CC BY
85
Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esj.todav 2021, №2, Том 13 / 2021, No 2, Vol 13 https://esj.todav/issue-2-2021.html URL статьи: https://esj.today/PDF/34SAVN221.pdf Ссылка для цитирования этой статьи:
Типтев Д.Н., Овчинников И.И. Применение полимерной композитной арматуры при строительстве транспортных сооружений // Вестник Евразийской науки, 2021 №2, https://esj.today/PDF/34SAVN221.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
For citation:
Tiptev D.N., Ovchinnikov I.I. (2021). Applying polymer composite reinforcement in transport construction. The Eurasian Scientific Journal, [online] 2(13). Available at: https://esj.today/PDF/34SAVN221.pdf (in Russian)
Типтев Данила Николаевич
ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», Тюмень, Россия Магистрант кафедры «Базовая кафедра АО «Мостострой-11»
E-mail: danilatiptev@gmail.com
Овчинников Илья Игоревич
ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», Тюмень, Россия Доцент кафедры «Базовая кафедра АО «Мостострой-11» ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», Саратов, Россия
Доцент кафедры «Транспортное строительство» Кандидат технических наук E-mail: bridgeart@mail.ru
Применение полимерной композитной арматуры при строительстве транспортных сооружений
Аннотация. Железобетон - один из наиболее часто используемых в строительстве материалов. Он популярен благодаря своей универсальности в использовании и относительно низкой стоимости. Но, как и любой другой материал, железобетон подвержен влиянию окружающей среды. В статье пойдет речь о том, как минимизировать это влияние: рассматривается возможность повышения долговечности и эксплуатационного срока службы новых транспортных сооружений путем применения неметаллической композитной арматуры при их строительстве. Традиционная металлическая арматура не способна противостоять влажным и агрессивным средам, что, как правило, является одной из причин разрушения железобетонных конструкций. Коррозионные процессы приводят к появлению трещин, отслоению защитного слоя бетона, потере прочности, как следствие, железобетонные элементы конструкции вскоре нуждаются в ремонте. Композитная арматура не подвергается коррозии, а, следовательно, не требует мер дополнительной защиты, уменьшая объем расходов на эксплуатацию сооружения в дальнейшем. В статье дается общее представление о полимерных композитных материалах для армирования бетонных конструкций: приводятся их преимущества, а также недостатки. Акцентируется внимание на отличии свойств полимерного композита от свойств стали, которые необходимо учитывать при проектировании и расчете армируемых конструкций. Освещаются вопросы производства и эффективного применения композитной арматуры странами-лидерами отрасли, такими как США и Канада. Зарубежный опыт применения неметаллической арматуры при армировании бетонных пролетных строений мостов, позволивший сократить затраты на их ремонт, демонстрирует эффективность и высокий потенциал современных полимерных композитных материалов.
Ключевые слова: долговечность; железобетон; мостовое сооружение; коррозия; защита от коррозии; композитная арматура; стеклопластиковая арматура
Вестник Евразийской науки 2021, №2, Том 13 ISSN 2588-0101
The Eurasian Scientific Journal 2021, No 2, Vol 13 https://esj.today
Важным принципом проектирования железобетонных мостовых сооружений является обеспечение безопасности в течение планируемого срока службы, сохранение их эксплуатационных свойств, то есть заданной долговечности.
С появлением железобетонных конструкций долгое время считалось, что железобетон крайне долговечный материал, который имеет высокую коррозионную стойкость и не нуждается в дополнительной защите или специальном уходе.
Однако, опыт эксплуатации мостовых сооружений с железобетонными пролетными строениями и (или) железобетонными опорами, которые были построены во второй половине прошлого столетия, показал, что из-за воздействующих на железобетон агрессивных эксплуатационных сред, вызывающих коррозионные процессы, уже через 30-50 лет они потребовали высокозатратного и трудоемкого капитального ремонта, реконструкции, а иногда и полной замены [1].
К сожалению, в отечественных нормах срок службы мостов до сих пор не установлен, но в сообществе специалистов-мостовиков сложилось устойчивое мнение, что срок службы мостовых сооружений должен достигать 100 лет. Известно также, что в Германии и Великобритании нормами предусмотрен проектный срок службы мостов продолжительностью 100 и 120 лет соответственно [2].
Все чаще в различных статьях и публикациях, рассматривающих проблемы долговечности транспортных сооружений, приводятся соответствующие статистические данные о резком снижении срока службы транспортных сооружений в последние годы, согласно которым срок службы мостов, в частности железобетонных, в России составляет всего 30-40 лет [3].
В железобетонных конструкциях арматура является наиболее ответственным элементом: она усиливает бетонную конструкцию и обеспечивает необходимую прочность конструкций при восприятии растягивающих усилий и изгибающих моментов, но ее главный недостаток - уязвимость к коррозии.
В результате протекания процесса коррозии стальной арматуры происходит образование продуктов реакции, которые в 2-6 раз превышают объём веществ до реакции, ухудшается сцепление арматуры с бетоном, в бетоне возникают внутренние напряжения, происходит разрушение и отслоение защитного слоя [4; 5]. Как результат арматура находится в прямом контакте с внешней средой, что сильно увеличивает скорость протекания коррозионных процессов (рис. 1).
Поэтому для арматуры в бетоне крайне важно быть защищенной от внешних коррозионных сред. Для обеспечения и повышения долговечности железобетонных конструкций используют методы первичной защиты, разрабатываемые на стадии проектирования, и вторичной - применяемые уже после строительства. В отдельных случаях также устраивают специальную защиту, которая подразумевает под собой различные мероприятия, понижающие агрессивное воздействие среды. Большинство способов сводится к тому, чтобы блокировать доступ агрессивной среды к поверхности металла, т. е. обеспечить защиту самой арматуры в теле бетона или защиту бетонной поверхности конструкции [6].
К методам, направленным на сохранение целостности защитного слоя бетона конструкции относятся:
• нанесение на поверхность бетона различных покрытий для обеспечения барьерного слоя (применение лакокрасочных, обмазочных, штукатурных покрытий, оклеечной изоляции; пропитка поверхностного слоя конструкций химически стойкими материалами; обработка бетонной поверхности составами
проникающего действия, уплотняющими пористую структуру бетона; гидрофобизация или флюотирование поверхности бетона; обработка поверхности специальными препаратами, такими как биоциды, антисептики и
т. д.);
применение добавок, повышающих качество бетона и его коррозионную стойкость;
использование специальных самоуплотняющихся, фибробетона.
видов
бетона:
высокопрочных,
Рисунок 1. Повреждение элементов моста в результате коррозии
арматуры (источник: https://cgip.com.ua/wp-content/uploads/2018/08/most-1.png)
Защиту арматуры можно обеспечить следующими способами:
• нанесение на поверхность арматуры защитных покрытий (лакокрасочных, эпоксидных, металлических (цинкование));
• обработка поверхности арматуры специальными препаратами, создающими защитный слой, препятствующий дальнейшему образованию ржавчины (преобразователи ржавчины);
• применение добавок-ингибиторов, повышающих коррозионную стойкость бетона и его защитную способность по отношению к стальной арматуре и стальным закладным деталям и соединительным элементам;
• выбор арматуры, соответствующей условиям эксплуатации по коррозионным характеристикам или замена стальной арматуры на неметаллическую, из полимерного композиционного материала.
В большинстве случаев при новом строительстве ограничиваются лишь минимально необходимыми требованиями коррозионной защиты железобетонных сооружений, предусмотренными нормативными документами. Использование современных коррозионностойких материалов в отношении железобетонных конструкций, ведет к увеличению денежных затрат на этапе строительства объекта, в то время как их эффективность проявляется уже в процессе эксплуатации - дополнительные затраты при применении стойких к коррозии материалов со временем компенсируются, и после определенного времени переходят в экономию [7]. Но установленные на сегодняшний день законодательными документами критерии оценки стоимости объектов строительства учитывают только затраты на строительные работы.
Далее будет представлен один из наиболее перспективных методов решения обозначенной проблемы - использование вместо металлической арматуры неметаллической, из полимерного композиционного материала (рис. 2).
Есть много причин, почему при армировании бетонных конструкций транспортных сооружений стоит использовать полимерную композитную арматуру (ПКА). Она не подвержена коррозии, поэтому она хорошо подходит для строительства объектов, имеющих постоянный контакт с пресной либо соленой водой [8]. Кроме того, в большинстве регионов Российской Федерации в зимний период прибегают к использованию соли и противогололедных реагентов на дорогах, вызывающих коррозионные процессы в железобетонных конструкциях мостов, путепроводов, эстакад. Композитная арматура также обеспечивает отличное сопротивление усталости, что делает ее пригодным для использования в конструкциях с циклическими нагрузками, таких как мосты. Для мостовых сооружений при использовании композитной арматуры также повышается допустимая полезная нагрузка ввиду снижения веса самой конструкции. Композитная арматура также эффективна в конструкциях, сооружаемых на грунтах, чувствительных к высоким нагрузкам и в сейсмически активных районах.
Рисунок 2. Полимерная композитная арматура (источник: [9])
Сначала эпоксидные материалы использовали в качестве антикоррозионных покрытий для стальной арматуры, которая имела широкое применение в США в середине ХХ века. Но в 1970-х годах было установлено, что такая арматура, хоть и в меньшей степени, также подвержена коррозионному разрушению. В это время сформировались новые тенденции в области транспортного строительства, такие как применение композитной арматуры [10].
Композитной арматурой (fibre-reinforced plastic (FRP) rebar) называют неметаллическую арматуру, изготовленную из стеклянного, базальтового, углеродного или арамидного волокона и полимерного связующего.
Волокна такой арматуры предназначены для восприятия главным образом растягивающих усилий. Основные функции полимерного связующего следующие: передача напряжения между волокнами; предотвращение вспучивания; защита волокон от механических повреждений и отрицательного влияния внешних факторов. Содержание волокна по массе составляет 70-85 %.
Композитная арматура подразделяется в зависимости от используемого типа волокна на следующие виды:
• стеклокомпозитную (АСК), англ. glass-reinforced plastic rebar (GRPR) -изготавливаемую из стеклянных волокон диаметром 13-16 мкм и связующих термореактивных смол;
• базальтокомпозитную или (АБК), англ. basalt-reinforced plastic rebar (BRPR) - из базальтовых волокон диаметром 10-16 мкм и связующих органических смол;
• углекомпозитную (АУК), англ. carbon-reinforced plastic rebar (CRPR) - из переплетенных между собой нитей углеродного волокна;
• арамидокомпозитную (ААК), англ. aramid-reinforced plastic rebar (ARPR) - из полиамидных волокон, напоминающих по своему составу нейлон;
• композитную комбинированную (АКК), англ. combined-fiber-reinforced plastic rebar (CFRPR) - имеющую в своем составе армирующие наполнители разного состава. Например, стержни из стекловолокна, с внешней обмоткой из базальтопластика.
Для обеспечения необходимой прочности сцепления с бетоном поверхность композитной арматуры может быть следующей: ребристой со спиральной или переплетающейся намоткой; с деформированным (с углублениями) профилем; с песчаным покрытием.
Арматура из стеклопластика появилась раньше, чем арматура из других типов неметаллического волокна, так как на момент её появления и до сих пор стекловолокно является наиболее доступным среди прочих полимеров. С развитием технического прогресса начали появляться новые виды неметаллической арматуры (на основе других типов волокон), после чего все виды неметаллической арматуры были названы одним термином - композитная арматура.
Прочностные свойства композитной арматуры, в зависимости от типа используемого волокна, увеличиваются в том же порядке, в котором она перечислена выше. При этом прочность стекловолокна уже выше прочности стали, из-за чего стеклопластиковая арматура является самым распространенным видом композитной арматуры на рынке.
В соответствии с российскими нормами композитная арматура должна обладать следующими характеристиками (табл. 1, табл. 2):
Таблица 1
Прочностные показатели
Наименование показателя АСК АБК АУК ААК АКК
Предел прочности при растяжении, МПа, не менее 800 800 1400 1400 1000
Модуль упругости при растяжении, ГПа, не менее 50 50 130 70 100
Предел прочности при сжатии, МПа, не менее 300 300 300 300 300
Предел прочности при поперечном срезе, МПа, не менее 150 150 350 190 190
Источник: ГОСТ 31938-2012
Хотя полимерная композитная арматура (ПКА) была изобретена еще полвека назад, в связи с ее высокой стоимостью особой популярности она не имела. Но сейчас, с совершенствованием технологии изготовления и снижением стоимости сырья, изготовление композитной арматуры требует гораздо меньших затрат. Сегодня уже становится возможным приобрести стальную и композитную арматуру сопоставимых диаметров по равной цене. Это способствует росту применения ПКА в строительной отрасли - в последнее время в мире ежегодно используется более десяти миллионов погонных метров ПКА [11].
Таблица 2
Физико-механические показатели
Наименование показателя Значение
Предел прочности сцепления с бетоном, МПа, не менее 12
Снижение предела прочности при растяжении после выдержки в щелочной среде, %, не более 25
Предел прочности сцепления с бетоном после выдержки в щелочной среде, МПа, не менее 10
Предельная температура эксплуатации, °С, не менее 60
Источник: ГОСТ 31938-2012
Производят композитную арматуру в основном методом пултрузии (англ. pulltrusion) -путем протягивания полимера через формообразующие устройства (систему фильер) с постепенно уменьшающимся сечением с одновременной обмоткой сформированного стержня по спирали тонким жгутом.
НИИЖБ им. А.А. Гвоздева был разработан метод нидлтрузии (англ. needletrusion) -способ безфильерного изготовления композитной арматуры периодического профиля. Суть способа заключается в разделении уже пропитанного связующим веществом стержня на несколько частей. После этого каждая пропускается через отдельные каналы. Соединение происходит одновременно с натяжением обмоточного жгута, а также спиральной обмотки. Такая технология позволяет производить арматуру с двумя видами спиральной рельефности:
• выступами, созданными в процессе спиральной обмотки и крепления обмоточного жгута;
• углублениями (канавками), образованными в результате обжатия основного стержня арматуры технологическим жгутом, который сматывается после отверждения арматуры.
Преимущества арматуры, изготовленной таким методом, следующие: улучшенные анкерующие свойства; устойчивое крепление на стержне спиральной обмотки; лучшие физико-математические характеристики.
Композитная арматура обладает рядом неоспоримых достоинств:
высокая прочность при растяжении: до 1600 МПа (у стальной арматуры А-III (А400) - 355 МПа);
низкая объемная плотность - 1900 кг/м3, (у стали 7850 кг/м3);
низкая теплопроводность - 0.45 Вт/м*К (у стали - 58 Вт/м*К; у бетона -1.7 Вт/мхК);
высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах; высокое электрическое сопротивление (диэлектрик); радиопрозрачность.
Если для оценки эффективности строительных материалов использовать коэффициент конструктивного качества (ККК), равный отношению показателей прочности материала к его относительной плотности, то полимерный композит занимает лидирующую позицию в сравнении с другими материалами, имея значение ККК = 2.2, он более чем в четыре раза превосходит сталь марки Ст3 (ККК = 0.5) по данному показателю [7]. Чем выше ККК, тем эффективнее материал, поскольку имеет высокую прочность при малой плотности.
Тем не менее, полимерный композит - неидеальный материал, имеющий свои недостатки, наиболее весомые среди которых: низкий модуль упругости - 50 ГПа (у стали -200 ГПа), низкая теплостойкость - 120 °C, и отличающийся от бетона коэффициент линейного
Вестник Евразийской науки 2021, №2, Том 13 ISSN 2588-0101
The Eurasian Scientific Journal 2021, No 2, Vol 13 https://esj.today
теплового расширения - 9-12x10-6 °С-1 (у бетона - 14.5х10-6 °С-1; у стали - 13х10-6 °С-1). Данные показатели ограничивают область применения композитной арматуры [12]. В дальнейшем, с усовершенствованием строительных материалов, видится явное разделение применения композитной и стальной арматуры в зависимости от той или иной сферы строительства.
Свойства полимерного композита заметно отличаются от стали, поэтому существуют различия в конструктивных соображениях. Но разработкой проектов с применением неметаллического армирования бетонных конструкций занимаются преимущественно те же специалисты, которые в своей работе проектируют и рассчитывают железобетонные конструкции, тем самым они пытаются перенести методику расчета железобетонных конструкций на задачи расчета бетонных конструкций, армированных неметаллической арматурой, имеющей другие механические и физические свойства [13].
Прутки из стеклопластика имеют относительно более высокий предел прочности на разрыв, но меньшую жесткость, поэтому прогиб будет выше, чем у аналогичных элементов, армированных сталью. Прогиб всегда является важным фактором при проектировании железобетонных конструкций. Предельные значения прогибов устанавливаются для обеспечения контроля ширины раскрытия трещин в железобетоне для предотвращения попадания воды, воздуха или других агрессивных веществ к стали и возникновения коррозии. Для бетона с неметаллическим армированием, эстетика и, возможно, водонепроницаемость будут ограничивающими критериями для контроля ширины трещин.
Поскольку композитная арматура устойчива к коррозии, ей не требуется такая толщина защитного слоя бетона, как в случае со стальной арматурой (обычно от 30 до 50 мм или более).
Стержни из стеклопластика также имеют относительно более низкую прочность на сжатие, чем стальная арматура, и, соответственно, требуют различных подходов к проектированию железобетонных колонн [14].
Отсутствие отечественной нормативной базы на проектирование бетонных конструкций, армированных полимерной композитной арматурой, а также отсутствие отечественной базы исследований долговременной прочности и опыта эксплуатации таких конструкций пока что являются сдерживающими факторами для уверенного внедрения ПКА в строительную отрасль.
На данный момент перед научным сообществом в данной области стоят следующие
цели:
• совершенствование технологии производства и улучшение свойств (прочность, модуль упругости, теплостойкость, адгезия);
• изучение совместной работы с бетоном: от технологии изготовления до условий эксплуатации;
• проведение экспериментальных исследований бетонных конструкций, армированных полимерными композитами (изготовление, испытание, расчет, разработка ТУ, сертифицирование) для создания базы - реестра композитобетонных конструкций;
• обоснование экономической эффективности применения полимерных композитов в строительстве.
Для всего этого необходим соответствующий центр исследований, который бы занимался всеми выше приведенными вопросами. Несмотря на это, мы имеем достаточное представление о полимерных композитных материалах.
Вопросы эффективного применения композитной арматуры освещены в статьях [15; 16]. Ведущее положение в мире по количеству построенных объектов с использованием неметаллической арматуры занимают США и Канада, где построено уже более 400 мостов с применением неметаллической арматуры (рис. 3).
Рисунок 3. Армирование настила автодорожного моста стеклопластиковой арматурой (источник: https://mntmmportationresearch.files.wordpress.com)
Вплоть до середины 1990-х лидером по количеству объектов с ПКА являлась Япония, где было осуществлено более ста коммерческих проектов с ее использованием. Япония первая разработала нормативные документы по проектированию и строительству железобетонных конструкций с композитной арматурой [17]. В 2000-х годах большое количество проектов с использованием композитной арматуры было возведено в Китае: от настилов автодорожных мостов до тоннелей.
Использование ПКА в Европе началось с Германии - со строительства в 1986 году автомобильного моста, армированного предварительно напряженной арматурой из стеклопластика [18].
Особый интерес представляет опыт Канады, имеющей схожий с Россией климат, особенности которого способствуют быстрому разрушению железобетонных конструкций от коррозии. Это и привело к активному внедрению в строительную отрасль неметаллической арматуры. В Канаде на сегодня использование композитных материалов при строительстве мостовых сооружений закреплено на государственном уровне.
В Канаде было успешно построено более двухсот мостовых сооружений из армированного стекловолокном бетона, наиболее интересны из них: мост Headingley Bridge в провинции Манитоба, с применением АСК и АУК (1997 г.) и мост Floodway Bridge в городе Виннипег - столице провинции Манитоба (2006 г.). Мост состоит из 16 пролетов размерами 15.3x43.5 м. Все бетонные элементы мостового полотна армированы стержнями из стеклопластика, которых в рамках проекта потребовалось свыше 140 тонн, что сделало его крупнейшим мостом с армированием ПКА в мире. Кроме того, стержни из стеклопластика использовались и в других бетонных конструкциях, таких как гаражи, бетонные покрытия дорог, резервуары для воды [19; 20].
В США композитную арматуру активно использовали в транспортном и промышленно-гражданском строительстве. С применением ПКА построены такие крупные проекты как: корпус для МРТ Национального института здоровья в Бетесде, штат Мэриленд; Gonda Building - медицинское здание, принадлежащее клинике Майо, в Рочестере, штат Миннесота; мост на
шоссе RM 1061 в округе Поттер, штат Техас; мост на 53-ем авеню в Беттендорфе (2001 г.), штат Айова, мост Emma Park Bridge (рис. 4) в Юте, (2009 г.), эстакада для рельсового транспорта Miami-Dade MetroRail (2011 г.) в Майами, штат Флорида1.
Рисунок 4. Строительство моста Emma Park Bridge в Юте1
Во всем мире существует ряд марок композитной арматуры, признанных в разных странах. Среди наиболее известных в мире производителей композитной арматуры компании: «DACOT», «Aslan», «Hughes Brothers», «V-rod», «Magma Tech», «TUF-Bar», «Schack», «Dextra». С их использованием построено множество объектов в разных странах.
С 70-80 годов прошлого века масштабное производство композитной арматуры налажено в разных странах мира. Первые производственные объекты начали свою работу на территории США и Канады, почти два десятилетия спустя были открыты площадки по изготовлению всех видов композитной арматуры в КНР и Германии. Следующим этапом распространения выгодного аналога стальных изделий стало изготовление композитной арматуры на территории Великобритании, Франции, России.
Пионерами в изготовлении неметаллической арматуры по праву считаются знаменитые компании из Канады и США: «Marshall Vega Corporation» (США, штат Арканзас) - компания наладила производство одной из первых в мире в 1974 году; другая компания «Hughes Brothers» (США, штат Небраска) - изготовление композитной арматуры начато в 1984 году. «Hughes Brothers» является одной из крупнейших на территории Северной Америки, крупнейший производитель в Канаде, находится в Квебеке - это компания «Pultrall» - современные производственные площадки обеспечивают изготовление неметаллической арматуры с 1987 года.
В России лидерами в данной области являются компании: «Пласт Композит», «Гален» и «Армпласт». Первый производитель композитной арматуры в России - «Бийский завод стеклопластиков», начавший производство в 1998 году.
Такие страны, как США и Канада, уже сейчас на своем примере демонстрируют явное преимущество неметаллической арматуры перед традиционной стальной в области строительства транспортных сооружений. Количество проектов с использованием композитной арматуры увеличивается день ото дня во всем мире, от Северной Америки и
1 ACI 440.1R-2006. Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://mrg-composites.com/wp-content/uploads/2020/06/Standart_ACI-4401R15.pdf. - Дата обращения: 02.04.2021.
