История создания и перспективы развития композитной арматуры

Исторические предпосылки к разработке композитной арматуры

Проблема разработки арматуры из композитных материалов, способной заменить металлическую арматуру, приобрела актуальность еще в середине прошлого века. Это было обусловлено следующими причинами:

Началось глобальное строительство сооружений, эксплуатируемых в агрессивных и жестких средах. Армированные бетонные конструкции этих объектов не обладали необходимой устойчивостью к коррозии из-за использования в них стальной арматуры.
Появилась потребность в антимагнитных и диэлектрических свойствах некоторых зданий и конструкций: в первую очередь это имело отношение к научно - исследовательским институтам, медицинским центрам и т. д.
Стали разрабатываться сложные высокотехнологичные строительные проекты, требующие повышенной прочности и одновременно легкости конструкций и сооружений. Этим требованиям могла соответствовать только композитная арматура в сочетании с высокопрочным бетоном (полимербетон, фибробетон).
Непрерывно растущие потребности в стали привели к дефициту железа и других металлов, применяемых в легировании.

Исследования проводились параллельно в СССР и США. За рубежом массовое использование нового продукта началось еще в 70-е гг. ХХ века. В нашей стране разработки, проводимые примерно в это же время, впоследствии были приостановлены. В настоящие дни неметаллическая композитная арматура (НКА) только завоевывает российский строительный рынок.

В 2003 году пунктом 5.3 Строительных норм и правил 52-01 было разрешено применение композитной арматуры в строительстве железобетонных конструкций.

Структура композитной арматуры

Основу неметаллической композитной арматуры составляет базальтовое или стеклянное волокно, в более редких случаях – углеродное или арамидное. Для его превращения в монолитный стержень используется композит из полиэфирной или эпоксидной смолы. Пучок расположенных параллельно волокон связывается композитным составом. Надежное сцепление с бетоном обеспечивает оболочка в виде волокон, навитых вокруг ствола по спирали, или обычного песчаного напыления.

Накручивание волокон на основной стержень осуществляется как в одном, так и в двух направлениях. Волокна самого стержня могут быть сплетены в «косичку». Способ компоновки волокон влияет на такую характеристику композитной арматуры, как коэффициент относительного удлинения.

Преимущества и недостатки композитной арматуры

К основным достоинствам НКА относятся:

Влагостойкость и химическая устойчивость – благодаря своему составу неметаллическая арматура практически не вступает во взаимодействие ни с какими химическими веществами, в то время как металл может окисляться;
Низкая теплопроводность – ее показатели на порядок ниже, чем у металла;
Небольшой вес – использование композита уменьшает вес бетонных конструкций и их нагрузку на фундамент, а также снижает затраты на транспортировку материала;
Высокая прочность на разрыв, в три раза превосходящая прочность стали;
Свойства диэлектрика – отсутствие блуждающих токов облегчает работу с материалом; также данное свойство обеспечивает высокое качество сотовой связи внутри здания, возведенного с применением пластиковой арматуры;
Широкий температурный диапазон эксплуатации – от -70°С до +100°С и выше;
Более низкая стоимость по сравнению со стальными аналогами.

Помимо достоинств, НКА имеет ряд некоторых недостатков:

ГОСТ на композитную арматуру до сих пор находится на этапе разработки, поэтому отсутствует строгий контроль над ее производством;
Модуль упругости НКА в 4 раза ниже, чем у стальных аналогов, т. е. она легко гнется; поэтому данный материал не рекомендуется использовать при строительстве многоэтажных сооружений;
Композитную арматуру отличают низкие огнеупорные свойства, что ограничивает ее применение в проектировании зданий с высокими требованиями к пожарной безопасности; в этом случае необходима дополнительная теплоизоляция арматуры;
При нагревании до 600°С стержни арматуры полностью теряют упругость, поскольку композит размягчается;
К композитной арматуре не применима электрическая сварка;
Согнуть стержни арматуры на стройплощадке не получится, нужную форму им можно придать только на этапе производства.

Вышеназванные проблемы имеют свои решения на стадии производства стеклопластиковой арматуры.

Области применения и перспективы

НКА – это самый лучший материал для:

Гибких связей в системе трехслойных стен;
Армирующих элементов фундамента, где особенно важна прочность на разрыв;
Производства резервуаров для агрессивных химических веществ;
Ремонта железобетонных конструкций;
Строительства мостов и морских сооружений.

Возврат к списку