CC BY
115
АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ В ПРОМЫШЛЕННО-ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
© Орлова Н.А.*, Коробщикова Т.С.Ф, Молтусов А.С.*
Бийский технологический институт (филиал)
Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, г. Бийск
В статье рассмотрены свойства стеклопластиковой арматуры и их сравнение с металлической арматкрой. Приведено технико-экономическое обоснование применения стеклопластиковой арматуры в промыш-ленно-гражданском строительстве.
Ключевые слова: композитная арматура, металлическая арматура, монтаж, экономический эффект.
Композитная арматура (FRP-Rebar; Fiber Reinforced Plastic Bar - полимерная арматура, упрочненная непрерывным волокном) представляет собой стеклопластиковые, базальтопластиковые, углепластиковые или арамидные стержни диаметром от 4 до 40 мм, длиной до 12 метров (или скрученные в бухты) с гладкой / ребристой поверхностью спиралеобразного профиля.
По типу используемых волокон выделяют 4 основных вида композитной арматуры:
- стеклопластиковая арматура;
- базальтопластиковая арматура;
- углепластиковая арматура;
- арамидная арматура.
Наиболее широкое применение в России получила стеклопластиковая и базальтопластиковая арматура.
Композитная арматура в промышленно-гражданском строительстве используется в бетонных конструкциях зданий и сооружений различного промышленного и гражданского назначения, работающих при систематических воздействиях температур не выше +100 °С и не ниже -70 °С. При этом бетонные конструкции могут быть сделаны из тяжелого, мелкозернистого, легкого, ячеистого, поризованного и напрягающего бетона [1].
Из-за низкой теплостойкости, противоречащей требованиям пожарной безопасности, композитная арматура не может применяться в несущих кон-
* Доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции, процессов и аппаратов химической технологии, кандидат технических наук.
* Доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции, процессов и аппаратов химической технологии, кандидат технических наук.
" Кафедра Химической технологии энергонасыщенных материалов и изделий.
струкциях, к которым применяются требования огнестойкости. Следовательно, ее потребление в промышленно-гражданском строительстве ограничено объектами, не подверженными воздействию высокотемпературного нагрева, такими как: фундаменты, подпорные стенки и т.д.
Наиболее часто композитная арматура применяется в следующих направлениях:
- изготовление гибких связей в слоистой кладке кирпичных зданий, для бетонных панелей типа «сэндвич», для стеновых блоков «Теп-лостен», для монолитных стен;
- ремонт поверхностей поврежденных железобетонных и кирпичных конструкций;
- изготовление фундаментов ниже нулевой отметки залегания;
- изготовление фасонных изделий для коллекторов, трубопроводных и трассопроводных (теплоцентрали, кабельные каналы) коммунальных систем, канализации, мелиорации и водоотведения;
- изготовление морских и припортовых сооружений, а также настилов и ограждений мостов, укреплений откосов насыпей, берегов водоемов [2, 3].
Сравнение композитной и стальной арматуры по техническим характеристикам представлено в табл. 1.
Как видно из табл. 1, по многим характеристикам композитная арматура превосходит металлическую. Она обладает меньшей плотностью и, соответственно, меньшим весом, что облегчает и удешевляет транспортировку материала: в 1 тонне композитной арматуре содержится в 7-11 раз больше погонных метров, чем в 1 тонне металлической.
Кроме того, композитная арматура, в отличие от стальной, может изготавливаться любой длины по требованию заказчика.
При этом недостатком композитной арматуры по сравнению с металлической является ее низкий модуль упругости: при проценте армирования ниже определенного уровня и при незначительных напряжениях в арматуре композитобетонная конструкция может разрушиться по бетону. По этой причине высокие прочностные показатели композитной арматуры в подавляющем большинстве случаев является нереализованными.
С точки зрения применения для армирования бетонных конструкций недостатком композитной арматуры является также отсутствие соответствующей нормативной базы:
- не стандартизированы методики расчета композитобетонных конструкций;
- не стандартизированы методики расчета минимального процента армирования. При этом стоит отметить, что с введением ГОСТ 319382012 решены такие проблемы как:
54 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ XXI ВЕКА: СТУПЕНИ ПОЗНАНИЯ
• отсутствие единой методики для контроля механических свойств композитной арматуры;
• отсутствие нормированное™ требований сцепления композитной арматуры с бетоном (предел прочности сцепления с бетоном установлен на уровне не менее 12 МПа).
Таблица 1
Сравнение композитной и стальной арматуры по техническим характеристикам
Характеристики Металлическая арматура класса А-III (А400) (технические параметры -по ГОСТ 5781-82) Неметаллическая композитная арматура (АСП - стеклопластиковая, АБП - базаль-топластиковая) (технические параметры -по ГОСТ 31938-2012*)
Материал Сталь 35ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс АСП - стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером АБП - базальтовые волокна диаметром 10-16 микрон связанные полимером Доля армирующего наполнителя - не менее 75 % по массе
Предел прочности при растяжении, МПа 590 800
Модуль упругости, ГПа 200 50
Относительное удлинение, % 14 2,2
Плотность, т/м3 7,85 1,9
Номинальный диаметр, мм 6-40 4-32
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация») Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коррозионная стойкость к агрессивным средам Корродирует с выделением продуктов ржавчины Нержавеющий материал первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона
Теплопроводность Теплопроводна Нетеплопроводна
Электропроводность Электропроводна Неэлектропроводна
Длина Стержни длиной 6-12 м Любая длина по требованию заказчика
Экологичность Экологична Имеется санитарно-эпидемиологическое заключение, не выделяет вредных и токсичных веществ
Прогнозируемая долговечность По строительным нормам Долговечность не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам 6А-Ш 8А-Ш 12А-Ш 14А-Ш 16А-Ш АСП-4, АБП-4 АСП-6, АБП-6 АСП-8, АБП-8 АСП-10, АБП-10 АСП-12, АБП-12
Параметры равнопрочного арматурного каркаса при нагрузке 25 т/м2 При использовании арматуры 8А-Ш размер ячейки 14х14 см. Вес 5,5 кг/м2 При использовании арматуры 8АСП размер ячейки 23х23 см. Вес 0,61 кг/м2. Уменьшение веса в 9 раз
Области применения По строительным нормам По рекомендациям, ограничения по пожарной безопасности
Что касается технологии монтажа, то процесс армирования ненапрягае-мых железобетонных конструкций металлической арматурой включает в себя: заготавливание (как правило, централизованно) арматурных элементов; транспортирование арматуры на объект строительства, сортировку ее и складирование; укрупнительную сборку на приобъектной площадке арма-
турных элементов и подготовку арматуры, монтируемой отдельными стержнями; установку (монтажа) арматурных блоков, пространственных каркасов, сеток и стержней; соединение монтажных единиц в проектном положении в единую армо конструкцию [4].
Таким образом, различают две группы процессов армирования железобетонных конструкций: предварительное изготовление арматурных элементов и установка их в проектное положение.
Для армирования фундамента композитной стеклопластиковой арматурой используются чаще всего прутки диаметром 8 мм, это соответствует 12 мм стальной арматуры. Первый этап - подготовка опалубки. Второй этап - укладка на подготовленные кирпичи в два рядка стеклопластиковой арматуры. Как уже отмечалось, желательно, чтобы при армировании использовались цельные единые прутья без дополнительных соединений. Поэтому размотав бухту с арматурой, можно отрезать столько, сколько потребуется. Затем производят укладку поперечин - горизонтальные перемычки. Вязка проводится с помощью нейлоновых хомутов (пластиковые стяжки). Далее привязывают вертикальные прутья, продольные и поперечные равные нижним частям сетки. Размер ячеек выбирают на уровне 150 мм между центрами диаметров.
Экономический эффект применения композитной арматуры показан на рис. 1.
Стоимость, руб.
Рис. 1. Экономический эффект применения композитной арматуры
При сравнении стоимости погонного метра металлической и композитной арматуры одинакового диаметра становится видно, что металлическая арматура дешевле. Но данный подход является ошибочным, поскольку стальная и композитная арматура имеют разную плотность. Соответственно, композитная арматура весом в одну тонну будет примерно в пять раз длиннее стальной арматуры, которая имеет аналогичный вес (при этом диаметр этих двух разновидностей арматуры должен быть одинаковым).
56 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ XXI ВЕКА: СТУПЕНИ ПОЗНАНИЯ
Исходя из анализа сравнения материалов, можно сказать о том, что АСП дешевле и легче аналогов - металлической арматуры. Транспортировку же ее можно осуществлять собственными силами - легковым автотранспортом, в отличие от металлической арматуры. При замене стальной арматуры на АСП, можно экономить с 1 погонного метра от 1,38 до 3,44 рублей. Применение современных методов производства композитных материалов позволяет получить качественный и доступный продукт.
Список литературы:
1. ГОСТ 31938-2012. Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия.
2. Обзор рынка непрерывного базальтового волокна, армирующих изделий и материалов на его основе в СНГ [Электронный ресурс] // INFOMINE Research Group. - Режим доступа: www.infomine.ru.
3. Середина O.C. Стеклопластиковая арматура в современном строительстве // Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли юга России материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет». - 2013. - С. 63-70.
4. Армирование стен и перекрытий, железобетонные конструкции [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://a-sib.com/publ/stroitelstvo_doma/ steny_i_perekrytija/armirovanie_sten_i_perekrytij_zhelezobetonnye_konstrukcii/ 15-1-0-123 (дата обращения: 15.01.2016).
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ШАХТАХ
© Орлова Н.А.*, Коробщикова Т.С.Ф, Молтусов А.С.*
Бийский технологический институт (филиал) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, г. Бийск
В статье рассмотрены свойства стеклопластиковых труб и их сравнение с металлическими трубами. Приведено технико-экономическое обоснование применения стеклопластиковых труб в угольной промышленности.
* Доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции, процессов и аппаратов химической технологии, кандидат технических наук.
* Доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции, процессов и аппаратов химической технологии, кандидат технических наук.
" Кафедра Химической технологии энергонасыщенных материалов и изделий.
