Doma-artek.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Модуль упругости стеклопластиковой арматуры

Композитная арматура

Благодаря своим физико-механическим характеристикам и техническим преимуществам композитная арматура может являться альтернативой арматуре из металла, как обладающая сочетанием высокой прочности и коррозионной стойкости. У композитной арматуры модуль упругости примерно в 3-4 раза ниже, чем у стальной (для базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры). Композитная арматура как и металлическая значительно снижает свои прочностные свойства при нагреве. У композитной арматуры отсутствует площадка текучести и разрушение при растяжении носит хрупкий характер.

Сравнение композитной и металлической арматуры

  1. Стальные стержни обладают тепло и электропроводностью, а композитные нет. Но за счет теплопроводности ее можно напрягать электротермическим способом. Именно теплопроводность позволяет сваривать сложные каркасы и различные узлы. Это свойство дает возможность гнуть стержни в узлах соединений каркасов для лучшей адгезии, устраивать закругления, хомуты, петли и т.д. Можно делать выпуски, соединяя ими металлические каркасы между собой. Устроить заземление или молниеотвод. Ясно, что всего этого со стеклопластиком сделать нельзя. Так как она не сваривается ее невозможно применить, где по расчетам требуются поперечные связи.
  2. Вес. Плотность композита 1,9 т/м куб, что делает ее конечно намного легче стальной, плотность которой 7,850т/м куб. Она легко перевозится и грузится. Но в тяжелой бетонной конструкции эта разница незаметна. Например при армировании плиты, которая весит 1800-2000 т, выгода в итоге составит всего лишь 40-50 килограмм. Это не принципиальная разница из-за которой можно рисковать и отказываться от многих отличных свойств стального аналога.
  3. Долговечность. Прогнозируется 80 лет службы композита, но так ли это? Дело в том, он частью состоит из материала органической природы. Но любая органика со временем начинает разрушаться, потому что распадаются полимерные соединения. Трудно спроектировать старение полимерного материала на 80 лет. Долговечность нельзя подтвердить без длительных наблюдений.
  4. Модуль упругости. Это величина, показывающая усилие с которым нужно воздействовать на объект, чтобы растянуть. Для стальных образцов он равен 200 000 МПа, для композита 50 000 МПа. Значит, чтобы растянуть сталь, потребуется в 4 раза больше нагрузки. Чем больше модуль упругости, тем меньше трещин в теле бетона образуется.

Расчет для арматуры

Бетон имеет предельно относительную деформацию на сжатие е=0,002. Умножая его на модуль упругости стали (200000 МПа) получаем 400 МПа. Это и будет расчетным значением сопротивления стальной арматуры на сжатие. То есть для любой прочной арматуры, к примеру, А800, А1000, канатной в СНиП стоит 400 МПа для кратковременных нагрузок, 500 МПа для длительных. Почему? При достижении в стержнях усилия 400 МПа ее деформации будут соответствовать деформациям бетона. Если нагрузка будет больше 400 МПа, бетон начнет крошиться, конструкция развалится именно из-за бетона. Бетон своими предельными деформациями ограничивает прочностные характеристики стальных стержней для сжатия.

Расчет для композитного материала

По ГОСТУ 31938-2012 прочность на его сжатие равна 500 МПа. Но если рассчитать его прочность совместно с бетоном: предельно относительную деформацию бетона е(0,002) умножим на модуль упругости композита 50000 МПа, то в итоге получиться всего 100 МПа. Это реальная величина прочности, а не 500 МПа. 100 МПа у стекловолоконной и базальтовой продукции в сравнении с 400 МПа у стальной, есть разница?

Относительное удлинение. Заявляется о том, что стальная продукция имеет величину удлинения 14%, и больше, а стекловолоконная всего 2,2%.

Можно посчитать так ли это. Согласно СП по ж/б относительное удлинение для арматуры рассчитывается по формуле Е=расчетное сопротивление делим модуль упругости.

Читать еще:  Горизонтальное армирование грунтов

Для стали 360 МПа делим на ее модуль упругости 200000 МПа и в процентах получаем 0,18%. Для стекловолокна (заявлено в 3 раза выше) пусть 1000 МПа делим также на заявленный модуль упругости 50 000 МПа и получаем в процентах 2%. Это значит, что стекловолокно в 10 раз больше подвержена деформациям, чем сталь!

Одним из самых известных недостатков композита перед сталью это очень низкий предел огнестойкости. При 60 градусах начинает разрушаться оболочка из волокна, а при 100 градусах она распадается окончательно, стеклянный жгут держится до 400 градусов. Поэтому ее нельзя применять в перекрытиях жилых многоэтажек.

