Результат интеллектуальной деятельности: АРМАТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ДИСПЕРСНОГО АРМИРОВАНИЯ БЕТОНА

Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона относится к области строительства, в частности к искусственной фибре для приготовления бетонов, и может быть использован в строительной индустрии.

Известен арматурный элемент, выполненный в виде отрезка металлической нити, используемый в бетоне в качестве армирующего элемента (SU №1707157, кл. E04C 5/07, 1992 г.).

Недостатком известного арматурного элемента является то, что он имеет монолитное сечение, обеспечивающее сцепление только по внешней поверхности элемента, что снижает прочность структуры бетона, приводящей к снижению эффективности его использования.

Наиболее близким техническим решением является арматурный элемент, выполненный в виде отрезка с загибами - анкерами на конце (Ф.Н. Рабинович. Композиты на основе дисперсноармированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: Монография. - М.: Изд-во АСВ, 2004. С.24-27).

Недостатком известного арматурного элемента является неполное сцепление по его внутренней поверхности, за счет неполного заполнения смесью внутренней части элемента, что снижает прочность структуры бетона, приводящей к снижению эффективности его использования.

Задачей настоящего изобретения является создание арматурного элемента бетона, с улучшенными анкерующими способностями - поверхностью повышенного сцепления и повышенного объема микроармирования.

Техническим результатом является получение арматурного элемента, повышающего структурную прочность бетона.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что по первому варианту арматурный элемент для дисперсного армирования бетона, выполнен в виде отрезка с анкерами. Согласно изобретению отрезок выполнен полым, а поверхность отрезка выполнена перфорированной с выпусками в виде усов. Кроме того, отрезок с анкерами может быть выполнен в виде тора или в виде элипсообразной сферической фигуры.

По второму варианту арматурный элемент для дисперсного армирования бетона выполнен в виде отрезка с анкерами. Согласно изобретению отрезок с анкерами выполнен в виде перфорированного листа. При этом отрезок с анкерами в виде перфорированного листа выполнен из сетки. Кроме того, отрезок с анкерами может быть выполнен в виде спирали или желобообразным, а также в форме волны.

Выполнение арматурного элемента полым, с перфорированной поверхностью и выпусками в виде усов позволяет, во-первых, за счет проникновения части смеси сквозь отверстия добиться более объемного микроармирования и сцепления бетонной смеси, а во-вторых, повысить прочность бетона за счет большего охвата объема армирований усами, что повышает эффективность работы арматурного элемента при сдвиговых деформациях.

Выполнение арматурного элемента из сетки в форме тора позволяет, во-первых, повысить объем внутреннего армирования, что создает более монолитную структуру и повышает прочность бетона, а во-вторых, позволяет упростить технологию его изготовления, что повышает эффективность использования арматурного элемента в целом.

Выполнение арматурного элемента в виде элипсообразной сферической поверхности позволяет повысить площадь распределения нормального напряжения, а соответственно, и прочность бетона.

При этом выполнение арматурного элемента в виде спирали повышает общее сцепление с бетонной смесью за счет образования поверхности периодического профиля, что повышает прочность бетона.

Выполнение арматурного элемента желобообразным позволяет повысить сцепление с цементным тестом бетонной смеси, соответственно повышается и прочность бетона.

Выполнение арматурного элемента в форме волны позволяет увеличить объем микроармирования и, соответственно, повысить прочность бетона.

Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен арматурный элемент в форме стержня; на фиг.2 - в форме элипсообразной сферической фигуры; на фиг.3 - в форме тора; на фиг.4 - в виде спирали; на фиг.5 - желобообразным; на фиг.6 - в форме волны

Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона, выполнен в форме полого стержня, состоящего из несущей части 1 с перфорированной поверхностью с отверстиями 2, при этом по всей внешней поверхности сделаны выпуски в виде усов 3 (фиг.1). Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона может быть выполнен в форме элипсообразной сферической фигуры и, состоящий из несущей части 1 с перфорированной поверхностью - с отверстиями 2 (фиг.2). Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона может быть выполнен в форме тора и, состоящий из несущей части 1 с перфорированной поверхностью - с отверстиями 2 (фиг.3). Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона может быть выполнен в виде спирали и, состоящий из несущей части 1 с перфорированной поверхностью - с отверстиями 2 (фиг.4). Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона может быть выполнен желобообразным и, состоящий из несущей части 1 с перфорированной поверхностью - с отверстиями 2 (фиг.5). Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона может быть выполнен в форме волны и, состоящий из несущей части 1 с перфорированной поверхностью - с отверстиями 2 (фиг.6).

Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона работает следующим образом.

При внесении в бетонную смесь арматурных элементов с перфорированной поверхностью часть смеси будет проникать сквозь отверстия внутрь элементов, тем самым повышая сопротивляемость сдвиговым деформациям и повышая общую прочность бетона.

При приложении нагрузки к бетону с арматурным элементом в нем развивается комплекс напряжений и деформаций, при этом внутренняя часть полого стержня арматурного элемента воспринимает нагрузку несущей частью 1 через отверстия 2, а усы 3 - распределяют часть нагрузки на бетон. При этом по поверхности арматурного элемента будут более равномерно распределяться напряжения и соответственно меньше возникать концентрации напряжений. Соответственно структура бетона будет работать по всему объему более равномерно, что обеспечит более долговечную работу бетонного изделия при воздействии динамических нагрузок.

При этом усы могут быть образованы на поверхности полого стержня - несущей части арматурного элемента, например, путем отгибания отдельных концов сетки. Последние за счет взаимного переплетения во время перемешивания создают более прочную монолитную структуру, которая позволяет воспринимать более высокие динамические нагрузки.

При исполнении оболочки в виде сетки, за счет непосредственного сцепления цементного теста в ячейках сетки с несущей частью арматурного элемента, часть общей нагрузки передается непосредственно несущей части с возможностью одновременного восприятия повышенной динамической нагрузки.

Пример

Тяжелую бетонную смесь готовится в соотношении - цемент: песок: арматурный элемент, как 1:3:5 при водоцементном отношении В/Ц=0,54. Марка портландцемента - М500. Песок - кварцевый с модулем крупности М_к=2,5. При этом изготавливаются два вида арматурного элемента - один в виде полых сплошных металлических стержней (трубочек), а другой - с перфорированной поверхностью (в виде трубочек) - из металлической сетки, из которых готовятся для испытаний, соответственно, два вида бетонных кубиков.

Приготовление бетонной смеси осуществляли вручную. Формование бетонных кубиков размерами 100×100×100 мм осуществляли на виброплощадке с круговыми колебаниями.

Вибрирование выполняется в течение 30 секунд. Отформованные кубики выдерживают 14 суток в нормальных условиях твердения, после чего их испытывают на прессе на сжатие. Прочность образцов на сжатие, содержащих арматурный элемент в виде полых сплошных металлических стержней (трубочек) из сетки, повышается на 14%. При осмотре испытанных образцов не было выявлено разрывов арматурного элемента в месте ее разрушения, при этом смесь - цементное тесто 0 проникло сквозь отверстия сетки, что повысило сцепление и соответственно армирующий эффект. Это подтверждает осуществление поставленной задачи - создания арматурного элемента бетона, с поверхностью повышенного сцепления и объема микроармирования, а также достижения технического результата - повышение прочности, т.е более эффективного использования арматурного элемента в бетоне - с возможностью ее работы в бетоне с восприятием повышенных как статических, так и динамических нагрузок.

Арматурный элемент для дисперсного армирования бетона был смоделирован и изготовлен в строительной лаборатории кафедры ПСК, а выполненные испытания доказали возможность его эффективного использования в качестве арматурного элемента в производстве железобетонных изделий с повышенными прочностными свойствами.