Отрицательно на адгезию влияет усадка. Чем больше величина усадки растворной смеси, тем вероятнее появление в зоне контакта усадочных трещин, ослабляющих сцепление.
Измерение адгезии растворов (бетонов) с основанием
Определение прочности сцепления (адгезии) различных видов бетонов проводят по ГОСТам, а в иных случаях и стандартам производителей. Совокупность методов измерения силы отрыва или скалывания при адгезии называется адгезиометрией. Адгезия может быть измерена при помощи прямых (с нарушением адгезионного контакта), неразрушающих (с измерением ультразвуковых или электоромагнитных волн) и косвенных (характеризующих адгезию лишь в сопоставимых условиях) методов.
Прочность сцепления с основанием растворов сухих строительных смесей на цементном вяжущем регламентируется ГОСТ 31356-2007. Согласно этому ГОСТу для сертификационных и арбитражных испытаний прочность сцепления определяется по силе отрыва образца затвердевшего раствора от основания - бетонной плиты, изготовленная по установленному режиму твердения из бетона определенного состава. Поверхность плиты должна быть категории A3 по ГОСТ 13015, класс бетона не ниже В20 по ГОСТ 26633.
На бетонную плиту наносится смесь толщиной не более 10 мм с использованием трафарета из нержавеющей стали или без него.Твердение образцов происходит в камере по установленному режиму с общей продолжительностью течение 28 суток.
Через 27 суток к затвердевшим образцам эпоксидным или другим быстротвердеющим клеем высокой прочности приклеивают металлический штамп и продолжают хранение образцов при температуре 20°С и относительной влажности 65% в течение 24 ч.
Силу отрыва образцов от основания определяют через 24 ч на прессе или другом средстве измерения, прикладывая к штампу нагрузку со скоростью ее нарастания (250 ± 50) Н/с.
При испытании отмечают характер отрыва образцов от основания – рисунок 1. Возможные варианты отрыва:
- АТ-1 – адгезионный отрыв по границе образец-основание. Значение, полученное при испытаниях, равно фактической прочности сцепленияю.
- АТ-2 – когезионный отрыв по телу образца. Прочность сцепления больше значения, полученного при испытаниях.
- АТ-3 – отрыв по телу основания. Прочность сцепления больше значения, полученного при испытаниях. На практике на большинстве бетонов при силе отрыва свыше 1,6МПа происходит когезионный отрыв по основанию.
Рис.1. Варианты отрыва образца от основания
1 - металлический штамп; 2 - клей;
3 - образец; 4 - бетонная плита (основание)
Определение предела прочности сцепления с бетоном
Настоящий метод устанавливает требования к испытаниям по определению прочности сцепления АКП с бетоном осевым выдергиванием из куба или испытанием балки на изгиб.
Метод основан на определении значений сдвиговых напряжений по границе сцепления АКП с бетоном, реализующихся при максимальной нагрузке, полученной при растяжении образца до разрушения, независимо от того,
где образец разрушился (по стержню или по границе сцепления стержня с бетоном).
Д.2 Образцы
Д.2.1 Образцы для испытаний отбирают методом случайного отбора от контролируемой партии АКП и обязательно сопровождают актом отбора образцов, в котором указывают:
- тип волокна и связующего вещества;
- число и размеры образцов;
- показатели, для контроля которых отобраны образцы;
- подпись лица, ответственного за отбор.
При отборе и подготовке образцов для испытаний следует избегать деформирования и нагревания, воздействия ультрафиолетового света и других воздействий окружающей среды, которые могут привести к изменениям свойств материала.
Число образцов, отобранных для испытаний, должно соответствовать требованиям таблицы 7.
Д.2.2 Образцы для испытаний осевым выдергиванием из куба состоят из бетонных кубов, по центру которых вертикально устанавливают стержень АКП с испытательной муфтой перпендикулярно или параллельно направлению укладки бетона (см. рисунок Д.1). Размеры бетонных кубов в зависимости от диаметра АКП указаны в таблице Д.1.
Общая длина образца для испытания определяется:
- условиями заделки в бетон;
- условиями установки образца в испытательную машину;
- конструкцией испытательной муфты.
Таблица Д.1 — Размеры образцов для испытаний, мм
| Номинальный диаметр АКП | Размер ребра бетонного куба | Длина сцепления АКП с бетоном |
|---|---|---|
| 10 | 100 | 5 |
| От 12 до 18 | 150 | |
| " 20 " 30 | 200 |
Общая длина образца для испытания определяется:
- условиями заделки в бетон;
- условиями установки образца в испытательную машину;
- конструкцией испытательной муфты.
