Приложение D (справочное). Испытание на сцепление стальной арматуры периодического профиля. Испытание на вытаскивание

Приложение D
(справочное)

Испытание на сцепление стальной арматуры периодического профиля. Испытание на вытаскивание

D.1 Область применения

Настоящее приложение устанавливает метод испытания характеристик сцепления стержней и проволоки с рифлениями и вмятинами, используемыми как упрочнение бетонных конструкций.

Испытание вытаскиванием предназначено для определения сцепления арматурной стали и служит основанием для сравнения арматурных стержней и проволоки с приблизительно одинаковым диаметром стержня и проволоки, но с разными поверхностными конфигурациями.

Метод испытания применяется к арматурной стали диаметром менее или равным 32 мм.

Метод базируется на RILEM Рекомендациях RC 6, Испытание на сцепление арматурной стали - 2. Испытание выдергиванием, Издание 1983.

D.2 Нормативные ссылки

ЕН 1766, Products and systems for the protection and repair of concrete structures - Test methods - Reference concretes for testing (Изделия и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Методы испытаний. Эталонные бетоны для испытаний).

ЕН 12390-3, Testing hardened concrete - Part 3: Compressive strength of test specimens; German version EN 12390-3:2009 (Испытания затвердевшего бетона. Часть 3. Прочность на сжатие испытательных образцов)

D.3 Принцип испытания

Принцип испытания: к арматурному стержню или проволоке, которые включаются в бетонный куб вдоль определенной длины, прикладывают растягивающее усилие. Другой конец стержня остается без напряжения. Соотношение между силой растяжения и сдвигом (т.е. относительное смещение между арматурой и бетоном) измеряется до разрушения. Силу увеличивают до разрушения сцепления или непосредственно арматуры. Принцип испытания показан на рисунке D.1.

1 - часть стержня до точки применения устройства измерения смещения; 2 - длина сцепления; 3 - свободная пред-длина 5d, миним. 200 мм - 5d; 4 - часть стержня до точки приложения силы растяжения; 5 - арматурный стержень; 6 - бетон; 7 - закупоривание; 8 - пластмассовая трубка; 9 - захват испытательной машины

Рисунок D.1 - Схема принципа испытания

Испытательный образец представляет собой куб бетона, в центре которого располагают стержень или проволоку. Эффективная длина сцепления стержня или проволоки равна 5d и соответствует только части образца. В другой части стержня или проволоки сцепление отсутствует. Испытуемый стержень или проволока продолжаются за две стороны образца. Напряжение прикладывается к длинному концу, а устройство измерения сдвига устанавливается на коротком конце. На рисунке D.1 показан испытательный образец.

Вокруг стержня или проволоки устанавливают трубки толщиной не более 2 мм с допуском 1 мм. Для применения данного метода испытания для диаметров более 32 мм следует провести программу типового испытания для оценки возможности применения данного метода.

D.4 Выборки и испытательный образец

Если испытываются образцы арматуры различных размеров одного технического класса и с одинаковой поверхностной конфигурацией, то они может группироваться по сериям. Все диаметры (размеры) внутри группы должны иметь одинаковую конфигурацию в отношении ребер или вмятин. Группировка показана в таблице D.1.

Таблица D.1 - Серии диаметров арматуры для испытания на сцепление

Обозначение серий	Стержни или проволока
	Диапазон номинальных диаметров d, мм	Представительный номинальный диаметр серии, мм
Малые диаметры	d  10	8
Средние диаметры	10  < d  20	16
Большие диаметры	20 < d  32	32
Очень большие диаметры*	32 < d  50	Испытывается каждый размер
* Опыт испытания стержней с диаметрами более 32 мм ограничен. Чтобы использовать данный метод испытания для таких больших диаметров, необходимо разработать типовую программу испытания для оценки возможности применения данного метода.

Необходимо провести 25 испытаний вытаскиванием для каждой серии и типа геометрии поверхности на представительном диаметре серии. Выборки образцов должны минимизировать вариацию в конфигурации поверхности в серии. Если все образцы отобраны не от одного и того же стержня или проволоки, то их следует отбирать от нескольких стержней или проволок по мере возможности.

Если представительный диаметр серии не производится, то испытывается наибольший диаметр, изготовленный в серии.

Если необходимо характеризовать стальную арматуру с одинаковой геометрией поверхности, но разными установленными значениями предела текучести, то испытания следует проводить с изделием, имеющим самый высокий установленный предел текучести.

Геометрия поверхности испытуемой арматуры описывается в соответствии с 7.4 и измеряется в соответствии в ЕН ИСО 15630-1. Все параметры, необходимые для расчета относительной площади ребра (или относительной площади вмятины) должны быть измерены и зарегистрированы.

D.5 Испытательное оборудование

D.5.1 Формы для кубического образца

На рисунке D.2 показан эскиз формы.

1 - направление бетонирования; 2 - форма; 3 - крепежные элементы; 4 - закупоривание

Рисунок D.2 - Эскиз формы

D.5.2 Система регулирования сил

Механизм приложения сил должен быть оснащен системой регулирования сил, которая сможет постепенно повышать их в пределах, указанных в D.5.4.

D.5.3 Система приложения сил

Система приложения сил должна обеспечивать приложение силы перпендикулярно к верхней поверхности бетона.

D.5.4 Приборы для измерения силы

Силы должны измеряться с точностью не менее 1 % максимальной силы, полученной при испытании. Считывающее устройство должно иметь показание максимальной силы, достигнутой при испытании.

D.5.5 Приборы для измерения сдвига

Точность прибора для измерения сдвига должна быть  0,01 мм.

D.6 Подготовка образцов

D.6.1 Испытуемая стальная арматура

Испытуемый стержень должен находиться в "производственном состоянии" без случайной вторичной окалины, желательно полностью без ржавчины, и, при необходимости, тщательно обезжиренный соответствующими обезжиривающими веществами, т.н. четыреххлористым углеродом (CCl₄) или трихлоридом этилена (C₂HCl₃). Испытуемый стержень должен быть без всякой механической обработки. Если испытуемый стержень подвергся коррозии, то состояние стержня должно быть описано в протоколе испытания и по возможности дополнено фотографиями поверхности.

Стержень не должен очищаться никаким способом, который может изменить его шероховатость.

Испытательные образцы, отобранные от мотков, должны выпрямляться перед испытанием согласно ЕН ИСО 15630-1:2002, раздел 4.

D.6.2 Бетон

D.6.2.1 Общие положения

Бетон для кубического образца, также как и для цилиндрических испытательных образцов, должен изготовляться, размещаться и сохраняться согласно ЕН 1766 с ограничениями, приведенными в D.6.2.2.

D.6.2.2 Классы прочности бетона

Бетон должен быть либо типа С (0,70) с заданным значением прочности на сжатие (25  5) МПа, либо типа С (0,45) с заданным значением прочности на сжатие (50  5) МПа, измеренным на цилиндрическом образце 150 х 300 мм и испытанным согласно ЕН 12390-3.

Если не установлено иначе, испытания проводятся с бетоном Типа С (0,70).

Рекомендуется, чтобы испытательные образцы для 25 испытаний готовились в двух партиях или смесях по 12 и 13 образцов соответственно от каждой партии.

D.6.2.3 Бетонирование

Свежий бетон помещается в форму, в которой горизонтально с осью формы находится стержень или проволока, см. рисунок D.2.

D.7 Проведение испытания

D.7.1 Испытательная установка

Испытательная установка показана на рисунке D.3

Диапазон нагрузок испытательной машины должен соответствовать ожидаемой разрушающей нагрузке для образца.

1 - прибор измерения сдвига А₀; 2 - образец; 3 - стальная плита, толщина 10 мм; 4 - сила растяжения; 5 - опорная плита; 6 - резиновая несущая прокладка 5 мм

Рисунок D.3 - Испытательная установка

D.7.2 Процедура испытания

Образец помещается вертикально на опорную плиту натяжного устройства, в которой имеется центральная полость 2d. Сила натяжения F_a прикладывается к длинному концу образца. Сдвиг измеряется в начале и в конце каждого приращения нагружения.

D.7.3 Степень нагружения

Степень нагружения V_p определяется для каждого диаметра стержня или проволоки для того, чтобы степень увеличения напряжения сцепления оставалась постоянной. Значение V_p = 0,56 d² (Н/с) предназначено для случаев, где d является номинальным диаметром стержня или проволоки в миллиметрах.

D.8 Результаты испытания

Силы натяжения F_a, измеренные при испытании, должны быть преобразованы в напряжения сцепления по следующей формуле:

,

(D.1)

где - заданное значение класса прочности, т.е. 25 МПа или 50 МПа, в зависимости от предполагаемого типа бетона;

- среднее арифметическое значение прочности испытываемых образцов.

Обе величины - согласно D.6.2.

Испытание на вытаскивание на одном образце определяют по формуле

,

где - сдвиг, измеренный при силе натяжения F_a. Графики зависимости сила-сдвиг всех полученных результатов индивидуальных испытаний служат основанием для оценки сцепления.

D.9 Протокол испытания

Лаборатория должна представить протокол, содержащий следующую информацию:

- идентификацию лаборатории;

- идентификацию изготовителя испытанного изделия;

- номер изделия;

- технический класс стальной арматуры со ссылкой на спецификацию изделия;

- обозначение настоящего стандарта и тип метода испытания;

- номинальные испытываемые диаметры и серии, которые они представляют;

- геометрию поверхности образца, т.е. высоты рифлений/вмятин, промежутки ребер/вмятин, наклоны ребер/вмятин и относительную площадь ребер/вмятин;

- класс прочности бетона, т.е. тип С (0,70) или тип С (0,45) согласно EN 1766;

- предел прочности на сжатие бетона на дату испытания;

- данные испытания;

- все результаты единичных испытаний рассчитанных значений напряжения сцепления и индивидуальные графики зависимости сила-сдвиг;

- описание вида разрушения.