ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ 1.1. Свойства и применение стеклопластиковой арматуры Стеклопластиковой арматурой называются неметаллические стержни, изготовленные из стеклянных, волокон, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим. Для сцепления с бетоном на поверхности композитной арматуры в процессе производства формируются специальные рёбра или наносится покрытие из песка. Виды стеклопластиковой арматуры: Согласно ГОСТ 31938-2023 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций» композитную арматуру классифицируют по следующим признакам: · Тип непрерывного армирующего наполнителя; · Тип термореактивной смолы; · Конфигурация и технология изготовления периодического профиля; · Состояние поставки. По типу непрерывного армирующего наполнителя выделяют АКП: · Стеклокомпозитную (АСК); · Базальтокомпозитную (АБК); · Углекомпозитную (АУК); · Комбинированную композитную (АКК). По типу термореактивной смолы выделяют АКП: · на основе эпоксидной смолы (Э); · на основе полиэфирной смолы (ПЭ). По конфигурации и технологии изготовления периодического профиля выделяют АКП: · форма 1ф; · форма 2ф; · форма Зф. По состоянию поставки выделяют АКП: · в прутках мерной длины (МД); · в мотках (М). Свойства стеклопластиковой арматуры: - По коррозионной стойкости прутья из стекловолокна почти в 10 раз превышают традиционные металлические. Изделия из стеклокомпозита практически не вступают в реакции с щелочами, соляными растворами и кислотами.
- Коэффициент теплопроводности 0,35 Вт/м С против 46 Вт/м С у стальных прутков, что исключает появление мостиков холода, и заметно снижает теплопотери.
- Соединение прутов из стеклокомпозита производится пластиковыми хомутами, вязальной проволокой и соответствующими фиксаторами без сварочного аппарата.
- Стеклопластиковая арматура – отличный диэлектрик. Это свойство используется еще с середины прошлого века при строительстве элементов ЛЭП, железнодорожных мостов и прочих конструкций, где электропроводящие свойства стали негативно влияют на работу приборов и целостность конструкции.
- Вес 1 метра стеклокомпозитной качественной арматуры в 4 раза меньше метрового стального прута равного диаметра при равной прочности на растяжение. Это позволяет в 7-9 раз уменьшить вес сооружения.
- Меньшая по сравнению с аналогами стоимость.
- Возможность бесшовной укладки.
- Величина коэффициента теплового расширения близка к коэффициенту теплового расширения бетона, что практические исключает возникновение трещин при перепадах температур.
- Широкий диапазон температур, при котором можно применять материал: от – 60 С до +90 С.
- Заявленный срок службы – 50-80 лет.
- Арматура из стеклопластика в ряде случаев может успешно заменить стальную, но она имеет ряд недостатков, которые необходимо учитывать еще на стадии проектирования.
Недостатки стеклопластиковой арматуры. - Низкая термостойкость. Связующее возгорается при температуре 200 С, что не существенно в частном доме, но недопустимо в промышленных объектах, где к конструкциям предъявляют повышенные требования огнеупорности.
- Модуль упругости всего 56 000 МПА (для стальной арматурной проволоки порядка 200 000 МПа).
- Невозможность самостоятельно согнуть прут под нужным углом. Изогнутые прутья изготавливают на заводе по индивидуальному заказу.
- Прочность текстолитовых изделий со временем снижается.
- Арматура стеклопластиковая обладает низкой прочностью на излом, которая со временем только усугубляется.
- Невозможность создания твердого, жесткого каркаса.
