Badanie przyczepności zbrojenia do betonu prasowanego metodą PRAS-BET

ZESZYTY NAUKOWE P O U TECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: BUDOWNICTWO z. 30

______ 1972 Nr kol. 347

Marianna Smolka-Glenszczyk

BADANIE PRZYCZEPNOŚCI ZBROJENIA DO BETONU PRASOWANEGO METODĄ PRAS-BET

1. Wstęp

W związku z końcową fazą prac nad nową technologią wykonywania ele­

mentów wielkowymiarowych metodą prasowania z równoczesnym odsączaniem wody, opracowaną przez laboratorium PRAS-BET*, zaistniała potrzeba zba­

dania podstawowych cech fizycznych betonu prasowanego, w tym ¿ego współpracy ze zbrojeniem.

W badaniach przyczepności zbrojenia do tegoż betonu chodziło o usta­

lenie jak kształtują się wartości naprężeń przyczepności zbrojenia do betonu prasowanego według technologii PRAS-BET, w porównaniu do analo­

gicznych wartości uzyskiwanych dla betonów zagęszczanych przez wibro­

wanie. Celowi temu podporządkowano zakres i program badań, przeprowa­

dzonych na elementach wyprodukowanych przez laboratorium PRAS-BET, we­

dług opracowanych tam receptur. Całość badań wykonano na terenie labo­

ratorium!.

2. Zakres badań

Technologia PRAS-BET przystosowana jest głównie do produkcji elemen­

tów powierzchniowych (płyty, ściany). W związku z tym nie było możliwe wyprodukowanie w laboratorium elementów prasowanych o kształcie i w„ • miarach typowych dla badań przyczepności (belki na zginanie, walce ).Wo- bec tego, badania przeprowadzono na elementach nietypowych.

*laboratorium doświadczalne PRAS-BET przy Instytucie Technologii i Or­

ganizacji Budownictwa i Śląskim Zjednoczeniu Budownictwa Miejskiego.

112 Marianna Smolka-Glenszczyk

Jako element próbny pr2yjęto płyty jak na rys. 1. Zbrojenie umiesz­

czano wzdłuż krótszych krawędzi płyty, w środku jej grubości, w odstę­

pach 1 5 cm.

Badano przyczepność prętów o średnicach 8, 10, 12 mm zabetonowanych w płycie na głębokość 16, 32 i 48 cm. Rozmieszczenie typów prętów (we­

dług średnic i długości) w poszczególnych elementach było przypadkowe.

Z każdego zarobu wykonano:

a) jedną płytę metodą PRAS-BET, tzn. prasowaną z równoczesnym odsącza­

niem wody, zwaną dalej prasowaną}

b) jedną płytę zagęszczaną przez powierzchniowe wibrowanie, zwaną da­

lej wibrowaną;

c) 3t6 walców kontrolnych (01 6 cm} h 16 cm), zagęszczanych przez wi­

browanie, zwanych dalej walcami kontrolnymi.

Zestawienie oraz charakterystykę prętów zabetonowanych w płytach podano w tablicy 1.

Oprócz zasadniczych badań, przeprowadzonych na wyżej zestawionych elementach nietypowych, wykonano badania na typowych elementach walco­

wych (0 16 cm} h 16 cm) przez osiowe wyrywanie prętów z betonu. Słu­

żyły one głównie określeniu wpływu domieszek pyłu na wartość naprężeń Rys. 1.. Próbny element płytowy

Badanie przyczepności zbrojenia do betonu»«»_____________________ 113

cdo 3

Eh

&

P i

&

Ao

p

I

<D

■aN

PO*

U

P<

•HO

f—i 0

•H

<D

0)

1P

WCD tÑJ

CMt“ 16

L 32

OT“

CO c a i CM CM CM 1 1 ^KO

CM

C A CM ^ ^{CM C A} I 1 ^CO r-^{T -}

KD CM ■<• Kł- ca caca i 1 9 10

CO

48 ^{CM CM C A CM f i} 1 1 LA

32 ^{KOC A CM C A} 1 i 1 1 ^C0 KD

V£> I 1 ^{CM CM} 1 1 1 1 ^{CM CM}

\ :u

pcd oy

p.

o?H

•*to cd g

£o p

<D

Id£3

'O os

płytawibrowana płytaprasowana płytawibrowana płytaprasowana płytawibrowana płytaprasowana płytawibrowana płytaprasowana ₀> o

§ i

j ?

|

U w

,Q cd

i Ł

>3 >3

£ £

p< p<

'COo cd

W) P

n

5 fi

I

— z ó / ü x H a m g

114 Marianna Smolka-Glenszczyk

przyczepności, dodatkowo zaś pozwalały na porównanie wyników badań wła­

snych z wynikami podanymi w publikacjach. Przeprowadzono je dla jednej średnicy prętów i trzech składów betonu. Zbiorcze zestawienie próbek walcowych podano w tablicy 2.

Tablica 2 Zestawienie próbek walcowych

Rodzaj betonu Oznaczenie

r

Średnica pręta

nm

Ilość zarobów

Ilość walców z prętami

sztuk

Ilość walców kontrolnych

sztuk Żwirowy

ż

1 0

2 1 2 1 2

Pyłowy

pI ^{2 12 12}

Pyłowy

» u ^{2 1 2 1 2}

3. Badania

3.1. Charakterystyka materiałów użytych do badań S t a l z b r o j e n i o w a

Do badań użyto stali St-O,pochodzącej z jednego transportu, o sprawa dzonej badaniami własnymi dla średnicy 8 nm granicy plastyczności Q =

2 r

= 2410 kG/cm i wskaźniku zmienności v = 1155 oraz module sprężysto­

ści E = 2000000 kG/cm2.

S k ł a d m i e s z a n e k b e t o n o w y c h zestawiono w ta­

blicy 3.

3.2. Przygotowanie elementów próbnych P ł y t y p r a s o w a n e

Elementy te fomowano w matrycy prasy, stosując odpowiednie prze­

kładki. z płyty pilśniowej twardej. Na końce prętów (odcinki 22 cm, słu-

Tablica3

Badanie przyczepności zbrojenia do betom... 115

cd O o O O

vo ir\ LA IA

i r* r-

© o O O O

o O O O

9 ^{ca la} IA IA

•HP<

NO

¿4 1 —*

a o

vo o

o 8 8

o p. o CA CA

■p 8 r- t—' ^t—

i ^p. w■a w

iM O O

W CD I O O

P. ^t— T~ LA

I d :

l - K S § O

CD O

LA O

q> o CM CM CM CACM o P.S

o

•nj a 3 &

c3 P ©O N &g £> g H

'O -P O 6 u o H O H

o © © iM fu •y o rM W P«

Pś rQ 3 >» >> >>

N p. P« P«

o

l os} U) 1I a r-4 .O

© 'O >3 ©

X p, i?

A? 'S

i e*

Uwaga:betonżwirowyz domieszkąpyłuprzyjętow pracynazywaćbetonempyłowym, PodanyskładmieszanekzostałustalanyprzezlaboratoriumPRAS-BET.

1 1 6 Marianna Smolka-Olenszczyk

żące podczas badań do zamocowania szczęk prasy naciągowej,nasadki itpO nasadzano rurki o średnicy wewnętrznej 18 ran (rys, 2).

1 - płyta prasowana z zabetonowanymi prętami; 2 - przekładka z płyty pilśniowej; 3 - pręt; 4 - rurka nasadzona na pręcie; 5 - zdejmowany po

24 godz. blok betonowy

Tuż po skończonej operacji prasowania płytę przenoszono przy pomocy zawiesi próżniowych na uprzednio przygotowane stanowisko, na którym pozostawała do dnia następnego. Po około 24 godzinach zdejmowano z "wy­

stających" końców prętów uformowane na nich bloki betonowe, zaś gotowy element płytowy przechowywano na poligonie do chwili badania.

P ł y t y w i b r o w a n e formowano w specjalnie przygotowanej matrycy drewnianej. Zasadę stabilizacji w niej prętów zbrojeniowych po­

kazuje rys. 3, Zagęszczanie odbywało się za pomocą wibratora powierz­

chniowego. Płyty rozformowywano po upływie około 24 godzin i przecho­

wywano na poligonie wspólnie z pozostałymi elementami opisanymi w p. 3łr

Badanie przyczepności zbrojenia do betom. 112

1

Rys. 3. Zasada stabilizacji prętów w matrycy drewnianej 1 - płyta wibrowana* 2 - wystające z płyty końce prętów

P r ó b k i w a l c o w e wykonano w typowych formach stalowych, stabilizując centryczne usytuowanie pręta dwoma przekładkami z płyty pilśniowej twardej. W czasie betonowania i zagęszczania pręty znajdo­

wały się w pozycji pionowej.

