Армировката, изработена от композитни материали - стъпка в бъдещето

Гусевски Андрей Анатолиевич

Периодични профилни пръти от фибростъкло

Всички знаем, че продуктите и конструкциите от бетон са вътрешно подсилени, тъй като това значително увеличава тяхната здравина и устойчивост на напукване. Стоманени пръти или тел, перфектно се справят със задачата, която им е възложена, но имат два недостатъка. Първият е ниската устойчивост на корозия на метала, а вторият е високата му цена.

Армировката, направена на базата на пластмаса, е два до три пъти по-евтина, има по-малко тегло, не се страхува от корозия, а здравината й е напълно достатъчна за използване при нискоетажно строителство и не само. Въпреки това, много хора дори не подозират за неговото съществуване - затова решихме да преодолеем тази пропаст.

Неметална армировка: историята на появата и развитието

Както обикновено, всяка новост при по-внимателно разглеждане изобщо не се оказва. Просто, от момента, в който възникна първата идея, до нейното осъществяване и всеобщо признание, често минават десетилетия. Същата история се случи с неметални фитинги, интересът към които в страната възникна преди половин век.

Корозията на стоманената армировка провокира разрушаването на защитния слой на бетона

Така:

• Той беше свързан с необходимостта от изграждане на бетонни конструкции, които трябваше да се експлоатират в агресивни условия. В мокър режим - и дори когато не е чиста вода, а някои химически течности, е много трудно и не евтино да се осигури устойчивост на корозия за традиционната армировка от стомана.
• Понякога се налагаше и създаване на структури с диелектрични и антимагнитни свойства, например по време на изграждането на изследователски институти или медицински центрове, в които е монтирано чувствително оборудване.
• В проекти, при които леките конструкции трябва да се използват с достатъчно високо ниво на якост, само комбинация от висококачествен бетон с композитна армировка може да осигури тези изисквания. Между другото, самият бетон, когато към него се добавят полимерни или стоманени влакна, също може да се счита за композитен материал.

Освен това в страната с постоянно нарастващото търсене на стомана е имало недостиг на производство на руда, който би могъл да ги задоволи, а също така липсва добавки, с които се извършва легиране. Очевидно беше, че необходимостта от създаване на неметална армировка узрява, което подтиква разработчиците, така да се каже, към нови постижения.

Как започна всичко при нас

Първата технология за производство на армировка с диаметър 6 мм, базирана на фибростъкло с добавки на цирконий, е разработена в Съюза през седемдесетте години. Поддържащата му основа е създадена от стъклено безшевно алкално влакно с диаметър до 15 микрона, лъчите на които са комбинирани в пръти, използвайки синтетични смоли.

• Разбира се, те не започнаха веднага да използват такава армировка, но в началото само изучиха нейните свойства: механика, химическа устойчивост и издръжливост. Според резултатите от наблюденията съставът на композита се подобрява, докато не може да се получат пръти с еластичен модул от 50 хиляди МРа и якост на опън от 1,5 хиляди МРа.
• Тяхната якост на огъване е тествана чрез производство на прототипи на бетонни изделия, направени с помощта на армировка от фибростъкло и подложени на статични натоварвания.Първите такива продукти бяха напречни опори за електропроводи, които бяха монтирани на експериментални площадки.
• Въз основа на резултатите от експериментите са разработени ТУ за производство на армировка от фибростъкло, както и условията за проектиране на бетонни конструкции с неговото използване. Успоредно с това бяха препоръчани области на приложение на новия материал, които включваха не само строителството, но и химическата промишленост, металургията.

Мащабната употреба на неметална армировка обаче не даде резултат. По принцип той започна да се използва за производство на бетонни купчини, склонове, надлезни конструкции и укрепване на някои носещи конструкции.

Но в края на 80-те години, на базата на армировка от фибростъкло, в Хабаровска територия е изграден 15-метров мост, всеки от петте греди от който е подсилен с 24-прътови композитен лъч, плюс типична греда от стоманена тел. Резултатът беше отличен и мостът работи и до днес. Това беше само началото ...

И как е в чужбина?

Ако проследите историята на композитната армировка като цяло, то тя произхожда от четиридесетте години на миналия век - тоест от следвоенните години. Нашата страна тогава не беше до създаването на нови материали, но в САЩ, съставната формула се работи усилено. В тези години тя вече започна да се използва широко, защото евтините материали бяха просто необходими за развиваща се икономика.

Именно в тази страна беше създадена армировка от фибростъкло с постоянно напречно сечение, която в началото беше използвана само за производството на инвентар. По-сериозно приложение започва още през 60-те години, когато композитът започва да се разглежда като алтернатива на металната армировка.

На първо място, те започнаха да го използват за подсилване на настилки, които, както знаете, не само с тях, но и при нас, са поръсени със сол, за да премахнат лед през зимата. И разваля не само колелата на автомобилите, но и, прониквайки под формата на решение през дебелината на бетона, разяжда вътрешната армировка.

