Л Н Шутенко - Опыт использования акриловых клеев для соединения строительных конструкций - страница 1

Страницы:
1 

СТРОИТЕЛЬСТВО

УДК 691.58 : 668.3

Л.Н.ШУТЕНКО, профессор, С.М.ЗОЛОТОВ, А.О.ГАРБУЗ, кандидаты техн. наук, О.В.ЗУДОВ

Харьковская государственная академия городского хозяйства

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АКРИЛОВЫХ КЛЕЕВ

ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Приводится опыт применения акриловых клеев различных составов для соедине­ния бетонных и железобетонных конструкций при новом строительстве и реконструк­ции зданий и сооружений.

Современный ремонт и реконструкция зданий и сооружений тре­буют сокращения сроков производства работ, зависящих во многом от повышения производительности труда. Большое значение при этом имеют экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов, снижение ручных работ в строительстве.

Одним из путей решения этих проблем является использование полимерных клеев в строительном производстве. При реконструкции и ремонте некоторых зданий и сооружений применение клеев иногда является единственным способом выполнения работ. Удельная трудо­емкость клеевых соединений в 1,5-3 раза ниже, чем традиционных. Это позволяет получить на 1 т клеев от 700 до 1500 чел.-дней эконо­мии трудозатрат. Использование клеев дает возможность механизиро­вать ряд работ в строительстве, в значительной степени уменьшить объем «мокрых» процессов.

В строительном производстве широко практикуются полимерные клеи для соединения бетонных элементов, причем как старого бетона со старым, так и старого с новым, для заделки трещин в бетоне, а так­же для крепления строительных конструкций и оборудования путем заделки в бетонные фундаменты анкерных стержней. Такие соедине­ния характеризуются отсутствием сложных подготовительных процес­сов, значительным сокращением расхода стали, цемента и трудозатрат, сроков ремонта, реконструкции и строительства зданий и сооружений с наименьшими затратами. Однако применяемые в строительстве по­лимерные клеи имеют и ряд недостатков: они многокомпонентные, ненадежные в приготовлении, отверждаются при температуре среды выше 15 °С в течение 48-72 часов.

На основании проведенных в Харьковской государственной ака­демии городского хозяйства (ХГАГХ) исследований и опыта внедре­ния [1, 2, 5] авторы рекомендуют применять в практике строительства акриловый клей. Он включает в себя акриловую композицию, состоя­щую из полимерного порошка и жидкообразного отвердителя, и на­полнителя - кварцевого песка. По адгезионным и когезионным свой­ствам акриловый клей не уступает другим полимерным клеям, а по технологическим - значительно превосходит их. Он малокомпонентен, прост и надежен в приготовлении, обладает высокими технологиче­скими свойствами: низкая вязкость, отверждается при температурах среды выше -20 °С без дополнительных технологических мероприя­тий. Исследованиями, выполненными в ХГАГХ, определены механи­ческие характеристики акрилового клея: прочность при сжатии /?сж.=60-80 МПа, растяжении Rpacm=\3-\5 МПа, срезе Rcpe3a—2l-3Q МПа. Установлено также, что он обладает хорошей водо-, масло-, мо-розо- и атмосферостойкостью. При длительном воздействии воды снижение его прочности произошло не более чем на 21,1 %, а при цик­личном замораживании - не более 12,8%. Термостойкость этих клеев составляет 80 °С.

В ХГАГХ разработана технология заделки арматурных стержней акриловыми клеями. По этой технологии заливка клея в скважины мо­жет осуществляться до и после установки в них анкерных стержней. Это особенно важно для крепления сборных железобетонных элемен­тов. В результате проведенных экспериментов установлень! глубина заделки в пробуренных скважинах, которая равна для арматурных стержней периодического профиля класса АШ 20 его диаметрам (L3a0-2Qda), а для гладких стальных стержней - 10 диаметрам (Ll()=10(ia). При таких глубинах заделки обеспечивается надежное закрепление и работа анкеров.

Клеевая анкеровка может быть использована при ремонте (рис.1), реконструкции и усилении сборных и монолитных бетонных и желе­зобетонных конструкций, для наращивания конструкций, крепления различного рода закладных элементов к существующим конструкциям (рис.2), устройства выпусков арматуры (щетины) из бетона для созда­ния равнопрочного соединения. Кроме того, она применяется для кре­пления сборных железобетонных колонн (рис.3), стен тоннелей и дру­гих конструкций на готовых и существующих фундаментах, плитах и т.п.

Акриловый клей также широко применяется для ремонта и со­единения бетонных конструкций (рис.4). Прочность соединенных им бетонных элементов («старый» бетон со «старым», «старый» бетон с

«новым») обеспечивается прочностью бетона и не зависит от его клас­са.