Д.2.3 Вне зоны сцепления заделанный в бетон стержень должен быть защищен поливинилхлоридным вкладышем или трубкой.
Д.2.4 Поверхность образца с вертикально заделанным стержнем следует закрыть стальной квадратной плитой с длиной стороны не менее 200 мм и толщиной 20 мм, которая используется как несущая поверхность при испытаниях и исключает силовое воздействие на бетонный куб. В центре плиты должно быть отверстие для стержня необходимого диаметра.
Д.2.5 Образцы для испытаний балки на изгиб (см. рисунок Д.2) состоят из двух половинок, соединенных между собой в растянутой зоне испытуемым стержнем АКП, а в сжатой зоне шарниром в виде двух закладных деталей и стальным цилиндром между ними. АКП на середине каждой из половинок имеет зону сцепления с бетоном, равную 10, а вне зоны сцепления - расположенную в поливинилхлоридной трубке.
Рисунок Д.1 — Схема установки АКП в бетон куба
1 - стержень; 2 - поливинилхлоридный вкладыш или трубка; 3 - стальной цилиндр
Рисунок Д.2 - Схема установки АКП в бетон при испытаниях балки на изгиб
Д.2.6 Рекомендуется следующий метод укладки бетона в форму:
- бетонную смесь укладывают четырьмя слоями примерно одинаковой толщины и штыкуют каждый слой 25 раз металлическим стержнем диаметром 16 мм;
- после уплотнения верхнего слоя заглаживают поверхность и защищают от испарения влаги, в т. ч. и в зоне примыкания вертикально установленного стержня с бетоном.
Д.2.7 К бетону предъявляют следующие требования:
- размер заполнителя 20—25 мм;
- марка подвижности бетонной смеси П3;
- класс бетона по прочности на сжатие В25.
Д.2.8 Прочность бетона на сжатие определяют по кубам с размером ребра 100 мм числом не менее 3 шт.
Распалубку образцов проводят не ранее 24 ч после изготовления. Образцы хранят в нормальных условиях. Возраст образцов при испытаниях — 28 сут.
Д.2.9 Опытные образцы перед испытанием выдерживают в соответствии с требованиями ГОСТ 12423.
Д.3 Аппаратура и материалы
Д.3.1 Испытательная машина по ГОСТ 28840 должна обеспечивать:
- нагрузку, превышающую прочность образца при испытаниях на контролируемый показатель;
- измерение нагрузки и расстояния между траверсами с погрешностью не более 0,5 %;
- скорость перемещения активной траверсы в диапазоне от 5 до 100 мм/мин.
Д.3.2 Для измерения проскальзывания АКП в бетоне используют тензометры, линейные датчики перемещений, аналоговые или цифровые индикаторы с точностью показаний до 0,01 мм (измерители проскальзывания).
Д.3.3 Для изготовления образцов для испытаний требуются:
- металлические формы для изготовления бетонных кубов и балок с отверстиями для установки стержня АКП
необходимого диаметра, которые должны быть водонепроницаемыми и легко демонтироваться без повреждений стержней;
- испытательные муфты в соответствии с таблицей Б.1 приложения Б.
Д.4 Проведение испытаний
Д.4.1 Условия испытаний должны соответствовать подразделу 3.15 ГОСТ 15150.
Д.4.2 Образец для испытаний осевым выдергиванием из куба устанавливают так, чтобы опорная плита бетонного куба, из которой выступает свободный конец стержня, соприкасалась через мягкую прокладку с подвижной траверсой испытательной машины (см. рисунок Д.3).
1 — измеритель проскальзывания на свободном конце стержня; 2 — образец; 3 — опорная плита; 4 — мягкая прокладка; 5 — подвижная траверса испытательной машины; 6 — неподвижная траверса испытательной машины; 7 — испытательная муфта
Рисунок Д.3 — Схема испытания образца при осевом выдергивании из куба
Д.4.3 Несущий блок должен находиться на опоре, которая передает реакцию на силоизмерительное устройство испытательной машины.
Д.4.4 Выступающий стержень должен проходить через узел несущего блока и опорную пластину, а испытательная муфта должна быть установлена через неподвижную траверсу или в зажимах испытательной машины.
Д.4.5 На свободном конце стержня устанавливают измеритель проскальзывания.
