Стоит ли использовать стеклопластиковую композитную арматуру? Хаpaктеристики, плюсы и минусы для фундамента 10 и 12 мм +Видео

Стеклопластиковая композитная арматура – представляет собой неметаллические стержни, выполняемые из стекловолокна, что придает им прочность, пропитанные термореактивными смолами, в качестве связующего вещества, и отвержденных. Узнайте подробно в этой научной статье>>

Содержание:

• 1 Что такое стеклопластиковая композитная арматура?
• 2 СВОЙСТВА АРМАТУРЫ
• 3 СОЕДИНЕНИЕ С ЦЕМЕНТОМ
  • 3.1 ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Что такое стеклопластиковая композитная арматура?

Стекловолокно, входящее в состав стеклопластиковой композитной арматуры, получают путем экструдирования из расплавов неорганического стекла имеющего специальных химический состав. Экструзия осуществляется продавливанием расплава сквозь прядильные фильеры. Получаемый продукт, выглядит как бесконечные элементарные волокна (филаменты), что в дальнейшем переpaбатываются в комплексные нити, или же в стеклянные ровинги.

В качестве матрицы, при изготовлении композитов имеет место применение термореактивных синтетических смол (фенольных, эпоксидных, полиэфирных и проч.), термопластичных полимеров (полиамидов, полиэтиленов, полистиролов и проч.)

Физически, тело стеклопластиковой композитной арматуры состоит из двух частей, условно.

• Первую часть представлена в виде основного ствола, что задает главные хаpaктеристики прочности в арматуре, он обычно имеет вид пучка параллельных волокон, что связаны композитным связующим из эпоксидных и полиэфирных смол.
• Вторая часть – внешний слой, он отвечает за свойства сцепления арматуры с бетоном и чаще всего выглядит в виде однонаправленной навивки волокон по спирали (внешним видом напоминает прежнюю стальную арматуру, с периодическим профилем). Различные производители создают свои вариации в виде двунаправленной навивки волокон, или песчаного напыления. Количество вариаций моделей физического тела арматуры ограничено лишь фантазией производителя или же экономическим соображением.

Стеклопластиковая композитная арматура появилась впервые в 60-е гг. ХХ в.

Ее появление было обусловлен необходимостью заменить металлическую арматуру в бетонных конструкция, что находились в агрессивных средах. Строительство с ее использованием проходило в СССР, США, ФРГ, Канаде, Японии, Великобритании с 70-х гг. Она применялась при строительстве в сочетании с легким бетоном (ячеистый бетон, арболит и проч.), также ее применяли при возведении фундаментов, свай, электролизных ванн, балок, и ригелей эстакад, опopных конструкций конденсаторных батарей, плит крепления откосов, безизоляторных траверсах и прочих конструкций.

СВОЙСТВА АРМАТУРЫ

Основными свойствами стеклопластиковой композитной арматуры является небольшой вес, за счет чего, ее легко трaнcпортировать, при резке и вязке имеет хорошую технологичность и также позволяет формировать криволинейные участки. Стеклопластиковая композитная арматура обладает высокими показателями предела прочности на растяжение – он в 2,5 раза выше чем у металлической, имеет высокую химическую стойкость в случае воздействия на нее соли, кислоты и проч. (см. таблицу 1).

Среди ее свойств необходимо отметить то, что она является диэлектриком. Магнитное и электрическое поле, а также радиоволны не оказывают ощутимого влияния на хаpaктеристики прочности, обладает радиопрозрачностью. Показатель прочности остается стабилен, при низких температурах, благодаря одинаковому с бетоном коэффициенту теплового расширения, при совместной работе этих материалов, трещинообразования и порывов в бетонном слое пpaктически нет.

Одновременно с этим стеклопластиковая композитная арматура имеет и ряд ощутимых недостатков: модуль ее упругости в 3,6 раза ниже в сравнении со стальной вследствие чего обладает низкой степень сопротивляемости деформации. Так же невысок уровень огнестойкости. Стеклопластиковая композитная арматура относится к самозатухающим материалом, имеет группу горючести Г – 1, и предельную рабочую температуру в бетоне не выше 200 °С, при превышении которой резко меняет свои свойства, что может быть причиной внезапного разрушения конструкции. В связи с чем ее применение в конструкциях, что могут быть подвержены воздействию высоких температур – недопустим.

При разрушении стеклопластиковой композитной арматуры отсутствует площадка текучести и имеет хрупкий хаpaктер, имея при этом более высокие показатели прочности, но дает резкое, внезапное, без видимых предварительно дефектов, разрушение конструкции.

Рис.2. Диаграмма напряжений.

По данным, С. П. Максимова, Ю. Б. Башкова, Е. П. Вшивкова – стеклопластиковую композитную арматуру не рекомендуется использовать в бетонных конструкциях ригеля, плитах перекрытия, колоннах, поскольку наблюдается низкий модуль Юнга, а как следствие жесткость и пpaктически не имеет сопротивления изгибу. Но значение остальных показателей, благоприятно для использования стеклопластиковой композитной арматуры в случае армирования дорожного полотна на тех участках, где имеется агрессивное воздействие реагентов, в ленточных фундаментах и других.

Еще одним из недостатков стеклопластиковой композитной арматуры может служить невозможность использовать электросварку при соединении сегментов. Одним из решений этой проблемы — установить на концах арматурного стержня стальную трубку (в заводских условиях), а к ним уже применить электросварку. 

СОЕДИНЕНИЕ С ЦЕМЕНТОМ

Рис. 3. Использование стеклопластиковой композитной арматуры

При применении легких конструкционных бетонов, можно добиться улучшения теплотехнических, акустических хаpaктеристик, снизить вес конструкций, повысить предел огнестойкости конструкции.

 

При расчете и конструировании армобетонных конструкций применяя стеклопластиковую композитную арматуру, принципы схожи с теми, что применяются во время проектирования железобетонных элементов, в случаях, когда наиболее важным элементом считается сочетание работы бетона и арматуры. Исходя из исследований Зиновкина, А.А., Масалова А.В. – соединение стеклопластиковой композитной арматуры с бетоном обеспечена за счет адгезии цементного камня с эпоксидным покрытием, а не за счет механического зацепления витков, внутри бетонной матрицы, как у профилированной арматуры из металла

Армирование может быть нескольких видов: внутреннее, внешнее и комбинированное, что представляет собой комбинацию двух первых. 

Рис 4. Первый бетонный пешеходный мост в Европе с фибробетонными полимерами.

Внутреннее армирование может быть выполнено в виде дискретного, дисперсного и смешанного. Дискретное армирование — это использование стеклопластиковой арматуры в виде отдельных стержней, плоских и прострaнcтвенных каркасов, сеток. Так же может быть и комбинации, к примеру отдельные стержни, сетки и проч. Дисперсное армирование представляет собой добавка в бетонную смесь во время перемешивания рубленных волокон (фибр), что хаотично размещаются в бетоне. Используя специальные метода, возможно достичь направленное расположение волокон. При дисперсном армировании бетон принято называть фибробетоном.

Внешнее армирование особенно актуально, если конструкции используются в среде, агрессивной по отношению к бетону. В этом случае, внешней листовой арматурой будут одновременно обладать тремя функциями: силовой, защитной и выступать как опалубка при бетонировании.

Внешнее армирование также можно разделить на сплошное и дискретное. При сплошном армировании – это листовая конструкция, что полностью покрывает поверхность бетона, при дискретном — в виде элементов сетчатого типа или отдельных полос.

Бетонные конструкции в стеклопластиковых оболочках можно получить несколькими способами. Например, можно после изготовления бетонного элемента, провести его сушку и после этого заключить в стеклопластиковую оболочку, проводя многослойную обмотку стекломатериалом (стеклоткань или стеклолента) с послойным пропитывание смолой. После проведения поляризации связующего вещества, обмотка примет вид сплошной стеклопластиковой оболочки. А весь элемент станет трубобетонной конструкцией. При втором способе вначале изготавливают стеклопластиковую оболочку, а затем заполняют ее бетонной смесью.

