легче, надежней, дешевле стальной

История применения стеклопластиковой арматуры в СССР

Этапы использования арматуры из композиционных материалов в СССР 
В качестве основного материала для изготовления композитной арматуры в 60-е годы использовалось щелочестойкое стеклянное волокно 10-15 микрон в диаметре, а для формирования его в монолитный стержень – синтетические смолы по типу эпоксидной или полиэфирной. Отечественные исследователи организовали пробное производство такой арматуры с целью более подробного изучения ее физико-механических свойств. Так, было выявлено, что композитная арматура из щелочестойкого стекловолокна диаметром 5 миллиметров имеет следующие технические характеристики:
• Начальный модуль упругости – 50 ГПа;
• Сопротивление разрыву – 1,5 ГПа;
• Плотность -1,8-2 т на кубический метр;
• Долговременная прочность в условиях нормальных температур и влажности – 65%. К сожалению, на тот момент организовать масштабное производство композитной арматуры в СССР не удалось, однако данный материал был использован для строительства целого ряда сооружений:
1969-1979гг. – сданы в эксплуатацию опытные участки ЛЭП со стеклопластбетонными траверсами в Москве, Ставрополе, Батуми и Гродно.
1976 год – в городах Рогачев и Червень были построены два надвижных склада, наклонные элементы арок, в которых армированы стеклопластиковыми стержнями диаметром 6мм.
1975 год – в СССР был построен первый в мире клееный деревянный мост с применением композитной арматуры диаметром 4 мм, спроектированный по проекту специалистов Хабаровского политехнического института.
1981 год – со стеклопластиковой арматуры в Приморском крае построен мост через р. Шкотовка.
1989 год – в Хабаровском крае сдан в эксплуатацию мост, для армирования балок которого использовалась композитная и стальная арматура.
Согласно результатам обследования мостов, построенных в период с 1975 по 1989 года в качестве экспериментальных сооружений, за годы эксплуатации эффект предварительного напряжения АСП остался без изменений.

