ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Традиционные строительные материалы регулярно совершенствуются, обретая новые эксплуатационные характеристики и дополняя качество технических параметров. При этом наблюдается применение инновационных технологий в строительстве. На протяжении долго времени и в настоящее время для армирования железобетонных элементов применяют стальную арматуру. Но ее недостатки коррозия стали и токопроводность подтолкнули исследователей усовершенствовать качество армирования, вследствие чего была создана неметаллическая композитная арматура.

Так как металлическая арматура при использовании конструкций в агрессивной среде не всегда удовлетворяет эксплуатационным нормам из-за коррозии стали, не может предоставить необходимые антимагнитные и диэлектрические свойства многих изделий и конструкций, например, РМТ в центрах медицинской помощи, а также не может обеспечить высокую прочность и легкость сооружений, была предложена композитная арматура.

Композитные материалы — это группа арматурных стержней, отличающихся по типу исходного сырья, состоящие из двух или более компонентов. Первый элемент — волокна из различных видов сырья, второй — термореактивный или термопластичный полимер (смола). После отвердевания вяжущего получают прочные стержни. [7]

На сегодняшний день существует пять видов композитной неметаллической арматуры:

• стеклопластиковая;
• базальтопластиковая,;
• углепластиковая;
• гибридная;
• стеклоармированный полиэтилентерефталат.

Стеклопластиковая арматура представляет собой стержень из стеклопластика, с намотанной вокруг него в виде спирали нитью, для хорошего сцепления с бетоном.

Проведем сравнительный анализ характеристик стеклопластиковой и стальной арматуры при возведении ленточного фундамента:

• Стеклопластиковая арматура по сравнению с стальной более стойкая к коррозии (к минеральным кислотам и щелочам);
• Стеклопластик не образует москтиков холода, отличается низкой теплопроводностью;
• Стеклопластиковое волокно не проводит электричество и не создает радиопомех;
• по массе волокно металлической арматуры в 10 раз тяжелее стеклопластиковой при аналогичной длине и диаметра;
• У стеклопластиковой арматуры прочность на растяжение выше в 2−3 раза;
• Волокно неметаллической арматуры не имеет швов, поэтому удобна в транспортировке. Если для перевозки металлических прутков (учитывая их стандартную длину) понадобится грузовая машина, то композитную продукцию можно увезти и на легковом автомобиле или, к примеру, «Газели»; [1]
• Стеклопластик легок в монтаже, не нужно использовать сварочный аппарат или паяльную лампу;
• Стеклопластиковое волокно полностью нейтрализует температурное воздействие, препятствуя образованию трещин через тепловое расширение;
• При использовании стеклопластиковой арматуры не нужно волокно прятать вглубь фундамента, армирование может и выступать;
• быстрота изготовления;
• Композитная арматура имеет низкий модуль упругости, поэтому без дополнительных расчетов не обойтись;
• Композитная арматура имеет продолжительный срок службы;
• стоимость прутка из стеклопластика примерно в 2 раза ниже, чем металлического; [1]
• По сравнению с металлическим прутком композитный менее устойчив перед термическим воздействием и низкими температурами.[1]

Расчет железобетонных элементов выполняют по СП «Бетонные и железобетонные конструкции» по 2 группам предельных состояний (ГПС).

• 1 ГПС — расчет по несущей способности. Проверяют, может ли элемент выдержать нагрузку, прикладываемую к нему. Расчет ведут с учетом прочности материала.
• 2 ГПС — расчет по жесткости. Здесь учитываются деформации и величина раскрытия трещин железобетонных конструкций.

Расчет ведут с учетом модуля упругости материала. В железобетонном элементе сжимающую нагрузку берет на себя бетон, а функция арматуры — предотвратить разрушение под действием деформаций. Модуль упругости (Еs) определяет деформативность конструкции. Рассчитать деформативность можно, разделив прочность на модуль упругости. Для стальной арматуры А400 Rs = 360 МПа, Es = 200000 МПа, отсюда получаем деформативность равную 0,0018 или 0,18 %. Для стеклопластиковой арматуры Rs = 1000 МПа, Es = 50000 МПа. Деформативность равна 0,02 или 2%. Т.е. на 1 метр конструкции растяжение композитной арматуры возможно до 2-х см против 0,18 см у стальной, что свидетельствует об образовании трещин в конструкции.

Рассмотрим роль композитной арматуры при возведении ленточного фундамента. При возведении фундамента необходимо создать каркас из стержней, который является опорной частью для фундамента, воспринимающий растягивающие нагрузки.

В зависимости от сечения, ленточный фундамент может иметь прямоугольную и т – образную формы. В т-обазной конструкции стенка фундамента работает только на сжатие, поэтому арматура закладывается в нее без расчета. Подошва фундамента требует расчета и воспринимает нагрузку на изгиб. Стеклопластик можно закладывать в стенку и в подошву (в некоторых случаях). Композитная арматура подходит только для небольших нагрузок.

Композитные стержни также применяются в ленточном фундаменте прямоугольного типа, так как данная конструкция в основном работает на сжатие. Рабочее горизонтальное армирование (диаметр и количество прутов) определяют из процента армирования. Хомуты для небольших зданий подбирают исходя из конструктивных требований в документе «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию», здесь также приведены минимальные диаметры рабочего армирования.[3]

Таким образом, на сегодняшний день использование стеклопластиковой арматуры возможно только для конструктивного армирования, но для рабочего армирования применять данный материал не рекомендуется. Данный материал рекомендуется для применения в сжатой зоне конструктивных элементов, не рекомендуется для армирования балок, перекрытий и ростверков в конструкциях, где большие изгибающие и крутящие моменты.

Задачами современного строительства являются повышение эффективности строительного производства, снижение стоимости и трудоемкости технологических процессов, экономия использования материальных и энергетических ресурсов, применение новых прогрессивных материалов,  в том числе изготовленных с использованием новых технологий. Одна из важных задач – расширить область применения современной композитное арматуры для армирования бетонных конструкций. Полностью стальную арматуру на композитную заменить невозможно, так как композитная арматура имеет не только достоинства, но недостатки.

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте рекомендуется использовать в нетяжелых постройках, например, каркасный дом или гараж.

В настоящее время в Российской Федерации существенно увеличивается производство композитной арматуры. В республике Марий Эл активно развивается группа компаний «Армпласт» производство и реализация стеклопластиковой, композитной арматуры, занимающее лидирующую позицию на Российском рынке.[2]

Список литературы:

1. Арматура стеклопластиковая и металлическая – экспертное сравнение. – 2016. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://better-house.ru/strojmaterialy/armatura-stekloplastikovaya-i-metallicheskaya/(дата обращения 17.11.16)
2. «Армпласт» производство и реализация стеклопластиковой, композитной арматуры по ГОСТ 31938-2012– 2016. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:http://arm-plast.ru/podrobnee-o-nas.html(дата обращения 17.11.16)
3. Подойдет ли стеклопластиковая (композитная) арматура для ленточного фундамента– 2015. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://gidfundament.ru/lentochnyj/stekloplastikovoj-armatury-armirovanie.html(дата обращения 17.11.16)
4. Рахмонов А.Д. Прочность, жесткость и трещиностойкость неразрезных бетонных балок с комбинированным армированием [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (5.23.01) / Рахмонов Ахмаджон Джамолиддинович; Казань 2015.-21с.
5. Рязанов В.С. Получение технических решений в патентах на полезные модели шпунтовых стенок [Текст] / В.С. Рязанов // Труды Поволжского государственного технологического университета. Вып. 2. Серия «Технологическая» // - Йошкар-Ола, ПГТУ, 2014. – С. 259 – 262.
6. Рахмонов А.Д. Прочность, жесткость и трещиностойкость неразрезных бетонных балок с комбинированным армированием [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (5.23.01) / Рахмонов Ахмаджон Джамолиддинович; Казань 2015.-21с.
7. Стеклопластиковая арматура – применение, достоинства и недостатки. – 2014. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://postroj-sam.ru/fundament-doma/stekloplastikovaya-armatura-primenenie-dostoinstva-i-nedostatki.html(дата обращения 17.11.16)