Композитная арматура

Композитная арматура (англ. fibre-reinforced plastic rebar, FRP rebar) — неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон с выполненными на поверхности поперечными или спиральными ребрами, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отверждённых. Арматуру, изготовленную из стеклянных волокон, принято называть стеклопластиковой (АСП), из базальтовых волокон — базальтопластиковой (АБП), из углеродных волокон — углепластиковой.

Благодаря своим физико-механическим характеристикам и техническим преимуществам композитная арматура является значимой альтернативой арматуре из металла, как обладающую сочетанием высокой прочности и коррозионной стойкости. Композитная арматура также применяется в виде гибких связей для трёхслойных кирпичных и других штучных материалов, монолитных железобетонных стен с кирпичной облицовкой.

Следует обратить особое внимание на то, что композитная арматура имеет значительно меньший модуль упругости, нежели сталь - от 30 до 55 кН/кв. мм против 200 у стали. Поэтому ее применение можно рекомендовать там, где отсутствуют значительные изгибающие и/или растягивающие нагрузки. При пропагандируемой некоторыми продавцами "равнопрочной замене" ненапряженной стальной арматуры стеклопластиком сочетание меньшего в 2-3 раза сечения и вчетверо меньшего модуля упругости означает примерно десятикратно большие прогибы и/или удлинения при равной нагрузке. В связи с меньшим контуром обволакивания равнопрочных арматурных элементов из композита, обусловливающих худшее сцепление с бетоном, чем у стального стержня, у композитной арматуры больше ширина раскрытия трещин при равных прогибах, а с учетом десятикратно больших прогибов и нормируемых значений ширины раскрытия трещин в железобетонных изделиях - раскрытие трещин при применении композитной арматуры могло бы возрасти вплоть до нарушения целостности изделия. Поэтому при замене стали стеклопластиком в конструкциях, нагруженных на изгиб и/или растяжение, расчет нового армирования по 1-му предельному состоянию (несущей способности) недопустим - необходимо рассчитывать армирование по 2-му предельному состоянию (прогибам). Следует учитывать, что именно по вышеописанной причине пониженной жесткости (больших упругих деформаций) в большинстве ненапряженных конструкций воздерживаются от применения высокопрочной стальной арматуры, имеющей еще больший, чем у композитов, выигрыш перед используемой в качестве точки отсчета стержневой по удельной прочности и удельной стоимости, - при том, что снижение жесткости относительно стальной стержневой арматуры у высокопрочной стали все же гораздо меньше, чем у композитов.

Кроме того, отсутствие резерва прочности (в отличие от стальной арматуры, которая по достижении номинальной нагрузки пластически деформируется с деформационным упрочнением, повышающим необходимое для ее дальнейшей деформации усилие, и при этом поглощает воздействующую на строение энергию, - композитная арматура при превышении номинальной несущей способности хрупко разрушается), хрупкое разрушение при безопасных для стального эквивалента изгибах на малом радиусе и меньшая термостойкость накладывают ограничения на применение в ответственных конструкциях и строительстве в сейсмоопасных зонах.

Стеклопластиковая арматура (АСП)

АСП — композитная арматура со спиралевидным поперечным рифлением, изготавливаемая из стекловолокна, придающего прочность и термореативных смол, выступающих в качестве связующего. Одним из основных преимуществ этого строительного материала являются малый вес и высокая прочность.

АСПЭТ

Композитная арматура АСПЭТ — арматура из стеклоармированного полиэтилентерефталата с поперечным рифлением, изготавливаемая по технологии пултрузии из стекловолокна и термопластичного полимера.

Базальтопластиковая арматура (АБП)

АБП — композитная арматура с продолным рифлением, изготавливаемая из базальтового волокна и смолы. Существенным отличием данного строительного материала от перечисленных выше — является высокая термо- и огнестойкость. Однако стоимость АБП в значительной степени превышает не только арматуру из металла и АСПЭТ, но и стоимость АСП.

Применение композитной арматуры

Композитная араматура применяется в промышленном и гражданском строительстве для возведения жилых, общественных и промышленных зданий, в малоэтажном и коттеджном строительстве для применения в бетонных конструкциях, для слоистой кладки стен с гибкими связями, для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций, а также при работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры.

В дорожном строительстве применяется для сооружения насыпей, устройства покрытий, для элементов дорог, которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов, для смешанных элементов дорог (типа «асфальтобетон — рельсы»). Также применяется для укрепления откосов дорог, в строительстве мостов (проезжая часть, ездовое полотно пролётных строений, опоры диванного типа), для берегоукрепления.

Характеристики композитной арматуры

Характеристики	Металлическая арматура класса А-III (А400С) ГОСТ 5781-82	АСПЭТ — Арматура полимерная стеклоармированная ТУ BY691148143.001-2011	Неметаллическая композитная арматура (АСП — стеклопластиковая, АБП — базальтопластиковая)
Материал	Сталь 35ГС, 25Г2С и др.	Стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон, связанные термопластичным полимером	АСП — стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером; АБП — базальтовые волокна диаметром 10-16 микрон связанные полимером
Вес	По строительным нормам	В 4 раза легче металлической арматуры	Легче металлической арматуры
Временное сопротивление при растяжении, МПа	360	255 — АСПЭТ-СВ30 510 — АСПЭТ-СВ50	1200 — АСП 1300 — АБП
Модуль упругости, МПа	200 000	11 000 и выше	55 000-АСП 71 000-АБП
Относительное удлинение, %	25	2,5	2,2-АСП и АБП
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация»)	Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой	Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения	Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коэффициент линейного расширения αх*10-5/°C	13-15	-	9-12
Плотность, т/м³	7,85	1,4	1,9-АСП и АБП
Коррозионная стойкость к агрессивным средам	Корродирует с выделением продуктов ржавчины	Нержавеющий материал первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона	Нержавеющий материал первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона
Теплопроводность	Теплопроводна	Нетеплопроводна	Нетеплопроводна
Электропроводность	Электропроводна	Неэлектропроводна — диэлектрик	Неэлектропроводна — диэлектрик
Выпускаемые профили	6-80	5-10 в перспективе до 20	4-12 в перспективе до 20
Длина	Стержни длиной 6-12 м	Любая длина по требованию заказчика	Любая длина по требованию заказчика
Экологичность	Экологична	Экологична — не выделяет вредных и токсичных веществ	Имеется санитарно-эпидемиологическое заключение, не выделяет вредных и токсичных веществ
Долговечность	По строительным нормам	-	Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам	5Вр-1 проволока 6А-III 8А-III 10А-III 12А-III 14А-III 16А-III	АСПЭТ-СВ30-05 АСПЭТ-СВ30-08, АСПЭТ-СВ50-05 АСПЭТ-СВ30-10, АСПЭТ-СВ50-08 АСПЭТ-СВ50-10 - - -	- АСП-4, АБП-4 АСП-6, АБП-6 АСП-8, АБП-8 АСП-8, АБП-8 АСП-10, АБП-10 АСП-12, АБП-12

См. также

• Композитные гибкие связи
• Стеклопластик
• Арматура

Ссылки

• ГОСТ (проект), Арматура неметаллическая композитная для армирования бетонных конструкций, НИИЖБ, 2012г.[1]
• ГОСТ 5781-82
• Композитная арматура ТГ "ЭКИПАЖ" г.Харьков, Украина
• Руководство по проектированию и изготовлению бетонных конструкций с неметалической композитной арматурой на основе базальтового и стеклянного ровингов. ДСТУ-Н