Приложение С (справочное). Испытание на сцепление стальной арматуры периодического профиля. Балочное испытание

Приложение С
(справочное)

Испытание на сцепление стальной арматуры периодического профиля. Балочное испытание

С.1 Область применения

Настоящее приложение устанавливает метод для испытания характеристик сцепления стержней и проволоки с рифлениями и вмятинами, используемых в качестве упрочняющей арматуры в бетонных конструкциях

Испытание (бетона) с помощью образцов-балочек предназначено для определения сцепления арматуры и служит основанием для сравнения арматурных стержней и проволоки приблизительно одинакового диаметра, но с разными конфигурациями поверхности.

Метод испытания применяется к стальной арматуре диаметрами равными или менее 32 мм. Метод базируется на RILEM Рекомендациях RC 5, Испытание на сцепление арматурной стали. 1. Балочное испытание, 2, издание 1982 г.

С.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 (Испытания затвердевшего бетона. Часть 3. Прочность на сжатие испытательных образцов).

С.3 Принцип испытания

Принцип испытания заключается в нагружении испытательной балки простым изгибом до полного разрушения сцепления стальной арматуры в одной из половинок балки или самой арматуры. Во время нагружения измеряются сдвиги двух концов арматуры.

Используемая для испытания балка состоит из двух параллелепипедных железобетонных блоков, взаимосвязанных внизу стальной арматурой, сцепление с которой должно быть испытано, а сверху стальным шарнирным соединением (призмой). Размеры двух блоков и шарнира определяются диаметром испытуемой арматуры. Принцип испытания показан на рисунках С.1-С.4.

Размеры испытательных балок зависят от номинального диаметра стальной арматуры, сцепление с которой должно быть определено. Для номинальных диаметров меньше 16 мм используют балочный образец типа А, а для номинальных диаметров, равных или более 16 мм, используют испытательный образец типа В, см. рисунки С.3 и С.4.

Для использования данного метода испытания для диаметров более 32 мм, необходимо разработать типовую программу испытания для оценки возможности применения данного метода.

С.4 Выборки и образцы

Если испытывается арматура различных размеров одного технического класса и с одинаковой поверхностной конфигурацией, то она может группироваться по сериям. Все диаметры (размеры) внутри группы должны иметь одинаковую конфигурацию в отношении рифлений или вмятин. Группировка показана в таблице С.1.

Одинаковая поверхностная конфигурация означает, что отношение высоты ребер к диаметрам стержней или проволоки и отношение расстояния между ребрами к диаметрам стержней или проволоки, равно как и наклон ребер одинаковы. Подобное определение распространяется на профилированную арматурную сталь.

Таблица С.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 двадцать пять балочных испытаний 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 с ЕН ИСО 15630-1. Все параметры, необходимые для расчета относительной площади ребра (или относительной площади вмятины), должны измеряться и регистрироваться.

С.5 Испытательное оборудование

С.5.1 Формы для испытательных балок

Формы для изготовления испытательных балок должны изготовляться из стали, чугуна или любого другого не поглощающего материала, который не вступает в реакцию с компонентами бетона. Водонепроницаемость и размеры должны сохраняться после использования.

С.5.2 Стальные шарнирные соединения

Шарнирное соединение должно состоять из двух стальных частей Т-образной формы, как показано на рисунках С.1 и С.2, которые взаимно связывают поперечные внутренние торцевые поверхности двух блоков. Ширина шарнирного соединения равна ширине b балки. Шарнирные соединения показаны на рисунках С.5 и С.6.

С.5.3 Система регулирования силы

Механизм приложения сил должен быть оснащен системой регулирования сил, которая сможет постепенно повышать их в пределах, указанных в С.5.5.

С.5.4 Система приложения силы

Система приложения сил должна обеспечивать приложение силы перпендикулярно торцу образца балки.

Механизм приложения сил должен состоять из стальных вращающихся призм или роликовых подшипников, двух для поддержки балочного образца и двух других для нагружения.

С.5.5 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.

С.5.6 Приборы для измерения сдвига

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

С.6 Подготовка образцов

С.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 испытываемый 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.

С.6.2 Монтажная арматура

Монтажная арматура должна иметь такие же прочность и характеристики поверхности, как и испытываемая стальная арматура. На рисунках С.5 и С.6 рассмотрены компоненты монтажной арматуры.