Д.4.6 Расстояние между верхней поверхностью неподвижной траверсы или зажимов испытательной машины до поверхности, где установлен измеритель проскальзывания, измеряют с точностью до ± 0,01 мм.
Д.4.7 Если стержень разрушился или проскользнул в испытательной муфте раньше, чем произошло его проскальзывание в бетоне, или вследствие растрескивания бетона значительно снизилась прилагаемая нагрузка, то данные измерений не принимают, а испытания повторяют на дополнительном образце из той же партии.
Д.4.8 Если в результате испытаний произошло раскалывание бетона, то требуется увеличить размер ребра бетонных кубов или использовать для испытаний балки.
Д.4.9 Испытания балки на изгиб проводят по схеме испытания, приведенной на рисунке Д.4. На торцах балки, на конце стержня устанавливают измеритель проскальзывания.
Рисунок Д.4 — Схема испытания образца изгибом балки
Д.4.10 Регистрацию прилагаемой нагрузки, показания измерителя проскальзывания проводят с равным шагом, который составляет 10 % предполагаемой нагрузки проскальзывания стержня на значение 0,25 мм. На каждом шаге нагрузки образцы для испытаний выдерживают 15 с и в это время снимают показания измерителей проскальзывания. Затем образец нагружают до разрыва стержня или разрушения бетона, или проскальзывания стержня на 2,5 мм, регистрируют нагрузку и значение проскальзывания с точностью ± 0,01 мм.
Д.4.11 Нагружение образца проводят со скоростью не более 20 кН/мин.
Д.5 Обработка результатов испытаний
Д.5.1 Строятся диаграммы «напряжение сцепления — проскальзывание» для каждого образца.
Д.5.2 Определяют средние напряжения сцепления, вызывающие проскальзывание свободного конца стержня 0,05; 0,10 и 0,25 мм и максимальное напряжения сцепления.
Д.5.3 Напряжение сцепления с бетоном tr, МПа, для испытаний осевым выдергиванием из куба вычисляютпо формуле
где P — прилагаемая нагрузка, Н;
c — номинальная длина окружности стержня, c = p d, мм;
Lfb— длина заделки стержня в бетон, мм.
Д.5.4 На каждом шаге прилагаемой нагрузки значение проскальзывания на свободном конце стержня вычис-
ляют как разность показания измерителя проскальзывания и упругого удлинения стержня.
Д.5.5 Упругое удлинение S, мм, определяют по формуле
где P — нагрузка, Н;
L — длина от верхней поверхности неподвижной траверсы или зажимов испытательной машины до места уста-
новки измерителя проскальзывания на свободном конце стержня, мм;
A — площадь поперечного сечения, A = pd 2/4, мм2.
Д.5.6 Напряжение сцепления с бетоном tr, МПа, для испытаний балки на изгиб вычисляют по формуле
Д.5.7 Осевое усилие в стержне Nx, Н, в середине балки вычисляют по формуле
.jpg)
где M — общий момент в сечении, который разделяет балку на половинки, Н × мм;
z — плечо внутренней пары в сечении, разделяющее балку на две половины, равное расстоянию от оси стержня до оси стального цилиндра в сжатой зоне, мм.
Д.6 Протокол испытаний
Протокол испытаний должен включать в себя:
- сведения об образцах, приведенные в акте отбора образцов;
- наименование организации, проводившей испытание;
- дату проведения испытаний;
- сведения об условиях, при которых проведены испытания;
- геометрические характеристики каждого образца;
- сведения о бетоне: состав и подвижность бетонной смеси, прочность на сжатие образцов бетона в возрасте 28 сут;
- сведения о стержнях, приведенные в акте отбора образцов на испытания: предел прочности при растяжении и модуль упругости, размеры опытных образцов, длину стержня, связанного с бетоном;
- значения измеряемых характеристик для каждого опытного образца;
- значения характеристик каждого образца, полученные при обработке результатов испытания;
- средние значения характеристик и результаты статистической обработки полученных данных;
- вид разрушения, диаграмма «напряжение сцепления — проскальзывание» для каждого образца;
Сцепление арматуры с бетоном
Бетон и металлические стержни при их соединении, начинают работать вместе, добавляя друг другу механические и физические свойства.
Это успешное взаимодействие возможно, из-за появления между ними силы сцепления. Связь возникает по всей площади их соприкосновения, а после появления нагрузок не дает арматуре сдвигаться. Так железобетон получает свое фундаментальное свойство, за что он и ценится как строительный материал.