W a l c e k o n t r o l n e dc określenia wytrzymałości betonu wy­

konano w formach typowych, zgodnie z wytycznymi normy.

3.3« Przebieg badań

B a d a n i e s i ł y p r z y c z e p n o ś c i n a e l e m e n ­ t a c h p ł y t o w y c h

Do wyciągania prętów zastosowano prasę naciągową "Żuk-Bł-, zaopatrzo­

ną w siłcsiderz pałąkowy z czujnikiem mechanicznym 0,0 01 om, zasilaną ponętą ręczną. Dodatkowo prasę wyposażono w komplet odpowiednich szczęką zaś w celu wyeliminowania nierówności czołowej powierzchni płyty za­

118 Marianna Smolka-Glenszczyk

stosowano stalową* przegubową podkładkę centrującą. Pomiaru przemiesz­

czenia pręta dokonywano przy pomocy dwóch czujników mechanicznych 0,001 mn, na których wykonano odczyty dla przyrostów siły A P = 40 kG.

Schemat badania przedstawia rys. 4«

1 - próbka płytcwaj 2 - czujniki mechaniczne 0,001 mmj 3 - badany pręt

B a d a n i a s i ł p r z y c z e p n o ś c i n a e l e m e n ­ t a c h w a l c o w y c h

Badanie sił przyczepności na walcach (0 16 cm| h 16 cm) przeprowa­

dzono przez wyrywanie pręta z betom. Zastosowano przyrządy oraz doko­

nano pomiaru siły jak w badaniach elementów płytowych. W celu określe­

nia wślizgu zbrojenia względem betom (rys. 5 )1 zainstalowano dodatko­

wo czujnik mechaniczny 0,001 mm, dokonując na nim odczytu dla przyros­

tów siły A P - 40 kG.

4. Omówienie wyników badań

Ify-niki badań przyczepności na próbkach walcowych przedstawiono w tar blicy 4. Zestawiono w niej naprężenia przyczepności w chwili pierwsze­

go ruchu, przyjmując za miarodajną do ich określenia wartość siły przy wślizgu pręta 0 ,0 0 5 mn ($ ) oraz maksymalne naprężenia przyczep­

ności (ź ) biorąc pod uwagę największą wartość siły odczytaną na

Q1EX

czujniku siłumierza pałąkowego.

Badania na próbkach walcowych miały na celu ustalenie wpływu domie­

szek pyłu na wartość naprężeń przyczepności. Dla stosowanych ilości pyłu (100 i 150 kG/n? ) nie zauważa się wyraźnych różnic w wartościach

Tablica4

Badanie przyczepności zbrojenia do betonu«..

1 i o

P

OJ*3-

0,738 0,637 0,745

c-

IA CO ^ IA O CM IT\ f*^ CO VD h VC h ^3 IA O* O* O* O* O

0) vo

§ i J Ł to. Es 1«

■pOlka co

Xi

i o

p

CJ

KD cr\

ą 8 . ą . o o cT

c-

0,092 0,083 0,085 0,094 0,093

Naprężenia przyczepności £ kG/cm2 max

§ i

O

P

CJ•sf

O in O O cn

• I - 1 0*\ cm

r- CM CM

t-

O O O IT\ O

c\j o n in tr\ O c*- vo

t- CM CM t- t-

Naprężenia przyczepno­ ści w chwili I rochu 5^kG/cm2 .a

§

•d»d o

P

CM LTv LTN LT\

LT\ o r\

• • 1 • 1

*3- C—

r- r— t- t"- ^o o ^{o o} co o^{r \ o}

r n h W ON

r— t— r- i—

'O 'to tó rMO

"d i § vo W 0

■a >i o x- o o « +3 ta.

fł h o «er ts

^CO +» ,0 ¿4 p

&

§

■d o

P

OJ•«i* ^\DO ^VD VD I CM 1 ^5S* CM CM CM

o- lTv C\l V£) C““ W VD tf\ CO CC' CO

i- CM CM ^t- «-

1---7 Zuży­ cie pyłu kG/m3 _{O O O O}

I o o in ir\

r* r* r- r-

Rodzaj betonu Oznaczenie ^ ^ ^ H M

•N M M M M

V- ' P P 04 P«

| £ P P P

O O O O

•H H H iV fM

& >» >» 'r, >>

•tt p p p p

Nr serii

r W n ^ lA

L 'a rla n n a j m e lk a - l i e r s z c zylc

1 - próbka walcowa; 2 - czujniki mechaniczne 0,001 nr.}3 - badany pręt;

