Каталог: Строительство / Проект организации строительства / Результаты стендовых испытаний устройства анкерных креплений в поризованные материалы методом нагнетания Назад в оглавление

Опубликованные научно-технические статьи ООО "ЦЭиПСК"

Общее количество статей: 121

Результаты стендовых испытаний устройства анкерных креплений в поризованные материалы методом нагнетания

Уникальный номер статьи: 42; дата публикации: 9 июня 2016 г. 22:20

УДК 624.078.74

РЕЗУЛЬТАТЫ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ УСТРОЙСТВA АНКЕРНЫХ КРЕПЛЕНИЙ В ПОРИЗОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ МЕТОДОМ НАГНЕТАНИЯ

Е. С. ФЕДУЛОВ, аспирант

ФГАОУ ВПО «Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет»

г. Санкт-Петербург

Аннотация. В настоящей статье приведено обоснование актуальности крепления анкерных креплений на базовые пористые основания. Предложена и апробирована новая технология устройства анкерных креплений методом нагнетания. В рамках реализации предложенной технологии, реализована рабочая установка. Освещена методика проведения стендовых испытаний анкеров на вырыв. Построены количественные зависимости несущей способности анкерных креплений от различных технологических параметров нагнетания. Выявлены факторы, оказывающие влияние на несущую способность анкерного крепления. Приведены рекомендации по подбору клеевых составов для использования при нагнетательном методе установки анкеров. Сформулированы некоторые пути по оптимизации финансовых затрат на устройство анкеров методом нагнетания.

Ключевые слова: анкерные крепления, газобетон, стендовые испытания, несущая способность, разрушающая нагрузка.

Регулярное повышение требований к теплотехническим характеристикам ограждающих конструкций стимулирует широкое распространение базовых пористых материалов в виде различных строительных конструкций [1]. Перспективным направлением развития поризованных, ячеистых бетонов является их использование в полносборном домостроении [4]. Развитие ячеистых связано с необходимостью крепления на них различных конструкций.

Целью настоящей статью является интерпретация результатов стендовых испытаний анкеров на вырыв, установленных по нагнетательной технологии. Задачи, решение которых, приведет к достижению поставленной цели:

  • сборка лабораторной установки для устройства анкеров методом нагнетания;
  • устройство серии анкерных креплений;
  • испытание установленных анкеров на вырыв по методике, отражающей фактическую работу анкера в строительной конструкции;
  • построение зависимостей несущей способности анкеров от различных режимов нагнетания;
  • анализ полученных зависимостей.

Методологической основой данного исследования является проведение натурных испытаний, наблюдение механики разрушения анкеров, анализ технических и технологических зависимостей.

В рамках стендовых испытаний проведена установка анкерных креплений проведена новым методом - методом нагнетания. Общее количество образцов – 48 шт. Сущность метода нагнетания заключается в том, что, после устройства отверстия, в базовое пористое основание устанавливается полое удерживающее устройство, через которое под избыточным давление подают клеевой раствор в течении времени, необходимым до достижения оптимальных показателей несущей способности и надежности крепления (см. рис. 1). Проникновение клеевого раствора возможно в поры газобетона ввиду его специфической микро- и макроструктуры [3]. Рабочая установка в рамках испытательного стенда собрана автором и содержит пневматическую установку, систему патрубков с возможностью дозаполнения емкости клеевым раствором в ходе работы и сопло, имеющее гидроизоляцию на конце. Гидроизоляция сопла необходима для исключения протекания клеевого раствора через стык сопло-полое удерживающее устройство.

Рис 1. Лабораторная установка для устройства анкеров методом нагнетания в базовые пористые основания (газобетонные блоки). 1 – гидроизоляция сопла; 2 – сопло; 3 – регулировочные манометры; 4 – полый гибкий патрубок для подачи сжатого воздуха; 5 – устройство подачи клеевого раствора под избыточным давлением; 6 – шаровые краны; 7 – загрузочное отверстие; 8 – ресивер компрессионной установки; 9 – шаровый краны регулирования подачи клеевого раствора; 10 – емкость для размещения рабочего объема клеевого раствора

Технология устройства анкерного крепления на базовые пористые материалы методом нагнетания включает в себя следующие технологические процессы:

  • разметка основания;
  • устройство отверстия (способ – сверление без удара);
  • продувка и прочистка отверстия (продувка может быть осуществлена рабочей установкой);
  • установка полого удерживающего устройства в виде дюбеля;
  • установка сопла нагнетательной установки в лицевое отверстие полого удерживающего устройства;
  • подача строительного раствора под избыточным давлением различных значений и в течении времени, необходимого для достижения оптимальных прочностных показателей;
  • установка шпильки и(или) самореза.
  • выдерживание устроенного крепления в течении 24 часов без нагрузки до набора проектной прочности клеевого раствора.

Технологический операция на этапе 6 – нагнетание клеевого раствора через полое удерживающее устройство, приведена на рис. 2. На данном рисунке хорошо видны отсекающие шаровые задвижки, перекрыванием которых регулируется подача клеевого раствора. При устройстве анкерного крепления средний расход клея составляет 7-10 см3.

Стоит отметить, что необходимо использование низковязких клеевых растворов с динамической вязкостью менее 12 Па*с и имеющих время жизни более 2-х часов. Под данные требования, из наиболее широко распространённых клеевых составов, композиция на основе эпоксидной смолы ЭД-22 с отвердителем ХТ118б. У данной композиции динамическая вязкость составляет 8-12  Па*с и время жизни от 3-5 часов [7]. Кроме того, эпоксидные смолы не дают усадочных напряжений и нейтральны к щелочной среде газобетона [5].

C:\Users\802951\Google Диск\АСПИРАНТ\12. Фотографии с опытов\_ДАТА - 09.10.15\IMG_20151009_153519.jpg

Рис 2. Подача строительного клеевого раствора через сопло нагнетательной установки в ранее установленное полое удерживающее устройство (дюбель)

В целях исследования глубины проникновения клеевого раствора произведен распил материала с его скалываем на последнем этапе. Скол материала в конце позволил избежать запылевания пор и сохранить фактическую глубину проникновения ненарушенной (см. рис. 3). Расплыв клеевого раствора в пяте установленного анкера образовался при распиливании газобетонного блока и не является характерным при устройстве анкеров методом нагнетания.

Рис. 3. Поперечный разрез установленного анкера

После технологического выдерживания в течении времени необходимого для набора прочности клеевого раствора, выполнены стендовые испытания анкеров на машине Instron 10 kN – Testing machine. Нагрузка, подавалась ступенями по 10% (см. рис. 4) от разрушающей нагрузки с разгрузкой после каждого нагружения согласно рекомендациям [6]. Данная методика позволяет определить фактическую упругую работу анкера. Расчет значения разрушающей нагрузки проводился по известным методикам [2]. В качестве расчетной нагрузки на анкер принималось значение нагрузки, после снятия которой остаточные деформации составляли более 0,1 мм.

Рис. 4. Принципиальная схема нагружения образцов. Значение нагрузки по оси ординат варьируется от технологических параметров режимов нагнетания

В целях проведения сравнительного анализа проведены стендовые испытания анкеров Sormat kbt 6 и анкеров, установленных методом нагнетания. Механика разрушения приведена на рис. 5-6.

Рис. 5. Механика разрушения анкера Sormat kbt 6, установленного по классической технологии в газобетонные блоки марки D400. Вид сверху

Рис. 6. Конус отрыва Sormat kbt 6, установленного по классической технологии в газобетонные блоки марки D400. Вид сбоку

Рис. 7. Механика разрушения анкера Sormat kbt 6, установленного методом нагнетания в газобетонные блоки марки D400. Вид сверху

Рис. 8. Конус(площадка) отрыва Sormat kbt 6, установленного методом нагнетания в газобетонные блоки марки D400. Вид сбоку

По результатам стендовых испытаний построена зависимость разрушающей нагрузки от технологических параметров установки анкерных креплений (см. рис. 9) – плотность пористого основания, динамическая вязкость раствора, время нагнетания и избыточное давление нагнетания раствора. Для удобства работы каждый режим нагнетания шифровался в следующем виде:

D300-ЭД22-3-15,

где значение на 1-ом участке – марка пористого основания, в которое проводилась установка анкера методом нагнетания; значение на 2-ом участке – сокращённое наименование клеевой композиции; значение на 3-ем участке – значение избыточного давления в атмосферах; значение на 4-ом участке – время нагнетания в секундах.

