Статья:

КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА — НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Конференция: XI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 7. Материаловедение

Выходные данные

Голева Е.В., Гурова М.В., Панюкова Ю.В. КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА — НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(11). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/4(11).pdf (дата обращения: 06.11.2024)

Скачать сборник

Лауреаты определены. Конференция завершена

Эта статья набрала 112 голосов

Мне нравится

117

Дипломы
лауреатов

Сертификаты
участников

Дипломы
лауреатов

Сертификаты
участников

XI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

на печатьскачать .pdf поделиться

КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА — НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Голева Екатерина Викторовна

студент Юго-западного государственного университета, РФ, г. Курск

Гурова Маргарита Валерьевна

студент Юго-западного государственного университета, РФ, г. Курск

Панюкова Юлия Васильевна

студент Юго-западного государственного университета, РФ, г. Курск

Кретова Валерия Михайловна

научный руководитель, доц. Юго-Западного государственного университета, РФ, г. Курск

На сегодняшний день существует огромное количество современных строительных материалов. Каждый человек сам выбирает, подходящий ему материал, который при этом будет соответствовать техническим требованиям, а также еще экономически выгоден. Сочетание вышеперечисленных качеств в одном строительном материале — найти не так просто.

Не будем отрицать, что большинство организаций в основном делает акцент на экономии денежных средств. Но это не значит, что если выбрать материал дешевле, он будет значительно хуже дорогостоящего.

Россия, гораздо медленнее переходит на новейшие передовые технологии, чем, например, страны Европы. То, что за рубежом получает быстрое распространение, приходит к нам спустя годы, а чаще и десятилетия.

Рассмотрим весьма непопулярный, но сравнительно современный строительный материал — композитная арматура.

Композитная арматура — это строительная арматура на основе неметаллических волокон, связанных композитным составом. Для изготовления арматуры обычно используется стекловолокно, базальтоволокно, углеволокно [1]. На рисунке 1 изображена стеклопластиковая арматура. Определить, где именно изобрели данный материал достаточно трудно, известно, что исследования по созданию и изучению свойств неметаллической арматуры и способов её применения были начаты и в СССР, и в США в 60-х годах прошлого века. С 70-х годов шло активное строительство гражданских и промышленных объектов и сооружений с использованием различной композитной арматуры, в таких странах как Япония, Канада, США, Великобритания. А СССР же в это время свернуло все разработки, связанные с неметаллической арматурой. Поэтому до сих пор в нашей стране не так много производителей данного строительного материала. Лишь города — Москва, Орел, Санкт-Петербург, Тольятти, Пермь, Калининград и несколько других, занимаются крупным производством и поставками по всей территории РФ [3].

Рисунок 1. Стеклопластиковая арматура

Чтобы увидеть как преимущества, так и недостатки композитной арматуры, нам необходимо для более наглядного сравнения обратиться к таблице 1.

Таблица 1.

Недостатки и достоинства композитной арматуры

Достоинства композитной арматуры	Недостатки композитной арматуры
1. Устойчивость к агрессивным средам. Не коррозирует. Относится к материалам первой группы химической стойкости, в том числе, к щелочной среде бетона.	1. Легко изгибается. Модуль упругости композитной арматуры почти в 4 раза ниже, чем у стальной, даже при равном диаметре.
2. Имеет примерно в 2,5—3 раза большую прочность на разрыв, чем стальная при равном диаметре. По этой причине введено понятие «равнопрочностной замены», при которой стальная арматура заменяется на композитную с меньшим диаметром, но с той же прочностью на разрыв.	2. При нагреве до температуры в 600 °С, арматура полностью теряет свою упругость. Поэтому необходимо предпринимать дополнительные меры по теплозащите конструкций, в которых используется композитная арматура.
3. В 5 раз легче стальной при равном диаметре и в 11 раз легче при равнопрочностном диаметре. Это позволяет экономить на транспортировке, уменьшает вес конечной бетонной конструкции.	3. Отсутствие возможности использования электросварки. Для решения проблемы необходимы дополнительные затраты.
4. Выгодна, значительно дешевле стальной при равнопрочностной замене.	4. Невозможность придания изгиба непосредственно на строительной площадке. Решение проблемы — изготовление арматурных стержней требуемой формы ещё на производстве по чертежам заказчика
5. Коэффициент температурного расширения практически равен коэффициенту температурного расширения бетона.
6. Практически не проводит тепло. Стеклопластик в 100 раз менее теплопроводен, чем металл.
7. Устойчивость к воздействиям низких температур, не теряет прочность.
8. 4 класс опасности (малоопасные), не токсична.
9. Значительное сокращение затрат, то есть экономически целесообразна.

Из таблицы 1 видно, что все же плюсов у композитной арматуры существенно больше нежели минусов. Но так ли это на практике? Для более подробного изучения свойств композитной арматуры необходимо составить таблицу 2, для которой возьмем данные по показаниям на разрыв, растяжение и текучесть, сразу нескольких классов арматур [2].

Примечание:

· σ_В — временное сопротивление разрыву;

· σ_Т — предел текучести (нормативное сопротивление арматуры);

· σ_Р — расчетное сопротивление растяжению.

АНБ — арматура неметаллическая базальтопластиковая

АНС — арматура неметаллическая стеклопластиковая.

АНБ ВМ — арматура базальтопластиковая высокомодульная.

Таблица 2.

Сравнительные характеристики стальной и композитной арматуры

Характеристика	Стальная арматура ГОСТ 5781-82				Композитная арматура
Механическое поведение при растяжении, Н/мм²	Класс	σ_В	σ_Т	σ_Р	Класс	σ_В	σ_Т	σ_Р
	А-I	373	235	225	АНС	1250	---	1250
	А-II	490	295	280
	А-III	590	390	355	АНБ	1450	---	1450
	А-IV	883	590	510
	А-V	1030	788	680	АНБ ВМ	1850	---	1850
	А-VI	1230	980	815
Относительное удлинение,_Р, %	А-I		25		АНС		2,2
	А-II		19
	А-III		14		АНБ		1,6
	А-IV		6
	А-V		7		АНБ ВМ		1,3
	А-VI		6
Модуль упругости, Е_Р,	200 000 (200)				АНС		60 000 (60)
Н/мм² (ГПа)					АНБ		90 000 (90)
					АНБ ВМ		до 200 000 (200)
Плотность, г/см³	7,8				1,9
Коррозионная стойкость	Подвергается коррозии				Не подвергается коррозии
Коэффициент линейной температурной деформации,	1,3—1,5				0,5—0,9 (Бетон: 0,71,0)

*10^-5/ ⁰С
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)	46				0,35-0,5
Электрические свойства	Электропроводна				Диэлектрик
Магнитные свойства	Магнитопроводна				Диамагнетик
Экологические свойства	При эксплуатации не выделяет вредных веществ				При эксплуатации не выделяет вредных веществ
Диапазон рабочих температур	По СНИП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» от -70 до +50 0С				от -70 до +100 ⁰С

Для того, чтобы сделать выводы, нам необходимо по данным таблицы 2 составить график 1 зависимости «Напряжение — Деформация» стальной и композитной арматуры. Таким образом, будет более ясно, какая из 2 арматур лучше.

Рисунок 1. Зависимость «Напряжение — Деформация»

На составленном графике очевидно превосходство композитной арматуры над стальной.

Область применения композитной арматуры обширна. Ее используют для возведения общественных, жилых, промышленных зданий, для фундаментов ниже нулевой отметки залегания, в качестве гибких связей, для дорожного строительства, в конструкциях, работающих в условиях ускоренной коррозии стальной арматуры и бетона, и что не мало важно, с ней можно работать и в зимнее время, когда в кладочный раствор добавляются ускорители твердения и противоморозные добавки, а это в свою очередь приводит к дополнительным затратам и вызывает коррозию стальной арматуры. Сейчас, композитная арматура постепенно распространяется и по России. Был разработан ГОСТ для полимерной композитной арматуры НИИЖБ им. Гвоздева и утвержден по России 27 декабря 2012 г. В то время как, межгосударственный стандарт уже был давно принят в ряде других стран. Данный ГОСТ 31938-2012 позволит расширить применение данной арматуры, повысить ее качество, а также разработать ее применение в многоэтажном жилом строительстве. Но хотелось бы отметить, что следует не забывать про область применения рассматриваемого нами материала. Для каждого объекта нужно подбирать материал индивидуально, чтобы предотвратить серьезные ошибки, которые могут привести к уменьшению срока службы зданий или сооружений.

Список литературы:
1.   Арматура строительная композитная — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://plast-komposit.ru/production/armatura (дата обращения 05.04.2014).
2.   Строительный комплекс: опыт применения композитных материалов — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.scienceforum.ru/2013/86/4354(дата обращения 07.04.2014).
3.   Композитная арматура — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.stroi-ideay.ru/kompozit-armatura.htm (дата обращения 05.04.2014).
4.   Лабораторный практикум / В.М. Кретова; Юго-Зап. гос. ун-т. — Курск, 2013. — 132 с. — Библиогр.: С. 113.