Склопластикова композитна арматура-являє собою неметалеві стрижні, що виконуються зі скловолокна, що надає їм міцність, просочені термореактивними смолами, в якості сполучної речовини, і затверджених. Дізнайтеся докладно в цій науковій статті>>
Що таке склопластикова композитна арматура?
Скловолокно, що входить до складу склопластикової композитної арматури, отримують шляхом екструдування з розплавів неорганічного скла має спеціальних хімічний склад. Екструзія здійснюється продавлюванням розплаву крізь прядильні фільєри. Одержуваний продукт, виглядає як нескінченні елементарні волокна (філаменти), що в подальшому переробляються в комплексні нитки, або ж в скляні ровінги.
В якості матриці, при виготовленні композитів має місце застосування термореактивних синтетичних смол(фенольних, епоксидних, поліефірних та ін.), термопластичних полімерів (поліамідів, поліетиленів, полістиролів та інш.)
Фізично, тіло склопластикової композитної арматури складається з двох частин, умовно.
Першу частину представлена у вигляді основного стовбура, що задає головні характеристики міцності в арматурі, він зазвичай має вигляд пучка паралельних волокон, що пов’язані композитним сполучною з епоксидних і поліефірних смол.- Друга частина-зовнішній шар, він відповідає за властивості зчеплення арматури з бетоном і найчастіше виглядає у вигляді односпрямованої навивки волокон по спіралі (зовнішнім виглядом нагадує колишню сталеву арматуру, з періодичним профілем). Різні виробники створюють свої варіації у вигляді двонаправленої навивки волокон, або піщаного напилення. Кількість варіацій моделей фізичного тіла обмежена лише фантазією виробника або ж економічним міркуванням.
Першу частину представлена у вигляді основного стовбура, що задає головні характеристики міцності в арматурі, він зазвичай має вигляд пучка паралельних волокон, що пов’язані композитним сполучною з епоксидних і поліефірних смол.Склопластикова композитна арматура з’явилася вперше в 60-і рр.
Її поява була обумовлений необхідністю замінити металеву арматуру в бетонних конструкція, що знаходилися в агресивних середовищах. Будівництво з її використанням проходило в СРСР, США, ФРН, Канаді, Японії, Великобританії з 70-х рр.вона застосовувалася при будівництві в поєднанні з легким бетоном (ніздрюватий бетон, арболіт та ін.), також її застосовували при зведенні фундаментів, паль, електролізних ванн, балок, і ригелів естакад, опорних конструкцій конденсаторних батарей, плит кріплення укосів, безізоляторних траверсах та інших конструкцій.
ВЛАСТИВОСТІ АРМАТУРИ
Основними властивостями склопластикової композитної арматури є невелика вага, за рахунок чого, її легко транспортувати, при різанні і в’язанні має хорошу технологічність і також дозволяє формувати криволінійні ділянки. Склопластикова композитна арматура володіє високими показниками межі міцності на розтяг – він в 2,5 рази вище ніж у металевій, має високу хімічну стійкість в разі впливу на неї солі, кислоти та ін. таблицю 1).
Серед її властивостей необхідно відзначити те, що вона є діелектриком. Магнітне і електричне поле, а також радіохвилі не роблять відчутного впливу на характеристики міцності, володіє радіопрозорістю. Показник міцності залишається стабільний, при низьких температурах, завдяки однаковому з бетоном коефіцієнту теплового розширення, при спільній роботі цих матеріалів, тріщиноутворення і поривів в бетонному шарі практично немає.
Одночасно з цим склопластикова композитна арматура має і ряд відчутних недоліків: модуль її пружності в 3,6 рази нижче в порівнянні зі сталевою внаслідок чого володіє низькою ступінь опірності деформації. Так само невисокий рівень вогнестійкості. Склопластикова композитна арматура відноситься до самозагасаючим матеріалом, має групу горючості Г – 1, і граничну робочу температуру в бетоні не вище 200 °С, при перевищенні якої різко змінює свої властивості, що може бути причиною раптового руйнування конструкції. У зв’язку з чим її застосування в конструкціях, що можуть бути схильні до впливу високих температур – неприпустимий.