Така:

• Именно в тази област устойчивостта на пластмасите срещу корозия се оказа най-добрата. Единственото нещо, което послужи като пречка за пълната подмяна на метал с композит, беше високата му цена, която беше възможно да се намали само за двадесет години. Следователно, в началото цинковото или епоксидното покритие просто се е нанасяло върху метала.
• Но тъй като се оказа, че армировката от фибростъкло за полимербетон е по-ефективна от стомановата армировка - различни характеристики на термичното разширение са засегнати, тогава през 1983 г. в Съединените щати е разработен първият документ, който регулира използването на композитни технологии при проектирането на мостове.
• Защо мостове? Да, защото лошото им състояние беше свързано с корозия на клапаните, което притесни службите, отговорни за тяхната работа. След това композитната армировка се считаше за основната възможност за решаване на този проблем.
• След това той вече е започнал да се използва за модерни технологии: при проектирането на лаборатории и медицински центрове, пълни с електроника, летищни писти и дори реактори в електрически подстанции.
• В Япония широкото използване на неметални армировки започва в средата на деветдесетте години. Тогава те имаха повече от сто големи проекта - основно търговски, в които се използваше армировка от фибростъкло. Приблизително по същото време, започвайки от Германия, той започва да се използва в Европа, както и в Канада.

Но най-солидният потребител на композитна армировка, разбира се, беше Китай.В тази страна той е използван не само при изграждането на мостове, но е бил и първият, използван за проектиране на подземни и тунелни конструкции.

Какво се промени днес

Цялата по-горе информация говори за солидните предимства на композитната армировка и въпреки това не само повечето частни търговци, но и много строители не знаят за това. А тези, които все още знаят, понякога са скептични към този материал.

За да разсеем съмненията, ще опишем по-подробно каква полимерна армировка се произвежда днес, в кои области може да се използва и в кои не.

Сортове полимерна армировка

Днес има няколко техники за производство на неметални фитинги, които използват различни суровини.

За да направим разликата по-разбираема, за по-голяма яснота ще представим основните типове под формата на таблица:

Как изглежда армировката?	Отличителни черти
стъклопласт	Снимката показва подсилване от фибростъкло (GFRP-Rebar) - най-често срещаният вариант. Пластмасовите пръти с дължина до 12 м са подсилени с непрекъснато стъклено влакно, изработени в диаметър от 4 до 40 мм. Такава армировка се използва като алтернатива на стоманения аналог - в конструкции с ненапрегнато или с предварително напрегнато усилване.
Базалтова пластмаса	Този тип армировка (BFRP) се различава от предишната версия по това, че за армировка използва не стъкло, а базалтово влакно.Тя се различава не само по цвят, но и има по-висока устойчивост на агресивна среда. Нивото на пожароустойчивост е приблизително същото, тъй като всеки полимер може да издържи максимум +160 градуса. Идеален за основи и слепи зони.
Въглеродни фитинги	Това приспособление, съкратено CFRP, се нарича въглерод, защото тук, в тандем със синтетични термореактивни смоли, се използват въглеродни влакна. За разлика от предишните опции, той може да има пясъчно покритие, което виждаме на снимката.Използва се не само в гражданското, но и в промишленото строителство, както и при полагане на пътища, издигане на мостове, морски и комуникационни конструкции. Подчертаваме, че якостта на опън на такава армировка е пет пъти по-висока от тази на стоманените пръти от клас AIII и 10 пъти по-лека от нея.

Всички опции за подсилване на полимери могат да бъдат направени под формата на кабели, пръти или профилирани пръти. Формите на профилите на секцията също могат да бъдат различни: кухи, плътни, квадратни, кръгли.

Навиването на влакната също може да се различава и, както можете да видите от снимките, опцията на външното покритие. В зависимост от диаметъра и степента на гъвкавост, армировката може да се продава като единични пръти или усукани в рулони.

Има ли недостатъци?

Много са казани предимствата на полимерната армировка, но потенциалният й потребител може да има законен въпрос: "Какви са недостатъците на материала и къде е нежелателно използването му?"

Тук ще отговорим на това в тази част на статията:

• Няма перфектни материали. Всеки от тях има определени недостатъци и тук всичко зависи от приложението и условията на работа на конструкциите.
• По-специално, полимерът е по-нисък от същата стомана по огнеустойчивост, тъй като, тъй като е в дебелината на бетона, пластмасата започва да се топи вече от +200 Целзий. Точката на топене на стоманата е седем пъти по-висока, така че в някои области на строителството тя не може да бъде заменена с пластмасова.
• Например, композитната армировка не се използва за производството на подови плочи. Съответно, рамковите елементи на сглобяеми многоетажни сгради или производствени цехове с повишена опасност от пожар са подсилени със стоманени рамки - и е разбираемо защо.
• Но за основата този фактор изобщо няма значение, следователно този тип армировка е подходяща за всеки от нейните видове.Процесът на сглобяване на фундаментната рамка, от традиционния е практически същият. Единственото нещо тук е да използвате пластмасови връзки за плетене - въпреки че можете да използвате и тел.

• Едно от неудобствата е, че е невъзможно да се придаде на композитната армировка желаната форма чрез просто нагряване. Ето защо, ако е необходимо да се произвеждат конструкции с извити форми, частите на рамката за тях се правят от производителя по поръчка.
• На това всъщност списъкът на недостатъците приключва. Областите, в които използването на композитна армировка е по-предпочитано, са много повече от ограниченията.
• Обърнете внимание, че подобна армировка е лесна за обработка, можете да я отрежете с обикновена ножовка или с малък диаметър да използвате щипки. В ежедневието, в допълнение към изливането на основи и сляпо пространство, може да се използва, например, за изграждането на оранжерия.

Така че за частното строителство пластмасовата армировка е най-добрият вариант и дори по-икономична. Ако броите на тон, това е по-скъпо, но ако вземете предвид, че поради по-леката специфична гравитация на прътите, има повече от тях в количество, тогава ползата е доста осезаема.