Рис. 2 - Крепление закладных элементов к стенам силосных сооружений с помощью клеевых анкеров периодического профиля: 1 - железобетонная стена силосного соору­жения; 2 - клеевой шов, 3 - закладной элемент крепления; 4 - анкер периодического профиля; 5 - стальная воронка

Повышение адгезионной прочности акриловых клеев, а также прочности их на срез позволит уменьшить глубину заделки в бетон арматурных стержней и анкерных болтов. В этом случае также дости­гается значительная экономия трудовых затрат, металла и других ма­териалов. Известно, что, модифицируя полимерные клеи некоторыми добавками, можно добиться повышения их физико-механических и физико-химических характеристик. Для модификации акриловых кле­ев были исследованы добавки молотой слюды, окиси цинка и метак-риловой кислоты.

Анализ результатов исследований когезионной прочности раз­личных составов модифицированных акриловых клеев свидетельству­ет, что они имеют более высокие прочностные характеристики. Уста­новлено, что добавка окиси цинка в небольшом количестве увеличива­ет прочность акрилового клея при изгибе на 23% (RCM =98,61 МПа), при срезе - на 37% (Rcpe3a=33,l& МПа), а сочетание добавки окиси

Рис. 1 - Ремонт бетонных конструкций с помощью клеев: 1 - клеевой шов; 2 - клеевой анкер; 3 - арматурный стержень; 4 - добетонка

цинка с метакриловой кислотой приводит к увеличению его прочности на 31 % (Лсж-97,43 МПа, Rcpe3l =32,64 МПа).

■lies

V

г

Рис. 3 - Клеевые стыки сборных железобетонных колонн (а, б, в), свай (г) и сборных железобетонных колонн с бесстаканными фундаментами (д): 1 - клеевой шов; 2 - муфта; 3 - сварной шов; 4 - выпуски арматуры; 5 - анкерное отверстие; 6 - колонна; 7 - фунда­мент; 8 - инвентарная гайка; 9 - крепежная гайка; 10 - деталь для выверки и крепления колонны; 11 - закладная деталь

Результаты испытаний [3] показали, что разрушение анкерных соединений в случае заделки гладких стержней в бетон происходит по металлу и прочность соединения определяется прочностью металла. Такие соединения используются для крепления строительных конст­рукций и оборудования к фундаментам (рис.5). Глубина заделки тако­го анкера составляла десять его диаметров, разрушающее усилие -357-386 МПа. Прочность анкерных соединений на модифицированных акриловых клеях приводит к разрыву анкера в случае использования добавок слюды (Я=376,4 МПа), окиси цинка (і?=385,7 МПа) и окиси цинка совместно с метакриловой кислотой (і?=361,6 МПа). Разруше­ние анкерных соединений в случае заделки в бетон арматурных стержней периодического профиля происходило по металлу для анке­ров из стали класса А ПІ в случае их заделки на глубину 15 диаметров,а из стали класса А II на 12,5 диаметров.

Рис. 4 - Клеевое соединение старого и нового бетона: 1 - новый бетон; 2 - клеевой слой; 3 - старый бетон

а б Рис. 5 - Крепление строительных конструкций (а) и технологического оборудования (б) к фундаментам: 1 - гладкий анкерный болт; 2 - клеевой слой; 3 - фундамент

Для клеевых соединений, особенно анкерных, важно знать пове­дение клея в конструкции при воздействии на нее повышенных темпе­ратур. Это объясняется тем, что материалы, входящие в анкерное со­единение (бетон, сталь, акриловый клей), имеют разные коэффициен­ты линейного расширения и при повышенных температурах подвер­гаются различным температурным деформациям, которые могут при­вести к появлению значительных внутренних напряжений в клеевом шве. Это может влиять на деформативность клеевого анкера и, соот­ветственно, на его прочность. В связи с этим были проведены экспе­рименты по определению теплостойкости модифицированных акри­ловых клеев в анкерных соединениях [4]. Теплостойкость акрилового клея определяли на образцах анкерных соединений при совместномвоздействии постоянного выдергивающего усилия на стержень и по­вышенных температур на бетонный образец на специальном стенде. К образцам анкерных соединений прикладывали длительное статическое выдергивающее усилие и после стабилизации деформаций клеевого анкера производили нагрев бетонных образцов ступенями по 10 °С. Испытания на одном уровне температуры выполняли до прекращения роста деформаций клеевого анкера. Теплостойкость клеевой анкеров-ки определяли максимальной температурой, при которой прекращался рост деформаций и не происходило разрушение анкерного соедине­ния.

