Применение композитной арматуры в строительстве: Плюсы и минусы строительной композитной арматуры

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.

Не поленитесь посмотреть полное описание факторов, из которых складывается ваша экономия денежных средств, времени, человеко-часов, электричества, расходных материалов и т.д. в статье «ЭКОНОМИЯ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 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;

Подведем итог

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

Любопытный факт — арматура в бухтах!

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 Ø8мм, 620 кг для Ø10мм, 890 кг для Ø12мм. Теоретически Вы можете приобрести стальную арматуру в бухтах (если найдете), при этом, в последствии, 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 Ø4мм, 36 кг для Ø6мм, 80 кг для Ø8мм. Вдобавок, несколько уменьшился её объём. Такую арматуру можно приобрести в бухтах, при этом, внешний диаметр бухты составляет чуть больше 1м. 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!

Применение композитной арматуры при строительстве

Композитная арматура считается одной из самых прочных, именно поэтому в строительстве частных помещений ей все чаще отдается предпочтение. Эта конструкция представляет собой стержень не из металла, а из углерода, стекла, базальта, пластика.

Преимущества

Для строительства коттеджа композитная арматура может быть использована при заливке фундамента. Почему же именно она?

• Прочность. По сравнению арматурой металлической, композитная имеет в два раза более прочную структуру;




• Теплоизоляция. Благодаря ей не будет нужды тратить очень много денег на утепление дома, поскольку теплопроводность данного материала значительно ниже, чем, например, у стали;




• Вес. Благодаря низкой плотности вес строения уменьшается в несколько раз, что весьма благоприятно для фундамента;




• Устойчивость к негативным воздействиям. Композитная арматура не подвержена ни химическому воздействию, ни коррозии. Перепады температур она так же выдерживает с достоинством. Благодаря этому арматура данного вида служит гораздо дольше;




• Размеры. Возможно подобрать практически любую длину, которая будет необходима.

Применение

Фундамент

Строительство коттеджа предполагает использование композитной арматуры, в первую очередь, для фундамента. Поскольку именно он принимает на себя вес всего дома, важно учитывать при подборе соответствующих материалов. При этом нагрузки на изгиб не происходит, так как вся арматура будет уложена на основании. По большей части будет происходить нагрузка на растяжение. Этот показатель у композитной арматуры более высок, чем у металлической, поэтому именно ее применение при постройке фундамента будет не только целесообразно экономически, но и практически.

Стены и перекрытия

Стеклопластиковая композитная арматура, однако же, применена может быть не только для установки фундамента. При ее помощи возможно установить так же и стены, поскольку в данном случае меньшая нагрузка производится на ее изгиб.

Данный вид арматуры целесообразно использовать в качестве армирования горизонтальной поверхности. В таком случае нет необходимости просчитывать количество композитной арматуры, которую можно использовать без риска, так как полностью заменять ею другие материалы все же не рекомендуется.

Совет

Даже если данный вид материалов выгоден экономически, важно учитывать силу упругости. Ведь у арматуры композитной ее коэффициент достаточно большой, что означает, что для фундамента это может быть весьма губительно и опасно. Воздействие всей конструкции на него чрезвычайно сильно, поэтому перед тем, как заменять металлические части на композитную арматуру, следует высчитать, какое давление будет производиться на фундамент.

Так же стеклопластиковая арматура при пожаре может быть серьезно повреждена, поскольку при очень высокой температуре она способна оплавиться, что может вызвать обрушение всего дома. Поэтому при выборе для строительства коттеджа композитного материала важно подбирать либо те, которые состоят из более надежных материалов, либо создавать дополнительную защиту, покрывая арматуру специальными составами.

Использование и применение композитной арматуры

Инновационные технологи все больше внедряются в сферу гражданского и промышленного строительства. Применение композитной арматуры, одного из самых прочных и легких материалов, затрагивает все сегменты строительства – от жилых домов и временных сооружений для производства железнодорожных шпал и армирования промышленных полов.

Использование композитной арматуры в строительстве

Оптимальные технические и эксплуатационные свойства материала, а также малый вес композитной арматуры обуславливают ее широкое применение в разных областях строительной сферы.

Малоэтажное жилищное строительство:

• Армирование железобетонных и кирпичных конструкций;
• Обустройство всех типов фундаментов и сооружений, которые частично или полностью расположены ниже нулевой отметки уровня грунта;
• С применением композитной арматуры разного диаметра выполняют усиление горизонтальных перегородок, улучшение показателей жесткости полов из древесных материалов.

Строительство промышленных/производственных объектов:

• Фундаментные работы разного масштаба – использование композитной арматуры соответствующего диаметра обеспечивает полноценное армирование монолитных, плитных фундаментов и усиление верхнего уровня свайных оснований;
• Усиление напряженных/обычных конструкций из ЖБИ, кирпича и блоков без создания дополнительной нагрузки на фундамент и несущие перегородки;
• Пластичность с одновременной жесткостью, а также малый вес композитной арматуры обеспечивает повышенную прочность и долговечность промышленных полов.

Рассчитайте стоимость композитной арматуры.

Применение неметаллической арматуры в разных областях деятельности

Жилищное, промышленное строительство является основной, но не единственной сферой использования композитной арматуры разного диаметра. Характеристики неметаллических армирующих материалов делают их практически незаменимыми при выполнении обширного спектра работ.

Устройство объектов инфраструктуры:

• Применение композитной арматуры для фундамента;
• Изготовление опор (ЛЭП и осветительных), а также изолирующих траверсов;
• Обустройство канализационных, водопроводных и мелиоративных систем;
• Создание поясов сейсмоустойчивости для всех типов зданий/сооружений.

Прибрежное и портовое строительство:

• Усиление береговой линии;
• Обустройство доков, причалов, пирсов, припортовых/морских сооружений с применением композитной арматуры позволяет придать конструкциям качественно новые прочностные характеристики.

Дорожное строительство и мостостроение:

• Армирование дорожных полотен, плит, ограждений, поребриков, крышек канализационных люков;
• Благодаря высокой прочности и малому весу композитной арматуры этот материал широко применяют при строительстве и ремонте мостов разной конструкции.

Эксклюзивное использование композитной арматуры

В процессе строительства, ремонта и реконструкции специфических конструкций, которые эксплуатируются в условиях ускоренного окисления и разрушения (коррозии) прутов стальной арматуры и бетона, использование неметаллической арматуры является единственным вариантом продления срока службы сооружения. Применение композитной арматуры с разным диаметром актуально:

• При строительстве сооружений с постоянным воздействием агрессивных сред (кислоты, щелочи) – коллекторы, отстойники, подземные резервуары для хранения концентрированных газов, жидких удобрений, хлористых солей;
• При обустройстве тонкостенных конструкций – шумоизолирующие панели, архитектурные сооружения, ограды.

Закажите стеклопластиковую арматуру в компании Пласт-Композит.

Стеклопластиковая арматура – применение, достоинства и недостатки

Давайте попробуем в этом разобраться и определиться, где применение стеклопластиковой арматуры оправдано, а где нет.

Связывается такая арматура практически также, как и обычная – с помощью крючка для вязки арматуры.

Теперь давайте разберемся во всем по порядку – сначала рассмотрим достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры, а затем, основываясь на них, определим, где ее применение будет целесообразным. В конце статьи я расскажу о своем личном мнении по поводу применения стеклопластиковой арматуры.

Как и у любого строительного материала, у стеклопластиковой арматуры есть свои как достоинства, так и недостатки по сравнению с аналогичной металлической, которые могут стать серьезным подспорьем или помехой в применении ее в различных областях строоительства.

Давайте, наверное, начнем с достоинств:

Достоинства стеклопластиковой арматуры

1. Небольшой удельный вес. Это достоинство позволяет применять ее в легких конструкциях, таких, например, как ячеистый бетон и т.п. Это свойство стеклопластиковой арматуры позволяет снизить массу всей конструкции.

Стоит отметить, что применение стеклопластиковой арматуры в обычном бетоне не будет так же значительно влиять на массу конструкции, учитывая то, что основной вес будет давать сам бетон.

2. Низкая теплопроводность. Как известно, стеклопластик проводит через себя тепло значительно хуже, чем металл.

Это достоинство стеклопластиковой арматуры позволяет применять ее там, где необходимо сократить мостики холода, которые так замечательно создает стальная арматура.

3. Упаковка в бухтах. Для строительства частных домов это очень весомое достоинство стеклопластиковой арматуры, потому что на ее доставку к участку можно не тратиться, а, как известно, при постройке дома, особенно если строите своими руками, каждая копейка на счету.

В добавок к вышесказанному можно добавить, что применение стеклопластиковой арматуры в бухтах уменьшает ее расход, так как в арматурном каркасе нахлестов практически не будет, а это так же позволит немного снизить финансовые расходы.

4. Долговечность. Производители основываются на том факте, что стеклопластик, по сравнению с металлом, гораздо долговечнее.

Это немного сомнительное достоинство стеклопластиковой арматуры, учитывая то, что металл внутри бетона практически не подвержен коррозии и внутри железобетонной конструкции также прослужит очень долго.

5. Диэлектрическая. Это свойство, скорее всего, в частном строительстве не дает никаких достоинств стеклопластиковой арматуры над металлической, но о нем тоже не стоит забывать.

6. Устойчивость к химическим воздействиям. Это означает, что в кислых и других агрессивных химических средах стеклопластиковой арматуре намного комфортнее чем стальной.

В малоэтажном частном строительстве это достоинство стеклопластика, так же, как и предыдущее, практически не играет никакой роли, за исключением строительства зимой, когда в раствор или бетон добавляют различные соли, пагубно воздействующие на металл.

7. Радиопрозрачность. Это означает, что стеклопластиковая арматура не создает никаких радиопомех, в отличие от металлических контуров, создаваемых стальной арматурой.

Такое достоинство стеклопластиковой арматуры как радиопрозрачность, будет играть значительную роль только в том случае, если в стенах вашего дома много арматуры. Тогда применение стеклопластиковой арматуры уменьшит радиопомехи внутри дома.

В достоинствах разобрались, теперь давайте рассмотрим недостатки стеклопластиковой арматуры, применяемой в строительстве.

Недостатки стеклопластиковой арматуры

У любого материала есть недостатки и стеклопластиковая арматура – не исключение.

1. Стеклопластиковая арматура дороже обычной стальной если сравнивать арматуру одинакового диаметра.

2. Термически не устойчива. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высоких температур.

Так же сомнительный недостаток, потому как в малоэтажном частном строительстве я даже не могу представить ситуацию, где будет необходимо нагреть арматуру до 200 градусов.

3. Не гнется. Таким образом, если нам понадобится, например, согнуть арматуру под углом 90 градусов, мы этого сделать не сможем. Хотя с другой стороны – мы можем все изгибы сделать из обычной стальной и нарастить их со стеклопластиковой.

4. Низкий модуль упругости на излом. Это означает, что стеклопластиковая арматура не выдерживает на излом таких же нагрузок, как металлическая.

Многие производители утверждают обратное – что модуль упругости у стеклопластиковой арматуры больше, но это, скорее всего, они имеют ввиду растяжение, а бетон, как правило подвержен больше нагрузкам именно на излом. Это основной недостаток, из-за которого ограничивается применение стеклопластиковой арматуры в строительстве.

5. Трудность в сооружении жесткого арматурного каркаса. Другими словами, каркас из стеклопластиковой арматуры не такой жесткий как из металлической, и, соответственно, менее устойчив к вибрации и нагрузкам, которые будут присутствовать при заливке бетона с автомобильного миксера.

Вот мы и рассмотрели практически все основные достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры. Судя по ним, невозможно с большой уверенностью сказать, что она значительно лучше или хуже металлической арматуры, поэтому давайте рассмотрим в каких строительных конструкциях и сооружениях применение стеклопластиковой арматуры будет оправдано и целесообразно.

Применение стеклопластиковой арматуры оправдано в некоторых случаях как в промышленном строительстве, так и в частном малоэтажном.

По поводу промышленного строительства, я думаю, говорить много не стоит, все же сайт посвящен строительству домов своими руками, поэтому давайте разберем область применения стеклопластиковой арматуры в частном малоэтажном строительстве.

1. Стеклопластиковая арматура применяется в некоторых типах фундаментов, таких как ленточный – заглубленный ниже глубины промерзания, плитный фундамент.

Стоит отметить, что это касается только малоэтажного частного строения, на хорошем грунте. На плывучих грунтах будут повышенные нагрузки на излом, которые стеклопластиковая арматура может не выдержать.

2. Целесообразно применение стеклопластиковой арматуры в армировании кирпичных стен, стен из блоков, очень часто можно встретить армирование стен из газосиликатных блоков стеклопластиковой арматурой.

Применение стеклопластиковой арматуры в армировании стен очень популярно среди застройщиков. Причем применяется такая арматура как элемент армирования самих стен, так и в качестве связки облицовочной стены с несущей.

3. В многослойных панелях в качестве связей. Так как внутри панелей, как правило присутствует плотный утеплитель, для связки между собой бетонных частей и используется стеклопластиковая арматура.

4. Оправдано применение стеклопластиковой арматуры в несущих частях элементов, подверженных повышенной коррозии, бассейнов, например.

5. Также стеклопластиковая арматура широко применяется в армировании клееных деревянных балок, увеличивая их жесткость.

6. Армирование асфальта, в местах повышенных нагрузок, хотя я такого еще ни разу не видел.

Как видите, область применения стеклопластиковой арматуры в строительстве довольно широка, хотя и присутствуют кое-какие ограничения.

Мнение автора о применении стеклопластиковой арматуры в строительстве

Я считаю, что стеклопластиковая арматура пока не способна полностью заменить металлическую, но это не значит, что ею можно совсем пренебречь.

Я широко применяю ее в строительстве стен из блока и кирпича, также в качестве связей облицовочной стены с несущей, так как при применении металла в качестве связей, во-первых, он будет подвержен коррозии, ну а во-вторых, металл создает мостики холода, которые в современном строительстве крайне нежелательны.

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте так же оправдано, если у вас нетяжелая постройка, например, каркасный дом или гараж.

Если же на участке слабый грунт и предвидятся огромные нагрузки на фундамент, я бы не стал рисковать с применением арматуры, у которой упругость на излом меньше чем у металлической.

Применение композитной арматуры Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Abstract Keywords:

In this article the problem of energy-efficiency and energy-saving in temporary housing, energy-efficiency,

construction in the Russian Federation is considered. The analysis of the engineering of energy-efficiency, energy-

study of the topic of energy-saving at the construction stage is carried out. saving, construction

A multi-criterial method of designing one of the main energy consumers Date of receipt in edition: 03.05.18

is temporary housing. Date of acceptance for printing: 05.05.18

УДК 669.018-419.8(035)

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ Т.С. Имомназаров, А.М. Аль Сабри Сахар, М.Х. Дирие

Российский университет дружбы народов, инженерная академия, г. Москва

Аннотация Ключевые слова:

Статья посвящена проблемам внедрения в практику строительства композитная арматура, армату-

неметаллического композитного армирования. Рассмотрены не- ра из стекловолокна, базальтовая

достатки и преимущества композитной арматуры в сравнению со арматура, стальная арматура

стальной арматурой. Предложены предложения о мерах, обеспечива- История статьи:

ющих массового внедрения композитной арматуры. Дата поступления в редакцию

14.04.18

Дата принятия к печати 19.04.18

Совершенствование свойств стальной арматуры достигло того уровня, развитие выше которого нецелесообразно развитие, по причине либо отсутствия необходимости в этом либо теоретической возможности. Ёе механические и технологические свойства, выполненные принимаемые в соответствии с действующими стандартами, достаточны для решения огромного большинства проблем с минимально возможной стоимостью его использования в железобетоне. Тем не менее, существует узкий список проблем, в которых экономически обоснованной альтернативой является композитная арматура, которая представляет собой диэлектрик с высокой химической стойкостью и радиопрозрачностью.

Основой композитной арматуры как изделия является материал, который образован из композитного волокна (базальт, стекло, арамид, углерод) и связующее — термореактивная синтетическая смола (пластик). В виду высокой стоимости армирование углеродного и арамидного волокна распространения не получили..

В статье были рассмотрены преимущества и недостатки композитной арматуры, была опубликована таблица с техническими характеристиками металлического и композитной арматуры. (табл.1).

Таблица 1

Критерий оценивания Металлическая арматура Неметаллическая стеклопластиковая арматура Неметаллическая базальтопластиковая арматура

Используемый материал сталь 35ГС, 25ГС и др. стеклянные волокна, связанные полимером базальтовые волокна, связанные полимером

Прочность при растяжении 360 МПа 1200 МПа 1300 МПа

Модуль упругости 200 000 МПа 43 000 МПа 45 000 МПа

Удлинение относительное 25 % 2,2 % 2,2 %

Экологичность Экологична Экологична (имеется санитарно-эпидемиологическое заключение,не выделяет вредных и токсичных веществ)

Срок службы по строительным нормам минимум 80 лет

Коррозийная стойкость к агрессивным средам корродирует с выделением продуктов ржавчины устойчива к коррозии, нержавеющий материал первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона

Поведение под нагрузкой, зависимость «напряжение-деформация» кривая линия, текучесть под нагрузкой прямая линия, упруго-линейная зависимость

Теплопроводность теплопроводна Низкая теплопроводность

Электропроводность электропроводна нетеплопроводна — диэлектрик

Область применения по строительной норме возможно использование во всех видах строительства, рекомендации НИИЖБ;

Длина от 6 до 12 метров любая, по желанию заказчика

Плотность 7.6 т/м3 1,9 т/м3

Недостатки Коррозия, высокая стоимость вероятность приобретения фальсифицированного товара при обращении к нелегальным поставщикам

Композитная арматура в сравнении со стальной обладает рядом существенных недостатков:

— низкий модуль упругости;

— низкая огнестойкость изделий армированных композитной арматурой;

— невозможность изготовления гнутых арматурных изделий из арматуры в состоянии поставки;

— невозможность использования в качестве сжатой арматуры;

— значительно более высокая стоимость.

Несмотря на традиционно сложившееся мнение за последние десятилетия о наиболее целесообразном использовании композитного армирования в конструкциях с предварительным напряжением, до сих пор были реализованы только несколько подобных примеров и, как правило, в качестве

экспериментальных образцов. Фактически практика показала, что это было неправильное позиционирование в области применения, которое было подавлено массовым внедрением.

В дополнение к техническим барьерам для широкого использования композитной арматуры существуют значительные организационные трудности:

— нет единых требований на уровне государственных или международных стандартов на механические свойства, методы контроля и правила приемки арматуры;

— ввиду принципиальной разницы в диаграмме деформации композитной арматуры от стальной не существует понимания по назначению расчетных характеристик. Как правило, расчетные характеристики либо вообще не известны, либо указаны изготовителем на основе индивидуальных соображений;

— нет четкой терминологии и классификации, нет дифференциации для напряженного и ненапряженной арматуры с соответствующими требованиями;

— методы расчета композитных бетонных конструкций не стандартизированы;

— методы для расчета минимального процента арматуры не стандартизированы;

— опыт эксплуатации изделий с данной арматурой недостаточно изучен;

— во многих случаях неверное позиционирование в области применения;

— нет никаких нормативных требований к ширине открытия трещины в конструкциях с композитной арматурой;

— не используется единая методика для контроля механических свойств композитной арматуры используется унифицированная методология;

— требования не стандартизированы, а характеристики сцепления композитной арматуры с бетоном не контролируются каким-либо образом.

Наибольшим препятствием при использовании композитной арматуры является полное отсутствие какой-либо нормативной базы. Единственное упоминание в текущем СНиП — это абзацы. 6.10 и 8.13 ГОСТ 31384-2008 «Защита железобетонных и железобетонных конструкций от коррозии»:

В пять раз более низкий модуль упругости по сравнению со стальной арматурой приводит к уменьшению предельной нагрузки изогнутого элемента без предварительного напряжения не только во второй группе предельных состояний, но и в первом. Высокая деформируемость композитной рабочей арматуры фактически не позволяет производить большинство конструкций, которые обычно выполняются в железобетоне. Если учесть, что в качестве сжатой композитную арматуру использовать невозможно, то расчет и конструкция композитных структур не могут быть выполнены методами, которые оправданы по отношению к железобетону. Уравнения равновесия действительные в отношении сечений со стальной арматурой совер-шенно не работают в отношении сечений с арматурой, имеющей значительно более низкий модуль упругости [1]. При увеличении удлинения растянутой зоны изогнутого элемента высота зоны сжатия уменьшается, а форма диаграммы напряжений изменяется таким образом, что приводит к уменьшению прочности элемента вдоль поперечного сечения.

Расчет сечения, нормального к продольной оси, композитобетонной конструкции выполняют по формулам, выбираемым в зависимости от величины фактического процента армирования:

Pro =0-85(3lf £//£с»

J с nfbcu + Jfu

где E— модуль упругости композитной арматуры;

в1 — коэффициент полноты эпюры в сжатой зоне;

f — расчетное сопротивление композитной арматуры.

В зависимости от соотношения р и р принято три возможных механизма разрушения изгибаемого композитобетонного элемента:

— при достижении предельных деформаций в сжатом бетоне;

— при одновременном достижении деформации в сжатом бетона и растянутой арматуре;

— при достижении предельных деформаций в растянутой арматуре.

Для трех перечисленных расчетных ситуаций приняты принципиально различные уравнения равновесия и выражения для определения напряжений в бетоне и арматуре, которые при этом справедливы только в области величины процента армирования выше минимального.

В следствие низкого модуля упругости композитной арматуры при проценте армирования ниже определенного уровня и при незначительных напряжениях в арматуре композитобетонная изгибаемая конструкция может разрушиться по бетону. Такой характер разрушения невозможен в случае сечения со стальной арматурой. По этой причине высокие прочностные показатели композитной арматуры в подавляющем большинстве случаев остаются нереализованными. Учитывая данное обстоятельство, на стадии расчета обязательным является контроль минимального процента армирования индивидуально для каждого расчетного случая, т.к. в случае с композитной арматурой его величина не может иметь фиксированного значения, которая, к примеру, в американских нормах [1] является функцией расчетного сопротивления арматуры и геометрических параметров сечения. Таким образом ошибки в оценки минимального процента армирования композитобетонной конструкции могут привести к разрушению сжатой зоны изгибаемого элемента на стадии образования трещин при нагрузках менее проектных.

Распространенное мнение об отсутствии необходимости контроля ширины раскрытия трещин в конструкциях армированных композитной арматурой входит в противоречия с существующими по данному направлению национальными нормами. К примеру, в соответствии с японскими нормами допускаемая ширинараскрытия трещин — 0,5 мм. Канадские нормы: 0,5 мм для конструкций, эксплуатируемых; на открытом воздухе и 0.7 мм для конструкций внутри помещений. В соответствии с американским стандартом АС1 318 требования по ширине раскрытия трещин, как со стальной арматурой, так и композитной — идентичны. Однако расчет ширины раскрытия трещин для изгибаемых композитобетонных конструкций выполняют по иному соотношению:

о к ь/> УКА

Ч

где Ег — модуль упругости арматуры, в МПа;

в — относительная высота сжатой зоны бетона, безразмерна. — напряжение в арматуре, в МПа;

к — высота сечения, в мм;

А — удвоенная; площадь сжатой зоны сечения, приходящейся на один стержень растянутой рабочей арматуры, в мм2.

Вычисление напряжнний в арматуре и высоты сжатой зоны сечения производится по принципиально иным выражениям относительно принятых в действующих СНИП для расчета железобетонных конструкций. Коэффициент принимаюм от 0,771 до 1,83 в зависимости от уровня сцепления арматуры с бетоном. Для арматуры, пр оизводимой в Российской Федераци и, значен ие д анного коэф фициента не известно, поскольку соотвосствующих экспериментальных исследований выполнен о не б ыло.

Серьезной технологической проблемой является невозможносеь выполнения гнутых арматурных изделий из композитной арматуры в еостоянии поставки. Без гнутых изделий (хомутов, гнутых стержней, шпилек и т.д.) сконструироватз армирование конетрукции нхвосможно. Фактически производитель работ должен комплектовать оеъзкт арматурными изделиями исключительно по договоренности с производителем самой арматуры, что потенциельно несет в себе значительные организационные сложности.

Весьма существенным недостатком композитобетонных конструкций в сравнении с аналогичными железобетонными является их меньшая огнестойкость. Огнестойкость изделий в значительной степени зависит от конструкции ее армирования и величины защитного слоя.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что минимальное значение предела огнестойкости составляет 13 минут для изгибаемых конструкций, при этом разрушение является хрупким [2]. При интенсивном разогреве рабочей арматуры до 100°С происходит активное выделение пара из смежных со стержнем микротрещин бетона. При этом мгновенно повышается давление на поверхности арматуры, что приводит к разрушению волокна. Логично предположить, что предел огнестойкости может значительно отличаться для различных производителей арматуры, а также зависеть от материала ро-винга1, однако, очевидно, что композитную арматуру нельзя применять без специальных конструктивных мероприятий либо дополнительной огнезащиты несущих конструкций, к которым предъявляются требования по огнестойкости.

Выводы. В железобетонных изделиях повсеместно заменить стальную арматуру на композитную очень сложно. Благодаря существующему соотношению цен со стальной арматурой, использование композитной арматуры целесообразно и эффективно только в том случае, если необходимо использовать ее свойства, которые нет в стальной арматуре. Прежде всего, это касается химической стойкости, радиопрозрачности и диэлектрических свойствах.

Чтобы расширить область широкого применения композитного армирования в строительстве, необходимо предпринять следующие меры:

— разработать стандарты, регулирующие требования к качеству арматуры, ее механическим свойствам и методам контроля;

— разработать строительные нормы, регулирующие правила расчета и проектирования сложных композитобетонных конструкций, и установить требования к контролируемым параметрам в предельных состояниях;

— подготовка предложений по оценке характеристик периодического профиля арматуры;

До реализации этих мер можно проектировать композитобетонные конструкция только с использованием иностранных стандартов проектирования и исключительно под арматуру конкретного производителя.

ЛИТЕРАТУРА:

1. ACI 440.1R-06 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars. American Concrete Institute, 2006. — 44 p. 2. Фролов, Н.П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные конструкции. — М.: Стройиздат, 1980.-104с.

2. Фролов, Н.П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные конструкции. — М.: Стройиздат, 1980.-104с

3. Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. и др., Композиционные материалы. — М.: Машиностроение, 1990.

4. Гартемова Е.Б. Стекло и стеклопластики. — Волгоград: Издательство ВолгГасу, 2006. 124 с.

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Имомназаров Т.С., Аль Сабри Сахар А.М., Дирие М. Х. Применение композитной арматуры. — Системные технологии. — 2018. — № 27. — С. 24—29.

1Ровинг представляет собой некрученую прядь, состоящую из нескольких комплексных нитей или одной комплексной нити (директ-ровинг), и характеризуется тексом и диаметром элементарной нити

Энтропия в слабо-диссипативной теории Колмогорова-Арнольда-Мозера

THE USE OF COMPOSITE REINFORCEMENT

Imomnazarov T.S., S.A.M. Al-Sabri , M.H.Dirie

Department of Architecture and Construction Engineering Academy

Peoples’ Friendship University of Russia

Abstract

The article covers problems of implementation into practice of construction of non-metallic composite reinforcement. The advantages and disadvantages of composite reinforcement in comparison with steel are considered proposals of activities ensure mass introduction of composite reinforcement. .

composite reinforcement, fiberglass reinforcement, basalt reinforcement, steel reinforcement

Keywords:

Date of receipt in edition: 14.04.18 Date of acceptance for printing: 19.04.18

УДК 517.957

ЭНТРОПИЯ В СЛАБО-ДИССИПАТИВНОЙ ТЕОРИИ КОЛМОГОРОВА-АРНОЛЬДА-МОЗЕРА

М.Р. Богданов, А.С. Кабанов, М.И. Ястребцева Московский политехнический университет, г. Москва

Слабо-диссипативная теория Колмогорова-Арнольда-Мозера изучает малые возмущения гамиль-тоновых систем в классе всех гладких динамических систем. Из этого следует, что мы разрушаем интеграл динамики, задаваемый гамильтонианом, но используем методы гамильтоновой механики и термодинамики для изучения численных характеристик маловозмущённой системы в качестве асимптотического анализа расчётных численных данных. Самый простой наиболее исследованный пример в слабо-диссипативной теории связан с «Bogdanov-map». Это описание при подходящем выборе параметров имеет достаточно много асимптотически (не)устойчивых периодических орбит, что позволяет нам проводить анализ численных термодинамических величин на практике, сравнивая эти результаты с работами Клаузиуса.

Аннотация

В данной статье указаны результаты численного расчета основных термодинамических переменных. Зависимость термодинамических потенциалов от температуры и давления, и геометрические характеристики динамики. Динамика представляется с помощью дискретной аппроксимации в виде ломаных Эйлера как семейство векторных полей, показывающих в бифуркации Богданова-Такенса.

Ключевые слова:

термодинамика, численный расчет основных термодинамических переменных, энтропия История статьи: Дата поступления в редакцию

11.05.18

Дата принятия к печати 19.05.18

Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве

Практика применения стеклопластиковой арматуры в строительстве

Стеклопластиковая арматура выполняет ту же функцию что и металлическая, она применяется для армирования бетонных конструкций, у стеклопластиковых арматурных стержней высокая разрывная прочность, больше чем у металлических.

Практика применения стеклопластиковой арматуры в России началась в 1975 году, тогда построили в Амурской области и армировали плиты стеклопластиковой арматурой, в последствии было построено еще несколько экспериментальных объектов, мост в Приморском крае 1984 г., мост в Еврейской автономной области в 1989 году.

Но данный проект закрыли из-за его высокой стоимости, и разработка неметаллической арматуры в СССР прекратилась. На Западе же наоборот, этому вопросу продолжали уделять большое внимание, и сейчас в США и Канаде существуют правила проектирования и стандарты на композитную арматуру, в этих странах уже реализовано много объектов с применением стеклопластиковой арматуры.

Области применения стеклопластиковой арматуры

• Гражданское и промышленное строительство
• Фундаменты зданий и сооружений
• Мостостроительство(плиты мостового настила)
• Плиты перекрытия
• Дорожное строительство
• В качестве гибких связей в трехслойных каменных стенах
• Опорные стены, берегоукрепление
• Создание сейсмоустоичивых поясов сооружений

Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве мостов

Согласно отчету Федерального Дорожного Агентства США ежегодные потери из-за разрушения бетонных конструкций, вызванные коррозией металлической арматуры, составляют 57 миллиардов долларов. В основном это такие объекты как мосты, портовые сооружения, тоннели, подземные парковки. Чтобы избежать этого были реализованы несколько проектов строительства мостов с применением стеклопластиковой арматуры. 

Армирование бетонных настилов мостов стеклопластиковой арматурой.

Строительство моста Жоффре Шербрук, Квебек, Канада 1997 год.

Мост Уоттон, Канада 2001 год

Мост Мористаун, США 2002 год.

Строительство моста Морристаун (Вермонт, Америка – 2002 год). Мост длиной 43 м и шириной пролета 11.3 м. Бетонная плита перекрытия толщиной 23 см расположена на четырех пролетах шириной 2.4 м каждый и на свесе шириной 0.92 м. Плита полностью армирована стеклопластиковой арматурой.

Мост Вал-Алейн, Канада 2004 год

Длина = 49.8 м, ширина пролета = 12.6 м Расстояние между балками = 3.2 м, Толщина плиты = 22,5 см

Мельнбургский мост

Трехпролетный мост с фермами Общая длина пролета = 89.4 м, Общая ширина = 12.5 м. Расстояние между балками = 3.2 м, Толщина плиты = 200 мм.

Мосты близнецы на улице Св. Екатерины, Канада

Тоннели.

Расширение метро. Торонто, Онтарио

Применение стеклопластиковой арматуры в плитах перекрытия

Применение стеклопластиковой арматуры в плитах перекрытий возможно и реально, но из-за низкого модуля упругости, это не всегда эффективно с экономической точки зрения, а также требует тщательного подхода на этапе проектирования, лучше чтобы расчет армирования плиты перекрытия стеклопластиковой арматурой производился специалистом, особенно если пролеты перекрытий больше 6м, и если на них будут воздействовать высокие нагрузки.

Строительство второго яруса автомобильной парковки. Канада

Проектирование и строительство закрытой автомобильной парковки Chanceliere с использованием бетонных плит перекрытий с перекрестным армированием GFRP. Необходима структурная реставрация сорокалетней автопарковки вследствие значительного повреждения коррозией стальной арматуры. В качестве основного армирования плит перекрытий первого уровня впервые в мире используется стекловолоконная арматура GFRP с высоким модулем упругости (Тип III, CSA S807).

Площадь парковки: 3100кв.м. Размеры: 84х38м. Вместимость 78 автомобилей.

Примеры плит перекрытия армированных стеклопластиковой арматурой в г. Туапсе и Новороссийске:

Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве фундаментов и опорных стен

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаментах зданий эффективно в экономическом плане, высокая прочность стеклопластиковых стержней, позволяет произвести равнопрочностную замену металлической арматуры на стеклопластиковую меньшего диаметра. К тому же композитная арматура не подвержена коррозии, и соответственно убережет фундамент от разрушения, вызванного коррозией металлической арматуры. К тому же монтаж композитной арматуры гораздо проще чем металлической и происходит намного быстрее.

Примеры применения стеклопластиковой арматуры в фундаментах зданий и в опорных стенах, в Туапсе и Новороссийске.

Вы может ознакомиться и с остальными реализованными проектами с применением стеклопластиковой арматуры в нашей галлерее. Просто перейдите по ссылке:

Применение композитной арматуры в строительстве

Задумав строительство дома возникает вопрос о выборе качественных, долговечных и надежных материалов, обладающих одновременно разумной ценой. Мы расскажем Вам, как построить дом и при этом значительно сэкономить. Применение композитной арматуры в строительстве позволит сократить расходы, ведь она на 30 % дешевле металлической и на 80% дешевле ее транспортировка. Например, в ГАЗель вмещается 19 000 м арматуры диаметром 8 мм, при равнопрочной замене это соответствует 16,9 тн металлической арматуры 12 АIII. Транспортные расходы на лицо!!!

Стеклопластиковая арматура для фундамента

Стеклопластиковая композитная арматура хорошо зарекомендовала себя при строительстве малоэтажного частного дома, дачи или коттеджа. Сфера ее применения разнообразна: такую арматуру можно использовать при укладке ленточного и сплошного фундамента, изготовлении буровых свай, изготовления перекрытий, укрепление грунтов парковок и проезжих частей, заливке отмостки дома, армирование стен при монолитном домостроении и кирпичной кладки, при помощи гибких связей. Свои вопросы вы можете задать нашим специалистам по телефонам 8(952) 910-90-95.

На рисунке приведена схема для вязки каркаса для ленточного фундамента

Часто возникает вопрос, как правильно рассчитать необходимое количество стеклопластиковой арматуры для фундамента. Но на наш взгляд, следует начинать с самого начала и с самого главного при определении ЛЮБОГО типа фундамента. А именно с инженерно-геологических изысканий участка, на котором будет стоять ваше будущее здание. Инженерные изыскания являются одним из важнейших видов строительной деятельности, с них начинается любой процесс строительства. На выбор типа фундамента влияют множество факторов: состояние и тип грунта на отведенном участке; глубина промерзания грунта; наличие грунтовых вод; нагрузка от несущих конструкций здания и так далее. При отсутствии данных о геоизысканиях, их при желании можно выполнить самостоятельно, правда, с некоторой степенью погрешности. Для этого на участке под будущим строением необходимо пробурить скважину и тщательно обследовать ее. Необходимо замерить высоту почвенного, плодородного слоя. При строительстве его необходимо будет убирать. Для основания фундамента выбирают несущие слои грунта (глины, суглинки, пески, супеси) находящиеся под почвенно-растительным слоем или насыпным грунтом.

Что касается глубины промерзания, то, как правило, грунт вспучивается зимой всегда. Вам необходимо добиться, чтобы вспучивание было одинаковым по всему периметру фундамента или не было вообще. Помните, что влажный грунт вспучивается больше, чем сухой. Глинистый грунт вспучивается сильнее, чем песчаный. Наличие глинистых включений в песчаном грунте приведет не только к неравномерности сезонного вспучивания, но и к возникновению горизонтальных сил, действующих на фундамент, что приводит к деформированию фундамента. Если на Вашем участке по всему периметру наблюдаете пучинистый грунт, то необходимо полностью заменить пучинистый грунт на песок крупной фракции с трамбовкой каждого слоя или гравийную подсыпку. В Сибири глубина промерзания может колебаться от полуметра до двух с половиной метров. Такой разброс объясняется разной плотностью грунта и разной средней температурой зимой. Грунт, насыщенный влагой, промерзает сильнее и если на участке высокий уровень грунтовых вод, то такие грунты будут промерзать сильнее и необходимо либо делать фундамент шире, либо увеличивать глубину заложения фундамента.

Итак, глубина заглубления фундамента (именно подземная его часть) на пучинистых грунтах должна быть не менее глубины промерзания; на условно непучинистых грунтах (крупнообломочных с пылевато-глинистым заполнением, мелких и пылеватых песках и всех видах глинистых грунтов твердой консистенции) при глубине промерзания до 1 м, заглубление фундамента следует производить не менее 0,5 м; промерзание до 1,5 м — заглубление не менее 0,75 м; глубина промерзания от 1,5 до 2,5 м, то не менее 1 м; на непучинистых грунтах, независимо от глубины промерзания, заглубление фундамента не менее 0,5 м.

Для легких строений применяется мелкозаглубленный фундамент с глубиной залегания 50-100 см. Для тяжелых строений (двухэтажный кирпичный дом с ж/б перекрытиями) следует предусматривать заглубленный ленточный фундамент с глубиной заглубления на 20-30 см ниже точки глубины промерзания. Для Новосибирска и Новосибирской области глубина промерзания составляет 220см – глина, суглинки; 242см – пески, супеси.

Помимо всего, необходимо подготовить основание или подушку под будущий ленточный фундамент – уложить щебень или гравий, или утрамбованный песок, сделать бетонную подготовку из тощего бетона слоем 5-10 см с применением гидроизоляционной мембраны.

Примеры расчета количества арматуры для ленточного фундамента, а также рекомендуемое количество продольных нитей при устройстве ленточного фундамента приведены ниже. 

Количество продольных нитей для фундамента можно взять из таблицы. На рисунке, величину В(расстояние между вертикальными стойками) рекомендуем делать 50 см. Величина Н – (расстояние между нитями в вертикальной плоскости) около 30 — 50см.

Произведем расчет ленточного фундамента 7х8 м, высотой 1,2 м, шириной 45 см, защитный слой 2,5 см с каждой стороны:

• Периметр фундамента со сторонами 7 * 8 м.п.  Периметр =30 м.п.
• Количество продольных нитей (определяем по таблице) – 6 шт (2 ряда по 3 нити). 30*6= 180 м.п.
• Количество арматуры на вертикальные стойки на 1 п.м (через 50 см) – 1,2м*4 = 4,8  м.п на 1 м.п фундамента.
• Поперечные связи из расчета на 1 погонный метр — 0,4 * 6 (три поперечные связи) = 2,4 метра на 1 м.п. фундамента.
• ИТОГО:  180 м.п. +  (4,8 м.п * 30) + (2,4 м.п * 30) = 396 м.п. арматуры стеклопластиковой.
• Количество хомутов, считаем по количеству узлов соединения. На 1 м.п. фундамента таких мест – 12.  (12х30м.п. = 360шт)

На армирование бетонной стяжки рекомендовано применять арматурную сетку. Расход арматуры считается на 1 м.кв., учитывая шаг ячейки сетки. Для стяжки пола необходима одна сетка, для заливки фундаментной плиты – 2 ряда сеток.

Для расчета необходимого количества арматуры стеклопластиковой, просто перемножаете площадь на количество.

Как вязать стеклопластиковую арматуру.

Вязка арматуры осуществляется в соответствие с требованием строительных норм и правил, а именно, допускается вязка арматуры термообработанной проволокой или полипропиленовыми хомутами. И можете не сомневаться, в нашей кампании, Вам предложат только качественные хомуты.

Свои вопросы вы можете задать нашим специалистам по телефонам 8(952) 910-90-95.

Помимо хомутов и вязальной проволоки для арматуры, Наша компания готова предложить вам и подстановочные и крепежные элементы для арматуры.

КОМПОЗИТЫ И БЕТОН | CompositesWorld

Недорогой и универсальный бетон — просто лучший строительный материал для многих областей применения. Вопрос в том, как заставить бетон выдерживать нагрузки окружающей среды и конструкции для долгосрочной эксплуатации. Настоящий композитный бетон обычно состоит из гравия и песка — заполнителя — связанных вместе в матрице мелкодисперсного портландцемента, с металлической арматурой, обычно включаемой для обеспечения прочности. Он превосходно работает при сжатии, но имеет тенденцию быть хрупким и несколько слабым при растяжении.Напряжение растяжения, а также пластическая усадка во время отверждения приводят к трещинам, которые вызывают проникновение влаги, что в конечном итоге приводит к коррозии встроенного металла и, в конечном итоге, к потере целостности по мере разрушения металла.

Армированные волокном полимерные композиты (FRP) долгое время рассматривались как материал, позволяющий улучшить характеристики бетона. Американский институт бетона (ACI) и другие группы, такие как Японское общество инженеров-строителей, сыграли важную роль в разработке спецификаций и методов испытаний композитных армирующих материалов, многие из которых сегодня признаны и хорошо зарекомендовали себя в бетонном строительстве.«В дополнение к руководящим документам по проектированию у нас теперь есть методы испытаний», — говорит Джон Бузел, председатель комитета 440 ACI, созданного в 1990 году для предоставления инженерам и конструкторам информации и указаний по композитным материалам. Методы испытаний описаны в ACI 440.3R-04. (Это и другие важные опубликованные документы, связанные с композитной арматурой бетона можно найти в сопроводительной боковой панели, «Железобетонный Design Guides») «Мы также упорно работаем над пересмотром наших 1996 внедренного докладе, информировать конкретных практиков о многих новых приложениях и возможностях развивающихся рынков », — говорит Бусел.

Композитная арматура и арматурные сетки продолжают находить применение во многих областях. Совсем недавно были разработаны продукты, и их применение начинает расти для бетона, армированного фиброй, — материала, в котором стальные или полимерные волокна используются в качестве армирования тротуаров, плит перекрытия и сборных железобетонных изделий.

КОМПОЗИТНЫЙ РЕЗЕРВУАР: УСТАНОВЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

За последние 15 лет композитная арматура прошла путь от экспериментального прототипа до эффективной замены стали во многих проектах, особенно в условиях роста цен на сталь.«Стекловолоконная арматура широко используется, и это очень конкурентный рынок», — говорит Дуг Гремель, директор по неметаллической арматуре компании Hughes Bros. (Сьюард, Небраска), известного производителя арматурных изделий. «Уровень знаний отрасли о материале намного лучше, чем 10 лет назад».

Для некоторых строительных проектов, таких как объекты магнитно-резонансной томографии (МРТ) в больницах или подходы к пунктам взимания платы за проезд, в которых используется технология радиочастотной идентификации (RFID) для идентификации предварительно оплаченных клиентов, композитная арматура является единственным выбором.Стальную арматуру использовать нельзя, потому что она мешает электромагнитным сигналам. В дополнение к электромагнитной прозрачности композитная арматура также обеспечивает исключительную коррозионную стойкость, легкий вес — примерно четверть веса стали — и теплоизоляцию, поскольку она препятствует передаче тепла в зданиях. Двумя крупнейшими производителями являются Hughes и Pultrall (Thetford Mines, Канада).

Композитная арматура обычно изготавливается методом пултрузии с использованием ровницы из стекловолокна Е и винилэфирной смолы стандартными методами формования.Продукция Hughes ‘Aslan изготавливается со спиральной оберткой для создания волнистого профиля, а стержень V-ROD от Pultrall гладкий. Оба имеют внешнее покрытие из песка, наносимое во время производства, чтобы создать шероховатую поверхность для оптимальной адгезии. По словам Гремеля, высококачественная винилэфирная смола в сочетании с волокном правильного размера необходима для достижения наилучших коррозионных свойств и устойчивости портландцемента к сильным щелочам, а также прочного сцепления.

Поскольку механические свойства стекловолокна отличаются от механических свойств стали, конструкция бетонной конструкции с композитной арматурой разрабатывается с использованием ACI 440.1R-03, Руководство по проектированию и строительству бетона, армированного стержнями из стеклопластика . « Guide учитывает изгиб, удобство обслуживания, разрыв при ползучести и усталость, в дополнение к сдвигу и детализации хомутов», — говорит Бузел. И Hughes, и Pultrall являются членами Совета производителей арматуры из стеклопластика под эгидой American Composites Manufacturers Assn. (ACMA) и участвуют с ACI в разработке минимальных стандартов производительности для арматуры. Хотя это правда, что композитную арматуру нельзя согнуть на стройплощадке в непредвиденных условиях, Gremel утверждает, что это не проблема.«Стальные стержни с эпоксидным покрытием также нельзя согнуть, не повредив эпоксидное покрытие», — заявляет он. «Мы можем предварительно согнуть стержни из стекловолокна во время производства по проекту инженера в соответствии с подробным графиком, что и должно быть сделано». С появлением новых методов испытаний бетона с композитной арматурой владельцы и проектировщики теперь имеют уверенность в том, что конструкция будет работать в соответствии с ожиданиями. Gremel отмечает, что тестовый документ будет преобразован в стандарт ASTM.

Pultrall V-ROD распространяется в США.S. исключительно компанией Concrete Protection Products Inc. (CPPI, Даллас, Техас). Президент CPPI Сэм Стир сообщает о нескольких недавних проектах с использованием V-ROD, в том числе о новом мосте, который пересекает американскую автомагистраль I-65 в округе Ньютон, штат Индиана. Трехпролетный мост длиной 58 м / 191 фут и шириной 10,5 м / 34,5 фута с железобетонным настилом, установленным на стальных двутавровых балках, опирающихся на бетонные опоры. Бетонный настил толщиной 203 мм / 8 дюймов армирован стальной арматурой с эпоксидным покрытием в нижней половине, но коррозионно-стойкий композитный стержень V-ROD используется в верхней половине, где вероятность контакта с солями для борьбы с обледенением является наибольшей.Были размещены композитные стержни двух размеров, каждый на 152 мм / 6 дюймов по центру: стержень №5 (диаметр 16 мм / 0,625 дюйма) в поперечном направлении и стержень №6 (диаметр 19 мм / 0,75 дюйма), проходящий внутрь. продольное направление. Исследователи из Университета Пердью оснастили всю конструкцию оптоволоконными датчиками для постоянной оценки производительности деки через удаленное соединение. По словам Стира, это первое использование композитной балки в настиле моста Министерством транспорта штата Индиана.

Hughes Bros.Aslan 100 стекловолоконных стержней были недавно установлены на бетонном мосту в Моррисоне, штат Колорадо, построенном Департаментом транспорта штата Колорадо (CDOT) в сотрудничестве с Департаментом парков и отдыха города и округа Денвер. Мост длиной 13,8 м / 45 футов, который проходит через Беар-Крик, использовал арматуру из стекловолокна в опорах, опорах, стенах крыльев, парапетах и ​​изогнутой бетонной арке, залитой на месте. Цельная цельнокомпозитная палуба, которая находится поверх бетонной арки, была изготовлена ​​компанией Kansas Structural Composites (Russell, Kan.). В литые элементы были включены арматурные стержни различных размеров, в том числе № 5, № 6 и № 7 (диаметр 19 мм / 0,75 дюйма). Гремель отмечает, что для детального проектирования потребовалось множество изогнутых хомутов и уникальных форм, добавив, что все они были изготовлены на заводе перед отправкой. Инженер CDOT Марк Леонард говорит, что штат добился хороших успехов с композитной арматурой в прошлых проектах и ​​выбрал Аслана, потому что Хьюз представил самую низкую цену. По словам Леонарда, проектировщика моста Парсонс Бринкерхофф (Денвер, штат Колорадо), хотя движение по палубе минимально на низких скоростях.), следовали всем руководящим принципам ACI и использовали новые методы испытаний ACI440.3R-04 для сертификации материалов.

Ожидается, что рынок композитной арматуры станет еще более конкурентоспособным по мере того, как новый материал — базальтовое волокно — завоевывает позиции. По словам исполнительного вице-президента Sudaglass Грэма Смита, компания Sudaglass Fiber Technology (Хьюстон, Техас), производитель базальтового волокна с предприятиями в России и на Украине, открыла производственный объект в США в северном Техасе. Базальтовая / эпоксидная арматура в настоящее время производится пултрузией на Украине и проходит сертификацию для U.С. строительство, по Смиту.

Плотность базальтовых волокон лишь немного выше, чем у обычных стекловолокон, поэтому они имеют гораздо более широкий температурный диапазон от -260 ° C до 982 ° C (от -436 ° F до 1850 ° F) по сравнению с номинальным диапазоном -60 ° От C до 650 ° C (от -76 ° F до 1202 ° F) для стекла и температуры плавления 1450 ° C (2642 ° F), что делает базальт полезным в приложениях, требующих огнестойкости. Кроме того, Смит отмечает, что материал демонстрирует отличную стойкость к содержанию щелочи в бетоне, не прибегая к специальным размерам, используемым для защиты стекловолокна.

Каким бы ни был выбор арматуры, ожидается, что композитная арматура будет иметь широкую популярность среди лиц, принимающих решения по проекту. «Суть в том, что хороший инженер или дизайнер пытается решить проблему коррозии», — заключает Гремель. «При увеличении стоимости проектных материалов на 5–7 процентов вы увеличиваете срок службы конструкции на 10–20 лет с помощью этого продукта».

КОМПОЗИТНЫЕ СЕТКИ В ПРЕКАСТНЫХ ПАНЕЛЯХ: ВЫСОКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Начиная с CT впервые сообщил об использовании армированных волокном полимерных решеток в сборных железобетонных строительных панелях («Композитные решения, отвечающие растущим требованиям гражданского строительства», CT , август 2002 г., стр.40), рынок стал свидетелем значительного роста, говорит Бусел. «Это приложение огромно», — утверждает он. «Есть огромный потенциал».

Возглавляет сборы AltusGroup, консорциум из пяти производителей сборного железобетона и производителя арматуры TechFab LLC (Андерсон, Южная Каролина), созданный специально для продвижения технологии CarbonCast, в которой решетки из углеродного волокна / эпоксидной смолы C-GRID последнего заменяют традиционную стальную сетку или арматура в сборных железобетонных конструкциях в качестве вторичной арматуры. TechFab — совместное предприятие 50/50 компании Hexcel (Дублин, Калифорния.) и Chomarat Group (Ле Шейлар, Франция). На данный момент в состав AltusGroup входят Oldcastle Precast (Эджвуд, штат Мэриленд), HIGH Concrete Structures (Денвер, Пенсильвания), два завода по производству сборного железобетона, принадлежащие Cretex Companies (Элк-Ривер, Миннесота) и Metromont Prestress (Гринвилл, Южная Каролина), но новые участники , вероятно, будут добавлены из-за растущего объема продаж, говорит Джон Карсон, директор TechFab по коммерческому развитию и руководитель программы по технологии C-GRID.

AltusGroup предлагает широкий спектр продуктов CarbonCast, включая как структурные, так и неструктурные изолированные стеновые панели и архитектурную облицовку.C-GRID обычно заменяет вторичные армирующие элементы из стальной проволочной сетки — обычная стальная арматура все еще используется для первичного армирования в большинстве случаев. C-GRID производится с помощью эффективного запатентованного процесса квази-плетения, который выравнивает наложенные друг на друга углеродные волокна основы и утка, смоченные эпоксидной смолой быстрого отверждения, в открытой структуре. Размер отверстий в решетке варьируется от 25,4 мм до 76 мм (от 0,25 дюйма до 3 дюймов), в зависимости от требований к прочности панели, типа бетона и размера заполнителя. В процессе производства сетке придается шероховатая поверхность, которая увеличивает прочность сцепления между сеткой и затвердевшим бетоном.Сетки, состоящие из стеклянных, арамидных или полимерных волокон в сочетании с любой из множества смол, также доступны в линейке продуктов TechFab MeC-GRID. Как углеродные, так и неуглеродные сетки находят применение в других областях, таких как декоративные элементы, монолитный бетон и ремонт / восстановление.

«Преимущества панелей CarbonCast значительны», — говорит Карсон. C-GRID намного легче и имеет почти в семь раз лучшие свойства на растяжение, чем сталь. Растрескивание из-за усадки при отверждении значительно снижается, и C-GRID не подвергается коррозии, что устраняет часто неприглядные поверхностные пятна, которые возникают на бетонных панелях со стальными решетками.Его коррозионная стойкость позволяет использовать всего лишь 6,35 мм / 0,25 дюйма бетонного покрытия, в то время как для защиты стальной сетки от влаги может потребоваться до 76,2 мм / 3 дюйма покрытия. Таким образом, вес панели может быть уменьшен на 66% по сравнению с обычным сборным железобетонным элементом. Более легкие панели позволяют снизить общий вес стены, которая, в свою очередь, требует меньше стальной подструктуры, что приводит к значительному снижению затрат на строительство. C-GRID также является термически непроводящим, поэтому изоляционные свойства панели не ухудшаются.Кроме того, в панелях на стройплощадке можно вырезать отверстия с помощью пилы, что невозможно при использовании стальной сетки. Все эти преимущества приводят к снижению затрат на транспортировку, монтаж и надстройку для более эффективного строительства.

На сегодняшний день продано более 3 миллионов футов 2 панелей CarbonCast, и спрос настолько высок, что TechFab недавно объявила о планах масштабного расширения. На новом заводе будет размещена дополнительная линия по производству электрических сетей, которая, по словам Карсона, должна быть введена в эксплуатацию к октябрю этого года.Это объявление последовало за объявленным компанией о многолетнем соглашении с Zoltek Corp. (Сент-Луис, Миссури), поставщиком большого жгута волокна Panex 35, используемого в C-GRID. По словам Карсона, соглашение обеспечит стабильные поставки для C-GRID в первые годы выпуска продукта. «Zoltek был нашим основным поставщиком волокна и сторонником этого проекта с первого дня реализации этого проекта», — отмечает он.

Сборные панели используются в самых разных проектах, например, в кинотеатрах, церквях и гаражах.Недавний проект — офисно-складской комплекс 2 Cardinal Health площадью 332 000 футов недалеко от Балтимора, штат Мэриленд. Панели CarbonCast длиной до 15,5 м / 51 фут были отлиты для формирования вертикальных внешних стен двухэтажного здания. Каждая панель представляет собой сэндвич-конструкцию с пенопластовой изоляцией 152 мм / 6 дюймов (что позволяет достичь значения изоляции R-16) между лицевыми панелями, состоящими из наружного слоя толщиной 50 мм / 2 дюйма (бетонный слой) и 100 мм / 4 дюйма. Внутренняя перемычка толщиной в дюйм C-GRID, расположенная перпендикулярно к поверхностям панели, соединяет внутреннюю и внешнюю перемычки, обеспечивая усиление сдвига.

«Мы движемся в полную силу с этой концепцией», — говорит Карсон. «Мы добавляем новые продукты, чтобы удовлетворить рост числа приложений».

БЕТОН, АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНОМ: ПРОЧНЫЙ

Использование коротких волокон в бетоне для улучшения свойств было принятой технологией на протяжении десятилетий — даже столетий, учитывая, что в Римской империи строительные растворы армировались конским волосом. Волокнистая арматура увеличивает ударную вязкость и пластичность бетона (способность пластически деформироваться без разрушения), неся часть нагрузки в случае разрушения матрицы и останавливая рост трещин.Доктор Виктор Ли из Мичиганского университета исследовал свойства высокоэффективных армированных волокном цементных композитов, очень высокоэффективного подмножества армированного волокнами бетона, и он считает, что приемлемость этого материала будет расти до тех пор, пока рабочие характеристики будут расти. , сохраняется низкая стоимость и простота исполнения.

«Использование этого материала может привести к устранению сдвиговых арматурных стержней, что приведет к снижению материальных и трудовых затрат», — говорит Ли. «Более тонкая структура уменьшает объем материала и статическую нагрузку, а также упрощает транспортировку.Такое общее снижение затрат может легко оправдать стоимость армированного волокном материала ».

Официальное признание фибробетона стимулировало публикацию стандартов и руководств по его использованию за последние пять лет (см. CT июль / август 2001 г., стр. 44). С тех пор коммерческие приложения получили широкое распространение.

Гигант строительных материалов Lafarge SA (Париж, Франция) уже почти десять лет продвигает свой сверхвысококачественный армированный волокном бетонный материал под торговой маркой Ductal, ориентируясь на широкий спектр гражданских инфраструктур и архитектурных приложений.Ductal представляет собой смесь портландцемента, микрокремнезема, кварцевой муки, мелкодисперсного кварцевого песка, пластификаторов, воды и стальных или органических волокон, обычно длиной 12 мм / 0,5 дюйма. Вик Перри, вице-президент / генеральный менеджер Ductal, говорит, что комбинация тонких порошков, выбранных по относительному размеру зерна, создает максимальное уплотнение во время отверждения, что приводит к полному отсутствию постоянной пористости, что практически исключает проникновение влаги и потенциальную коррозию стальных волокон. На всякий случай волокна поливинилового спирта (PVAL) обычно используются для архитектурных или декоративных применений, чтобы исключить любую возможность окрашивания поверхности, которое может возникнуть из-за ржавого стального волокна, и устранить абразивность там, где контакт с человеком вызывает беспокойство.Материалы продаются в наливных мешках производителям сборных железобетонных изделий или бетонных смесей.

«Добавление волокон заставляет материал пластично деформироваться и выдерживать растягивающие нагрузки», — говорит Перри. «Волокна обеспечивают прочность и улучшенные микроструктурные свойства».

В зависимости от типа используемого волокна прочность на сжатие Ductal колеблется от 150 до 200 МПа (от 21 750 до 29 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению со стандартным бетоном от 15 до 50 МПа (от 2175 до 7250 фунтов на квадратный дюйм).По словам Перри, испытанная прочность на изгиб составляет 40 МПа / 5800 фунтов на квадратный дюйм. Воздуховод, армированный стальными волокнами Forta компании Lafarge, использовался для строительства сборных железобетонных изделий и в нескольких конструкциях мостовых балок с предварительным напряжением. В Сен-Пьер-ла-Кур, Франция, был спроектирован автомобильный мост длиной 20 м / 65 футов с 10 двутавровыми балками Ductal, поддерживающими традиционную монолитную бетонную платформу толщиной 170 мм / 6,5 дюйма, армированную арматурой. Сборные фермы, не содержащие арматуры, имеют глубину 600 мм / 24 дюйма и предварительно напряжены 13 мм / 0.5-дюймовые стальные многожильные кабели, размещенные в нижнем фланце. Перед заливкой Ductal в балочную форму к пряди прикладывается натяжение. Как только бетон покрывает пряди и материал начинает затвердевать, они разрезаются, что фактически создает напряжение сжатия в бетонной смеси.

Когда вы подвергаете предварительно напряженную балку любому изгибу, объясняет Перри, она не испытывает напряжения растяжения, а вместо этого «разжимается», что значительно улучшает характеристики. Благодаря прочности Ductal для балок не требуется арматура, что значительно снижает вес на каждый фут.

Воздуховоды, поперечное сечение которых напоминает греческую заглавную букву «» (по сути, коробчатая балка без нижнего фланца), функционируют как настил и балки на экспериментальном мосту, установленном на испытательном треке Федерального управления шоссейных дорог США (FHWA). ) Лаборатория Тернера Фэйрбанка, чтобы исследовать пригодность проекта для будущего строительства шоссе. Балка / настил «Π» спроектированы так, чтобы выдерживать конфигурации нагрузки HL-93 Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO).

«Балки Ductal позволяют использовать более длинные пролеты при том же весе», — говорит Перри. «В конце концов, мы увидим фибробетон в балках и настилах мостов».

SI Бетонные системы. (Чаттануга, штат Теннеси) — производитель фиброармирования для бетона. SI предлагает Novomesh, Fibermesh и другие изделия из волокна, которые используются в качестве альтернативы вторичной арматуре из стальной проволочной сетки и легкой арматуре как в коммерческих, так и в жилых помещениях, говорит Хэл Пейн из SI, менеджер по стратегическим альянсам.SI предлагает полипропиленовые (ПП) волокна, стальные волокна, макросинтетические волокна и инженерные смеси. По словам Пейна, продукты SI из полипропиленового волокна имеют решающее значение для борьбы с трещинами пластической усадки «в раннем возрасте», чтобы предотвратить их перерастание в серьезные дефекты по мере затвердевания бетона. Novomesh 950 — это новый продукт для компании, состоящий из смеси грубых макросинтетических мононитей и собранных фибриллированных микросинтетических волокон. По словам Пейна, продукт дает такой же хороший результат, как и стальная фибра, при использовании по назначению для промышленных плит перекрытия.

Kingspan (Шербурн, Малтон, Северный Йоркшир, Великобритания) — специалист по бетонным конструкциям, использующий добавки для фибры для бетона от Bekaert Building Products (Фридрихсдорф, Германия). Формованные стальные волокна Dramix компании Bekaert добавляют в бетон для производства полов и крыш без армирования стальных решеток. Сообщается, что этот продукт идеально подходит для стесненных строительных площадок, таких как трехэтажный комплекс Spurriergate, расположенный глубоко в историческом британском городе Йорк. Поскольку бетон не требует армирования стальной сеткой, стоимость стальной сетки и трудозатраты, необходимые для доставки громоздких рулонов, а затем резки и размещения их в многоэтажных зданиях перед операциями по заливке бетона, полностью исключаются.Полы из бетона, армированного волокном, были уложены за одну операцию, просто путем подачи армированного волокном материала непосредственно на каждый этаж с помощью автоматизированного насосного оборудования.

В Австралии, Франции, Японии и США временные руководства по проектированию (перечисленные на боковой панели) теперь содержат рекомендации и допуски для армированного фибробетоном, что является важным фактором в его более широком признании проектировщиками, инженерами и лицами, принимающими решения по проектам на рынке инфраструктуры. . «Этот материал предлагает такие решения, как скорость строительства, улучшенный внешний вид, превосходная долговечность и устойчивость к коррозии», — заключает Перри.«Это приводит к сокращению затрат на техническое обслуживание и увеличению срока службы конструкции».

Примечание редактора: Следите за предстоящей статьей об использовании композитных материалов для ремонта инфраструктуры ( CT июнь 2005 г.) и будущими статьями о стержнях из стекловолокна и предварительно напряженных стержнях.

(PDF) Композитная арматура для усиления существующих бетонных конструкций от ударов воздуха

КОМПОЗИЦИОННАЯ АРМИРОВКА ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРОТИВ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Ларри К.Мушински 1 и Майкл Р. Перселл 2

1 Доцент Университета Флориды, P.O. Box 115703, Гейнсвилл, Флорида. 32611-5703, тел. (352) 392-

9044, факс (352) 392-9606, [email protected]

2 Инженер-исследователь, Applied Research Associates, Отдел побережья Мексиканского залива, P.O. Box 40128, Tyndall AFB, FL.

32403, тел. (850) 283-9706, факс (850) 283-9707, [email protected]

РЕФЕРАТ: Отдел живучести авиабазы ​​лаборатории Райт изучает развитие, применение

и влияние композитные армирующие материалы наружного применения.Усиленные средства будут иметь

, способные выдержать ударную воздушную ударную нагрузку на относительно коротких дистанциях защиты (11-15 метров). Было достигнуто соглашение

с израильскими официальными лицами о проведении полномасштабных испытаний взрывчатых веществ в Израиле с использованием 860 кг. тротила на конструкции

, армированные снаружи композитными армирующими материалами. Процедура упрочнения, использованная в данном исследовании

, включала два типа материала: трехслойный углеродно-эпоксидный ламинат, отвержденный в автоклаве, и трикотажную ткань из двухосного стекла E-стекла

.Секция живучести авиабазы ​​применила композитные материалы в Израиле после того, как

сооружения были построены с использованием эпоксидного клея для приклеивания композитных материалов к бетонной подложке

. Это обеспечило простой, эффективный и быстрый метод модернизации существующей конструкции. Были измерены свободное поле

, а также отраженные давления и ускорения от стенок. Результаты этих испытаний были признаны успешными

с учетом того факта, что усиленные снаружи стены претерпели большие смещения, но не разрушились.

Данные по давлению и импульсу показывают, что обе конструкции разрушились бы катастрофически без применения композитных армирующих материалов

, наносимых извне.

Ключевые слова: Композиционные материалы, структурная переоборудование, Е-стекло, ламинат углепластика, продувка воздухом.

ВВЕДЕНИЕ

Лаборатория Райта, Секция живучести авиабаз, изучает разработку, применение и эффекты

внешних армирующих материалов.Цели программы: 1) повысить конструктивную прочность существующих конструкций

без добавления дорогостоящих затрат на модернизацию, уменьшения площади пола или потребности в квалифицированных технических специалистах для применения

, и 2) дать инженерам возможность более экономично проектировать конструкции с использованием внешнего армирования. . Усиленная установка

будет способна выдержать ударную воздушную ударную нагрузку на относительно коротких дистанциях противостояния. Успех программы

потребовал поддержки нескольких агентств.

Роль композитов в строительстве

Композитные материалы используются в строительстве из-за многих преимуществ, которые они обеспечивают по сравнению с традиционными строительными материалами.

Композитные материалы, в частности композиты из армированного волокном полимера (FRP), используются в строительстве по разным причинам. Композиты FRP создаются за счет комбинации пластичной полимерной смолы с прочными волокнами. Каждый материал в полученном композитном материале сохраняет свою первоначальную форму и способствует созданию консолидированного, более прочного материала.

Преимущества композитов

Высокая прочность и малый вес композитов делают их привлекательным материалом для строительства. Эти две характеристики способствуют высокой удельной прочности, что означает, что каждая единица веса композитного материала может выдерживать большее напряжение. Это способствует более низкой стоимости строительства, поскольку можно использовать гораздо меньше материала без ущерба для устойчивости конструкции.

Композиты устойчивы к коррозии, что означает, что они не ржавеют и не подвержены коррозии, как металлические сплавы.Эти материалы могут использоваться в агрессивных средах, таких как трубопроводы, соленая вода и воздуховоды. Кроме того, композиты обладают водостойкостью; они не гниют и не разбухают, как дерево, не ржавеют, как металл, и не трескаются, как кирпич и бетон.

Тепловая и электрическая изоляция важны в некоторых частях строительства. Композиционные материалы обладают низкой теплопроводностью, поэтому материал не сжимается и не расширяется при изменении температуры. Кроме того, композиты также являются хорошими электрическими изоляторами.Однако композитный материал универсален в том смысле, что, если необходима высокая теплопроводность или электрическая проводимость, материалы с такими свойствами могут быть включены в композит, который, в свою очередь, становится высокопроводящим.

Благодаря своим свойствам композитный материал имеет гибкую конструкцию, поэтому ему можно придавать любую форму. Это означает, что с помощью композитного материала можно получить самый сложный строительный дизайн, будь то конструктивный или декоративный. Его можно использовать в различных процессах строительства (литье, ламинат, заливка, непрерывная панель, экструзия / пултруда, штамп / пресс-форма), где дерево, бетон и металлы имеют свои ограничения.Гибкость композитного материала также позволяет отдельным частям заменять сложные сборочные единицы из таких материалов, как дерево, сталь и алюминий.

Зеленый цвет

Строительство из композитных материалов может оказать чрезвычайно положительное влияние на окружающую среду. Долговечность композитного материала означает меньшее использование материалов, а его изоляционные свойства также способствуют меньшему использованию материала, а также экономии энергии (меньше утечек воздуха в домах). Кроме того, его небольшой вес способствует транспортировке и установке с меньшим воздействием на окружающую среду.Универсальность композитных материалов открывает двери для использования переработанных, натуральных и / или биоматериалов в качестве наполнителя или связующего, двух частей композитов.

Армированная композитная конструкция — обзор

8.5 Показатели долговечности композитных стержней

Очень важным аспектом использования композитных стержней, армированных волокном, заделанных в бетон, является их долговечность. К сожалению, обратной стороной композитов является присущее им вязкоупругое поведение. Изменения микроструктуры, зависящие от времени деформации и ухудшение механических свойств были обнаружены в композитах, армированных волокном, при воздействии таких условий окружающей среды, как тепло и влажность.Первой формой повреждения композита обычно является микротрещина в матрице. Эти микротрещины вызывают ухудшение свойств композита, а также действуют как предвестники других форм повреждений, ведущих к отказу. Тем не менее армированные волокном композитные стержни все чаще используются в бетонных конструкциях из-за их высокого отношения жесткости к весу, хороших усталостных свойств, простоты обращения и, прежде всего, устойчивости к коррозии. Но из-за универсального применения бетона в различных областях строительства, композитные железобетонные конструкции часто могут подвергаться циклам смачивания и высыхания, морским солям в жарком / влажном климате, условиям замерзания и оттаивания, антиобледенительным солям в холодном климате. и многие другие суровые условия.В дополнение к вышеупомянутому внешнему воздействию, композитные стержни также легко подвергаются воздействию растворов для пор бетона со значениями pH 12,4–13,7 (Ravindran, 2006). Таким образом, оценка долговечности композитных стержней имеет первостепенное значение для определения характеристик жизненного цикла конструкций, армированных композитом.

Важно отметить, что атомы углерода и арамидов по своей природе более долговечны в щелочной среде, чем стандартное стекловолокно E. AR-стекло (стекло, устойчивое к щелочам) в течение некоторого времени использовалось для производства стекловолокна, а также в некоторых композитных стержнях.Механизмы разрушения стекловолокна в воде или щелочном растворе можно разделить на две категории: выщелачивание и травление. Диффузия ионов щелочных металлов из структуры стекла, известная как «выщелачивание», является наиболее важной реакцией при растворении стекла в воде. Вторая важная реакция называется «травлением», при которой ионы гидроксила разрушают структуру Si – O – Si. Растворение стекловолокна в воде в конечном итоге перерастет в щелочную реакцию. Все три упомянутых процесса разложения усугубляются в присутствии щелочных растворов (гидроксильных ионов).В результате химического воздействия образующиеся продукты гидратации могут вызвать образование надрезов и охрупчивание волокон. Как и большинство органических полимерных волокон, арамидные волокна особенно чувствительны к влагопоглощению. Углеродные волокна инертны к химическим средам и не впитывают воду. Разрушение границы раздела между волокнами и матрицей затруднено. Межфазная поверхность представляет собой неоднородную область толщиной около одного микрометра. Обычно это основное слабое звено, и оно может легко выйти из строя.

Однако многие смолы разлагаются в сильно щелочной среде бетона. Проект Кодекса проектирования мостов канадских автомобильных дорог специально запрещает использование полиэфирных смол в композитных стержнях для внутреннего армирования бетона.

В настоящее время проводятся испытания смол и волокон по отдельности и в виде композита, как в различных искусственных агрессивных средах, так и в бетоне, с целью выработки необходимой уверенности в долгосрочной перспективе. свойства материалов.

До сих пор композитные стержни, армированные волокном, использовались в основном в неструктурных или второстепенных конструктивных элементах, таких как лестницы, поручни и решетки мостовой. Их использование в несущих конструктивных элементах, за исключением нескольких демонстрационных проектов, по-прежнему ограничено областями применения с особыми требованиями легкости или коррозионной стойкости, такими как нефтяная, химическая и водоочистная промышленность. Парадоксально, но одним из факторов, сдерживающих широкое распространение армированных волокном композитных стержней в качестве несущих элементов конструкции, является отсутствие исчерпывающих и проверенных данных об их долговечности, поскольку обычно предполагается, что срок службы строительных инфраструктур превышает 50 лет.Кроме того, несколько авторов недавно определили этот фактор как наиболее серьезный разрыв между необходимой и доступной информацией относительно будущих исследований.

Деградация армированных волокном композитных стержней начинается, когда свободные гидроксильные ионы (OH ^— ) и молекулы воды диффундируют через матрицу армированных волокном композитных стержней (Chen, 2007). Полиэфир, сложный виниловый эфир и эпоксидная смола являются наиболее часто используемыми смолами в армированных волокном композитных стержнях в гражданском строительстве.Сложноэфирная группа, самая слабая связь в матрицах сложного полиэфира и сложного винилового эфира, склонна к деградации в результате гидролиза. Матрица сложного винилового эфира с меньшим количеством сложноэфирных групп менее подвержена гидролизу, чем матрица сложного полиэфира. Эпоксидная матрица обычно не подвергается гидролизу, поскольку в ее молекулярной структуре нет сложноэфирной группы. Разрушение матриц также может происходить из-за пластификации и набухания (Chen, 2007; Kim, 2006).

Если щелочная среда бетона повлияет на долговечность армированных волокном композитных стержней, воздействие окружающей среды начнется на поверхности стержня, и соединение композитного стержня с бетоном будет особенно подвержено разрушению композитного стержня.Матрица из смолы играет важную роль в передаче сил от окружающего бетона к композитному стержню, в то время как матрица также является первым составляющим материалом, подверженным воздействию окружающей среды. Развитие связки является критическим моментом для успешного применения композитных стержней в качестве арматуры в бетонных конструкциях. Характеристики сцепления влияют на крепление стержней, прочность стыков внахлест, требуемое бетонное покрытие, а также эксплуатационные качества и конечные состояния. Сохранение целостности соединения также является критическим фактором для долговечности бетонных конструкций, армированных композитными стержнями, армированными волокном.

Композиционные материалы — железобетон

Композиционные материалы — железобетон

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАНИЯ СТРАНИЦЫ

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — ЖЕЛЕЗОБЕТОН

В. Райан
2010

.

Carbonhaus — первое в мире здание из бетона, армированного углеродным волокном

Двухэтажное здание на территории кампуса Технического университета в Дрездене, Германия, является первым в мире зданием, построенным из бетона, армированного углеродным волокном.

Первое в мире здание из бетона, армированного углеродным волокном, известное как Carbonhaus, является результатом совместных усилий инженеров, дизайнеров и исследователей, которые на протяжении многих лет выступают за использование современных материалов вместо традиционных бетона и стали в строительстве. Проект стоимостью 5 миллионов евро финансируется Федеральным министерством образования и науки Германии.

Здание площадью 2200 кв. Футов состоит из сборного короба и крыши с двойным изгибом, что стало возможным благодаря использованию легких и гибких композитных материалов.Углеродное волокно, используемое в проекте, производится из полиакрилонитрила на нефтяной основе (ПАН) и обеспечивает прочность стали на растяжение на четверть веса.

По словам Барзина Мобашера, профессора Школы устойчивой инженерии и искусственной среды Университета штата Аризона с почти 30-летним опытом работы в этой области, по крайней мере, половина бетона в типичных компонентах здания используется для защиты стали. армирование от коррозии. Далее он объясняет, что, поскольку сталь и бетон «работают в тандеме, но не вместе», полученный компонент по-прежнему подвержен растрескиванию и эрозии.

Манфред Курбах, директор Института бетонного строительства при Техническом университете Дрездена, еще один ветеран отрасли и сторонник использования передовых материалов в строительстве, заявил, что композитные компоненты более долговечны и лучше для окружающей среды, экономя до 70% Выбросы парниковых газов.

Г-н Курбах добавил, что стоимость бетона, армированного углеродным волокном, сравнима со стоимостью стали, если принять во внимание труд, оборудование, производство и транспортировку, причем стоимость производства обоих изделий составляет 13-15 долларов за килограмм.

Строительная промышленность не спешила применять более легкие арматурные материалы из-за нормативных требований и из-за истории использования стали и бетона. И г-н Мобашер, и г-н Курбах по-прежнему надеются, что материалы, армированные углеродным волокном, могут быть приняты для более широкого использования в будущем. Г-н Мобашер отметил, что он проявил некоторый интерес к использованию материалов, армированных углеродным волокном, для быстрого ремонта поврежденной инфраструктуры в США, и г-н Курбах добавил, что это может занять 20 лет и потребует изменений в правилах, но компании в Китае и Израиль уже проявляют интерес.

Fiber Gfrp композитная арматура | Регбар Строительство

СТЕКЛОКомпозитная арматура FRP КОМПОЗИТНАЯ АРМИРОВКА

Регбар композитная арматура из стекловолокна (композитная арматура FRP) — это композитная арматура, используемая вместо корродированной классической стальной арматуры. Он имеет более высокую прочность, чем сталь, легче, испытан и одобрен. Его можно использовать во многих областях.

— Фиброволоконная арматура Regbar Арматура стержня не ржавеет даже в самых неблагоприятных погодных условиях.

-Не подвержен воздействию солей, химических веществ и щелочности бетона.

— Когда арматурный стержень V.ROD используется в конструкциях, подверженных воздействию солей против обледенения, морской воды и химических веществ, конструкция будет иметь более длительный срок службы.

-Regbar Fiber Rebar — идеальное решение для мостов , приложений с защитой глаз от метрополитена, областей под магнитными полями в больницах, бетонных дорог, мостовых настилов, бордюров мостов, покрытий пирсов, тротуаров, барьерных стен, звука барьеры, рулежные дорожки аэропортов, водопроводные и очистные сооружения, волноломы, причалы и сооружения, порты, автостоянки, соляные склады, бассейны, промышленные зоны, опреснительные въезды и т. д.

Бетон давно используется в качестве строительного материала благодаря его высокой прочности на сжатие, долговечности и низкой стоимости. Однако его известными недостатками являются хрупкость и ограниченная прочность на разрыв. Этого удалось избежать за счет использования стальных арматурных стержней (арматуры) на стороне растяжения бетонных конструкций. Стальная арматура функционально эффективна и относительно дешева, поэтому в большинстве случаев это решение работает. Однако у стальной арматуры есть своя слабость: она чувствительна к коррозии (окислению) при воздействии солей, агрессивных химикатов и влаги.Стальная арматура надувается и увеличивает растягивающую нагрузку на бетон, поскольку он подвергается коррозии, что приводит к растрескиванию и просыпанию. Он образует щели, которые все быстрее и быстрее разлагают сталь и бетон. Это требует дорогостоящего ремонта и технического обслуживания и может поставить под угрозу целостность конструкции, если будет достаточно продолжаться. На протяжении десятилетий для осушения бетона использовались различные типы футеровок и пенетрантов, а арматура улучшалась с помощью эпоксидного покрытия или нержавеющей стали. Однако не всегда удается предотвратить коррозию в долгосрочной перспективе.Кроме того, ориентация стальной арматуры в векторной ориентации электрического и магнитного полей не позволяет ей работать на конкретном бетоне для некоторых источников энергии, медицинских / научных изображений, ядерных и электрических / электронных приложений. Волокнистая арматура работает в магнитной среде, не нарушая структурной целостности и не подвергаясь влиянию по сравнению со стальной арматурой. Волоконно-арматурные стержни Regbar устраняют эти недостатки на месте применения.

Основные преимущества:

• Коррозионная стойкость

• Прочность

• Прочность

• Простое размещение и легкая резка

• Электромагнитная нейтральность

• Легкость Более высокая прочность на разрыв, чем у стали

• Прозрачен для магнитных полей и радиочастот

• Электрически и термически непроводящие

• Непроницаемость для хлоридных ионов и химического воздействия

HALDIZ SYSTEM AIR

GARANTI KOZA SWISS OTEL

АКИБАДЕМСКАЯ БОЛЬНИЦА

.