Остается делать выводы. Если вам нужен надежный материал — выбирайте проверенные временем материалы:

Продукция высокой прочности, предоставляем паспорт качества на изделие и исходное сырье.

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.

Достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры

Как и у любого строительного материала, у стеклопластиковой арматуры есть свои как достоинства, так и недостатки по сравнению с аналогичной металлической, которые могут стать серьезным подспорьем или помехой в применении ее в различных областях строоительства.

Давайте, наверное, начнем с достоинств:

Достоинства стеклопластиковой арматуры

1. Небольшой удельный вес. Это достоинство позволяет применять ее в легких конструкциях, таких, например, как ячеистый бетон и т.п. Это свойство стеклопластиковой арматуры позволяет снизить массу всей конструкции.

Стоит отметить, что применение стеклопластиковой арматуры в обычном бетоне не будет так же значительно влиять на массу конструкции, учитывая то, что основной вес будет давать сам бетон.

2. Низкая теплопроводность. Как известно, стеклопластик проводит через себя тепло значительно хуже, чем металл.

Это достоинство стеклопластиковой арматуры позволяет применять ее там, где необходимо сократить мостики холода, которые так замечательно создает стальная арматура.

3. Упаковка в бухтах. Для строительства частных домов это очень весомое достоинство стеклопластиковой арматуры, потому что на ее доставку к участку можно не тратиться, а, как известно, при постройке дома, особенно если строите своими руками, каждая копейка на счету.

В добавок к вышесказанному можно добавить, что применение стеклопластиковой арматуры в бухтах уменьшает ее расход, так как в арматурном каркасе нахлестов практически не будет, а это так же позволит немного снизить финансовые расходы.

Читать еще:  Как правильно сделать армопояс на газоблоки?

4. Долговечность. Производители основываются на том факте, что стеклопластик, по сравнению с металлом, гораздо долговечнее.

Это немного сомнительное достоинство стеклопластиковой арматуры, учитывая то, что металл внутри бетона практически не подвержен коррозии и внутри железобетонной конструкции также прослужит очень долго.

5. Диэлектрическая. Это свойство, скорее всего, в частном строительстве не дает никаких достоинств стеклопластиковой арматуры над металлической, но о нем тоже не стоит забывать.

6. Устойчивость к химическим воздействиям. Это означает, что в кислых и других агрессивных химических средах стеклопластиковой арматуре намного комфортнее чем стальной.

В малоэтажном частном строительстве это достоинство стеклопластика, так же, как и предыдущее, практически не играет никакой роли, за исключением строительства зимой, когда в раствор или бетон добавляют различные соли, пагубно воздействующие на металл.

7. Радиопрозрачность. Это означает, что стеклопластиковая арматура не создает никаких радиопомех, в отличие от металлических контуров, создаваемых стальной арматурой.

Такое достоинство стеклопластиковой арматуры как радиопрозрачность, будет играть значительную роль только в том случае, если в стенах вашего дома много арматуры. Тогда применение стеклопластиковой арматуры уменьшит радиопомехи внутри дома.

В достоинствах разобрались, теперь давайте рассмотрим недостатки стеклопластиковой арматуры, применяемой в строительстве.

Недостатки стеклопластиковой арматуры

У любого материала есть недостатки и стеклопластиковая арматура – не исключение.

1. Стеклопластиковая арматура дороже обычной стальной если сравнивать арматуру одинакового диаметра.

Немного сомнительный недостаток, так как производители утверждают, что в строительстве стеклопластиковая арматура используется меньшего диаметра чем металлическая.

2. Термически не устойчива. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высоких температур.

Так же сомнительный недостаток, потому как в малоэтажном частном строительстве я даже не могу представить ситуацию, где будет необходимо нагреть арматуру до 200 градусов.

3. Не гнется. Таким образом, если нам понадобится, например, согнуть арматуру под углом 90 градусов, мы этого сделать не сможем. Хотя с другой стороны – мы можем все изгибы сделать из обычной стальной и нарастить их со стеклопластиковой.

4. Низкий модуль упругости на излом. Это означает, что стеклопластиковая арматура не выдерживает на излом таких же нагрузок, как металлическая.

Многие производители утверждают обратное – что модуль упругости у стеклопластиковой арматуры больше, но это, скорее всего, они имеют ввиду растяжение, а бетон, как правило подвержен больше нагрузкам именно на излом. Это основной недостаток, из-за которого ограничивается применение стеклопластиковой арматуры в строительстве.

5. Трудность в сооружении жесткого арматурного каркаса. Другими словами, каркас из стеклопластиковой арматуры не такой жесткий как из металлической, и, соответственно, менее устойчив к вибрации и нагрузкам, которые будут присутствовать при заливке бетона с автомобильного миксера.

