Значение арматуры.
Арматура широко применяется в строительстве. Предназначена для увеличения прочности бетона. Является каркасом железобетонных конструкций (ЖБК) – фундаментов, межэтажных перекрытий, опор, стеновых панелей, мостов, лестниц и так далее.
Срок службы изделий из бетона зависит не только от его марки, но и от параметров арматуры (способности выдерживать длительные нагрузки, противостоять воздействию коррозии, соответствия температурным режимам эксплуатации). Изготовляется из низколегированной или углеродистой стали.
От качества арматуры зависит надежность и прочность ЖБК, зданий и сооружений в целом. Для его определения проводятся лабораторные испытания:
- Арматурной стали на растяжение и изгиб;
- Сварного шва на растяжение;
- Муфтовых соединений на растяжение.
При лабораторных испытаниях арматуры используются разрывные машины, гидравлические прессы, измерительный инструмент.
Виды арматуры.
Арматура для изготовления железобетона воспринимает все виды нагрузок (сжатие, растяжение, изгиб), равномерно распределяет их в теле бетона со снятием концентрированных напряжений, упрощает процесс монтажа конструкций. Имеет вид отдельных металлических стержней или сваренные из них каркасы.
Армирование может быть продольным или поперечным. При разработке схем армирования учитываются марка стали, форма профиля (периодический, гладкий), диаметр и масса погонного метра.
Дополнительно арматурой ЖБК считается арматурная строительная сетка. Представляет собой перпендикулярно размещенные ряды металлических проволок. В местах пересечения соединяются точечной сваркой. Между собой сетки различаются размером ячеек и диаметром проволоки.
Арматурные соединения.
Наиболее широкое применение получили четыре основных вида соединений.
Самым простым считается соединение арматуры внахлест. Такой вид соединения не обладает прочностью, кроме того, вызывает перерасход арматуры. Основное применение – в неответственных ЖБК и частном строительстве.
Сварное соединение арматуры. Одно из самых прочных и наиболее часто применяемых в промышленном строительстве.
Соединение обжимными муфтами. Востребованный способ, но требует тяжелого гидравлического оборудования.
Соединение резьбовыми конусными и цилиндрическими муфтами. Применяется при строительстве ответственных сооружений (жилых домов, ГЭС, мостов).
Проведение испытаний.
Оборудование для проведения испытаний.
Разрывные машины. Предназначены для проведения испытаний арматуры на растяжение или разрыв. Параметры машин подбираются по ГОСТ 28840-90.
Пресс. Предназначен для испытания строительных материалов на сжатие. При проведении испытаний на универсальной испытательной машине пресс не применяется. Его функция выполняется машиной.
Машины и пресс должны быть оснащены приспособлениями трех типов – с двумя опорами и оправкой; с V-образной выемкой и оправкой; с тисками.
Измерительный инструмент (линейка, штангенциркуль, рулетка, шаблоны, скобы). Предназначен для измерения линейных размеров образцов для испытаний. Должен обеспечивать измерения с погрешностью ± 1,0 мм.
Подготовка образцов для испытаний.
Отбор образцов производят согласно требованиям нормативных документов на металлопродукцию. Длина образца ø до 20 мм - не менее 200 мм, свыше 20 мм - не менее 10d. Начальная площадь образца периодического профиля вычисляется по специальной формуле. После определения массы (в кг) образец считается подготовленным к испытанию.
Испытание на растяжение.
Метод позволяет определить прочность арматуры при воздействии на нее механических нагрузок, создаваемых разрывной машиной. Определяется предел текучести, модуль упругости и относительное удлинение после разрыва.
Испытание проводится при температуре 20° C, если она не является заданной нормативными документами.
Образец устанавливается в машину и фиксируется зажимным механизмом. При проведении испытаний должны обеспечиваться надежное центрирование образца и плавность нагружения. После включения машины происходит его растяжение при постепенно увеличивающейся нагрузке до разрыва арматуры.
Полученные при испытании результаты обрабатываются по специальным формулам (ГОСТ 12004-81) и делается заключение о свойствах исследованной арматуры, которое оформляется протоколом.
Испытание на изгиб.
Суть метода заключается в деформации образца без изменения направления действия силы до достижения заданного угла изгиба.
Испытание проводится при температуре от 10 до 35° C. Образец устанавливается на пресс или универсальную разрывную машину в предназначенную опору и подвергается действию возрастающего усилия.
Полученные результаты заносятся в протокол испытания, который должен содержать следующую иформацию:
- Ссылку на стандарт;
- Идентификацию образца (тип материала, номер плавки, направлеие оси образца относительно изделия);
- Форму и размеры образца;
- Метод испытания;
- Результаты испытания.
Испытание арматурных соединений.
Арматурные соединения испытываются в соответствии с требованиями ГОСТ 10922-2012.
Сварные соединения испытываются на растяжение, срез, отрыв и разупрочнение.
На растяжение испытываются стыковые виды соединений. Образцы испытываются на разрывных машинах с применением специальных вкладышей и приспособлений, обеспечивающих крепление в захватах. Длина образца не менее 300 мм со стыком посредине. Расстояние между захватами должно быть не менее 10 диаметров образца. Испытываются три образца. Результаты испытания заносятся в протокол.
Испытанию на срез подвергаются крестообразные и нахлесточные соединения. Разрывные машины для испытаний оснащаются специальными захватами с вкладышами, которые обеспечивают свободное перемещение стержня под действием срезывающей силы. Результаты испытаний подтверждаются протоколом.
Испытание сварных соединений арматуры на отрыв проводятся при тавровых соединениях на разрывной машине. Расстояние между сварным соединением и захватом разрывной машины должно быть не менее 10d. Радиус вкладыша под плоским элементом закладной детали 150-200 мм, а радиус отверстия во вкладыше не более диаметра стержня. Схема испытания представлена рисунком и фото.
Соединения муфтами рассмотрим на примере соединений металлической стержневой арматуры методом механической опрессовки.
Исследование опрессованных соединений арматуры рассмотрим на примере обжимных муфт. При проведении испытаний определяется разрушающая нагрузка, относительное удлинение соединенных стержней арматуры и деформативность соединения. Испытания на растяжение проводят на разрывных машинах (ГОСТ 28840-90).
Требования к подбору образцов определяются ГОСТ 12004-81. Количество указывается в нормативно-технической документации на арматурную сталь. Масса образца определяется путем взвешивания на весах (ГОСТ 29329-92), а линейные размеры металлической линейкой (ГОСТ 427-75).
При испытании температура окружающей среды 20° C, допускается колебание в пределах 10-35° C.
Процесс испытания на растяжение описан в разделе о проведении испытаний арматуры («Испытание на растяжение»).
При определении деформативности опрессованного соединения испытания проводятся с использованием тензометра любого типа, обеспечивающего точность измерений ±0,01 мм. Схема установки тензометра на испытываемый образец приведена на рисунке.
Образец растягивается на разрывной машине до значения напряжения в арматуре δ = 0,6, затем до δ = 2,0. Полученные при этих замерах данные используется в формуле расчета значения упругой деформации опрессованного соединения.
Испытания на выносливость проводятся на испытательном оборудовании (пульсарах), обеспечивающим частоту приложения нагрузки в пределах от 1 до 200 Гц. Продолжительность испытания - до двух миллионов циклов или до обрыва образца на расстоянии, превышающим два диаметра арматуры от захватных приспособлений.
Испытания арматуры и арматурных соединений позволяют видеть соответствие расчетных параметров, заданных при проектировании железобетонных изделий.
