Приведены результаты испытания опытных образцов по изучению сцепления арматуры с керамзитобетоном на основе отходов фосфорного производства. Испытания проводили на гидравлическом прессе методом выдергивания стержня из бетона. При этом сдвиг загруженного и незагруженного концов арматуры замеряли 4 индикаторами часового типа, а ее деформации по длине заделки – тензодатчиками. Анализ результатов испытания показал возможность расчета анкеровки арматуры с данным видом бетона по СНиП 2.03.01-84*.

УДК 620.173; 666.973.2 (574.51)

К.К. БАКИРОВ, канд. техн. наук, с.н.с., профессор КазНИТУ им. К.И. Сатпаева, академик МАИН;
Ершат НУРБИКЕ, студент КазНИТУ им. К.И. Сатпаева, г. Алматы, Казахстан

Ключевые слова: сцепление, арматура, керамзитобетон на основе фосфорного шлака, жидкое стекло, зона анкеровки, сдвиг, напряжение, призма, прочность
Keywords: adhesion, fittings, expanded clay lightweight concrete on the basis of phosphorus slag, liquid glass, anchor zone, shear, tension, prism, strength

Проведено исследование прочности сцепления арматуры с керамзитобетоном на основе фосфорного шлака. Испытание велось на опытных образцах размерами 20х20х40 см. В качестве арматуры применен стержень диаметром 14 мм из стали класса А-III, проходящий в середине сечения по всей длине образца. Составы бетона приведены в таблице.

Таблица

№ состава	Расход материалов на 1 м³ бетона, кг
	керамзит фракций		песок		молотый шлак	жидкое стекло	Rb, МПа
	5-10 мм	10-20 мм	кварцевый	керамзитовый	молотый шлак	жидкое стекло	Rb, МПа
1	150	360	—	230	220	160	7,42
2	150	360	240	—	290	200	14,05

Испытания проводили на гидравлическом прессе методом выдергивания стержня из бетона. При этом сдвиг загруженного и незагруженного концов арматуры замеряли 4 индикаторами часового типа, а ее деформации по длине заделки – тензодатчиками.

В ранее проведенных исследованиях [1] была установлена частичная зависимость прочности анкеровки от длины зоны заделки и прочности бетона:

, (1)

где σs – напряжение в арматуре; Rb – призменная прочность бетона; Rб – кубиковая прочность бетона.

При переходе от действительных значений напряжения в арматуре и прочности бетона к расчетным с учетом призменной прочности длина зоны анкеровки выражается следующей зависимостью:

(2)

Для установления расчетного значения lan с учетом конкретных условий анкеровки арматуры в железобетонных конструкциях вводят коэффициент условия работы ωan и дополнительные факторы запаса. Поэтому в СНиП 2.03.01-84* расчетная длина зоны анкеровки выражена формулой:

, (3)

где d – диаметр арматуры; ∆λan – принимается по таблице.

Начало сдвига свободного конца стержня способствует ползучести бетона в зоне анкеровки. Однако если сдвиг незагруженного конца превышает 0,1 мм, то перемещения стержня при длительном действии нагрузки приводят к нарушению анкеровки. Поэтому все вышеизложенные расчетные значения длины зоны анкеровки определены из условия недопущения сдвига загруженного конца стержня более чем на 0,1 мм.

Результаты исследований показали, что среднее значение напряжения в арматуре при нарушении анкеровки (определенное по формуле σs=P/As, где Р – нагрузка при нарушении анкеровки; As – площадь сечения арматуры) для бетона первого состава равно 40,3 МПа, а для бетона второго состава – 55,2 МПа. Следовательно, при одинаковых геометрических размерах образцов уровень нагрузки повысился с увеличением прочности бетона. Анализом установлено, что напряжение в арматуре при нарушении анкеровки превышает его расчетное значение, определенной по формуле (1), в среднем на 7% и по СНиП – на 20%.

Рисунок. Деформация арматуры по длине зоны анкеровки образца

Изменения продольной деформации по длине заделки арматуры с ростом выдвигающей силы для бетона второго состава показаны на рисунке, из которого видно:

а) деформация имеет максимальное значение у загруженного конца и постепенно убывает по длине заделки;

б) при увеличении растягивающих напряжений в арматуре повышается и сила сцепления.

Для сравнения определяемой длины зоны анкеровки с расчетной принят момент, при котором сдвиг незагруженного конца стержня достигал 0,1 мм. Длину анкеровки замеряли от незагруженного конца до сечения образца, где деформация арматуры соответствует ее пределу текучести. При этом оказалось, что длина зоны анкеровки в среднем на 20% меньше расчетной. Таким образом, расчет анкеровки арматуры в стеклошлаковом керамзитобетоне можно производить по СНиП 2.03.01-84*.

Библиографический список

1. Мулин Н.М. Стержневая арматура железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1974.

2. Бакиров К.К. Керамзитобетон на бесцементном вяжущем. Materialy IX Mezinarodni Vedeko-Praktica Konference “Aktualni Vymozenosti Vedy – 2013”. 27.06.2013-05.07.2013. Praha: Publishing House “Education and Science” s.r.o. (Чехия), с. 75-77.

3. Бакиров К.К., Акебекова Ш.Т. Несущая способность сжатых железобетонных элементов из керамзитобетона на бесклинкерном вяжущем. Материали за 10-а международна научна практична конференция «Найновите научни постижения», – 2014. Том 31. Здание и архитектура. Физическа култура и спорт. – София: Бял ГРАД-БГ (Болгария), с. 32-35.