Сравнительные испытания крепления анкеров
Сопоставлялась надежность заделки анкеров в сухом и влажном бетоне составами на эпоксидной смоле и на цементе. Первый из упомянутых составов: двухкомпонентный HSE 2421 .поставляемый фирмой Hilti (США). Второй — на расширяющемся высокопрочном быстротвердеющем цементе Макфлоу, производимом на предприятии ООО «Строительные системы» в России по лицензии компании MAC spa (Италия). Цемент позволяет получать пластичные растворы удобные для заделки анкеров.
Предварительно был выполнен этап подбора состава на цементной основе. Варьировалось соотношение цемента и песка фракций 0,16 0,315 и 0,315-0,63 мм. Испытания показали, что в 3-суточном возрасте наибольшую прочность показали составы с малым количеством песка (10% общей массы), в 7-суточном — с увеличенным его количеством (40%). Для проведения испытаний на выдергивание анкеров отобраны составы № 1,4,5, содержащие соответственно 10,40 и 50% песка.
В ходе подготовки к испытаниям в бетон стенда было заделано 24 анкера из арматуры 018 мм периодического профиля класса A-III на глубину 150 мм в скважинах диаметром 24 мм. Для испытаний во влажном бетоне предусмотрено выбуривание трех скважин рядом, на расстоянии 40 мм одна от другой. Средняя служила для заделки анкера, две другие - для увлажнения бетона перед заделкой анкера и в период набора прочности используемых составов.
Роль испытательного стенда играли две железобетонные сваи сечением 300x300 мм. Прочность бетона в них, измеренная склерометром ОМШ-1, одинакова и соответствует марке М 300. Одна свая в течение всего периода проведения испытаний поддерживалась в сухом состоянии, другая во влажном. 12 анкеров из 24 закреплялись составом HSE 2421, в том числе 6 - в сухом бетоне, 6 - во влажном. Каждый из тех отобранных составов на цементе Макфлоу использовался для заделки двух анкеров во влажном бетоне и еще двух - в сухом.
Испытания выдергиванием выполнялись через 7 сут после заделки. Методика эксперимента соответствовала указаниям ГОСТ 8829-94. Осредненные результаты представлены в табл. 1.
Одновременно с заделкой анкеров из составов, которыми их закрепляли в бетоне стенда, были отформованы балочки размером 4x4x16 см, которые испытывали на изгиб. Кроме того, образовавшиеся после разрушения балочек фрагменты испытаны на сжатие. Оба вида испытаний проводились в тот же день, что и испытания анкеров выдергиванием. Результаты (разрушающие напряжения в МПа) представлены в табл. 2.
Разрушение при выдергивании анкеров, независимо от использованного для их заделки состава, произошло по одинаковой схеме. В верхней части анкера происходило разрушение (отрыв) конуса бетона стенда, в нижней — анкер отрывался по поверхности скважины. Такой характер разрушения, по-видимому, определялся армированием сваи. Имеются некоторые отличия в характере разрушения верхнего конуса: если анкера заделывались цементным составом, конус отрывался от массива целиком, если эпоксидным— он оказывался раздробленным.
После формования и 7-суточной выдержки балочки из состава на эпоксидной смоле было обнаружено, что она дала значительную усадку. Данное свойство объясняет некоторые результаты эксперимента. Он показал, что состав HSE-2421 дает хорошую адгезию с влажным бетоном. Более того, прочность анкеров, заделанных во влажный бетон с его помощью, оказалась выше, чем заделанных в сухой. Эта особенность как раз и определяется усадкой состава, В сухом бетоне ее влияние проявилось в полной мере. Усадка вызвала растягивающие напряжения в бетоне стенда, повысившие значение главных растягивающих напряжений при выдергивании анкера.
Во-вторых, способность цементного бетона успешно работать в течение более 100 лет доказана практикой эксплуатации сооружений, в то время как данные о состоянии состава HSE 2421 через 2030 лет работы в бетоне отсутствуют.
Следует отметить, что надежность анкеров, закрепленных цементным составом, оказалась выше, хотя прочность самого этого состава на 7-е сут оказалась в два раза ниже, чем у HSE 2421. Отсюда следует, что прочность склеивающего анкер и бетон вещества выше некоторого предела значения не имеет. Зато существенную роль начинают играть собственные деформации этого вещества в процессе твердения и набора прочности. Усадка снижает надежность закрепления анкера, а расширение, наоборот, повышает ее. Ранее аналогичный результат был получен при испытании анкеров из гладких стержней.
Бетон и железобетон, 2004 №1