При руйнуванні склопластикової композитної арматури відсутній майданчик плинності і має крихкий характер, маючи при цьому більш високі показники міцності, але дає різке, раптове, без видимих попередньо дефектів, руйнування конструкції.
Рис.2. Діаграма напруг.
За даними, С. П. Максимова, Ю. Б. Башкова, Е. П. Вшивкова – склопластикових композитну арматуру не рекомендується використовувати у бетонних конструкціях ригеля, плити перекриття, колонах, оскільки спостерігається низький модуль Юнга, а як наслідок жорсткість і практично не має опору вигину. Але значення інших показників, сприятливо для використання склопластикової композитної арматури в разі армування дорожнього полотна на тих ділянках, де є агресивна дія реагентів, в стрічкових фундаментах та інших.
Ще одним з недоліків склопластикової композитної арматури може служити неможливість використовувати електрозварювання при з’єднанні сегментів. Одним з рішень цієї проблеми-встановити на кінцях арматурного стрижня сталеву трубку (в заводських умовах), а до них вже застосувати електрозварювання.
З’ЄДНАННЯ З ЦЕМЕНТОМ
Рис. 3. Використання склопластикової композитної арматури
При застосуванні легких конструкційних бетонів, можна домогтися поліпшення теплотехнічних, акустичних характеристик, знизити вагу конструкцій, підвищити межу вогнестійкості конструкції.
При розрахунку і конструюванні армобетонних конструкцій застосовуючи склопластикову композитну арматуру, принципи схожі з тими, що застосовуються під час проектування залізобетонних елементів, у випадках, коли найбільш важливим елементом вважається поєднання роботи бетону і арматури. Виходячи з досліджень Зіновкіна, А. а., Масалова а. в. – з’єднання склопластикової композитної арматури з бетоном забезпечена за рахунок адгезії цементного каменю з епоксидним покриттям, а не за рахунок механічного зачеплення витків, всередині бетонної матриці, як у профільованої арматури з металу
Армування може бути декількох видів: внутрішнє, зовнішнє і комбіноване, що являє собою комбінацію двох перших.
Рис 4. Перший бетонний пішохідний міст в Європі з фібробетонними полімерами.
Внутрішнє армування може бути виконано у вигляді дискретного, дисперсного і змішаного. Дискретне армування-це використання склопластикової арматури у вигляді окремих стрижнів, плоских і просторових каркасів, сіток. Так само може бути і комбінації, наприклад окремі стрижні, сітки та ін. Дисперсне армування являє собою добавка в бетонну суміш під час перемішування рубаних волокон (фібр), що хаотично розміщуються в бетоні. Використовуючи спеціальні методу, можливо досягти спрямоване розташування волокон. При дисперсному армуванні бетон прийнято називати фібробетоном.
Зовнішнє армування особливо актуально, якщо конструкції використовуються в середовищі, агресивної по відношенню до бетону. В цьому випадку, зовнішньої листової арматурою будуть одночасно володіти трьома функціями: силовий, захисної і виступати як опалубка при бетонуванні.
Зовнішнє армування також можна розділити на суцільне і дискретне. При суцільному армуванні-це листова конструкція, що повністю покриває поверхню бетону, при дискретному — у вигляді елементів сітчастого типу або окремих смуг.
Бетонні конструкції в склопластикових оболонках можна отримати декількома способами. Наприклад, можна після виготовлення бетонного елемента, провести його сушку і після цього укласти в склопластикову оболонку, проводячи багатошарову обмотку скломатеріалом (склотканина або стеклолента) з пошаровим просочування смолою. Після проведення поляризації сполучної речовини, обмотка набуде вигляду суцільної склопластикової оболонки. А весь елемент стане трубобетонной конструкцією. При другому способі спочатку виготовляють склопластикову оболонку, а потім заповнюють її бетонною сумішшю.
Залежно від виду полімерного сполучного і волокна, що використовується при виробництві, може змінюватися і стійкість склопластику по відношенню до агресивних середовищ. Під час внутрішнього армування, потрібно враховувати не тільки відношення склопластикової арматури до зовнішнього середовища, а й характер взаємодії з бетоном, в рідкому стані. Твердіючий бетон має лужну реакцію, при якому може відбуватися руйнування алюмоборосилікатного волокна. Для таких випадків слід забезпечувати захист волокон шарами смоли або використовувати волокна з іншим складом. У тих випадках, коли використовується неувлажняемие бетонні конструкції корозії скловолокна практично немає. При наявності зволожуються конструкцій, рівень лужності в бетонному середовищі можна знижувати за рахунок використання цементу з активними мінеральними добавками.
ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ
Склопластикова композитна арматура застосовується при малоповерховому будівництві-зведення монолітних фундаментів, прокладання армованих поясів в стінах, ЗМІШАНЕ армування плит перекриття та ін. Також можливе її застосування, коли треба побудувати човнові гаражі, пірси, причальні стінки, зміцнення берегової лінії. Крім цього з її допомогою виробляють шарувату кладку цегляних будівель, створюють гнучкі зв’язки для утеплення будівель, використовують як сітки і стрижні в конструкції, зводять будинки з незнімається опалубки, використовують для створення монолітних фундаментів.
Кріплення арматури між собою
Ще можна додати, завдяки властивостям, доцільно її застосування, коли створюються об’єкти для електронно-променевої діагностики, або ж об’єкти, що мають сильні електромагнітні випромінювання, що впливають на міцність сталевої арматури.
Склопластикову композитну арматуру можна застосовувати і при реставраційних роботах та ін.
Склопластикова арматура все більше використовується, також, при сучасному дорожньому будівництві. Це зумовлено, як високою питомою міцністю, так і наявністю високої корозійної стійкості, морозостійкості, низької теплопровідності.
У конструкціях, до яких пред’являють особливу вимогу, наприклад, морські споруди, зокрема в зонах де спостерігається змінний рівень води.
Висновок: використовувати арматуру чи ні?
Склопластикова композитна арматура-конкурентоспроможна в порівнянні з арматурою, виконаної зі сталі, за фізико-механічними характеристиками. Її перевагами також є мала вага, на тлі високої міцності, здатність витримати високе навантаження на розтяг. Вона не піддається корозії і має низьку електропровідність. Її можна виготовити будь-якої будівельної довжини, і вона не позбавляється своїх властивостей міцності при наднизьких температурах. Термін експлуатації тих бетонних споруд, де застосовувалося армування склопластиковим композитом збільшується в кілька разів.
Актуальною на даний момент є завдання пошуку нових сполучних компонентів, розробка нової технології виготовлення або шляху створення преднапряженного стану, щоб підвищити пружні властивості склопластикової композитної арматури. Рішення цих завдань дасть можливість більш активно використовувати її для виготовлення та експлуатації відповідальних навантажених конструктивних елементів будівель і споруд.
ЛІТЕРАТУРА:
[1] Максимов, С.П., Башкова, Ю. Б., Вшивков, є. п. експериментальні дослідження роботи склопластикової арматури при армуванні бетонних конструкцій /[Текст]./ Universum : Технічні науки: електрон. науковий. журн. 2015. № 6 (18) .URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/2255
[2] Зіновкіна, А.а., Масалова а. в., завдання дослідження зчеплення лгкіх бетонів зі склопластиковою арматурою [Текст] / Тенденції розвитку науки і освіти / НДЦ «Л-Журнал», 2017. — с. 44 – 46.
[3] 2. Окольникова, Г. Е., Герасимов, С. В. перспективи використання композитної арматури в будівництві / [Текст] /Будівництво та архітектура / «Екологія та будівництво», — OOO «Ніцеіс» № 3, – 2015 р. с. 14-21