В зависимости от вида полимерного связующего и волокна, что используется при производстве, может меняться и стойкость стеклопластика по отношению к агрессивным средам. Во время внутреннего армирования, требуется учитывать не только отношение стеклопластиковой арматуры к внешней среде, но и хаpaктер взаимодействия с бетоном, в жидком состоянии. Твердеющий бетон имеет щелочную реакцию, при котором может происходить разрушение алюмоборосиликатного волокна. Для таких случаев следует обеспечивать защиту волокон слоями смолы или использовать волокна с другим составом. В тех случаях, когда используется неувлажняемые бетонные конструкции коррозии стекловолокна пpaктически нет. При наличии увлажняемых конструкций, уровень щелочности в бетонной среде можно снижать за счет использования цемента с активными минеральными добавкам.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Стеклопластиковая композитная арматура применяется при малоэтажном строительстве – возведение монолитных фундаментов, прокладывание армированных поясов в стенах, смешанное армирование плит перекрытия и проч. Также возможно ее применении, когда надо построить лодочные гаражи, пирсы, причальные стенки, укрепление береговой линии. Кроме этого с ее помощью производят слоистую кладку кирпичных зданий, создают гибкие связи для утепления зданий, используют как сетки и стержни в конструкции, возводят дома из неснимаемой опалубки, используют для создания монолитных фундаментов.

Еще можно добавить, благодаря свойствам, целесообразно ее применение, когда создаются объекты для электронно-лучевой диагностики, или же объекты, имеющие сильные электромагнитные излучения, что влияют на прочность стальной арматуры.

Стеклопластиковую композитную арматуру можно применять и при реставрационных работах и проч.

Стеклопластиковая арматура все больше используется, также, при современном дорожном строительстве. Это предопределено, как высокой удельной прочностью, так и наличием высокой коррозионной стойкости, морозостойкости, низкой теплопроводности.

В конструкциях, к которым предъявляют особое требование, например, морские сооружения, в частности в зонах где наблюдается переменный уровень воды.

ВЫВОД: Использовать арматуру или нет?

Стеклопластиковая композитная арматура – конкурентоспособна в сравнении с арматурой, выполненной из стали, по физико-механическим хаpaктеристикам. Ее преимуществами также является малый вес, на фоне высокой прочности, способность выдержать высокую нагрузку на растяжение. Она не подвергается коррозии и имеет низкую электропроводность. Ее можно изготовить любой строительной длинны, и она не лишается своих прочностных свойств при сверхнизких температурах. Срок эксплуатации тех бетонных сооружений, где применялось армирование стеклопластиковым композитом увеличивается в несколько раз.

Актуальной на данный момент является задача поиска новых связующих компонентов, разработка новой технологии изготовления или пути создания преднапряженного состояния, чтобы повысить упругие свойства Стеклопластиковой композитной арматуры. Решение этих задач даст возможность более активно использовать ее для изготовления и эксплуатации ответственных нагруженных конструктивных элементов зданий и сооруженй.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Максимов, С.П. , Башкова, Ю. Б., Вшивков, Е. П. Экспериментальные исследования работы стеклопластиковой арматуры при армировании бетонных конструкций /[Электронный ресурс]./ Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2015. № 6 (18) .URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/2255
2. Окольникова, Г. Э., Герасимов, С. В. Перспективы использования композитной арматуры В строительстве / [Текст] /Строительство и архитектура / «Экология и строительство», — OOO «НИЦЭиC» № 3, — 2015 г.
3. Зиновкина, А.А., Масалова А.В., Задачи исследования сцепления лѐгких бетонов со стеклопластиковой арматурой[Текст] / Тенденции развития науки и образования / НИЦ «Л-Журнал», 2017. — 68с.
4. Дронов А.В., Дрокин С.В., Фролов Н.В. Экспериментальное исследование сцепления стеклопластиковой арматуры с бетоном [Текст] / А.В. Дронов, С.В. Дрокин, Н.В. Фролов // Промышленное и гражданское строительство — 2016., № 11 –С. 80-83

[1] Максимов, С.П. , Башкова, Ю. Б., Вшивков, Е. П. Экспериментальные исследования работы стеклопластиковой арматуры при армировании бетонных конструкций /[Текст]./ Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2015. № 6 (18) .URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/2255

[2] Зиновкина, А.А., Масалова А.В., Задачи исследования сцепления лгких бетонов со стеклопластиковой арматурой[Текст] / Тенденции развития науки и образования / НИЦ «Л-Журнал», 2017. — с. 44 – 46.

[3] 2.          Окольникова, Г. Э., Герасимов, С. В. Перспективы использования композитной арматуры В строительстве / [Текст] /Строительство и архитектура / «Экология и строительство», — OOO «НИЦЭиC» № 3, — 2015 г. с.14 — 21