Технология эта не нова, недаром говорят «Новое —  это хорошо забытое старое». Идея о её создании была выдвинута в СССР ещё в феврале 1940-го года. Началу серийного производства помешала Война. Потом было долгое время восстановления страны из руин. И вот, наконец, в 1968 году на базе Белорусского химического института, была произведена первая партия «Стекловолоконной арматуры». Вначале 70-х годов 20-го века в СССР было построено достаточно много объектов с использованием исключительно стеклопластиковой арматуры. В частности: Сочинский маяк, Волгодонская АЭС, более 20-ти мостов различного назначения, а также высоковольтные ЛЭП со стеклопластобетонными  безизоляторными опорами, которые до сих пор стоят без нареканий.
Технология производства очень проста: прядь из стеклонитей (её еще называют "ровинг") пропитывается особым композитным материалом на основе эпоксидной смолы, потом несколько прядей (ровингов) сплетаются вместе и опять пропитываются. Протягиваются через калиброванную фильеру, навивается ребристый профиль арматуры, затем «запекаются» в специальной 8-метровой печи. После этого арматура охлаждается и режется на нужную длину. Упаковывается готовая арматура хлыстами по 6м  или бухтами - от 100 до 350-ти метров. Процесс непрерывный и называется «пултрузия», от английского «Pull» — тянуть и «Throuh» — через.
Так всё таки:  почему еще в Советское время не наладили масштабное производство   композитной арматуры? Главная проблема заключалась в ДОРОГОВИЗНЕ  стеклопластика, и дешевизне металла. Об этом прямо сказано в «Рекомендациях по расчёту конструкций со стеклопластиковой арматурой»(19 января 1978г.) НИИ ЖБ Госстроя СССР, г.Москва !!!  Поэтому долгое время о ней не вспоминали. В наше время ситуация обратно пропорциональная: металл дорожает с каждым годом, а стекловолокно сейчас более чем доступно и по цене в том числе. По всем прогнозам аналитиков, композитная арматура в скором времени станет одним из самых востребованных материалов в строительстве.
Самое главное, применение ее совершенно законно, даже были внесены изменения в СНиП 52-01-2003, вот абзац из этого документа:
БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.  ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.  СНиП 52-01-2003
Пункт 5.3.2 Для железобетонных конструкций следует применять следующие виды арматуры, установленные соответствующими стандартами:
• горячекатаную гладкую и периодического профиля диаметром 3-80 мм;
• термомеханически  упрочненную периодического профиля диаметром 6-40 мм;
• механически упрочненную в холодном состоянии (холоднодеформированная) периодического профиля или гладкая, диаметром 3-12 мм;
• арматурные канаты диаметром 6-15 мм;
• неметаллическую композитную арматуру.
Вид арматуры следует принимать в зависимости от назначения конструкции, конструктивного решения, характера нагрузок и воздействий окружающей среды.
Основные преимущества композитной арматуры:
Бетон, армированный композитной арматурой ДОЛГОВЕЧНЕЕ. Стеклопластиковая арматура увеличивает долговечность бетонных конструктивов вдвое по сравнению с металлической арматурой, особенно вблизи подпочвенных вод, вообще во влажной среде, и особенно при воздействии химически агрессивных сред. Исключается потребность в проведении недешевых ремонтных работ. Долговечность такой арматуры около 100 лет.
Прочнее на 300%!!! Стеклопластиковая арматура по прочности на разрыв почти в 4 раза!!! превышает прочность металлической арматуры марки А III при одинаковом диаметре. Усилие для разрыва металлической арматуры 360МПа--стеклоарматуры 1300МПа. В связи с этим расчетное сечение у нее может быть на 35% меньше, чем у металлической.
Выдерживает низкие температуры не теряя своих свойств. Стеклопластиковая арматура может работать в широком диапазоне температур от -75 до +110 0С, сохраняя при этом свои технико-экономические характеристики. В некоторых горных и Северных регионах России это особенно актуально, так как при очень низких температурах металл становится довольно хрупким.
Легче в 11 раз при равнопрочном соотношении. Плотность стеклопластиковой арматуры 1,6 т/м3, а стали 7,0 т/м3. Металлическую арматуру d12мм по своим прочностным характеристикам заменяет композитная d8мм (более подробно об этом дальше). Таким образом,  кол-во в  1-й тонне:металл 1 126м—композит 11 299м. Композитную арматуру такого объёма можно перевезти на обычной «Газели», а на чём везти 11тонн железа?!! Сравните цену перевозки. Выводы делайте сами.
Не коррозирует и не гниет. Стеклопластиковая арматура, по вполне понятным Вам причинам, не подвержена коррозии (СТЕКЛО - НЕ РЖАВЕЕТ!) и поэтому препятствует разрушению бетона. Если разрушить старый заглубленный фундамент, простоявший около 50-ти лет, там стальную арматуру можно просто не обнаружить - ржавчина все «съест». Поэтому это свойство композита, при определенных условиях, является определяющим при выборе арматуры.
Очень низкая теплопроводность. Теплопроводность стеклопластиковой арматуры в десятки раз ниже, чем у металлической. Она, практически, не теплопроводна, поэтому не может служить «мостиком холода» и не допускает теплопотерь. Это особенно актуально, если она используется в наружных ограждающих конструкциях и мостах. Полностью отсутствуют «ночные-дневные», «зимне-летние» расширения и сужения бетона при смене температуры.
Магнитоинертна. Диэлектрична. Радионепроницаема. Стеклопластиковая арматура не накапливает статической энергии и не проводит электрический ток, препятствует возникновению «блуждающих» токов. Не создаёт радионаводок - радиоволны проходят через нее без помех. Не создаёт преград для мобильной связи. Она не изменяет своих свойств, при воздействии электромагнитных полей. Именно поэтому, она применялась при строительстве Аэропорта в Цюрихе.
Бетон и композитная арматура имеют практически одинаковый коэффициент теплового расширения. И это очень важно, так как в связи с этим, практически невозможно образование трещин в слое бетона при больших перепадах температур. Прочность конструктива не пострадает при резких колебаниях температур, что довольно часто происходит, например, в горах Северного Кавказа.
Экологичность. Стеклопластиковая арматура даже в открытом виде не выделяет токсичных и даже вредных веществ, а уж при армировании бетонных изделий тем более. Насчёт этого есть экспертное заключение НИИЖБ.
Любая строительная длина, по потребности заказчика.  Её не надо «выстукивать», выпрямлять.Так как арматура уже находится в преднапряжённом состоянии, то после распаковки она сама распрямляется в идеально ровный прут.
Композитная арматура экономичнее металлической. При применении стеклоарматуры, снижается общая смета строительных работ за счёт: 1) цена за пог./метр; 2) цена перевозки (до 6км в легковой машине!); 3) погрузка-разгрузка (выполняется ВРУЧНУЮ одним человеком); 4) размер ячейки при армировании в 2 раза больше (см. таблицу ниже). И, наконец, себестоимость бетонных конструкций становится ниже потому, что нет необходимости закладывать в проект «Защитный слой на коррозию», что снижает расход бетона на 25%.                  
Итог:  ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ВЫГОДА ДО 300%!!!
Видите сколько преимуществ!!! Просто удивителен наш отечественный «консерватизм», ведь до сих пор стеклопластиковая арматура занимает далеко не «лидирующие» позиции.
Ну ладно, скажете Вы, пока это все это «бочка меда», а есть ли «ложка дегтя», в этой «бочке меда» и будете правы: Да, конечно есть.
Действительно у стеклопластиковой арматуры есть весьма существенный недостаток, она «боится» высокой температуры. Какой? К сожалению, на данный момент нет серьезных исследований по этому вопросу (или специалисты избегают этой щекотливой темы).
Можем только утверждать, что  составляющая этой арматуры смола плавится при температуре 3000С.Ну, и что может произойти при сильном пожаре: органическая составляющая расплавится, но не сгорит! (внутри бетона нет кислорода), каркас из стеклонитей, по-любому, останется! А после тушения пожара – смола опять твердеет!  То есть  ПРОЦЕСС – ОБРАТИМ!!! Поэтому, худо-бедно, но какое-то армирование после пожара все равно сохранится. Но ведь и железобетон в огне теряет свои свойства, и после сильного пожара несущие конструкции использовать уже нельзя - их просто надо менять! В итоге получается, что и этот недостаток не очень уж и существенный.


Яндекс.Метрика