Не єдиний фундамент і не одна конструкція, будь це стіна або стеля будинку, палі або проміжки мосту, не обійтися без арматури, вкладеної в бетон. В даний час на ринку з’являються нові і часто екзотичні матеріали з нібито унікальними властивостями, і арматура для бетонних фундаментів не стала винятком із цього списку.
Відгуки про армування склопластиком такі:
– підвищена міцність на розрив (наприклад, арматура діаметром 8 мм. аналог 12 мм металу);
– легкість (у 5 разів легша за метал);
– корозійну стійкість;
– стійкість до агресивних середовищ;
– непровідність електричного струму (діелектрика);
– дешевизна;
– Не екранує і не створює екран для радіохвиль.
Дослідити це питання нам знадобляться наступні умови:
Модуль пружності. характеризує здатність твердого тіла пружно деформуватися під впливом сили.
Міцність виходу. механічне напруження, під впливом якого деформоване тіло не повертається до початкового стану.
Нормативна стійкість. величина трохи менша за межу текучості, характеризує максимальну структурну напругу для розрахунків з цим матеріалом.
Кінцева міцність на розрив бетону. максимальний коефіцієнт подовження бетону, при якому відкриття тріщин не відбувається.
Тож спробуємо з’ясувати роботу балки зі сталевим армуванням D12 мм.
Сталева арматура A500C діаметром 12 мм має такі характеристики:
Модуль пружності 200 ГПа
Стандартний опір. 500 МПа, що трохи менше, ніж межа текучості сталі, з якої виготовляється арматура.
Таким чином, ми отримуємо приблизні значення максимального навантаження на брусок арматури 4500 кг. Напружене підсилення при заданому навантаженні становитиме близько 2,5 мм / м
Виробники клапанів ставлять табличку в документації з рівноцінною заміною клапана.
У документації зазначено, що арматура зі сталі A500C діаметром 12 мм відповідає склопластикові або базальтовій арматурі діаметром 10 мм.
Тож спробуємо з’ясувати роботу балки з таким армуванням D10 мм.
Склопластикова або базальтова арматура діаметром 10 мм мають такі характеристики:
Модуль пружності 50 ГПа
Стандартний опір 2000 МПа.
Таким чином, ми отримуємо приблизні значення максимального навантаження на арматурну планку 10000 кг.
Натяг базальтової арматури при заданому навантаженні становитиме близько 25 мм / м.
Розтягнення базальтової арматури при вантажі 4500 кг, близько 11 мм.
Для того щоб отримати таке ж натяг, що і сталь (2,5 мм / м), нам потрібно зменшити навантаження на штангу до 1000 кг або збільшити діаметр в 2,1 рази до 21 мм.
Важко знайти граничну міцність на розтяг бетону, оскільки це залежить від величезної кількості умов, але за деякими джерелами, звичайний бетон не більше 3 мм / м.
Таким чином, вся перевага високої міцності арматури втрачається через низький модуль пружності, тобто високу розтяжність при навантаженні.
Бетон просто тріскається і лопається в тому місці, де арматура тягнеться до того, як арматура зламається.
Що ми робимо висновок що еквівалентною заміною сталевої арматури D12 мм класу A500C є арматура зі склопластику або базальту діаметром більше 20 мм.
Запитують у нас будівельники та будівельники одне і те ж питання: Чи відповідає базальтова арматура діаметром 10 мм діаметром сталі 12 мм? Я збираюся придбати арматуру для монолітної фундаментної плити, вони сказали, що досить взяти 8 мм, бо це відповідає сталі в 10 мм.
Це правда?
Так, це відповідає, але лише з точки зору міцності на розрив, але перед розривом будь-яке армування розтягується (подовжується), в той же час посилений виріб деформується, а потім розтріскується. А різні матеріали подовжуються по-різному, залежно від модуля пружності (у скільки разів менше, ніж модуль пружності, матеріал розтягується стільки разів за однакових умов). Так, арматура зі склопластику (SPA) розтягується приблизно в чотири рази сильніше, ніж сталь, з однаковим перерізом (діаметром) і однаковим навантаженням (що б це не було в конкретній конструкції). Це означає, що для отримання однакових деформацій при одних і тих же навантаженнях (для збереження властивостей армованого виробу) SPA потрібно укласти приблизно в чотири рази більше сталі (в поперечному перерізі). Замість 10 мм сталі можна закласти 20 мм спа-центр. Або просто замість одного сталевого стрижня покладіть чотири SPA-стрижні однакового діаметра. Або шість стрижнів 8 мм SPA, замість одного сталевого 10 мм.
Тільки майте на увазі, що деякі виробники вказують діаметр SPA з обмоткою, а фактичний робочий діаметр менший. Тож при заміні потрібно буде виходити з фактичного діаметра і ще більше закладати спа-центр.
Плюси і мінуси армування склопластиком:
Основний плюс. це лише легкість його транспортування, стійкість до корозії, стійкість до агресивних середовищ та провідність електричного струму (діелектрика). Це, на жаль, напевно все
Основний мінус. це те, що ми не знайшли, де і як використати всі ці переваги, включаючи арматуру, оскільки не існує нормативних документів на його використання, це не в державній стандартній специфікації на виробництво, в СНиП для використання немає регуляторних норм Документи, методи не є стандартизованим розрахунком мінімального відсотка арматури, вимоги не стандартизовані і адгезійні характеристики композитного арматури з бетоном жодним чином не контролюються.
І, на закінчення, склопластикова арматура має низький модуль пружності, низьку вогнестійкість виробів, армованих композитною арматурою, не здатність виготовляти зігнуту арматуру під кутом від арматури в стані подачі та на будівельному майданчику (лише великі радіуси можливі), неможливо використовувати як стиснуту арматуру тощо, тощо.
Ну і звичайно ціна, склопластикова арматура порівняно зі сталлю набагато дорожча:
1 м A500C діаметром 12 мм. 30 руб.,
1 м скловолокна діаметром 12 мм. 50 рублів, і при цьому потрібно використовувати діаметр понад 20 мм, ціна такого армування буде в 5-7 разів дорожчою сталі, що економічно недоцільно. і не вигідно.
І нарешті, ми пропонуємо вам завантажити звіт з третього міжнародного симпозіуму 9-11 листопада 2011 р. Перспективи використання композитного арматури безкоштовно.
Перспективи застосування FRP Bars O.N. Лешкевич, к.т.н. техн. наук, заступник директора з наукової роботи РУП «Інститут БелНІІС»