Проведенными ранее исследования установлено, что теплостой­кость анкерных соединений при использовании основного состава ак­рилового клея составляет 50 °С, при этом деформативность клеевого анкера равнялась 265 мкм. Использование добавки окиси цинка увели­чивает ее до 100 °С, деформативность при этом составила 453 мкм. Добавка к составу молотого асбеста увеличила теплостойкость соеди­нения до 110 °С при деформативности его 550-653 мкм. Повышение теплостойкости до 130 °С достигается за счет применения добавки мо­лотого асбеста совместно с метакриловой кислотой, деформативность при этом составила 649-699 мкм. При увеличении температуры выше указанных значений деформации значительно возрастали, что приво­дило к разрушению соединений. Разрушения имели адгезионный ха­рактер и происходили по контакту клей - металл.

Таким образом, модифицируя акриловый клей добавками асбеста, окиси цинка, метакриловой кислоты, можно снизить материалоем­кость клеевых анкерных соединений за счет уменьшения глубины за­делки анкеров периодического профиля класса А 111 в бетон с 20 до 15 диаметров. Можно также расширить область применения акриловых клеев в условиях производства с повышенным температурным режи­мом.

І.ІІІутенко Л.Н., Золотев М.С., Клименко В.З. Клеевые соединения древесины и бетона в строительстве. - К.: Будівельник, 1990. - 136 с.

2. Нат. 20538А. Украина. Самоотверждающаяся композиция для крепления ан­керных болтов в бетоне / Шутенко Л.Н., Золотев М.С., Гарбуз А.О., Золотое СМ. (Ук­раина). Опубл. 15.07.97. Бюл.4, 1997. -4с.

3. Шутенко Л.Н., Золотев М.С., Гарбуз А.О. Ресурсосберегающий модифициро­ванный акриловый клей с повышенной адгезионной прочностью и термостойкостью // Вісник Рівненського держ. техн. ун-ту. Вип.З. - Рівне, 1999. - С.57-63.

4. Шугенко Л.Н., Золотое М.С., Гарбуз А.О., Золотев СМ. Использование акрило­вых клеев для реконструкции и ремонта зданий и сооружений // Будівельні конструкції: 36. наук, праць. Вип.54.-К: НД1БК, 2001.-С. 810-814.

5. Шутенко Л.Н., Золотев СМ,, Гарбуз А.О., Зудов О.В. Акриловые клеи для со­единения бетонных и железобетонных конструкций // Материалы докладов Междуна­родной интернет-конференции "Архитектурно-строительное материаловедение на рубе­же веков". - Белгород, 2002. - С. 201-205.

Получено 03.09.2002

УДК 691.58 : 668.3

Г.А.МОЛОДЧЕНКО, д-р техн. наук, В.А.СКЛЯРОВ

Харьковская государственная академия городского хозяйства

ПРОЧНОСТЬ И УСИЛИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ЗАТЯЖКИ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ НА АКРИЛОВЫХ КЛЕЯХ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЯХ

Приведены результаты экспериментов по определению стабильности усилия за­тяжки анкерных болтов на акриловых клеях при динамическом их загружении, коэффи­циенте стабильности анкерных соединений, а также усталостной прочности.

Как показали наши экспериментальные исследования [1, 2], при длительном статическом действии на анкерные болты выдергивающих усилий в клеевом слое появляются деформации ползучести. Это при­водит к ослаблению предварительной затяжки болта, которая, соглас­но СНиП 2.09.03-85 [3], определяется коэффициентом стабильности к. Величина этого коэффициента определяется авторами в работе [4] для случая, указанного выше.

Кроме того, анкерные болты, используемые для крепления обо­рудования, испытывают динамические воздействия. Поэтому необхо­димо было проверить стабильность усилий предварительной затяжки при указанных воздействиях, а также усталостную прочность клеевых анкеров.

Исследование стабильности предварительной затяжки при дина­мической нагрузке производилось на пульсаторе ЦДМ-Пу 100 (с час­тотой 400 циклов приложения нагрузки в минуту). Схема испытаний клеевых соединений динамической нагрузкой приведена на рис.1. На рис.2, 3 показано оборудование и общий вид установки при проведе­нии экспериментальных исследований стабильности усилия предвари­тельной затяжки при опираний станины оборудования соответственно на пакет подкладок и на подливку (бесподкладочный монтаж оборудо­вания).

Схема загружения в обоих случаях принята с расчетом передачи динамической нагрузки на анкер через станину оборудования, как это имеет место в реальных условиях. Общее число образцов, испытанных динамической нагрузкой, - 24 шт. (по 12 образцов при laHK = 8ds и

lam - 10ds, т.е. по 6 образцов на каждый способ опирання ста-

Страницы:
1 


Похожие статьи

Л Н Шутенко - Диверсификация производственной деятельности предприятий основное направление

Л Н Шутенко - Опыт использования акриловых клеев для соединения строительных конструкций

Л Н Шутенко - Строительная механика краткий курсраздел 1 статически определимые стержневые системы

Л Н Шутенко - Технология нанесения акриловых клеев на подготовленную поверхность старого бетона при его соединении с новым

Л Н Шутенко - Усталостная прочность клеевой анкеровки арматурных стержней класса а500с