Композитная арматура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Композитная арматура

Композитная арматура (англ. fibre-reinforced plastic rebar, FRP rebar) — неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отверждённых. Арматуру, изготовленную из стеклянных волокон, принято называть стеклопластиковой (АСП), из базальтовых волокон — базальтопластиковой (АБП), из углеродных волокон — углепластиковой. Для сцепления с бетоном на поверхности композитной арматуры в процессе производства формируются специальные рёбра или наносится покрытие из песка.

Преимущества[править | править вики-текст]

Высокая удельная прочность[править | править вики-текст]

Удельная прочность АСП в 10 раз выше удельной прочности стальной арматуры АIII.

Коррозионная стойкость[править | править вики-текст]

Композитная арматура не подвержена воздействия воды и солей, поэтому ее применение может быть оправдано применением в армировании конструкций подверженных воздействия воды, особенно морской, и других агрессивных сред.

Низкая тепло и электропроводность[править | править вики-текст]

Не создает мостиков холода. Не создает помех радиоволнам.

Не создает наводящих токов и магнитных полей.

Высокая транспортабельность[править | править вики-текст]

Композитная арматура малого диаметра перевозится в бухтах.

Экологически чистый материал[править | править вики-текст]

Не наносит вред окружающей среде, не токсичен при разложении. Не абсорбирует в себе радиацию.

Одинаковый температурный коэффициент расширения с бетоном[править | править вики-текст]

При изменении температуры окружающей среды, расширяется и сужается вместе с бетонными конструкциями, не допуская растрескивания и трещин.

Недостатки[править | править вики-текст]

Низкая жёсткость[править | править вики-текст]

Модуль упругости () композитной арматуры в 4 раза меньше, чем у стальной арматуры (45 ГПа у АСП против 200 ГПа у АIII). Низкая жесткость композитной арматуры не позволяет реализовать ее высокий прочностной потенциал при армировании бетона. Согласно п.6.1.14 Свода правил СП 63.13330.2012 предельная деформация бетона при работе на растяжение составляет около . При такой деформации () напряжение в АСП по закону Гука () составит 45ГПа*0,0002=9МПа, что составляет около 1% от прочности АСП на разрыв.

При сравнительном нагружении бетона, армированного композитной арматурой и бетона, армированного стальной арматурой, при одинаковых деформациях армированного бетона по закону Гука напряжение в композитной арматуре будет в 4 раза меньше, чем в стальной арматуре. В связи с этим для придания бетону той же прочности коэффициент армирования (соотношение площадей арматуры и бетона) для композитной арматуры должен быть в 4 раза выше, чем для стальной арматуры.

Низкая жесткость некоторых видов композитной арматуры резко ограничивает её применение в строительстве.

Отсутствие пластичности[править | править вики-текст]

У композитной арматуры отсутствует площадка текучести и разрушение при растяжении носит хрупкий характер. В связи с этим невозможно изменить форму арматуры без нагрева.

Низкая теплостойкость[править | править вики-текст]

АСП теряет несущие свойства при 150°С, АБП - при 300°С (стальная арматура работает до 600°С).

В результате проведенных опытов в Институте ЖБИ имени Гвоздева При поддержке Ассоциации «КСМ» было доказано что качественная композитная арматура выпущенная с соблюденными ГОСТ способна конкурировать в бетонных конструкциях с металлической ничуть не уступая по показателям.[источник не указан 150 дней]

Высокая вредность[править | править вики-текст]

При резке АСП образуется пыль, состоящая из тончайших стекловолоконных игл. Она загрязняет рабочее место, инструмент и средства защиты. Высок риск получения стеклянных заноз, повреждений глаз и дыхательных путей.

Стеклопластиковая арматура[править | править вики-текст]

Стеклопластиковая арматура (АСП)— композитная арматура, изготавливаемая из стекловолокна, придающего прочность, и термореактивных смол, выступающих в качестве связующего. Одним из плюсов стеклопластиковой арматуры являются малый вес и высокая прочность. Имея высокую прочность и коррозийную стойкость, является альтернативой арматуре из металла.

Базальтопластиковая арматура[править | править вики-текст]

Базальтопластиковая арматура (АБП) — композитная арматура, изготавливаемая из базальтового волокна и смолы. Существенным отличием данного строительного материала от перечисленных выше — является более высокая стойкость к агрессивным средам. Однако, несмотря на высокую огнестойкость базальтового волокна, жаропрочность базальтовой арматуры не отличается от стеклопластиковой, так как полимерная матрица не в состоянии выдержать температуры выше 160 С.

Применение композитной арматуры[править | править вики-текст]

Композитная арматура применяется в промышленном и гражданском строительстве для возведения жилых, общественных и промышленных зданий, в малоэтажном и коттеджном строительстве для применения в бетонных конструкциях, для слоистой кладки стен с гибкими связями, для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций, а также при работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры.

В дорожном строительстве применяется для сооружения насыпей, устройства покрытий, для элементов дорог, которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов, для смешанных элементов дорог (типа «асфальтобетон — рельсы»). Также применяется для укрепления откосов дорог, в строительстве мостов (проезжая часть, ездовое полотно пролётных строений, опоры диванного типа), для берегоукрепления, в виде сеток в основание асфальта.

Существуют следующие мировые бренды стеклопластиковой арматуры, производимые в ряде стран: Schӧck, Dextra, Aslan, V-rod, DACOT, TUF-Bar, ATP-FRP Italy, FRP-Composites.

В России применение композитной арматуры с каждым годом увеличивается. Появляются крупные проектные и строительные компании, массово использующие в строительстве композитную арматуру. Этому способствует появление нормативных документов: ГОСТ 31938-2012, СНиП 52-01-2003, СП.

ПКА и АНК-С применяется в армогрунте, габионах, в креплении горных выработок стеклопластиковыми анкерами, крепление грунта по трассе проходки тоннелей, в буроинъекционных анкерных микросваях с тягой из стальной или неметаллической композитной арматуры, закрепляемой в скважине путём инъекции цементного раствора.

Стеклопластиковая арматура рекомендована для применения в качестве рабочей арматуры в бетонных конструкциях, используемых в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

Для несущих элементов погружных и буроинъекционных нагелей возможно применение АНК взамен следующих видов стальной арматуры: - горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса АIII (A 400), AIV (A 600), AV (A 800) по ГОСТ 5781; - термомеханически упрочненная арматурная сталь периодического профиля класса Ат400с, Ат500с, Ат600, Ат600с, Ат800 по ГОСТ 10884; - сталь арматурная винтового профиля по ТУ-14-2-686-86, ТУ-14-1-5492-2004.

АНК может быть использована для укрепления грунтового основания под различными строительными конструкциями, в т.ч. под водопропускными сооружениями, заложенными в теле насыпей различного назначения.

Технологии изготовления[править | править вики-текст]

Метод «Needletrusion»[править | править вики-текст]

НИИЖБ разработал новый способ безфильерного изготовления композитной арматуры периодического профиля – метод нидлтрузии.

При таком способе производства стержень, состоящий из волокнистых нитей, пропитанных полимерным связующим, сначала разделяют на отдельные части, пропускают по раздельным каналам, после чего вновь соединяют с одновременной спиральной оплеткой и натягом обмоточного жгута, внедряющегося в пучок волокон. Авторами получены патенты на технологию производства арматуры.

Арматура, изготовленная методом нидлтрузии, имеет высокие анкерующие свойства в бетонной среде, надежное крепление спиральной обмотки на силовом стержне, а также высокие физико-механические свойства.

Метод «Planetrusion»[править | править вики-текст]

Технология изготовления неметаллической арматуры способом безфильерной протяжки.

Метод «Pulltrusion»[править | править вики-текст]

Технология формирования и отверждения пропитанных полимерным связующим волокон стержня протяжкой через систему фильер с постепенно уменьшающимся сечением.

Характеристики композитной арматуры[править | править вики-текст]

Характеристики Металлическая арматура класса А-III (А400С) ГОСТ 5781-82 Неметаллическая композитная арматура (АСП — стеклопластиковая, АБП — базальтопластиковая)
Материал Сталь 35ГС, 25Г2С и др. АСП — стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером;

АБП — базальтовые волокна диаметром 10-16 микрон связанные полимером

Удельный вес По строительным нормам Легче металлической арматуры
Временное сопротивление при растяжении, МПа 390 600-1200 — АСП (с увеличением диаметра временное сопротивление растяжению уменьшается, например АСП8-1200, АСП16-900, АСП20-700)

700—1300 — АБП

Модуль упругости, МПа 200 000 45 000-АСП

60 000-АБП

Относительное удлинение, % 14 2,2-АСП и АБП
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация») Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коэффициент линейного расширения αх*10-6/°C 13-15 9-12
Плотность, т/м³ 7,85 1,9-АСП и АБП
Коррозионная стойкость к агрессивным средам Корродирует с выделением продуктов ржавчины Нержавеющий материал первой группы химической стойкости
Теплопроводность Теплопроводна Нетеплопроводна
Электропроводность Электропроводна Неэлектропроводна — диэлектрик
Выпускаемые профили 6-80 Россия: 4-20. Иностранные поставщики 6-40
Длина Стержни длиной 6-12 м (унифицированный размер — в связи с требованием перевозки) Любая длина по требованию заказчика
Экологичность Экологична Экологична — не выделяет вредных и токсичных веществ
Долговечность По строительным нормам Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам (кроме величины удлинения под нагрузкой)
  • 5Вр-1 проволока
  • 6А-III
  • 8А-III
  • 10А-III
  • 12А-III
  • 14А-III
  • 16А-III
  • -
  • АСП-4, АБП-4
  • АСП-6, АБП-6
  • АСП-8, АБП-8
  • АСП-8, АБП-8
  • АСП-10, АБП-10
  • АСП-12, АБП-12
Замена арматуры по величине удлинения под нагрузкой (одинаковое удлинение под одинаковой нагрузкой, в пределах упругой деформации стальной арматуры)
  • 6А-III
  • 8А-III
  • 10А-III
  • 12А-III
  • 14А-III
  • 16А-III
  • АСП-12
  • АСП-16
  • АСП-20
  • -
  • -
  • -

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  • ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия