Стеклопластиковая арматура – зло или передовой продукт?

26 марта 2019 227 просмотров

Стеклопластиковая арматура – зло или передовой продукт?

5
5
1
3

Прогресс не стоит на месте, и в том числе в строительной отрасли. Благодаря этому на рынке появился новый вид арматуры – АСК ( арматура стеклокомпозитная, она же стеклопластиковая). В данной статье попробуем разобраться и понять где можно применять эту новинку, а где нельзя.

АСК – производится из ровинга – специальное стекловолокно толщиной 10-20 микрон. Для соединения между собой большого количества стекловолокон в прочный стержень используются специальные смолы. Для этого, после выравнивания напряжений всех волокон нити, ее погружают в ванну с нагретыми связующими. Далее пропитанные смолами нити протягиваются через механизм, который и задает диаметр будущему стержню. В случае производства стержня с обмоткой (ребра как у арматуры) на него по спирали наматывают дополнительные волокна. И завершающий этап – конструкция стержня погружается в печь, где происходит полимеризация всех компонентов.

В 2012 на территории РФ и других близлежащих стран был принят ГОСТ 31938

Данный ГОСТ устанавливает общие технические условия и распространяется на композитную полимерную арматуру периодического профиля (АКП), предназначенную для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций и элементов, эксплуатирующихся в средах с различной степенью агрессивного воздействия.

Согласно данному ГОСТу композитную арматуру классифицируют по типу непрерывного армирующего элемента на виды:
АСК - стеклокомпозитную;
АБК - базальтокомпозитную;
АУК - углекомпозитную;
ААК - арамидокомпозитную;
АКК - комбинированную композитную.

Физико-механические характеристики АКП различных видов должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице:

И тут надо отметить, что композитная арматура превосходит стальную только по показателю предел прочности при растяжении. По пределу прочности при сжатии уступает не сильно много. Но вот по пределу упругости при растяжении отстает в 4 раза!

Разберемся с 2 наиболее важными показателями по порядку:

Предел прочности при растяжении - важный показатель, далее перетекающий в прочность на разрыв. И вот тут кроется маркетинговый подвох:

 Так называемая, прочность "на разрыв" – это временное сопротивление растяжению арматуры. И в отношении стали, это совсем не на разрыв - а удлинение до предела пропорциональности. Это когда удлинение перестаёт быть пропорционально приложенной нагрузке. Но при этом, удлинение относительно небольшое - примерно до 0,2%.  А далее у стали идет большое удлинение без увеличения нагрузки (сталь течет), потом идет упрочнение стали и для дальнейшего удлинения снова требуется повышать нагрузку, и только потом происходит разрыв, при удлинении примерно 14% и более (разный показатель у разных сталей). Такое поведение стали в итоге позволяет сохранять армированные конструкций без существенных деформаций под нагрузками, зачастую вплоть до предела, а при превышении нагрузок, стальная арматура сильно удлиняется без разрушения, что  предотвращает внезапное обрушение ЖБ конструкций. Композитная арматура так не умеет. Она выдерживает больший предел прочности при растяжении (максимальный), но в связи с меньшим относительным удлинением 2,2% ( 14% сталь 35ГС) разрыв происходит быстрее.

График зависимости напряжения в арматуре (stress) от относительного удлинения (strain)

Так же по графику видно что в зоне работы арматуры в бетоне (зона обозначена пунктиром) стальная арматура имеет кратное преимущество (график в данной зоне выше). Стальная арматура при удлинении на 0,2-0,3% уже работает на полную нагрузку. В то время как композитная арматура в данной зоне практически не принимает нагрузку и тянется дальше, как резинка от трусов. Пересечение графиков происходит недалеко от 1.5% удлинения. Для пролета 6 метров, это почти 80 мм. При таком удлинении в бетоне возникают трещины, а прогиб плиты становится виден невооруженным глазом.

Если объяснить проще, стальная арматура воспринимает нагрузку быстрее (при меньшем удлинении), а так же, у нее присутствует текучесть которая позволяет ей дольше сопротивляться нагрузкам при предельных значениях. У композитной арматуры этого нет. Тянем ее на разрыв, график показывает прямую линию, и она с треском рвется.

При этом, не очень умные менеджеры и маркетологи специально пишут в сравнительных таблицах слово ПРЕДЕЛ прочности, умалчивая о прочности в рабочем диапазоне.

Модуль упругости при растяжении – не менее важный, а может и более важный показатель. Модуль упругости показывает на сколько растянется арматура под конкретной нагрузкой – для этого надо просто  разделить нагрузку на арматуру (в МПа) на её модуль упругости (в МПа). У стеклопластика модуль упругости почти в четыре раза меньше, чем у стали, соответственно, стеклопластик равного со сталью сечения будет растягиваться почти в четыре раза больше стали, а такие деформации неприемлемы для конструкций! В связи с этим использование композитной арматуры целесообразно лишь при условии предварительного натяжения арматуры до значений близких к предельным значениям. Соблюдать такую технологию в условиях индивидуального строительства (на месте) технически невозможно.

Есть еще несколько факторов не в пользу композитной арматуры:

Ползучесть арматуры. Так как композитная арматура состоит из волокон и полимерного связующего, на работу арматуры в бетоне сильно влияют свойства этого связующего. В случае композитной арматуры связующее текуче, и со временем, верхний слой сцепленный с бетоном ползет относительно центральных волокон, вредное удлинение становится со временем еще больше.

Невозможность изготовления на месте Г и П- образных углов. Композитная арматура не гнется. Вернее гнется, но тут же распрямляется после снятия нагрузки. А это значит что изготовить Г и П элементы на месте невозможно. Их придется заказывать у производителя.

Температуростойкость. При приближении к 60 градусам текучесть связующего в композитной арматуре резко увеличивается, что приводит к ее ослалблению и снижению сопротивляемости, а уже при ста градусах вода в связующем и в примыкающих слоях бетона вскипает и разрушает композитную арматуру. Это значит что если плита или конструкция, армированная композитной арматурой, подвергнется высокой температуре (пожар) то конструкция просто рухнет вниз.

Химическая стойкость. Щелочная природа бетона разрушает связующее и уменьшает со временем сцепление наружных слоев композитной арматуры с бетоном.

А теперь плюсы:

  • Легкий вес - с композитной арматурой проще работать, не говоря уже о транспортировке. Ведь продается она в бухтах.
  • Низкая теплопроводность – идеальный вариант для усиления конструкций из кладки твинблока или кирпича.
  • Диэлектрик – не поглощает радиоволны. Отсутствие эффекта клетки Фарадея.

На этом пожалуй и все.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного: однозначно композитная арматура не подходит для устройства монолитных плит перекрытий, балок и других ответственных конструкций. С большой опаской и с увеличением на 1-2 размера можно рискнуть использовать в ростверк для фундамента, но только в том случае, если поверх ростверка будет залита монолитная плита со стальной арматурой. Ну и конечно композитная арматура подойдет для заливки теплиц и заборов. В общем в конструкции, где надежность не является критически значимым показателем.

Комментарии ()

    наверх