Композитная арматура в разных странах
Начиная с шестидесятых годов двадцатого столетия, в строительной индустрии стал подниматься вопрос о разработке материала и производстве из него заменителя металлической арматуры. Таким материалом стал стеклопластиковый композит. Новая композитная арматура во многом оправдала и даже предвосхитила ожидания строителей.
Причины, которые явились катализатором и ускорили научное и технологическое обеспечение в этом направлении, были следующие:
- Стремительное увеличение объемов строительных сооружений с элементами конструкций из армированного бетона. В процессе эксплуатации он подвергается действию агрессивных сред. Поэтому со стальной арматурой и ее недостаточной устойчивостью к коррозии задача продления сроков службы железобетонных объектов становилась трудновыполнимой.
- Нарастающая потребность у современного общества в наличии зданий для медицинских учреждений и научно-исследовательских центров со стенами, имеющими высокие антимагнитные и диэлектрические показатели.
- Проявившаяся тенденция роста дефицита железа и легирующих металлов для производства арматурной стали из-за увеличения ее расхода и подъем цен на саму арматуру.
Разработка и применение композитной арматуры в СССР и РФ
Основным материалом для производства новой арматуры в СССР стало стекловолокно. Оно имело круглое сечение диаметром 10-15 мкР и оставалось абсолютно инертно к действию многих щелочей. Для формирования арматурного стержня из стекловолокон в качестве связки использовалась полиэфирная, эпоксидная или другая подобная синтетическая смола.
В 60-е годы советскими учеными было организовано экспериментальное производство первой неметаллической арматуры. Его целью являлось тщательное изучение физических и технических особенностей изделия. В результате различных наблюдений и опытов, проведенных над стержнем пятимиллиметрового стеклопластикового композита, были определены следующие значения его основных характеристик:
- начальный модуль Юнга – 50 ГПа;
- сопротивление на разрыв – 1,5 ГПа;
- плотность материала – 2 т/м³;
- продолжительное сохранение прочности в оптимальном температурно-влажностном режиме – 65%.
По некоторым организационным причинам наладить тогда масштабный выпуск большого количества композитной арматуры не удалось. Но все же строители смогли построить и ввести в действие целый ряд промышленных гражданских объектов с ее применением. Некоторые из них эксплуатируются и сейчас. Так в советский период и первые годы перестройки были созданы пробные сооружения:
- Опытные сектора ЛЭП с бетонными траверсами, армированными стеклопластиковыми стержнями в столице, Ставрополе, Батуми, а так же Гродно (1969-1979 г.).
- В городе Рогачеве и одновременно в Червене были построены оригинальной конструкции надвижные склады. Наклонные элементы арок в них армированы композитной проволокой диаметром 6-8 мм (1976 г.).
- В Советском союзе впервые был построен клееный из древесины мост. В нем использовалась 4-х миллиметровая арматура из композита. Проект принадлежит Хабаровскому политехническому институту (1975 г.).
- В Приморье и сейчас функционирует мост на реке Шкотовка, армированный композитными стержнями (1981 г.).
- Еще один такой мост сдан в эксплуатацию в Хабаровском крае (1981 г.).
По результатам тестирования эффект предварительного напряжения для композитной арматуры в мостах, построенных в 1975-1989 г., остался прежним.
Начиная с двухтысячного года, в России после длительной паузы были продолжены исследования по разработке технологий для новых образцов АСП. Такие научные центры как НИИЖБ, ФГУП «НИЦ МАТИ» совместно с ООО «Ярославский завод композитов» стали авангардным ядром в этом вопросе. Благодаря их усилиям разработан и основан метод безфильерной технологии. Производители считают его одним из самых многообещающих и перспективных методов.
Создание и освоение стеклопластиковой арматуры за рубежом
Прочные и химически нейтральные композитные материалы, разработанные для аэрокосмической индустрии, стали фундаментом в рождении новых технологий в строительстве. Ученые и инженеры запада и СССР начали присматриваться к стекловолокну как к альтернативному материалу для армирования бетона в одно время. Но до 1970 года получить дешевую АСП не удавалось, поэтому применение ее было ограничено.
Америка
В 80 и 90 годы за разработку и производство арматуры из FRP взялась корпорация США Marshall-Vega Inc. Ее продукция была задействована в строительстве следующих объектов:
- мостов в городах Поттер Каунти, Беттендорф;
- припортовых сооружений;
- медицинских зданий с расположенным в них оборудованием и приборов резонансной томографии (больница Майо в Рочестере и институт здравоохранения в Бетезде).
В Южной Америке использование композитной арматуры свелось к постройке в Колумбии винодельческого завода в 1998 году. А вот в Канаде опыт внедрения арматуры из FRP богаче. Там в 90-е годы 20-го столетия были реализованы четыре проекта автодорожных мостов. Во всех этих объектах применялась композитная арматура. Канада и сегодня остается лидером на американском континенте по потреблению неметаллической арматуры для строительства мостового полотна.
Европа
В Европе пальма первенства в освоении армирования бетона стеклопластиком принадлежит Германии. Первый автодорожный мост, армированный стеклопластиковыми преднапряженными стержнями, был построен в 1986 году. Сейчас в странах Евросоюза программу улучшения волоконных композитов и создание новых строительных технологий с их применением возглавляет и курирует компания EUROCRETE.
Азия
Различные виды неметаллической арматуры стали особенно популярны и получили огромное распространение в развитых странах дальневосточной Азии. К примеру, в конце прошлого столетия Япония имела уже сто с лишним построенных бетонных объектов, укрепленных композитной арматурой. Самым же крупным потребителем стеклопластиковой арматуры в наше время считается Китайская Народная Республика. Здесь этот стройматериал применяется во всех современных мега конструкциях, начиная с мостов и всех видов транспортных магистралей и заканчивая различными промышленными зданиями и сооружениями.