Для исследований использовали стеновые газобетонные блоки с размерами 250×600×300(Н) мм (класс бетона по плотности – D 600) с клеевым составом и базальтовую сетку производства МИАКОМ ТМ «МИАГРИД» с ячейкой 25×25 мм и приведенным диаметром ровинга 2 мм. Испытание осуществлялись на территории Лабораторного корпуса НИИ ЭМ НИУ МГСУ в г. Мытищи.
На фото показан экспериментальный образец фрагмента стены, выложенный из ячеистобетонных блоков фирмы "АэроСтоун".
СЖАТИЕ
Исследования прочности при сжатии фрагментов стен из газобетонных блоков, армированных базальтовой кладочной сеткой. Для этого использовали эталонные (неармированные) фрагменты образцов стен из ячеистобетонных блоков с размерами в плане 250×1205 мм. при высоте 1220 мм, предназначенных для испытаний на сжатие и фрагменты образцов стен из ячеистобетонных блоков с размерами в плане 250×1205 мм при высоте 1220 мм армированных композитной сеткой на основе базальтового волокна. Испытания фрагментов стен осуществлялись с использованием силовой установки, включающей в себя: два домкрата мощностью по 1000 кН, силовую раму с опорной балкой и распределительную балку из 2-х двутавров № 27.
С каждой из продольных сторон образцов устанавливалось по 3 индикатора (два – для замера вертикальных деформаций и один – горизонтальных деформаций). Кроме этого с торцов образцов устанавливалось по одному индикатору. Такая расстановка индикаторов позволяла определять не только абсолютные деформации кладки, но и вычислять эксцентриситеты приложения нагрузки относительно продольной и поперечной осей образца.
Испытания проводились по методике ГОСТ 8829-94 с пошаговым нагружением конструкций. На каждом шаге нагружения величина нагрузки составляла 1/10 от величины предполагаемой разрушающей нагрузки. Деформации кладки стен из ячеистобетонных блоков измерялись с помощью электронных индикаторов часового типа с ценой деления 0.001 мм
Характер разрушения образца не армированной кладки.
Результаты испытаний эталонных образцов представлены в таблице 2.1.
В таблицу включены следующие данные:
-
величина разрушающей нагрузки (Nразр.), полученной в результате испытаний каждого образца (столбец 4);
-
величина напряжений в кладке (Rразр.) в момент разрушения опытного образца;
-
эксцентриситеты приложения нагрузки относительно продольной (℮х) и поперечной (℮y) центральных осей сечения образца;
-
коэффициент Ψ = (1-2×℮х / d)×(1-2×℮y /b), с помощью которого осуществляется переход от внецентренно сжатой к центрально сжатой конструкции по формуле :
N = mg×ω×φ×Rц.сж.×А×Ψ,
где
mg, ω и φ – коэффициенты, принимаемые равными 1;
Ψ – см. выше;
А – площадь поперечного сечения образца;
Rц.сж. – величина сопротивления кладки сжатию, приведенная к случаю центрального приложения нагрузки.
Результаты испытаний эталонных не армированных образцов фрагментов стен на сжатие
Таблица 2.1
Разрушение неармированных образцов происходило при среднем усилии на сжатие 2,44 Мпа
Одновременно с эталонными неармированными образцами фрагментов стен были испытаны опытные образцы, армированные композитной сеткой производства ООО «МИАКОМ СПб», марки «МИАГРИД».
Общий вид образца кладки армированной базальтовой сеткой МИАГРИД до начала испытаний и после.
Образец стены армированной базальтовой сеткой после разрушения
Результаты испытаний образцов фрагментов стен на сжатие армированных базальтовой сеткой «МИАГРИД»
Таблица 2.2
Анализ результатов испытаний эталонных образцов и образцов, армированных композитной сеткой марки «МИАГРИД» позволяет отметить следующее.
1. В результате применения композитной сетки момент трещинообразования увеличился на 11-14%.
2. При средней прочности кладки эталонных образцов, приведенной к центральному сжатию, равной Rц.сж.= 2.44 МПа, прочность кладки из ячеистобетонных блоков, армированных сеткой марки «МИАГРИД», составила Rц.сж.= 2.69 МПа. Т.е. имеет место увеличение прочности кладки в среднем на 11%. Данные результаты испытаний кладки из блоков высотой 300 мм хорошо коррелируют с результатами испытаний кладки из керамического кирпича толщиной 65 мм, армированной через 4 ряда (300 мм) композитной сеткой с ячейкой 25×25 мм.
Базальтовая сетка производства ООО «МИАКОМ СПб» в кладке из газоблоков увеличила несущую способность стены на 11%
Растяжение
Экспериментальные исследования прочности при растяжении фрагментов стен из газобетонных блоков, армированных базальтовой кладочной сеткой.
В настоящем разделе краткого отчета приведены результаты испытаний фрагментов стен из ячеисто-бетонных блоков на действие растягивающих усилий (моделирование температурно-влажносьного воздействия на кладку). Для проведения испытаний были смонтированы две группы образцов: фрагменты образцов стен из ячеисто-бетонных блоков с размерами в плане 250×1815 мм при высоте 1220 мм без армирования (эталонный образец) и с армированием композитной сеткой на основе базальтового волокна марки «МИАГРИД» и предназначенных для испытаний на растяжение.