От чего зависит прочность сцепления?
Эта величина зависит от сопротивляемости цементного камня выдергиванию из него стержня, также на нее влияют факторы:
- проскальзыванию арматуры препятствует ее периодический профиль, продольные ребра и выступы. Их связь с бетоном создает в нем сопротивление, которое при нагрузках не дает стержню двигаться.
- Механические свойства арматурной стали, высота профильного ребра и ее диаметр.
- Склеивание цементного раствора и поверхности металла.
- Существенно влияют свойства и качество бетонной смеси, возраст, М цемента, заполнители и их % составления. Значение имеет низкое водоцементное отношение.
- Приготовление и заливка б/смеси по нормам стандартной технологии, с уплотнением и соблюдением влажного режима для ее схватывания.
Ранее считалось, что на поверхности соприкосновения прута и цементной смеси, при ее усадке и схватывании, образуются силы трения. Но недавние опыты привели к заключительному выводу, что в действительности такие силы отсутствуют. Еще выяснилось, что обжим прута при схватывании смеси негативно влияет на его сопротивляемость выдергиванию.
В какой степени влияет адгезия на прочность связи? При адгезии в местах соединения начинают работать силы притяжения и взаимосвязи на молекулярном уровне. Но при возникновении даже небольших усилий, силы адгезии разрушаются, поэтому их влияние не будет значимым.
Результаты испытаний над образцами показывают, что в основном прочность сцепления зависит от состояния поверхности арматуры. Чем более гладкая, даже полированная поверхность, тем быстрее выдергивается стрежень. Первостепенную роль для величины сцепления выполняет периодический профиль (ребра жесткости и выступы). Профилированная поверхность сопротивляется сдвигам сильнее в 3 раза, чем гладкий пруток.
Зависимость длины заделки от напряжения и диаметра сечения
Возникающее сцепление рассредотачивает нагрузки между стальными прутами и цементным камнем, это особенно нужно, когда в нем начинаются деформации неупругого характера и появляются трещины. Распределение напряжений помогает избежать избыточного расширения трещин.
Напряжения Tbd вдоль стержня располагаются неравномерно. Их максимальные значения Tmax образуются через небольшой интервал от конца, на это указывает эпюра напряжений испытуемого образца, и они не зависят от длины заделки Lan. Их величина может быть больше прочности цементного камня в несколько раз, поэтому в торцах необходимо контролировать плотность укладки бетона к арматуре.
Величину сцепления выражают через отношение среднего напряжения к площади поверхности заделки формулой:Tbd m=NdLan.
Для гладкой арматуры средние значения Tbd m от 2,5 до 4 МПа, а для профилированной до 7 МПа.
Если длину заделки выразить через напряжение N=d2/4, то получим ее выражение:
Прямая пропорциональность формулы показывает, что с увеличением диаметра сечения и напряжения, нужно увеличивать протяженность заделки. При увеличении Tbm прочности бетона можно уменьшить длину заделки, или для ее уменьшения можно применить периодический профиль.
Экспериментальным путем определили, что для прочной связи протяженность заделки при гладких поверхностях прута 30-40 диаметров, а для профилированных 15-20 диаметров.
Также обнаружили разную реакцию опытного образца на продавливание и выдергивание. При продавливании сила взаимосвязи больше, потому что сжатый стержень начинает расширяться поперек и возникает добавочное сопротивление бетона.
Поэтому продольное растягивание стержней предполагает большую длину их заделки, а также ограниченный размер диаметра.
Анкера
Для гладких прутков, без профиля, в торцах необходима анкеровка. На конце балки, где эпюра напряжений показывает максимальные значения, превышающие прочность цементного камня, монтируется анкер. Для гладких прутьев это будет загнутый крюк, петля, поперечный отрезок.
Для сварной сетки из прутьев без профиля функцию анкеров будут выполнять ее крайние поперечные связи.
Профилированная арматура не нуждается в крюках, но у нее может быть отгиб (лапка.)
Длина анкера рассчитываются, и она не менее 15 d анкеруемого прута или 200 мм.
Недостаточное сцепление
При недостаточной связи металла и цементного камня их взаимодействие резко сокращается. Металл уже не может передавать упругие свойства, делая цементный камень жестким, и возникают трещины. В арматуре появляются удлинения, которых не было бы при достаточном сцеплении. Трещины увеличиваются, быстро раскрываются и наступает аварийное состояние конструкции.
Читайте также: