Armatūra iš kompozicinių medžiagų - žingsnis į ateitį

Gusevskis Andrejus Anatolyevičius

Stiklo pluošto periodinio profilio strypai

Visi žinome, kad gaminiai ir konstrukcijos, pagaminti iš betono, yra sutvirtinami vidiniu mastu, nes tai žymiai padidina jų stiprumą ir atsparumą įtrūkimams. Plieniniai strypai ar viela, puikiai susidoroja su jiems paskirta užduotimi, tačiau turi du trūkumus. Pirmasis yra mažas metalo atsparumas korozijai, o antrasis - jo aukšta kaina.

Armatūra, pagaminta plastiko pagrindu, yra du tris kartus pigesnė, turi mažesnį svorį, nebijo korozijos, o jos stiprumas yra gana pakankamas naudoti mažo aukščio statybose ir ne tik. Nepaisant to, daugelis žmonių net neįtaria apie jo egzistavimą - todėl nusprendėme užpildyti šią spragą.

Nemetalinis armatūra: išvaizdos ir raidos istorija

Kaip įprasta, bet kokia naujovė, atidžiau ištyrus, visai nepasirodo. Paprasčiausiai nuo to laiko, kai kilo pirmoji idėja, iki jos įgyvendinimo ir visuotinio pripažinimo, dažnai praeina dešimtmečiai. Tokia pati istorija nutiko ir su nemetalinėmis jungiamosiomis detalėmis, kurių susidomėjimas šalyje kilo prieš pusę amžiaus.

Plieninės armatūros korozija provokuoja sunaikinti apsauginį betono sluoksnį

Taigi:

• Tai buvo siejama su poreikiu pastatyti betonines konstrukcijas, kurios turėjo būti eksploatuojamos agresyviomis sąlygomis. Šlapiu režimu - ir net tada, kai tai nėra grynas vanduo, bet bet kokie cheminiai skysčiai, labai sunku ir brangu užtikrinti tradicinio plieno armatūros atsparumą korozijai.
• Kartais taip pat prireikė sukurti dielektrines ir antimagnetines savybes turinčias struktūras, pavyzdžiui, statant tyrimų institutus ar medicinos centrus, kuriuose buvo sumontuota jautri įranga.
• Projektuose, kuriuose turėjo būti naudojamos pakankamai aukšto stiprumo lengvos konstrukcijos, šiuos reikalavimus gali patenkinti tik aukštos kokybės betono ir kompozicinės armatūros derinys. Beje, pats betonas, kai į jį pridedama polimero ar plieno pluošto, taip pat gali būti laikomas kompozicine medžiaga.

Be to, šalyje, nuolat augant plieno paklausai, trūko rūdos, kuri galėtų jas patenkinti, taip pat trūko priedų, kuriuos būtų galima legiruoti. Buvo akivaizdu, kad poreikis kurti nemetalinę armatūrą subrendo, o tai paskatino kūrėjus, taip sakant, siekti naujų laimėjimų.

Kaip viskas prasidėjo nuo mūsų

7-ajame dešimtmetyje Sąjungoje buvo sukurta pirmoji 6 mm skersmens armatūros, pagamintos iš stiklo pluošto su cirkonio priedais, gamybos technologija. Jo atraminė bazė buvo sukurta iš besiūlo stiklo šarminio pluošto, kurio skersmuo iki 15 mikronų, kurio sijos buvo sujungtos į strypus naudojant sintetines dervas.

• Žinoma, jie ne iš karto pradėjo naudoti tokį armatūrą, bet iš pradžių tik tyrinėjo jo savybes: mechaniką, cheminį atsparumą ir ilgaamžiškumą. Remiantis stebėjimų rezultatais, kompozito sudėtis pagerėjo, kol buvo galima gauti strypus, kurių elastingumo modulis buvo 50 tūkst. MPa, o tempiamasis stipris - 1,5 tūkst. MPa.
• Jų lenkimo stiprumas buvo patikrintas gaminant betoninių gaminių, pagamintų naudojant stiklo pluošto armatūrą ir veikiant statinėms apkrovoms, prototipus.Pirmieji tokie produktai buvo skersinės elektros linijų atramos, kurios buvo sumontuotos eksperimentinėse vietose.
• Remiantis eksperimentų rezultatais, buvo sukurti TU stiklo pluošto armatūrai gaminti, taip pat sudarytos sąlygos betoninėms konstrukcijoms projektuoti ją naudojant. Lygiagrečiai buvo rekomenduojamos naujos medžiagos taikymo sritys, apimančios ne tik statybą, bet ir chemijos pramonę, metalurgiją.

Tačiau plataus masto nemetalo armatūros panaudojimas tada neveikė. Iš esmės jis buvo pradėtas naudoti gaminant betoninius polius, šlaitus, viadukų konstrukcijas ir stiprinant kai kurias atramines konstrukcijas.

Bet devintojo dešimtmečio pabaigoje, remiantis stiklo pluošto sutvirtinimu, Chabarovsko teritorijoje buvo pastatytas 15 metrų tiltas, kurio kiekviena iš penkių sijų buvo sutvirtinta 24 strypų kompozicine sija ir plius tipiška plieninės vielos sija. Rezultatas buvo puikus, o tiltas tebeveikia ir šiandien. Tai buvo tik pradžia ...

O kaip užsienyje?

Jei atsekite visą kompozicinės armatūros istoriją, tai ji kilusi iš praėjusio amžiaus keturiasdešimtųjų, tai yra, pokario metų. Tuomet mūsų šalis nesiruošė kurti naujų medžiagų, tačiau JAV sudėtinė formulė buvo sunkiai dirbama. Šiais metais jis jau pradėtas plačiai naudoti, nes nebrangios medžiagos buvo tiesiog būtinos besivystančiai ekonomikai.

Būtent šioje šalyje buvo sukurtas stiklo pluošto armatūra su pastoviu skerspjūviu, kuris iš pradžių buvo naudojamas tik inventoriui gaminti. Rimtesnis pritaikymas pradėtas jau 60-aisiais, kai kompozitas buvo pradėtas svarstyti kaip metalo armatūros alternatyvą.

Pirmiausia jie pradėjo jį naudoti grindų dangoms sutvirtinti, kurie, kaip žinote, ne tik su jais, bet ir su mumis, yra apibarstyti druska, kad žiemą būtų pašalinti ledai. Ir tai gadina ne tik automobilių ratus, bet ir, tirpalo pavidalu prasiskverbdamas per betono storį, ardo vidinę armatūrą.

Taigi:

• Būtent šioje srityje plastikų atsparumas korozijai pasirodė esąs geriausias. Vienintelis dalykas, kuris kliudė visiškai pakeisti metalą kompozitu, buvo jo brangumas, kurį buvo įmanoma sumažinti tik per dvidešimt metų. Todėl iš pradžių cinko arba epoksidinė danga buvo tiesiog padengta metalu.
• Bet kadangi paaiškėjo, kad stiklo pluošto armatūra polimeriniam betonui yra efektyvesnė nei plieno armatūra - paveiktos skirtingos šiluminio plėtimosi savybės, tada 1983 m. JAV buvo parengtas pirmasis dokumentas, reglamentuojantis kompozicinių technologijų naudojimą projektuojant tiltus.
• Kodėl tiltai? Taip, nes prasta jų būklė buvo susijusi su jungiamųjų detalių korozija, o tai labai vargino už jų eksploatavimą atsakingas tarnybas. Tuomet pagrindine galimybe išspręsti šią problemą buvo laikomas kompozito sutvirtinimas.
• Po to jis jau buvo pradėtas naudoti pažangiosioms technologijoms: projektuojant laboratorijas ir medicinos centrus, užpildytus elektronika, oro uostų kilimo ir tūpimo takus ir net reaktorius elektros pastotėse.
• Japonijoje plačiai naudojamas nemetalinis armatūra pradėtas naudoti devintojo dešimtmečio viduryje. Tada jie turėjo daugiau nei šimtą didelių projektų - daugiausia komercinių, kuriuose buvo naudojamas stiklo pluošto sutvirtinimas. Maždaug tuo pačiu metu, pradedant nuo Vokietijos, jis pradėtas naudoti Europoje, taip pat Kanadoje.

Bet, žinoma, pati solidžiausia kompozitinių armatūrų vartotoja buvo Kinija.Šioje šalyje jis buvo naudojamas ne tik statant tiltus, bet ir pirmasis panaudotas projektuojant požemines ir tunelines konstrukcijas.

Kas pasikeitė šiandien

Visa aukščiau pateikta informacija kalba apie tvirtus kompozitinio armatūros pranašumus ir, nepaisant to, ne tik dauguma privačių prekybininkų, bet ir daugelis statybininkų apie tai nežino. O tie, kurie vis dar žino, kartais skeptiškai vertina šią medžiagą.

Norėdami išsklaidyti abejones, išsamiau aprašysime, kokia polimerinė armatūra gaminama šiandien, kuriose vietose ji gali būti naudojama, o kuriose ne.

Polimerų armavimo įvairovė

Šiandien yra keletas nemetalinių jungiamųjų detalių, naudojančių skirtingas žaliavas, gamybos būdų.

Kad skirtumas būtų suprantamesnis, aiškumo dėlei pagrindinius tipus pateiksime lentelės pavidalu:

Kaip atrodo armatūra?	Skiriamieji bruožai
Stiklo pluoštas	Nuotraukoje parodytas stiklo pluošto sutvirtinimas (GFRP-Rebar) - labiausiai paplitęs variantas. Plastikiniai strypai iki 12 m ilgio yra sutvirtinti ištisiniu stiklo pluoštu, kurių skersmuo svyruoja nuo 4 iki 40 mm. Tokia armatūra naudojama kaip alternatyva plieno analogui - konstrukcijose su įtemptu ar įtemptu armatūra.
Bazalto plastikas	Šis armatūros tipas (BFRP) skiriasi nuo ankstesnės versijos tuo, kad sutvirtinimui naudojamas ne stiklas, o bazalto pluoštas. Jis skiriasi ne tik spalva, bet ir turi didesnį atsparumą agresyviai aplinkai. Atsparumo ugniai lygis yra maždaug toks pat, nes bet kuris polimeras gali atlaikyti ne daugiau kaip +160 laipsnių. Idealiai tinka pamatams ir akliesiems plotams.
Anglies jungiamosios detalės	Šis armatūra, sutrumpintai CFRP, vadinama anglimi, nes čia kartu su sintetinėmis termoreaktingomis dervomis naudojamas anglies pluoštas. Skirtingai nuo ankstesnių variantų, jis gali turėti smėlio spalvos apdailą, kurią matome nuotraukoje.Jis naudojamas ne tik civilinėje, bet ir pramoninėje statyboje, taip pat klojant kelius, statant tiltus, jūros ir susisiekimo struktūras. Pabrėžiame, kad tokios armatūros tempiamasis įtempis yra penkis kartus didesnis nei AIII klasės plieninių strypų ir 10 kartų lengvesnis už jį.

Visi polimerų sutvirtinimo variantai gali būti pagaminti kabelių, strypų arba profiliuotų strypų pavidalu. Profilių profilių formos taip pat gali būti skirtingos: tuščiavidurės, tvirtos, kvadratinės, apvalios.

Pluošto apvija taip pat gali skirtis, ir, kaip matote iš nuotraukų, išorinės dangos galimybė. Priklausomai nuo skersmens ir lankstumo laipsnio, armatūra gali būti parduodama kaip pavieniai strypai arba susukta į ritinius.

Ar yra kokių nors trūkumų?

Daug kalbėta apie polimerinės armatūros pranašumus, tačiau potencialiam jos vartotojui gali kilti pagrįstas klausimas: „Kokie yra medžiagos trūkumai ir kur jos naudojimas yra nepageidautinas?“

Atsakysime į tai šioje straipsnio dalyje:

• Nėra tobulų medžiagų. Bet kuris iš jų turi tam tikrų trūkumų, ir čia viskas priklauso nuo pritaikymo ir konstrukcijų eksploatavimo sąlygų.
• Visų pirma, polimeras yra pranašesnis už tą patį plieną, kurio atsparumas ugniai yra, nes, būdamas betono storio, plastikas pradeda tirpti jau nuo +200 Celsijaus. Plieno lydymosi temperatūra yra septynis kartus didesnė, todėl kai kuriose statybos srityse jo negalima pakeisti plastiku.
• Pavyzdžiui, kompozicinis armatūra nenaudojama gaminant grindų plokštes. Atitinkamai, surenkamų daugiaaukščių pastatų arba padidinto gaisro pavojaus gamybinių dirbtuvių karkaso elementai yra sustiprinti plieniniais rėmais - ir suprantama, kodėl.
• Bet pamatams šis faktorius visiškai nesvarbus, todėl šis armatūros tipas tinka bet kuriam iš jo tipų.Pamatinio rėmo surinkimo procesas, palyginti su tradiciniu, praktiškai nesiskiria. Vienintelis dalykas yra mezgimui naudoti plastikinius kaklaraiščius - nors galite naudoti ir vielą.

• Vienas iš nepatogumų yra tas, kad paprastu kaitinimu neįmanoma suteikti kompozicinei armatūrai norimos formos. Todėl, jei reikia gaminti konstrukcijas su išlenktomis formomis, rėmo detales joms gamintojas gamina pagal užsakymą.
• Tuo faktiškai baigiasi trūkumų sąrašas. Vietos, kuriose geriau naudoti kompozicinę armatūrą, yra daug daugiau nei apribojimai.
• Atkreipkite dėmesį, kad tokį sutvirtinimą lengva apdoroti, galite jį pjaustyti paprastu pjūklais arba, naudodami mažą skersmenį, naudoti žnyplės. Kasdieniniame gyvenime, be liejamų pamatų ir aklosios zonos, jis gali būti naudojamas, pavyzdžiui, šiltnamio statybai.

Taigi privačioms statyboms plastikinis armatūra yra geriausias pasirinkimas, o dar ekonomiškesnis. Jei skaičiuojate už toną, ji yra brangesnė, tačiau jei manote, kad dėl lengvesnio strypų sunkio svorio jų yra daugiau, tada nauda yra gana apčiuopiama.