Когда Вы заливаете бетон в траншею или опалубку с автомиксера, необходимо чтобы арматурный каркас был очень жестким, потому что арматура может «соскочить» или просто прижаться к полу или стенам траншеи, а исправить это будет сложно, когда бетон уже залит.

Вот мы и рассмотрели практически все основные достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры. Судя по ним, невозможно с большой уверенностью сказать, что она значительно лучше или хуже металлической арматуры, поэтому давайте рассмотрим в каких строительных конструкциях и сооружениях применение стеклопластиковой арматуры будет оправдано и целесообразно.

Равнопрочностная замена стальной и стеклопластиковой арматуры

Под равнопрочностным диаметром понимается такой наружный диаметр стеклопластиковой арматуры, при котором её прочность соответствует прочности стальной арматуры заданного диаметра.

Читать еще:  Маркировка арматуры строительной

Арматура стальная класса А-III (А400С)

Диаметр, ммBec м.п. в кгКол-во метров в тонне
60,224 505
80,402 532
100,621 621
120,891 126
141,21826
161,58633
182,00500
202,47405
222,98336
253,85260

Арматура Стеклопластиковая

Диаметр, ммBec м.п. в кгКол-во метров в тонне
40,02737 037
60,04223 810
80,08411 905
80,08411 905
100,1387 246
120,1905 263
140,2603 846
160,3602 778
180,4742 110
200,6001 667

Низкая термостойкость

Несмотря на то, что материалы изготовления стеклопластиковой арматуры достаточно термостойкие, все равно, такая арматура не способна выдерживать высокие температуры. При возникновении пожара, когда температура достигает 600 градусов, бетонные конструкции, армированные стеклопластиковой арматурой, остаются без армирования.

Пожалуй, это самый большой недостаток, который существенно ограничивает сферу использования стеклопластиковой арматуры. Применять её можно только в тех строительных конструкциях, которые никогда не будут подвержены высокотемпературному нагреву. Термостойкость стальной арматуры, во много раз превосходить стеклопластик по данному показателю.

Что такое стеклопластиковая арматура?

Внешне стеклопластиковая арматура, многочисленные отзывы о которой Вы можете найти у нас на сайте, напоминает специальный стержень из сверхпрочного пластика диаметром 4-18 мм и длиной до 12 м.

Поверхность спиралевидного профиля на ощупь ребристая, благодаря чему ее крепление в бетонное основание получается наиболее прочным и надежным, следовательно, подходит для успешного выполнения широкого спектра строительно-монтажных работ.

Сравнивая прочностные характеристики традиционной и известной всем арматуры из металла и перспективным стеклопластиковым изделиям, обнаружим, что каркас последней более устойчив, что увеличивает в несколько раз эксплуатационный период различных конструкций промышленного, гражданского или строительного назначения даже в условиях агрессивной внешней среды. Особая, сложнейшая технология изготовления, использование качественного сырья и современного оборудования полностью исключают возможность кустарного изготовления, поэтому вся стеклопластиковая продукция, которую Вы встретите на рынке, произведена в заводских условиях в соответствии с требованиями и нормами ГОСТов.

Какая бывает композитная арматура

Классификация композитной арматуры в соответствии с составом волокон, несущих основную нагрузку, следующая:

  • стеклопластиковая,
  • базальтокомпозитная;
  • углекомпозитная,
  • арамидокомпозитная
  • комбинированная композитная арматура.

В последнем варианте разные волокна комбинируются в необходимой пропорции. Оптимальный вариант по себестоимости и свойствам – стеклопластиковая арматура, которая и получила наибольшее распространение.

На наружную оболочку композитной арматуры следует обратить особое внимание. Арматура (и композитная, и стальная) должна как можно плотнее сцепляться с бетоном, который она армирует, и эту задачу решает именно наружная поверхность. У разных производителей оболочка выполнена по-разному; например, где-то – это выступы волокон определённой формы, где-то – песок крупной фракции, и т.д.

3 Прочность на разрыв

У стеклопластиковой арматуры она превышает 1,1 ГПа, у стальной равна 390 МПа, то есть примерно в три раза ниже. При этом относительное удлинение при разрыве (то есть величина деформации при временном сопротивлении разрыву, выраженная в процентах от первоначальной длины) у стеклопластиковой арматуры меньше в 10 раз. А значит, в конструкциях, испытывающих в основном растягивающие нагрузки (сваи, вертикальное и подошвенное горизонтальное армирования ленточных фундаментов глубокого заложения), стеклопластиковая арматура может быть тоньше стальной. Увы, это лишь теория. Методики точного расчёта для стеклопластика пока не разработано.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector