Применение и свойства стеклопластиковой арматуры АКС

Новые технологии все больше затрагивают строительную отрасль и все чаще используют инновационные материалы, которые по техническим и экономическим показателям превосходят традиционные материалы. Одним из инновационных направлений в строительстве является использование стеклопластиковой арматуры, вместо традиционной металлической.

Армирующим элементом является неметаллическая стеклопластиковая арматура с применением стеклянных волокон (АКС).

Стеклопластиковая арматура — представляет собой стеклопластиковый стержень диаметром от Ш4 до Ш18 мм., длиной до 12 метров (или скрученные в бухты до Ш10 мм. включительно) с ребристой поверхностью спиралеобразного профиля.

В зарубежных изданиях ее можно встретить по аббревиатуре FRP-Rebar (Fiber Reinforced Plastic Bar — полимерная арматура, упрочненная непрерывным волокном).

Настоящий альбом технических решений распространяется на применения неметаллической композитной арматуры периодического профиля (АКС) по ТУ-2296-001-60722703-2010.

Область применения арматуры АКС определена с учетом факторов, выявленных в результате проведенных исследований:

1. высокой прочности;

2. малого удельного веса, и следовательно легче металлической арматуры в 9 раз;

3. долговечности;

4. низкой теплопроводности;

5. высокой коррозионной стойкости в присутствии хлоридов и других агрессивных сред;

6. высокой коррозионной стойкости в кислых средах;

7. является диэлектриком;

8. экономическая выгода от меньших затрат от замены равнопрочной с металлической на стеклопластиковую арматуру, а также от перевозки и хранение.

При назначении областей применения учтены:

  • низкий в сравнении с металлической арматурой модуль упругости;
  • отсутствие возможности конструктивных сгибов готовых арматурных стержней при арматурных работах, невозможность изготавливать на площадке гнутые элементы (П и Г образные элементы) все гнутые изготавливаются на заводе;
  • низкая стойкость к высоким температурам теряет форму при температуре 200 0 С.

Испытания показали, что стеклопластиковая арматура имеет стойкость в кислой среде более чем в 10 раз, а в растворах солей более чем в 5 раз выше стойкости стальной арматуры.

1. Область применения неметаллической композитной арматуры

Согласно СНиП 2.03.11-85 и МГСН 2.08-01С и с учётом свойств стеклопластиковой арматуры АКС (ТУ-2296-001-60722703-2010) рекомендуется применение в следующих конструкциях:

22 стр., 10646 слов

Процесс получения и область применения базальтового волокна

... изучение свойств базальтового волокна с целью применения в промышленности. Объект исследования: базальтовое волокно Предмет исследования: исследование базальтового волокна Задачи: Провести аналитический обзор по свойствам базальта и базальтовых волокон Изучить технологический процесс получения базальтового волокна и ...

  • в плитах перекрытия длиной до 5м, толщиной плиты 200 мм. с шагом ячей 200 Ч 200 мм. Ш8 мм., (арматура укладывается в верхней и нижней зоне плиты), класс бетона В25;
  • для армирования бетонных конструкций и смешанного армирования железобетонных конструкций;
  • фундаменты ниже нулевой отметки залегания;
  • в армированных конструкциях, подвергающихся воздействию агрессивных сред, вызывающих коррозию стальной арматуры (в конструкциях соприкасающихся с морской водой, например: набережные, укрепление).

Рационально применение АКС в элементах дорожного строительства (например в дорожных плитах), которые подвергаются агрессивному воздействию против оледенениях реагентов;

  • при ремонте бетонных конструкций, поврежденных воздействием агрессивных сред (в первую очередь хлоридных);
  • тонкостенные конструкции различного назначения в случаях, когда отсутствует возможность обеспечить нормативные требования к толщине защитного слоя;
  • при армировании кирпичной кладки, особенно в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся противоморозные добавки — хлористые соли, вызывающие коррозию стальной арматуры;
  • при возведении домов из несъемной опалубки;
  • осветительные опоры, опоры ЛЭП, изолирующие траверсы ЛЭП;
  • для улучшения теплотехнических характеристик стен, рекомендуется применение АКС в трёхслойных стеновых панелей, в качестве гибких связей (с шагом 600 Ч 600 мм. в шахматном порядке);
  • канализационных коллекторах и конструкциях ниже нулевой отметки залегания для исключения блуждающих токов;
  • применять в конструкциях подвергающихся постоянному тепловому режиму не выше 60 0 С и кратковременному до 1000 С;
  • применять в несущих конструкциях бассейна, при толщине стенки от 200 мм.;
  • арматура также предназначена для армирования конструкций из асфальтобетона эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред;
  • применять в армировании деревянных и клееных балках, для повышения жесткости изгибаемого элемента;
  • применять арматуру в зданиях до 3-х этажей (включительно);
  • применять арматуру на объектах АПК (птичники, свинарники, коровники), т.

к.: арматура не содержит фенольных смол что подтверждается санитарно-гигиеническим заключением;

— применять арматуру на объектах дорожного строительства (в полотнах интенсивного движения транспорта) в качестве несущей арматуры, после применения которой сеток из арматуры Ш8 АКС с размером ячейки 200 Ч 200 мм., отмечено: цельность асфальтобетонного покрытия, а так же отсутствие продольных и поперечных трещин и в том числе примыкания к трамвайным путям.

С улучшением качества арматуры и получением новых данных за более длительные сроки испытаний область применения АКС может быть в дальнейшем расширена с учётом совершенствования технологии и производства.

2. Характеристики стеклопластиковой арматуры АКС

Неметаллическая арматура выпускается профилем Ш4, Ш5, Ш5.5, Ш6, Ш7, Ш8, Ш10, Ш12, Ш14, Ш16 и Ш18 мм. характеризуется следующими показателями согласно ТУ-2296-001-60722703-2010: нормальный диаметр стержней — 1 ± 0,3 мм.

Ниже приводятся размеры периодического профиля.

Таблица 1:

Параметры арматуры

Номер профиля

Ш4

Ш5

Ш5.5

Ш6

Ш7

Ш8

Ш10

Ш12

Ш14

Ш16

Ш18

Наружный диаметр d н , мм.

4.0

5.0

5.5

6.0

7.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

Внутренний диаметр d н , мм.

3.0

4.0

4.5

5.0

6.0

7.0

9.0

11.0

13.0

14.0

17.0

Шаг навивки t, мм.

15.0

Вес 1 п. м., кг.

0.02

0.025

0.03

0.05

0.06

0.07

0.12

0.20

0.26

0.35

0.42

3. Сравнительные характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры

Таблица 2:

Характеристики

Арматура

Металлическая класса А-III (А400 — 25Г2С)

Арматура композитная полимерная стеклопластиковая (АКС)

Материал

Сталь

Стеклоровинг, связанный полимером на основе эпоксидной смолы

Деформации

Упругопластические

Идеально — упругий

Предел прочности при растяжении, МПа

390

1300

Модуль упругости, МПа

210000

55000

Относительное удлинение, %

25

2.2

Коэффициент теплопроводности, Вт/(мМ 0 С)

46

0,35

Коэффициент линейного расширения, бх10-5/ 0 С

13-15

9-12

Плотность, кг/мі

7850

1900

Коррозионная стойкость к агрессивным средам

Коррозирует

Нержавеющий материал

Теплопроводность

Теплопроводна

Нетеплопроводная

Электропроводность

Электропроводна

Неэлектропроводная — является диэлектриком

Выпускаемые профили

6-80

4-20

Длина

Стержни длиной 11.7 м.

В соответствии с заявкой покупателя и см. ниже.

Экологичность

Экологична

Не токсична, по степени воздействия на организм человека и окружающую среду относится к 4 классу опасности (малоопасные).

Долговечность

В соответствии со строительными нормами

Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет

Условная замена арматуры по физико-механическим свойствам

Ш 6 А-III

Ш 8 A-III

Ш 10 A-III

Ш12 А-III

Ш14 А- III

Ш16 А- III

Ш18 А- III

Ш20 А- III

Ш 4 АКС

Ш 6 АКС

Ш 7 АКС

Ш8 АКС

Ш10 АКС

Ш12 АКС

Ш 14 АКС

Ш16 АКС

Вес, кг. (при равнопрочной замене)

Ш 6 А-III — 0,222

Ш 8 А-III — 0,395

Ш 10 A-III — 0,617

Ш12 А-III — 0,888

Ш14 А- III — 1,210

Ш16 А- III — 1,580

Ш18 А- III — 2,000

Ш20 А- III — 2,470

Ш 4 АКС- 0,02

Ш 6 АКС- 0,05

Ш 7 АКС- 0,07

Ш8 АКС- 0,09

Ш10 АКС- 0,12

Ш12 АКС- 0,20

Ш 14 АКС- 0,26

Ш16 АКС- 0,35

Гарантийный срок сохранения свойств арматуры ТУ-2296-001-60722703-2010 24 месяца с момента изготовления при соблюдении правил хранения и транспортирования.

Существует мнение что стеклопластиковая арматура плохо взаимодействует с бетоном при температурных перепадах, однако это не так. Коэффициент температурного расширения у бетона 0,00001°С — следовательно, при увеличении температуры на 50°С расширение достигает примерно 0,5 мм/м, у стальной арматуры равна 0.000012°С, а у стеклопластиковой арматуры Армастек равна 0.00001°С. Как видим данные очень близки с бетоном. Неметаллическая композитная арматура может применяться как в виде отдельных стержней, так и в виде сеток и каркасов. В наружных стеновых панелях арматуру АКС следует применять в виде: сеток и гибких связей.

В случае невозможности получения готовых сеток они изготавливаются на месте.

Соединение арматуры — внахлест, длина анкеровки 70d, например арматура Ш8 мм., следовательно длина анкеровки равна L = 70 Ч 8 = 560 мм.

Технология сборки каркасов из композитной и стальной арматуры аналогичны. Применяются те же приемы, оснастка и расходные материалы. Традиционно — вязка арматуры стальной проволокой или более эффективно и экономичнее — вязка с использованием самозатягивающихся полимерных стяжек. Толщина защитного слоя у арматуры назначается из условия совместной работы арматуры и бетона, и обеспечивается установкой фиксаторов из теплостойких и полимерных материалов, например, полиэтилена. При проектировании конструкций с неметаллической арматурой толщина защитного слоя назначается по СНиП 52-01-2003 и в среднем берется 15 мм.

Срок эксплуатации железобетонных конструкций при воздействии агрессивных сред резко сокращается. Замена их стеклопластбетонными ликвидирует затраты на капитальные ремонты, убытки от которых существенно возрастают.

Капиталовложения на возведение конструкций, где используется стеклопластиковая арматура, меньше, чем железобетонных, в этом и заключается главный экономический эффект: долговечность и меньшая цена чем за металл.

Качество и безопасность этой продукции подтверждены сертификатом соответствия и санитарно-гигиеническим заключением.

4. Транспортировка стеклопластиковой арматуры

Арматура диаметром Ш4- Ш8 мм. поставляется в бухтах. Размер бухты (в диаметре) 1,2 м., длина арматуры в бухте 100 м. (длина может быть увеличена до 150 м.).

Арматура диаметром Ш10 мм., также поставляется в бухтах, диаметр которой составляет 1,7 м. Длина арматуры в бухте 50 м.

Арматура диаметром Ш12 и выше производится любой строительной длины (стандартная 12 м., т. к., это длина кузова грузового автомобиля).

5. Плюсы и минусы строительной композитной арматуры

Основные плюсы композитной арматуры заключаются в её малом весе, высокой прочности на разрыв, высокой химической и антикоррозионной устойчивости, низкой теплопроводности, малом коэффициенте теплового расширения и в том, что она является диэлектриком. Высокая прочность на разрыв, значительно превышающая аналогичный параметр у стальной арматуры при равном диаметре, позволяет применять композитную арматуру меньшего диаметра взамен стальной. Вы даже не представляете себе, насколько выгодным является применение стеклопластиковой арматуры! Экономический выигрыш от её применения складывается из целого ряда факторов, а отнюдь не из одной только разницы в стоимости между погонным метром стальной и композитной арматуры.

Но, нужно помнить, что у композитной арматуры есть и существенные минусы. Большинство Российских производителей не афишируют эти минусы, хотя любой инженер строитель может заметить их самостоятельно. Основными минусами любой композитной арматуры являются следующие:

  • модуль упругости композитной арматуры почти в 4 раза ниже, чем у стальной даже при равном диаметре (другими словами она легко изгибается).

    По этой причине её можно применять в фундаментах, дорожных плитах и т. д., но применение в перекрытиях требует дополнительных расчетов;

  • при нагреве до температуры в 600°С, компаунд, связывающий волокна арматуры, размягчается настолько, что арматура полностью теряет свою упругость.

Для увеличения устойчивости конструкции к огню в случае пожара — требуется предпринимать дополнительные меры по теплозащите конструкций, в которых используется композитная арматура;

  • композитную арматуру, в отличие от стальной — невозможно сваривать электросваркой. Решение — установка на концы арматурных стержней стальных трубок (в заводских условиях) к которым уже можно будет применять электросварку;
  • такой арматуре невозможно придать изгиб непосредственно на строительной площадке. Решение — изготовление арматурных стержней требуемой формы ещё на производстве по чертежам заказчика.

6. Любопытный факт — арматура в багажнике

Основным применением арматуры в малоэтажном строительстве является использование её для армирования фундаментов. При этом, чаще всего используется стальная арматура класса А3, диаметрами 8, 10, 12 мм. Вес 1000 метров погонных стальной арматуры составляет 400 кг. для Ш8 мм., 620 кг. для Ш10 мм., 890 кг. для Ш12 мм.

Теоретически Вы можете приобрести стальную арматуру в бухтах (если найдете), при этом, впоследствии, Вам понадобится специальное устройство для повторного выравнивания такой арматуры. Сможете ли Вы перевезти 1000 метров такой арматуры на своем легковом автомобиле к месту строительства, чтобы сократить расходы на доставку? А теперь представьте, что указанную арматуру можно заменить композитной меньшего диаметра, а именно 4, 6, 8 мм. вместо 8, 10, 12 мм. соответственно. Вес 1000 метров погонных композитной арматуры составляет 20 кг. для Ш4 мм., 36 кг. для Ш6 мм., 80 кг. для Ш8мм. Вдобавок, несколько уменьшился её объём. Такую арматуру можно приобрести в бухтах, при этом, внешний диаметр бухты составляет чуть больше 1 м. Кроме того, при разматывании такой бухты, композитная арматура не требует выпрямления, так как практически не имеет остаточной деформации. Могли ли Вы себе представить, что сможете перевезти арматуру, требующуюся для строительства загородного дома или дачи, в багажнике собственного легкового автомобиля? И Вам даже не понадобится помощь при загрузке и разгрузке и антикоррозионной устойчивости, низкой теплопроводности, малом коэффициенте теплового расширения и в том, что она является диэлектриком. Высокая прочность на разрыв, значительно превышающая аналогичный параметр у стальной арматуры при равном диаметре, позволяет применять композитную арматуру меньшего диаметра взамен стальной.

Вы даже не представляете себе, насколько выгодным является применение стеклопластиковой арматуры! Экономический выигрыш от её применения складывается из целого ряда факторов, а отнюдь не из одной только разницы в стоимости между погонным метром стальной и композитной арматуры.

Выводы

Несмотря на то, что зарубежном такая арматура успешно применяется уже несколько десятилетий, все виды композитной арматуры являются довольно новым материалом на строительном рынке России. Её применение имеет большие перспективы. строительство стеклопластиковый арматура

На сегодняшний день её можно смело применять в малоэтажном строительстве, в фундаментах различных типов, в дорожных плитах и прочих подобных конструкциях. Однако для применения её в многоэтажном строительстве, в конструкциях мостов и т. д. — требуется учитывать её физико-химические особенности ещё на этапе подготовки к проектированию.