Усиление железобетонных конструкций

Прочность, деформативность и трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов, усиленных тремя видами композитных материалов, исследовались на опытных образцах прямоугольного профиля. Балки загружались двумя силами с расчетным пролетом 1,8 м.

Для проведения экспериментов были приняты: тяжелый бетон проектного класса В35, который все чаще используется в настоящее время в массовом строительстве; стальная арматура периодического профиля классов А500 и А600, которые с 1.01.2013 рекомендованы [3] к преимущественному применению для обычных железобетонных конструкций; три вида композитных материалов, а именно стеклоткань прямоугольного плетения, углеткань с однонаправленными волокнами холодного отверждения и ламинаты на основе однонаправленных углеродных волокон горячего отверждения. Оба вида композитных материалов на основе углеродных волокон и все расходные материалы, необходимые при усилении изгибаемых железобетонных элементов, — грунтовка, шпатлевка и клеящие составы, были предоставлены Московским отделением MBRACE ООО «БАСФ строительные системы».

Для тяжелого бетона с проектным по прочности классом В35 использовался щебень крупностью 5−25 мм из плотного известняка, закупленного на рынке строительных материалов. Щебень марки 800 имеет плотную микрокристаллическую структуру, темно-серый цвет и неровный раковистый излом. В качестве мелкого заполнителя использовался кварцевый речной песок с насыпной плотностью 1650 кг/м3 и модулем крупности 1,25. прочность железобетонный бетон стеклоткань Состав тяжелого бетона подбирался расчетно-экспериментальным методом. Подвижность бетонной смеси составляла 1−2см осадки стандартного конуса. При подборе составов использовался тот же портландцемент Новороссийского завода «Пролетарий» активностью 500, что и при изготовлении опытных образцов. При подборе состава использовались три серии образцов (по пять в каждой), которые до момента испытания в возрасте 28 суток [4;8] хранились в полуподвальном помещении лаборатории во влажных опилках при температуре 16−20 ^о С.

В пересчёте на изготовление двух опытных образцов сечением 220Ч25Ч12,5 см и 5 кубиков стандартных размеров с общим объемом 0,185 м³. расход материалов составлял: цемент — 83 кг; кварцевый песок — 84,9 кг; щебень крупностью (5−25) -234,4 кг; вода — 33,2 л.

В качестве продольной рабочей арматуры в опытных балках применялась рифленая горячекатаная сталь классов А500 и А600 диаметром 10 и 14 мм соответственно. Монтажная и поперечная арматура была выполнена из стали класса В500 диаметром 6 мм. Перед изготовлением каркасов для опытных образцов, арматура была испытана на разрыв согласно ГОСТ [5] на машине типа (ИР-200) Все характеристики стали были определены как среднее арифметическое значение результатов испытаний пяти образцов по каждому классу стали.

Для усиления растянутой зоны балок внешним армированием нами были выбраны три вида композитных материалов со следующими характеристиками: стеклоткань EWR400, изготовленная в Китае; углеткань с однонаправленными волокнами холодного отверждения (MBRACE® CF 230/4900.450g/5.50 m), и ламинаты (полосы) из однонаправленных углеродных волокон (MBRACE FIB LAM CF 210/2800. 50Ч1,4.100 m.), изготовленные в Германии.

Для уточнения прочностных показателей композитных материалов в составе холстов и сопоставления их с техническими характеристиками завода изготовителя (согласно рекомендаций [7;9;10]) были изготовлены и испытаны по ГОСТ 25.601−80 [6] шесть серий образцов, изготовленных в виде холстов из стекло, углепластика и ламината. Каждый холст был склеен из двух, трех, четырёх и шести слоев ткани, которые были пропитаны тем же клеевым составом, что и при усилении балок. Каждый вид холста был представлен тремя опытными образцами — восьмерками изготовленными при помощи шаблона с размерами: длина-250мм, ширина по торцам в местах их захватов — 30 мм и ширина в месте разрыва- 15 мм. Толщина холстов определялась как сумма толщин тканевых полотен, а толщина полотна — взвешиванием. Испытание образцов проводилось на разрывной машине марки ИР-200.

• 1. П. П. Польской, Д. Р. Маилян «Композитные материалы — как основа эффективности в строительстве и реконструкции зданий и сооружений»: Эл. журнал «Инженерный вестник дона», № 4,Ростов-на-дону, 2012.
• 2. Хишмах Мерват, Польской П. П., Михуб Ахмад К вопросу о деформативности балок из тяжелого бетона, армированных стеклопластиковой и комбинированной арматурой //Эл.журнал «Инженерный вестник Дона». 2012. № 4.С.163−166.
• 3. СП63.13 330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52−01−2003.М.:ФАУ"ФЦС", 2012.С.155.
• 4. ГОСТ 10 180–90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.-Введ.1991;01−01.-М.:Изд-во стандартов, 1990. с.36
• 5. ГОСТ 12 004;81: Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение. -Введ.01.07.1983.-М.:Изд-во стандартов, 1981.
• 6. ГОСТ 25.601−80 «Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов) Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах».
• 7. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. Под руководством д.т.н., проф. В. А. Клевцова. — М.: НИИЖБ, 2006 — 48с.
• 8. ГОСТ 8829–94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний загружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. — Взамен ГОСТ 8829–85;введ. 01.01.1998. -М.: Госстрой России ГУП ЦПП, 1997 — 33с.
• 9. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. ACI 440.2R-02. American Concrete Institute.
• 10. Guide for the design and construction of externally bonded FRP systems for strengthening concrete tructures. ACI 440.2R-08. American Concrete Institute.
• 11. Eurocode 2: Design of concrete structures — Part 1−1: General rules and rules for buildings, 2004.