Области применения: стеклопластиковой арматуры Область применения АКП (стеклопластиковой) Согласно СНиП 2.03.11-85 и НГСН 2.08-01С и с учётом свойств стеклопластиковой арматуры АКП рекомендуется применение в следующих конструкциях: - В плитах перекрытия длиной до 4м, толщиной плиты 200мм с шагом ячей 200х200мм Ø8мм, (арматура укладывается в верхней и нижней зоне плиты), класс бетона В25, если не противоречит нормам проекта; - для армирования бетонных конструкций и смешанного армирования железобетонных конструкций; - фундаменты ниже нулевой отметки залегания;
- В армированных конструкциях, подвергающихся воздействию агрессивных сред, вызывающих коррозию стальной арматуры (в конструкциях соприкасающихся с морской водой, например: набережные, берегоукрепление). Рационально применение АКП в элементах дорожного строительства (например в дорожных плитах), которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов;
- При ремонте бетонных конструкций, поврежденных воздействием агрессивных сред (в первую очередь хлоридных); - тонкостенные конструкции различного назначения в случаях, когда отсутствует возможность обеспечить нормативные требования к толщине защитного слоя; - при армировании кирпичной кладки, особенно в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся противоморозные добавки - хлористые соли, вызывающие коррозию стальной арматуры;
- При возведении домов из несъемной опалубки; - осветительные опоры, опоры ЛЭП, изолирующие траверсы ЛЭП;
- Канализационных коллекторах и конструкциях ниже нулевой отметки залегания для исключения блуждающих токов ; - для улучшения теплотехнических характеристик стен, рекомендуется применение АКП в трёхслойных стеновых панелей, в качестве гибких связей (с шагом 600х600мм в шахматном порядке);
- Применять в конструкциях подвергающихся постоянному тепловому режиму не выше 80 0С и кратковременному до 160 0С; - применять в несущих конструкциях бассейна, при толщине стенки от 200мм; - арматура также предназначена для армирования конструкций из асфальтобетона эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред;
- Применять в армировании деревянных и клееных балках, для повышения жесткости изгибаемого элемента - применять арматуру в зданиях до 3х этажей (включительно);
- Применять арматуру на объектах АПК (птичники, свинарники, коровники), т.к арматура не содержит фенольных смол что подтверждается санитарно-гигиеническим заключением; - применять арматуру на объектах дорожного строительства (в полотнах интенсивного движения транспорта) в качестве несущей арматуры, в виде сеток из арматуры Ø8 АКП с размером ячейки 200х200мм, отмечено: цельность асфальтобетонного покрытия, а так же отсутствие продольных и поперечных трещин и в том числе примыкания к трамвайным путям.
Таблица 1.1. Сравнение технических характеристик стеклопластиковой и стальной арматуры | Материал | СПА | Сталь | | Прочность на разрыв, МПа | 480-1600 | 480 -690 | | Относительное удлинение, % | 2,2 | 25 | | Модуль упругости, МПа | 56 000 | 200 000 | | Коррозионная стойкость | Неподвержен коррозии | В зависимость от сорта стали подвержен коррозии в большей или меньшей степени | | Коэффициент теплопроводности Вт/м С | 0,35 | 46 | | Коэффициент теплового расширения в продольном направлении, х10 -6/С | 6-10 | 11,7 | | Коэффициент теплового расширения в поперечном направлении, х10-6/С | 21-23 | 11,7 | | Электропроводность | Диэлектрик | Проводник | | Прочность на излом | Низкая | Высокая | | Оптимальный температурный диапазон | от -60 С до +90 С | Нижний предел от -196 С до -40 С; верхний предел от 350 С до 750 С | | Срок службы, лет | до 50 | 80-100 | | Способ соединения | хомуты, фиксаторы, вязальная проволока | вязальная проволока, сварка | | Возможность изгиба прутьев в условиях стройки | нет | есть | | Радиопрозрачность | да | нет | | Экологичность | Малотоксичный материал, класс безопасности 4 | Нетоксичен |
Таблица 1.2. Сравнение норм расхода стеклопластиковой и стальной арматуры | Диаметр стеклопластиковой арматуры АСП | 4 мм | 6 мм | 8 мм | 10 мм | 12 мм | 14 мм | 16 мм | 18 мм | 20 мм | | Диаметр эквивалентной стальной арматуры | 6 мм | 8 мм | 12 мм | 14 мм | 16 мм | 18 мм | 20 мм | 22 мм | 25 мм | | Вес 1 метра АСП, кг | 0,03 | 0,06 | 0,083 | 0,135 | 0,21 | 240 | 0,287 | 0,313 | 0,353 | | Вес 1 метра стальной арматуры, кг | 0,222 | 0,395 | 0,888 | 1,21 | 1,58 | 2 | 2,47 | 2,98 | 3,85 | | Метраж 1 тонны АСП, м | 33334 | 16667 | 12048 | 7407 | 4762 | 4167 | 3484 | 3195 | 2833 | | Метраж 1 тонны стальной арматуры, м | 4504 | 2532 | 1126 | 826 | 633 | 500 | 404 | 335 | 260 | | Вес арматуры АСП, эквивалентной 1 тонне стальной, кг | 135 | 152 | 93,5 | 111,5 | 133 | 120 | 116 | 105 | 92 | 1.2. Стандарты и технические характеристики стеклопластиковой арматуры Производство стеклопластиковой арматуры на территории стран ЕАЭС регламентируются ГОСТом 31938-2023 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций» композитную арматуру классифицируют по следующим признакам: Исходя из данного документа, мы приведем технические требования к характеристикам стеклопластиковой арматуры. Номинальный диаметр, номинальная площадь поперечного сечения и масса АКП длиной
1 м должны соответствовать указанным в таблице 1.3 Таблица 1.3 | Номинальный диаметр
с/н, мм | Номинальная площадь поперечного
сечения F, мм2 | Масса АКП длиной 1 м, кг, не менее | | для АСК и АБК | для АУК | | 6,0 | 28,3 | ±6% | 0,058 | 0,048 | | 6,5 | 33,2 | 0,068 | 0,056 | | 7,0 | 38,5 | 0,079 | 0,065 | | 7,5 | 44,2 | 0,091 | 0,075 | | 8,0 | 50,2 | 0,103 | 0,086 | | 8,5 | 56,7 | 0,116 | 0,098 | | 9,0 | 63,6 | 0,130 | 0,109 | | 9,5 | 70,8 | 0,145 | 0,122 | | 10,0 | 78,5 | ±5% | 0,161 | 0,135 | | 11,0 | 95,0 | 0,195 | 0,163 | | 12,0 | 113,0 | 0,232 | 0,194 | | 13,0 | 132,7 | 0,272 | 0,228 | | 14,0 | 153,9 | 0,315 | 0,265 | | 15,0 | 176,6 | 0,362 | 0,304 | | 16,0 | 201,0 | 0,412 | 0,346 | | 17,0 | 226,9 | 0,465 | 0,390 | | 18,0 | 254,3 | ±4% | 0,521 | 0,437 | | 19,0 | 283,4 | 0,581 | 0,487 | | 20,0 | 314,0 | 0,644 | 0,540 | | 22,0 | 379,9 | 0,779 | 0,653 | Примечание — Номинальная масса АКП длиной 1 м определена, исходя из номинального диаметра, при плотности для АСК и АБК не менее 2,05 • 103 кг/м3; АУК — 1,7 • 103 кг/м3. Стеклопластиковую арматуру изготовляют в виде стержней мерной длины до 12,0 м; по согласованию с потребителем допускается изготовление стержней другой мерной длины. Предельные отклонения стержней мерной длины должны соответствовать значениям,
приведенным в таблице 1.4. Таблица 1.4. | Длина стержня, м | Предельные отклонения по длине, % | | До 6 включ. | +2,5 | | Св. 6 до 12 включ. | +3,5 | | Св. 12 | +4,0 | Стеклопластиковую арматуру номинальным диаметром до 10 мм включительно допускается поставлять в мотках. Моток должен состоять из одного отрезка. Требования к геометрическим параметрам периодического профиля Конфигурация и параметры периодического профиля 1ф и 2ф, соответствующие АКП, у которой поперечные выступы анкеровочного слоя образованы намоткой на стержень непрерывного волокна или жгута, приведены на рисунках .1 и 2 и в таблице 1.3 Конфигурация и параметры периодического профиля Зф, соответствующие АКП, у которой анкеровочный слой образован выдавливанием в силовом стержне периодических поперечных выступов, приведены в таблице 1.4 Рисунок 1 Конфигурация и параметры периодического профиля АКП по форме 1ф Параметры периодического профиля 