Европы до России и Китая. Растет интерес и к применению внешнего армирования с использованием современных композитных материалов (арматура, ткани и ленты, сетки и ламели из высокопрочных фиброармированных пластиков), что увеличивает несущую способность конструкции, тем самым продлевая срок эксплуатации сооружения.
Заключение
Коррозия арматуры в бетоне является опасным явлением, часто приводящим к аварийным отказам транспортных сооружений. Поэтому на протяжении многих лет ученые находятся в поиске путей решения проблемы коррозии стальной арматуры. Один из наиболее перспективных методов - использование современной полимерной композитной арматуры, которая не подвержена процессам коррозии. Это позволяет сохранить надежность конструкций в процессе эксплуатации, понизить эксплуатационные расходы за счёт увеличения срока межремонтного периода. В России пока что не наблюдается уверенного внедрения ПКА в строительство. Следует развивать это наплавление, ориентируясь на США, Канаду и Европу, которые все больше внедряют неметаллическое армирование в транспортное строительство, демонстрируя всему миру эффективность и высокий потенциал применения полимерных композитов в строительстве дорог и мостов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Защита от коррозии металлических и железобетонных мостовых конструкций методом окрашивания / И.Г. Овчинников, А.И. Ликверман, О.Н. Распоров [и др.]. - Саратов: Изд-во «Кубик», 2014. - 504 с.
2. Бокарев С.А., Прибытков С.С., Ефимов С.В. Остаточный ресурс железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2018. - Том 20, №3. - С. 169-183.
3. Сырков А.В., Сизиков А.С.: Методы повышения надежности мостов на основе анализа статистики отказов // Журнал "Дороги. Инновации в строительстве". -2019. - №79. - С. 32-38.
4. Corrosion and Protection of Reinforced Concrete / Cherry Brian, Green Warren. -Australia: Taylor & Francis Ltd, 2021. - 382 p.
5. Овчинникова Т.С., Маринин А.Н., Овчинников И.Г. Коррозия и антикоррозионная защита железобетонных мостовых конструкций // Интернет-журнал «Науковедение». - 2014. - №5 (24). - URL: https://naukovedenie.ru/PDF/06K0514.pdf (дата обращения: 26.03.2021).
6. Design Guide for Bridges for Service Life (2013) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.nap.edu/read/22617/chapterZ1. - Дата обращения: 26.03.2021.
7. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Мандрик-Котов Б.Б., Михалдыкин Е.С. Проблемы применения полимерных композиционных материалов в транспортном строительстве // Интернет-журнал «Науковедение». - 2016. - Том 8, №6. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/89TVN616.pdf (дата обращения: 26.03.2021).
8. Завгороднев А.В., Уманский А.М., Беккер А.Т., Борисов Е.К. Перспективы применения композитной арматуры в морском гидротехническом строительстве // ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2014. - №S4-9. - С. 137-148.
9.
10. 11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Типтев Д.Н. Перспективы использования композитной арматуры при строительстве мостов // Современные направления в проектировании, строительстве, ремонте и содержании транспортных сооружений: материалы V Международной студенческой конференции. - Минск: БНТУ, 2020. - С. 64-69. Булков А.С., Баев М.А., Овчинников И.Г. Защита от коррозии арматурной стали железобетонных конструкций транспортных сооружений // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». - 2020. - №1. - URL: https://t-s.today/PDF/15SATS120.pdf (дата обращения: 28.03.2021).
Гиль А.И., Бадалова Е.Н., Лазовский Е.Д. Стеклопластиковая и углепластиковая арматура в строительстве: преимущества, недостатки, перспективы применения // Вестник полоцкого государственного университета. Серия f: строительство. Прикладные науки. - 2015. - №16. - С. 48-53.
Vogel H.M. Thermal compatibility and bond strength of FRP reinforcement in prestressedconcrete applications // Journal of Composites for Construction. - 2007. -Vol. 11, №5. - pp. 459-468.
Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Ильченко Е.Д., Михалдыкин Е.С. Моделирование поведения пластинчатых конструкций из армированного бетона с неметаллической арматурой // Интернет-журнал «Науковедение». - 2017. - Том 9, №2. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/105TVN217.pdf (дата обращения: 30.03.2021).
Raffаellо F. Limit States design оf соnсrete structures reinforced with FRP BÄRS [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://www.fedoa.unina.it/1896/1/Fico_Ingegneria_dei_Materiali_e_delle_Strtture.pdf.
- Дата обращения: 01.04.2021.
Устинов В.П. Область эффективного применения стеклопластиковой и базальтопластиковой арматуры в строительстве // Реконструкция и совершенствование несущих элементов зданий и сооружений транспорта. Сборник научных трудов. - Новосибирск: Изд. СГУПС. - 2005. - С. 50-56. Бернацкий А.Ф., Казарновский В.С., Петров М.Г., Устинов В.П., Устинов Б.В. Применение композитных полимерных материалов в строительных конструкциях и мостах в Сибири // Журнал «Транспорт Российской Федерации».
- 2006. - №5. - С. 45-48.
Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Ильченко Е.Д., Михалдыкин Е.С. Систематизация и анализ нормативно технической документации по применению полимерных композиционных материалов в транспортном строительстве. Часть 1 // Интернет-журнал «Науковедение». - 2017. - Том 9, №1. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/32TVN117.pdf (дата обращения: 02.04.2021). Клементьев А.О., Смердов М.Н. Обзор литературы по применению в железобетонных пролетных строениях мостов неметаллической композитной арматуры // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2013. - № 4 (20). - С. 74-80.
Hassan T., Abdelrahman A., Tadros G., Rizkalla S. Fibre reinforced polymer reinforcing bars for bridge decks // Canadian journal of civil engineering. - 2000. -№27. - pp. 839-849.
Benmokrane B., El-Salakawy E., Cherrak Z., Wiseman A. Fibre-reinforced polymer composite bars for the structural concrete slabs of a Public Works and Government Services Canada parking garage // Canadian journal of civil engineering. - 2004. -№31. - pp. 732-748.
34SAVN221
Tiptev Danila Nikolaevich
Industrial university of Tyumen, Tyumen, Russia E-mail: danilatiptev@gmail.com
Ovchinnikov Ilya Igorevich
Industrial university of Tyumen, Tyumen, Russia Yuri Gagarin state technical university of Saratov, Saratov, Russia
E-mail: bridgeart@mail.ru
Applying polymer composite reinforcement in transport construction
Abstract. Reinforced concrete is one of the most commonly used materials in construction. It is popular for versatility and relatively low cost. But, like any other material, reinforced concrete is subject to the influence of the environment. The article will discuss how to minimize this impact: the possibility of increasing the durability and service life of new transport structures by using non-metallic composite reinforcement during their construction. Traditional metal reinforcement is not able to withstand humid and aggressive environments, which, as a rule, is one of the reasons for the destruction of reinforced concrete structures. Corrosion processes lead to cracks, peeling of the protective layer of concrete, loss of strength; as a result, reinforced concrete structural elements need to be repaired. Composite reinforcement does not corrode, and, therefore, it does not require additional protection measures, reducing the volume of costs for the operation of the structure in the future. The author of the article gives a general idea of polymer composite materials for reinforcing concrete structures: their indisputable advantages, as well as significant disadvantages, are given. Attention is focused on the difference between the properties of the polymer composite and the properties of steel, which must be taken into account when designing and calculating reinforced structures. The issues of production and effective use of composite reinforcement by leading countries of the industry, such as the USA and Canada, are highlighted. Foreign experience in the use of non-metallic reinforcement in the reinforcement of concrete bridge spans, which made it possible to reduce the cost of repairing them, demonstrates the effectiveness and high potential of modern polymer composite materials.
Keywords: durability; reinforced concrete; bridge construction; corrosion; corrosion protection; composite reinforcement; fiberglass reinforcement
34SAVN221
