Замена металлической арматуры на композитную

Строительная отрасль все время пребывает в постоянном поиске новых и все более эффективных материалов и инновационных технологий.

Вместе с тем, наверное, ни в какой другой области нет более высоких требований к надежности изделий, как в строительстве. Именно поэтому и ценится признание эффективности каждого нового научного достижения в этой сфере – тогда его смело можно считать настоящим прорывом в современном производстве.

Именно такое широкое признание получила неметаллическая композитная арматура.

Строение неметаллической арматуры

Данный вид арматуры состоит из матрицы и армирующих элементов. В качестве армирующих элементов выступают непрерывные волокна высокой прочности, объединенные между собой в стержень полимерной матрицей. Наружная поверхность данной арматуры имеет постоянную и непрерывную ромбическую рельефность. Композитная арматура изготавливается по новой, высокопроизводительной технологии с названием плейнтрузия.

По виду используемых в производстве волокон выпускаются следующие виды композитной арматуры с диаметром от 4 до 20 миллиметров

АНС – арматура неметаллическая стеклопластиковая;
АНБ – арматура неметаллическая базальтопластиковая.

Особенности композитной арматуры

Композитные неметаллические арматуры характеризуются следующими отличительными особенностями:

Отсутствует текучесть материала под любой нагрузкой, это позволяет использовать самые полные характеристики напряжения временного сопротивления их разрыву.
Расчетное сопротивление неметаллической арматуры превышает сопротивление арматуры из стали класса А-III примерно в пять раз;
Относительное удлинение новой арматуры при растяжении в некоторых случаях до 12 раз меньше, чем у подобных стальных арматур. То есть неметаллическая арматура очень хорошо сохраняет свой первоначальный размер и меньше поддается деформациям;
Модуль упругости может быть обеспечен в обширном диапазоне 55 – 200 ГПа, в зависимости от применяемых волокон;
Удельный вес композитной арматуры в четыре раза меньше, чем у стальной. При равноценной по прочности замене стальной арматуры на композитную вес арматурного каркаса уменьшается более чем в десять раз.
Композитная арматура не подвергается какому-либо коррозионному разрушению при воздействии абсолютного большинства агрессивных сред (в том числе и агрессивной щелочной среды бетона), долговечность таких конструкций оценивается не менее, чем в 80 лет;
Коэффициент теплового расширения новой арматуры (КТР) соответствует такому же КТР бетона, это полностью исключает образование трещин в конструкции при изменении температур;
Композитная арматура практически не проводит тепло, ее теплопроводность в сто раз меньше, чем у стали;
Она не теряет своих рабочих свойств даже при низких температурах;
Неметаллическая арматура является радиопрозрачной, диамагнитной и диэлектрической.

Сравнение свойств металлической арматуры с композитной

Характеристика

Стальная арматура ГОСТ 5781-82

Композитная арматура

Механическое поведение при растяжении, Н/мм 2

Относительное удлинение, Р, %

Модуль упругости, ЕР, Н/мм 2 (ГПа)

Плотность, г/см 3

Не подвергается коррозии

Коэффициент линейной температурной деформации,

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

При эксплуатации не выделяет вредных веществ

Диапазон рабочих температур

По СНИП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции»

от -70 до +50 0 С

от -70 до +100 0 С

σВ – временное сопротивление разрыву;
σТ – предел текучести (нормативное сопротивление арматуры);
σР – расчетное сопротивление растяжению.

Замена металлической арматуры на композитную

Стальная арматура АIII

ГОСТ 5781-82

σв = 590 Н/мм², σт = 390 Н/мм²,

σр = 355 Н/мм², Ер = 200000Н/мм²

Арматура неметаллическая стеклопластиковая

σв = 1250 Н/мм, σр = 1000 Н/мм²,

Ер = 55000Н/мм²

Арматура неметаллическая базальтопластиковая

σв = 1450 Н/мм, σр = 1200 Н/мм²,

Ер = 78000 Н/мм²

Обозначение

Наружный диаметр, мм

Площадь сечения, мм²

Вес, гр/м

Растягивающая нагрузка, Н*

Обозначение, наружный диаметр, мм

Площадь сечения, мм²

Вес, гр/м

Растягивающая нагрузка, Н*

Обозначение, наружный диаметр, мм

Площадь сечения, мм²

Вес, гр/м

Растягивающая нагрузка, Н

6 А-III

АНС-4

АНБ-4

8 А-III

АНС-6

АНБ-6

10 А-III

АНС-8

АНБ-8

12 А-III

АНС-10

АНБ-10

14 А-III

АНС-12

АНБ-12

16 А-III

АНС-14

АНБ-14

18 А-III

АНС-16

АНБ-16

20 А-III

АНС-18

АНБ-18

22 А-III

АНС-20

АНБ-20

25 А-III

АНС-22

АНБ-22

28 А-III

АНС-24

АНБ-24

32 А-III

АНС-26

АНБ-26

36 А-III

АНС-28

АНБ-28

40 А-III

АНС-30

АНБ-30

Замена металлической арматуры на композитную арматуру производится следующим образом:

В бетонных изделиях, работающих на упругом основании (фундаментные элементы) замена производится из условия равенства растягивающих нагрузок. Для примера, стальная арматура 22 А-III (134 900 Н) может быть заменена на арматуру стеклопластиковую АНС-16 (165 040 Н) или арматуру базальтопластиковую АНБ-14 (147 180 Н) (в таблице отмечены желтым цветом).
В изгибаемых бетонных конструкциях (балки, плиты) замена производится на основании данных испытаний по величинам трещиностойкости и прочности изделий.

Композитнобетонные изделия

Применение в строительстве неметаллической композитной арматуры в различных бетонных конструкциях определено разделом строительных норм и правил (СНиП) 52-01-2003, а также 2.03.01-84.

Расчет строительных конструкций с использование композитной арматуры следует производить строго по их параметрам. Замена каркасов и сеток из стальной арматуры на композитные составляющие производится по опытным графическим зависимостям - графику равнопрочной замены металла на соответствующую композитную арматуру.

Пример замены

Стальная арматура маркировки 20А-III в изгибаемых бетонных конструкциях заменяется на новую композитную арматуру с расчетным диаметром 12 миллиметров, а в конструкциях на жестком основании – на композитную неметаллическую арматуру с расчетным диаметром 10 миллиметров.

Рекомендуемые области применения композитной арматуры:

Строительство и ремонт всевозможных бетонных изделий, которые работают как в агрессивных средах, так и в «дружественных», неагрессивных средах;
Замена высокопрочной арматуры из металла и канатов в различных конструкциях с предварительно напряженной арматурой;
Возможно применение в бетонных изделиях, работающих на упругом основании (к таким относятся фундаменты и дорожные плиты, причальные сооружения и подпорные стенки и прочее);
Создание гибких связей для многослойных кирпичных и бетонных сооружений и изделий.

Примеры использования композитных неметаллических арматур

Пример гибких связей для многослойных кирпичных (и бетонных) изделий

Замена металлической высокопрочной арматуры и надежных канатов в конструкциях с «предварительно напряженной арматурой»

Мост с преднапряженными деревянными балками с проезжей частью, сделанной из железобетона. Мост построен в 1975 году, в Амурской области.

Мост с преднапряженными балками из стали. Возведен в Приморском крае почти 30 лет назад.

Мост с преднапряженными балками из бетона. Был возведен в 1989 году в Еврейской автономной области СССР.

Фрагмент асфальтирования проезжей части с использованием современной композитной сетки.

Состояние современного дорожного покрытия после трех лет его эксплуатации.

Испытания на устойчивость к трещинам опытной плиты П30.18 с проведением замены металлической арматуры 12АIII на новую базальтопластиковую арматуру АНБ-8, нагрузка 6 650 килограммов после выдерживания в течение 24 часов.

Испытания на разрушающую нагрузку опытной новой плиты П30.18 с заменой арматуры из металла 12АIII на базальтопластиковую арматуру АНБ-8, нагрузка 12 тонн после выдерживания в течение полных суток.

Испытание на прочность перемычек из бетона с преднапряженной арматурой из базальтопластика.

Внешнее состояние бетонных перемычек с базальтопластиковой преднапряженной арматурой при нагрузке на нее в 7500 кг.

Внешнее состояние бетонных перемычек с неметаллической базальтопластиковой преднапряженной арматурой после снятия с нее нагрузки 7500 кг.

Базальтопластиковая арматурная сетка для процесса армирования промышленных полов.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