d— внутренний диаметр; h— высота поперечных выступов; t— шаг поперечных выступов
Рисунок 2 Конфигурация и параметры периодического профиля АКП по форме 2ф 
d— внутренний диаметр; h — высота поперечных выступов; t, t2 — шаг поперечных выступов
Таблица 1.5 Конфигурация и параметры периодического профиля 1ф и 2ф, | Номинальный
диаметр dH | Внутренний
диаметр d | Высота поперечных
выступов h | Шаг поперечных выступов t, t2 | | 6,0 | -0,10
+0,30 | 6,0 | ±0,20 | 0,6 | -0,20
+0,50 | От 8 до 12 | ±2,5 | | 6,5 | 6,5 | | 7,0 | 7,0 | | 7,5 | 7,5 | | 8,0 | 8,0 | | 8,5 | 8,5 | | 9,0 | 9,0 | | 9,5 | 9,5 | | 10,0 | -0,10
+0,40 | 10,0 | ±0,30 | 0,8 | От 12 до 14 | | 11,0 | 11,0 | | 12,0 | 12,0 | | 13,0 | 13,0 | | 14,0 | 14,0 | | 15,0 | 15,0 | | 16,0 | 16,0 | | 17,0 | 17,0 | | 18,0 | -0,20
+0,40 | 18,0 | ±0,35 | 1,2 | От 14 до 16 | | 20,0 | 20,0 | | 22,0 | 22,0 | Рисунок .З Конфигурация и параметры периодического профиля АКП по форме Зф 
d— внутренний диаметр; h — высота поперечных выступов; t— шаг поперечных выступов; b — ширина выступа
Таблица 1.6. Конфигурация и параметры периодического профиля Зф | Номинальный
диаметр dH | Внутренний диаметр d | Высота поперечных выступов h | Шаг поперечных
выступов t | | 6,0 | 5,8 | +0,40 -0,30 | 0,55 | ±0,15 | 10 | | 6,5 | 6,3 | | 7,0 | 6,8 | | 7,5 | 7.3 | | 8,0 | 7,8 | | 8,5 | 8,3 | | 9,0 | 8,8 | | 9,5 | 9,3 | | 10,0 | 9,8 | | 11,0 | 10,8 | 0,65 | ±0,25 | | 12,0 | 11,8 | | 13,0 | 12,8 | | 14,0 | 13,8 | | 15,0 | 14,8 | | 16,0 | 15,8 | | 17,0 | 16,8 | | 18,0 | 17,8 | +0,40 -0,30 | 0,70 | ±0,40 | 10 | | 20,0 | 19,7 | | 22,0 | 21,7 |
Таблица 1.7 Физико-механические характеристики стеклопластиковой арматуры | Наименование характеристики | Норма | | | Содержание непрерывного армирующего наполнителя, %, не менее | 80 | | | Наименование характеристики | Норма | | Предел прочности при растяжении ов, МПа | По таблице 5 | | Модуль упругости при растяжении Ef, ГПа | По таблице 5 | | Предел прочности при поперечном срезе tsh, МПа | По таблице 5 | | Предел прочности при сжатии овс, МПа, не менее | По таблице 5 | | Предел прочности сцепления с бетоном тв при величине проскальзывания, МПа, не
менее | 12 | | Снижение предела прочности при растяжении после выдержки в щелочной среде
Дов, %, не более | 20 | | Предел прочности сцепления с бетоном при величине проскальзывания после
выдержки в щелочной среде тв1, МПа, не менее | 10 | | Температура стеклования полимерной матрицы Тд, °C, не менее | 90 | | Продольная пористость | Не допускается
проникновение красителя
в течение 15 мин | | Водопоглощение, %, не более | 0,15 | | Примечание — Применение бетонных конструкций с АКП в условиях воздействия повышенных темпера-
тур ограничивается температурой стеклования полимерной матрицы. | | | | | | Таблица 1.8. Коэффициент вариации предела прочности стеклопластиковой арматуры | Наименование
характеристики | Значение для АКП вида | | АСК | АБК | АУК | АКК | | Предел прочности при растяжении ов, МПа, не менее | 1000 | 1000 | 1400 | 1000 | | Модуль упругости при растяжении Ef, МПа, не менее | 50 000 | 50 000 | 130 | 60 | | Предел прочности при сжатии овс, МПа, не менее | 300 | 300 | 300 | 300 | | Предел прочности при поперечном срезе ts/?, МПа, не
менее | 150 | 150 | 200 | 150 |
Требования к сырью и материалам Основные материалы, применяемые для изготовления стеклопластиковой арматуры должны соответствовать требованиям нормативных документов, иметь сопроводительную документацию, подтверждающую их соответствие требованиям данных нормативных документов, включая протоколы испытаний. К основным материалам относятся: - Эпоксидно-диановые смолы по ГОСТ 10587
- Полиэфирные смолы по ГОСТ 27952;
- Стеклянные волокна по ГОСТ 17139;
|