A - nasadka; 5 - stalowa podkładko, centrująca

2ÍlYiay / %

stosunku —--- między betonem żwirowym (ż) a żwirowym z domieszką py- V l 6

łu (pT , PjT ), Uzyskane wartości średnich naprężeń przyczepności miesz­

czą się w granicach podawanych w publikacjach ( 2 = 0,1-0,15 5) U ] . Utwierdzono niewielki wpływ czasu na zwiększenie wartości stosunku

£max , . ,

— -— . Wartość stosur’ai naprężeń w chwili pierwszego ruchu do napręzen

*016

/ 5 T

maksymalnych -) waha się w granicach 0,56f0,7C. Wyniki badań na Zmax

próbkach walcowych (0 16 cm; h. = 16 cm), aczkolwiek przeprowadzone tyl­

ko dla jednej średnicy, służyły również jako punkt odniesienia, w in­

terpretacji wyników badań porównawczych na nietypowych próbkach płyto­

wych.

Oredr.ie wartości wyników badań porównawczych na próbkach płytowych zestawiono w tablicy 5. Jako miarodajną przyjęto maksymalną wartość si­

ły odczytaną n,a czujniku siłomierza pałąkowego. Różnice ilości prętów zestawionych w tablicy 1 (97 prętów; i tablicy 5 i.69 prętów) zostały spowodowane koniecznością odrzucenia:

a) prętów wyrwanych v; czasie rozformov.ywania,

Wynikibadańprzyczepnościnapróbkach płytowych

Badanie przyczepności zbrojenia do b e t o m . .121

cd o

ft

EH■§

C,' ?

H o

1 a

o p -*-> p

co IS3 pO

rO

’S

Al<1>

3W Ifco

o *

A i I

A ...

0) '03

II

>

cd 1

t

* o

8 O p i ? ' 8 ,V 3

o

**0 ro

£ P P

P l A i

'O'03 i*dO

a j aj

i P>

'Ö bi HO

V£>

gil

<2 «i

o co I «

.Q . "3"

0) o +>0

t “O O) _

■3 'co . o S <y

Ä O 0) O

O 60 « f i P .

i *§

n3 cd+>

fl) Ü ^

H *H ^

c o.

'o 5=

'10 'O O -4~>

rH O*

Ok

AS3 toco

>5

£ s

£- fM

P .

0-

co

coC\J

ro •> •>

r\ t-

*• l

OJf-

OJco

co

0>

OJ CC

•» •»

lTv r-

O o O o

OJ co ^n—

•k •k ^•k

OJ CT» a ' co

OJ T— T“

OJ

co

co

i

£ p

Pi

OJ

co o

o

OJ•k

VDco

IT\t*-

•• I

OJ0-

LTn r-\O-

O

o~\ a)

« «k T-

q>

VD

IfNt-

OJ0—

OJ

co*k

o

O CO

• «k «k

vO OJ

OJ ITN CO VD

VOCO

»• I lf\0~

co***•

I I

,op p Ph

c i Cj

i §

§ I

£ a

•H P

Et Pi

COt"- CO•»

O

o

T- O«k «k

O- T-

O m t - co

OJ

o>

o*

o LAO I

co o

Vk «k

O VO r- 00

KD I

OJ

OJ

E8 ° I

§ I

p ęa

,o d

•H P

|5 *P

122 Marianna Smolka-Glens zc zyk

b) prętów, dla których naprężenia przyczepności odbiegały o 40% od w a r ­

tości średniej w serii (3 pręty),

c) prętów naruszonych na skutek awarii osprzętu.

r

Średnie wytrzymałości betonu w seriach, z których pochodziły badane pręty, podano w piątej kolumnie. Ponieważ wielkości te w ramach po­

szczególnych płyt różniły się minimalnie, do określenia wartości g (kolumna 8) przyjęto wartość średnią ważoną. Z danych zestawionych w tablicy 5 wynika, że średnia wartość naprężeń przyczepności Z dla płyt prasowanych jest mniejsza od odpowiedniej dla płyt wibrowanych. Odnosi się to do wszystkich średnic i długości badanych prętów, jednakże róż­

nica ta nie jest znaczna, gdyż wartość stosunku f--rasowanego wynosi Z wibrowanego

0,74f0,99. Niskie wartości wskaźnika zmienności v = 1,0r14,1% świad­

czą o dużej jednorodności wyników, a więc o znacznej ich wiarygodno­

ści. Dla prętów 0 10 i 0 12 nm zauważa się zwiększenie średniej przy­

czepności T/raz ze wzrostem długości zabetonowania pręta. Zaobserwowa­

na prawidłowość jest przeciwna do podawanej w dostępnych opracowaniach j^2, 4J. Zjawisko to da się wytłumaczyć specyficznymi warunkami wykony­

wania próbek płytowych, dla których to przypuszczalnie następuje oblu­

zowanie pręta na pewnej długości, szczególnie niebezpieczne dla prętów gładkich o większej średnicy. Prawidłowości tej nie zaobserwowano dla prętów 0 8 mm.

Na podstawie badań przyczepności na płytach prasowanych i wibrowa­

nych stwierdzono znaczne zaniżenie wartości naprężeń przyczepności w stosunku do badań obcych oraz własnych na walcach. Szczególnie jaskra­

wo przejawia się to dla 16 centymetrowej długości zabetonowania prętów?

Przy czym należy wziąć pod uwagę, że wartości te są zaniżone talcże z uwagi na poziomy kierunek betonowania. Należy wnosić, że na wartość tę nie ma wpływu dodatek pyłu, co stwierdzono w badaniach na próbkach wal­

cowych. Wydaje się, że decydujący wpływ na obniżenie przyczepności zbrojenia do betonu zarówno dla płyt wibrowanych, jak i prasowanych ma sposób przygotowania próbki, jej formowania i stabilizacji prętów.

Badanie przyczepności zbrojenia do betonu... 123

5. Bod sumowanie

1. Uzyskane w badaniach na próbkach walcowych średnie wartości na­

prężeń przyczepności ( Ż = 0,083r0,10 R) mieszczą się w granicach poda­

wanych w publikacjach (~2, 4] ( Z = C,9fO,15 r).

2. Kie zauważa się istotnego wpływu dodatków pyłu na wartość przy­

czepności zbrojenia do betonu w badanym przedziale czasu.

3. Decydujący wpływ na wartość przyczepności ma sposób przygotowa­

nia próbkij położenie pręta w czasie zagęszczania masy betonowej, for­

mowanie elementów oraz stabilizacja prętów zbrojenia.

4. Uzyskane wyniki badań przyczepności na płytowych próbkach wibro­

wanych i prasowanych wykazywały się dużą jednorodnością (v = 1?14$).

5. Stwierdzono bardzo niskie wartości naprężeń przyczepności zbro­

jenia do betonu prasowanego dla 16 cm długości zabetonowania zbrojenia ( Ż = 0 ,0 4 0 R).

6. W przypadku formowania powierzchniowych elementów prasowanych (płyty, ściany) z obrzeżami zaopatrzonymi w pręty zakotwione w praso­

wanym elemencie, należy zwiększyć długość zakotwienia zbrojenia lub przejść na zakotwienie mechaniczne.

LITERATURA

1. Lewicki B.s Płyty stropowe i dachowe z betonów lekkich. Biblioteka inżynierii i budownictwa. W-wa, 1964.

2. Lewicki B.: Betony lekkie, Budownictwo betonowe, t. IV, W-wa, 1967.

3. OleszkLewicz J.s Współpraca betonu pumeksowego ze stalą zbrojeniową, Inżynieria i budownictwo nr 3, W-wa, 1965.

4. Suwalski L.s Teoria betonu i żelbetu. Budownictwo betonowe, t. II, W-wa, 1964.

124 Mariarma Smolka-Glenszczyk

INVESTI GATIONS CONCERNING THE ADHERENCE OP THE REINFORCEMENT OP CONCRETE ACCORDING TO THE PRES-BET METHOD'

S u m m a r y

inscription and analysis of tests ainning at the qualification of the adherence stress value of the reinforcement of pressed concrete in Comparison with the obtained values for vibrated concrete. The tests have been carried out on untypical plated samples of pressed and vi­

brated concrete as well as on typical concrete roller samples.

PRUIUNG DES HAFTVERMÖGENS DER PRESSBETONBEWEHRUNG HACH PRES-BET METHODE

Z u s a m m e n f a s s u n g

Beschreibung und Forschungsanalyse zwecks Bestimmung der Vierte der Haftspannung der Pressbetoribewehrung im Vergleisch zu dem erhaltenen Wert beim Rüttelbeton. Diese in dem Artikel be'schreibenen Untersuchun­

gen wurden auf nicht typischen Tafelproben aus Pressbeton, Rüttelbeton sowie auf typischen Betonprobewalzen durchgeführt.