Рисунок 9. Зависимость разрушающей нагрузки F от времени нагнетания клеевого раствора в газобетонные блоки D400

Рисунок 10. Зависимость несущей способности от плотности газобетонных блоков при давлении нагнетания 3 атм.

Рисунок 11. Зависимость несущей способности от плотности газобетонных блоков при давлении нагнетания 6 атм.

Анализ графиков зависимости несущей способности от различных технологических параметров позволяет сделать следующие выводы:

  • На конечную несущую способность влияют усадочные свойства клеевых растворов;
  • На несущую способность влияет время нагнетания клеевой композиции. Необходимо отметить, что несущая способность анкерного крепления определяется несущей способностью газобетонного блока на разрыв (см. рис. 8), которая в свою очередь напрямую зависит от габаритов площадки отрыва;
  • На несущую способность значение избыточного давления не оказывает влияния (газобетонные блоки марки D300, D400), либо оказывает незначительное влияние (газобетонные блоки марки D500)
  • Оптимальным конусом отрыва является тот, конус у которого граница нижнего основания совпадает с гранью газобетонного блока;

К основным результатам выполненных стендовых испытаний по устройству анкерных креплений в базовые пористые основания возможно отнести:

  • Разработана и апробирована новая технология устройства анкерных креплений в базовые пористые основания при подаче вязкого связующего раствора под избыточным давление в базовое пористое основание. Использование данной технологии определяет несущую способность анкерного крепления хрупкими характеристиками базового материала во внеконтактной зоне анкер-основания.
  • Исследована зависимость несущей способность анкерного крепления в зависимости от технологических параметров, характеристик базового основания и используемого вязкого строительного раствора;
  • Определены технологические требования к базовым материалам и вязким раствора при установке анкеров по нагнетательной технологии;
  • Результаты проведенных опытов показывают возможность снижения глубины анкеровки, при условии, что глубина анкеровки обеспечит конус отрыва пористого основания по ребрам элемента, выпускаемого в промышленном объеме.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беланович С.Б., Сажнев Н.П., Шелега Н.К. Г.С.Л. Применение армированных автоклавных ячеисто-бетонных изделий // Жилищное строительство. 2013. (4). C. 27–34.

2. Вылегжанин В.П., Пинскер В.А., Гринфельд Г.И. Крепление навесных конструкций к газобетонным стенам // Журнал строительных материалов и технологий. 2014. (74). C. 37–40.

3. Е. С. Федулов Исследование структурного состояния пористных ограждающий конструкций здания в связи с технологическими параметрами установки химических анкерных креплений нагнетательный способом // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 48 (1). C. 122–126.

4. Кацынель Р.Б. Ячеистый бетон и энергоэффективное строительство // Жилищное строительство. 2013. (4). C. 24–26.

5. Лайдабон Ч.С. Поверхностная модификация бетонов высоковязкими составами. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук 2006.

6. ФГУ «ФЦС» Стандарт ФЦС - 44416204-09-2010. Крепления анкерные. Метод определения несущей способности анкеров по результатам натурных испытаний / ФГУ «ФЦС», Москва:, 2010. 16 c.

7. Химэкс Лимитед Каталог продукции клеевых композиций и отвердителй / Химэкс Лимитед, Санкт-Петербург: Химэкс Лимитед, 2012. 57 c.

Консультации технического отдела
+7-903-095-09-10 (Евгений)
Звоните в технический отдел в удобное для Вас время
gip@gip.su