С.6.3 Пластмассовые втулки

Втулки, используемые для исключения прилипания бетона к испытуемой стальной арматуре должны быть из пластика. Эти втулки должны быть настолько жесткими, чтобы не деформироваться во время испытания.

С.6.4 Бетон

С.6.4.1 Общие положения

Бетон для балочного образца, также как и для цилиндрических испытательных образцов, должен изготовляться, размещаться и храниться согласно ЕН 1766 с ограничениями, приведенными в С.6.4.2.

С.6.4.2 Класс 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 иное, испытания проводятся с бетоном типа С (0,70).

Рекомендуется, чтобы испытательные образцы для 25 испытаний готовились в пяти партиях или смесях по пять образцов от каждой партии.

С.7 Проведение испытаний

Испытываемая балка, лежащая на двух вращающихся призмах или роликовых подшипниках, нагружается двумя силами равной величины, расположенными симметрично относительно середины пролета, и приложенными по часовой стрелке через перемещающиеся призмы или ролики.

Предел прочности на сжатие бетона должен быть в диапазоне, приведенном в С.6.4.2. Возраст бетона должен быть не менее 21 сут, но не более 35 сут.

Нагрузка должна прикладываться последовательными приращениями, соответствующими напряжениям в стержне или проволоке, равным 0-80-160-240 МПа и т.д. Для каждого приращения общая сила, приложенная к испытательному образцу, определяется следующими уравнениями

;

(С.1)

,

(С.2)

где - номинальная площадь поперечного сечения стальной арматуры.

Также могут использоваться уменьшенные приращения. Альтернативно данные сила-сдвиг могут регистрироваться электронными устройствами, используя скорость нагружения, не превышающую соответствующее увеличение степени нажатия 1 МПа/с в стальной арматуре.

Увеличение силы на каждом этапе должно быть постепенным и непрерывным. Каждое приращение должно достигаться за пол-минуты, и сила должна выдерживаться достаточно долго для стабилизации сдвига, самое большое - 2 мин.

Сдвиг должен измеряться в начале и конце каждого приращения нагрузки.

Испытания должны продолжаться, пока не произойдет полное разрушение сцепления стержня или проволоки в обоих половинах балки или пока не сломается стержень или проволока. В связи с этим, когда половина стержня или проволоки с разрушенным сцеплением достигает сдвига 3 мм, эта половина стержня должна удерживаться в захватывающем устройстве, которое опирается на бетон и предотвращает любой дальнейший сдвиг.

Графики зависимости сила-сдвиг могут либо регистрироваться автоматически, либо наноситься на график по показаниям циферблатного индикатора.

С.8 Результаты испытания

С.8.1 Расчет напряжения сцепления

Если общая сила, приложенная к испытуемой балке, равна F_a для данного сдвига, то напряжение сцепления определяют по формуле

,

(C.3)

при этом напряжение стержня выражают следующей формулой:

;

(С.4)

.

(С.5)

С.8.2 Значения напряжения сцепления

Напряжение сцепления рассчитывается по четыре значениям измерений сдвига:

- напряжение сцепления при сдвиге 0,01 мм;

- напряжение сцепления при сдвиге 0,1 мм;

- напряжение сцепления при сдвиге 1 мм;

- напряжение сцепления при максимальной силе.

Другие значения могут быть согласованы между сторонами.

Для получения четырех значений сдвига должны регистрироваться графики силы-сдвига и предъявляться по требованию.

С.9 Протокол испытания

Лаборатория должна представить протокол испытания, содержащий:

- 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 испытуемые 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 ЕН 1766;

- предел прочности на сжатие бетона на дату испытания;

- данные испытания;

- результаты всех отдельных испытаний;

- описание вида разрушения;

- графики зависимости силы-сдвига.

Рисунок С.1 - Размеры шарнирного монтажа для балочного образца типа A (d < 16 мм)

Рисунок С.2 - Размеры шарнирного монтажа для балочного образца типа В (d  16 мм)

1 - устройство измерения сдвига; 2 - пластмассовые втулки; 3 - перемещаемая опора

Рисунок С.3 - Балочное испытание образца типа A (d < 16 мм)

1 - устройство измерения сдвига; 2 - пластмассовые втулки; 3 - перемещаемая опора

Рисунок С.4 - Балочное испытание образца типа В (d  16 мм)

a - вертикальная проекция; b - сечение; с - изогнутые стержни (III) помещаются с изгибом от 15° до 17° к вертикали

Рисунок С.5 - Балочное испытание типа A (d < 16 мм). Арматура балочных образцов