混凝土用的变形的增强钢筋.pdf

本发明的混凝土用的变形的增强钢筋具有埋在其表面上的、间隔的、倾斜的月牙形横向凸起。相邻的横向凸起的顶部定位在两个彼此垂直的轴向平面上。横向凸起的最大高度与它的间距的比率在0.12至0.3范围内。每单位长度横向凸起的相对支承面积等于或大于0.07。月牙形横向凸起的接触角的范围为140至180°。

1.  一种混凝土用的变形的增强钢筋，具有一个圆形横截面芯子，以及突起在芯子的表面上的、均匀间隔的、倾斜的月牙形横向凸起，其特征在于，相邻的横向凸起的顶部定位在两个彼此垂直的轴向平面上。

2.  按照权利要求1的混凝土用的变形的增强钢筋，其特征在于，上述安排在芯子表面上的倾斜的月牙形横向凸起带有接触角范围为140至180°。

3.  按照权利要求1的混凝土用的变形的增强钢筋，其特征在于，每个上述横向凸起的最大高度与凸起的间距的比率在0.12至0.3范围内。

4.  按照权利要求3的混凝土用的变形的增强钢筋，其特征在于，上述横向凸起的相对支承面积等于或大于0.07。

混凝土用的变形的增强钢筋
技术领域
本发明涉及增强混凝土结构用的钢筋增强元件。更具体地，本发明涉及变形的增强钢筋。
背景技术
已知变形的增强钢筋，具有一个椭圆形横截面芯子，并带有均匀间距的、月牙形的横向凸起设置在它的表面上，在一个横剖面图内，月牙形的顶部(凸起的最凸出点)内接一个圆形，其直径等于椭圆形芯子的一个主轴，月牙形的横向凸起以一个角度40至60°倾斜至钢筋的纵轴线[1]。
此解决方案的一个缺点是，当在工地或预制厂加工中经受弯曲时，带有椭圆形芯子的增强钢筋加工的复杂性。
还已知一种增强钢筋，具有一个圆形芯子，并带有倾斜的月牙形横向凸起，全部上述月牙形凸起的顶部定位在钢筋的一个轴向平面上。横向凸起的规定的最小相对支承面积为0.056[2]。
还已知一种增强钢筋，同时具有纵向肋条和月牙形横向凸起，它们在顶部的高度不相等[3]。
与本发明最相似的是变形的增强钢筋，具有圆形芯子，并带有(或不带有)纵向肋条和均匀间距的、倾斜的月牙形横向凸起。这些凸起定位在芯子的相对的侧面，以及与纵向的肋条不相交。月牙形横向凸起的最大高度与凸起的间距范围的比率对于大多数市场销售的钢筋在0.12至0.14的范围内。全部月牙形横向凸起的顶部定位在垂直于通过纵向肋条的一个轴向平面上[4]。
以上所述的全部现有建议的增强钢筋的共同的缺点是与混凝土的结合强度较低。它导致增加要求的增强钢筋的固定长度，以及随后增加混凝土结构元件内钢筋的消耗。
借助增加月牙形横向凸起的高度改进增强钢筋的接合性能强烈地受到通常使用于轧钢厂以制造增强钢筋的高速热轧机生产过程可行性的限制。此外，增加凸起的高度已知会在周围的混凝土内产生撕裂力的危险的生长。
发明内容
本发明的目的是相对现代轧钢厂内普遍使用的热轧生产的现有状态，改进增强钢筋的接合性能，而且保持它们的加工性。
此问题的解决方式是，相邻的横向月牙形凸起的最高的凸起点(顶部)交错排列在钢筋的两个相互垂直的轴向平面上。接触角(在钢筋的一个横截面上测量时上述凸起与芯子的接触角)在140至180°的范围内，凸起的顶部高度与它们的间距的比率在0.12至0.3范围内，凸起的相对支承面积等于或大于0.07。
按照本发明，增强钢筋的特点是具有倾斜的月牙形横向凸起设置为带有接触角在140和180°之间，上述月牙形横向凸起的顶部(最大凸起点)定位不在一个轴向平面上，而是交错排列在彼此成一直角的两个轴向平面上。作为一个结果，增强钢筋地接合性能改进，这是由于混凝土粗大的凝结颗粒与钢筋芯子的较紧密的接触，此外，横向凸起的交错排列的位置有利向于径向劈开力分布更均匀地越过钢筋的周边，以及因此减少在增强件的一个固定长度内混凝土开裂的危险。此外，横向凸起的相对支承面积预定为等于或大于0.07，以及因此提供最佳的接合强度。
附图说明
图1是按照本发明的一个变形的增强钢筋的总貌图；
图2是沿图1中直线A-A切取的横剖面图；
图3是径向劈开力分布的示意图，劈开力在混凝土内围绕一个增强钢筋产生，增强钢筋带有月牙形横向凸起，横向凸起的顶部定位在钢筋的两个彼此垂直的轴向平面上；
图4是与图3相同的示意图，但钢筋具有的月牙形横向凸起的顶部定位在一个轴向平面上。
-d)/2，而比率h/t在0.12至0.3范围内。
具体实施方式
通常认为，变形的增强钢筋的接合效率可以用横向凸起(肋条)的相对支承面积值f_r很好地评价，此值是在垂直于钢筋轴线的一个平面上凸起在钢筋芯子上面的钢筋肋条的面积与钢筋的公称表面面积的比率，以及由下列公式限定：
f_r＝F_r/π·d_n·t
式中：
F_r-横向肋条的支承面积，mm²；
d_n-钢筋的公称直径(尺寸)，mm；
t-相邻横向凸起(肋条)之间的间距，mm.
F_r值通常同时与横向凸起的高度h和接触角β成正比。因此明显的是，增强钢筋的接合效率可以借助增加参数h和β和/或减小参数t而提高。
增加肋条高度h受到高速热轧机生产过程可行性的限制。接触角β不能够超过180°，因为变形钢筋通常是在对称的轧辊间轧制，其中每个轧辊设有凹槽形成一条钢筋的半截面。对于具有月牙形横向凸起的变形的钢筋并且横向凸起的顶部设置在一个轴向平面上，减少间距t低于0.5d_n有害地影响接合性能，因为相邻凸起的太紧密的间距防止浇注时粗大的凝结颗粒渗透在它们之间，并与芯子接触。作为结果，在结构混凝土元件内，钢筋的应力不是通过由接触的凝结颗粒形成的刚性骨架传递，而是通过较易弯曲的混凝土-砂基体传递。
交错地排列相邻的横向凸起顶部在两个垂直的轴向平面上，提供了凝结颗粒与芯子更好的接触，即使在间距值t较小时也如此。这样使有可能仅借助缩小t增加h/t比率至0.3，以及因此与带有以往使用的月牙形肋条图案的并带有相同肋条高度h的变形的钢筋比较，增加f_r达40-60％。如已知，变形的增强钢筋的接合强度随着f_r的增加增长至某个临界水平，超过此水平接合强度保持恒定。对于普通生产的增强钢筋，h/t比率通常在0.12至0.3之间变化，f_r的临界极限在0.07-0.08范围内[5]。f_r值为0.07预定为本发明的变形的增强钢筋最小值。除此之外，由图3和4可以看出，如果肋条顶部在两个彼此垂直的轴向平面上交错地排列，与全部肋条顶部排列在相同平面上的劈开力分布比较，围绕此钢筋的径向劈开力分布更均匀。劈开力分布的均匀性显著地降低在增强件固定长度时由于混凝土开裂引起的结构元件失效的几率。
因此，本发明的变形的增强钢筋的特点是具有独特的尺寸形状特性，它改进结构元件内钢筋和混凝土的相互作用，以及提供经受弯曲时良好的工作能力。钢筋的一个形状符合于增强钢筋制造工厂内使用的高速热轧技术的现有状态。
工业可行性
一系列的工业生产批号的直径16和25mm的变形的增强钢筋已在钢厂中制造。按照规范RILEM/CEB/FIP Recommendations[6]对直径16mm的变形增强钢筋进行了标准拉出试验，该增强钢筋具有两种变形图案，即本发明建议的带有h/t＝0.2和f_r＝0.078以及按欧洲标准ENV 10080：1995D[2]带有h/t＝0.12和f_r＝0.057。结果的比较表明，本发明的增强钢筋的接合强度超过普通标准变形钢筋达18-20％。
参考文献
[1]RU No.2035 564，cl.E04C/03，14期，1995年5月20日。
[2]ENV 10080：1995D。
[3]DT申请No.2622 524，cl.E04C5/03，1977年11月24日。
[4]TOCT 10884-94(原版)。
[5]Mayer，U.(2002)，Zum Einfluss der Oberflachengestalt vonRippenstahlen auf das Trag-und Verformungsverhalten vonStahlbetonbauteilen，Dissertation，Universitat Stuttgart，Institut furWerkstoffe im Bauwesen，IWB-Mitteilungen 2002/1。
[6]RILEM/CEB/FIP Recommendations on reinforcement steelfor reinforced concrete.RC 6 Bond test for reinforcement steel：2.Pull-out test(1983年5月修订版)。