Испытания фрагментов стен осуществлялись с использованием силовой установки, включающей в себя: два домкрата мощностью по 1000 кН каждый, которые передавали нагрузку (растягивающие усилия) через распределительные балки из 2-х двутавров № 27 непосредственно на экспериментальный образец. На рисунке 3.1 показана схема крепления распределительных балок на опытных образцах. Испытания проводились по методике ГОСТ 8829-94 с пошаговым нагружением конструкций. На каждом шаге нагружения величина нагрузки составляла 1/10 от величины предполагаемой разрушающего усилия. Деформации кладки стен из ячеисто-бетонных блоков измерялись с помощью электронных индикаторов часового типа с ценой деления 0.001 мм. С каждой из продольных сторон опытных образцов устанавливалось по 2 индикатора для замера горизонтальных деформаций. Один индикатор устанавливался по верхней горизонтальной грани образца. Кроме этого с торцов образцов устанавливалось по одному индикатору. На фото 3.2 показан образец фрагмента стены эталонного образца с установленными на нем силовыми домкратами до начала проведения испытаний на растяжение.
Общий вид эталонного образца
Фотография 3.2
Рисунок 3. 1 Схема опытного образца с опорными элементами
для установки домкратов
Рисунок 3.3. Характер разрушения эталонного образца
Анализ результатов испытаний эталонного образца (без сетки) на действие растягивающего усилия позволяет отметить следующее.
1. Разрушение образца произошло при суммарной растягивающей нагрузке от двух домкратов, равной 35 кН (3500 кгс).
2. При разрушении образовалась вертикальная трещина по всей высоте опытного образца (рисунок 3.3).
3. Напряжение в кладке, соответствующее временному осевому растяжению по перевязанному шву для ячеистого бетона с влажностью ~ 15%, составило: Rtn = 3500 / (25×122) = 1.15 кг/см2 (0.12 МПа).
Согласно Примечанию 4 к таблице 11 СП 15.13330.2012 расчетные сопротивления кладки из ячеистобетонных блоков на клеевых составах для всех видов напряженного состояния не нормированы в указанном СП и должны определяться на основе экспериментальных данных.
Одновременно были проведены испытания экспериментального образца фрагмента стены из ячеистобетонных блоков серии II, армированного композитной сеткой на основе базальтового волокна марки «МИАГРИД». Сетка располагалась в каждом ряду по высоте опытного образца. На фото 3.4а показан образец фрагмента стены образца, армированного композитной сеткой, с установленными на нем силовыми домкратами.
Фото 3.4а
На фото 3.5а хорошо видно базальтовую сетку в каждом ряду, и можно посчитать что в продольном растяжении участвует по 10 ребер сетки в каждом ряду.
Фото 3.5а
Разрушение образца произошло при нагрузке 45 кН (4500 кгс) из-за разрыва ровингов композитной сетки
Фотография 3.4б
На данном фото хорошо видно, что разрыв произошел по 8 ребрам сетки из 10.
Анализ результатов испытаний армированного образца базальтовой сеткой «МИАГРИД» на действие растягивающего усилия позволяет отметить следующее.
1. Разрушение образца произошло при суммарной растягивающей нагрузке от двух домкратов, равной 45 кН (4500 кгс).
2. При разрушении образовалась вертикальная трещина по всей высоте опытного образца (рисунок 3.4б). При этом имел место разрыв композитной сетки в двух горизонтальных швах по высоте образца.
3. Напряжение в кладке, соответствующее временному осевому растяжению по перевязанному шву для ячеистого бетона с влажностью ~ 15%, при наличии композитной базальтовой сетки составило: Rtn = 4500 / (25×122) = 1.48 кг/см2 (0.15 МПа).
4. Как видно из рисунка 3.5, в момент разрушения образца произошел разрыв сетки с включением 8 стержней (ровингов) из общего их числа, равного 10.
5. Сравнение результатов испытаний на растяжение эталонного образца и образца, ар-мированного композитной сеткой, показало следующее: разрушение армированного образца произошло при нагрузке, превышающей на 28% величину разрушающей нагрузки, полученной при испытании эталонного образца.
Заключение
Анализ результатов экспериментальных исследований прочности при сжатии и растяжении по перевязанному и неперевязанному швам образцов фрагментов стен из ячеистобетонных блоков марки «АэроСтоун» из бетона класса по прочности на сжатие В2.5 при плотности D600, армированных композитной сеткой на основе базальтового волокна марки «МИАГРИД», позволяет отметить следующее.
1. Применение композитной сетки марки «МИАГРИД» для кладки стен из ячеистобетонных блоков при классе бетона по прочности на сжатие В2.5 позволяет:
- увеличить момент образования первой трещины на 10-14% по сравнению с не-армированными образцами;
- увеличить прочность кладки при сжатии на 11% по сравнению с неармированными образцами.
3. Прочность кладки из ячеистобетонных блоков класса В2.5, армированной композитной сеткой, при растяжении на 28% выше прочности неармированной кладки. При этом разрушение кладки на первоначальном этапе происходило по телу ячеистого бетона с последующей передачей нагрузки на композитную сетку.
4. По результатам испытаний вместо арматурной сетки рекомендуется применение композитной базальтовой сетки марки «МИАГРИД» для армирования кладки стен из ячеистого бетона класса В2.5. Приобрести рекомендуемую сетку можно здесь.
Следует отметить, что в случае применения клеевой смеси для кладки стен из ячеистого бетона толщина шва не превышает 3 мм. Применение арматурной сетки при диаметре стержней 2 мм и более не допускается, поскольку сетка может разрушить материал кладки при сжатии.
