Сравнительные испытания крепления анкеров

Козлов Г. Ровенский А. Тоцкий О. Сравнительные испытания крепления анкеров // Бетон и железобетон. 2004 . №1. C. 9-10

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 НІШ (США). Второй ? на расширяющемся высокопрочном быстротвердеющем цементе Макфлоу, производимом на предприятии ООО ?Строительные системы? в России по лицензии компании МАС 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 18 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.

Таблица 1

Составы

Сухой бетон

Влажный бетон

Среднее значение

на эпоксидной смоле

6,22/6

8,61/6

7,41/12

на цементе Макфлоу: №1 (90:10)

7,76/2

10,37/2

9,06/4

№4

(60:40)

8/2

8,95/2

8,47/4

№5

(50:50)

8,76/2

8,28/2

8,52/4

Среднее значение для цементных составов

8,17/6

9,20/6

8,68/12

Примечание. Над чертой указано разрушающее усилие, под чертой ? число образцов, для которого указано среднее значение этого усилия.

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.

Таблица 2

Составы

Напряжения при испытаниях

на изгиб

на сжатие

образцов

среднее значение

на цементе Макфлоу: №1 (90:10)

4,2

4

58,4

56,8

49,6

62

56,7

№4

(60:40)

4,6

4,3

56,4

54,4

60

52,6

55,8

№5 (50:50)

4,8

4,1

38

54

51,6

49,7

На эпоксидной смоле

9,6

110

112

111

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 сего 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. В бетоне, постоянно увлажняемом в процессе эксперимента, имело место набухание, компенсировавшее усадку склеивающего состава.

Прочность анкеров, закрепленных в бетоне стенда составом на цементной основе, оказалась несколько выше, чем закрепленных с помощью состава HSE 2421. Отсюда следует безусловное преимущество первого, имея в виду следующие обстоятельства. Во-первых, стоимость HSE 2421 составляет 36 долл/кг (по данным московского представительства фирмы Hilti), в то время как стоимость сухой смеси цемента Макфлоу и песка равна примерно 0,5 долл.кг, т.е. в семьдесят раз ниже.

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 20-30 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 (см. Г. М. Мартиросов, А. Д. Лазарев, А. Г. Кудрявов, Б. Ф. Лейпунский. Анкеровка гладких стержней раствором на напрягающем цементе/ /Бетон и железобетон. ? 2001. ? № 4. ? с. 27-29).