Композитные армокаркасы для полимербетона

Автор статьи: Грук А.Г.

ООО «Аттика»

Композитная арматура для армирования бетонных конструкций FRP- Rebar (Fiber Reinforced Plastic Barполимерная арматура, упрочненная непрерывным волокном) представляет собой стеклопластиковые или базальтопластиковые стержни с ребристой поверхностью и предназначена для применения в бетонных конструкциях с преднапряженным и ненапряженным армированием взамен традиционной стальной арматуры.

Имеющаяся в продаже композитная арматура изготовлена из пластика, армированного арамидными (AFRP), углеродными (CFRP), стекловолокнами (GFRP) и базальтовыми волокнами (RFRP), упакованными в полимерную матрицу. Наиболее широкое применение получила стеклопластиковая и базальто-пластиковая арматура. Первая за счет своей дешевизны при достаточно хороших характеристиках, вторая — благодаря своей уникальной стойкости ко всем видам химических сред.

Типичные продукты из композитной арматуры — это стержни диаметром от 4 до 40 мм, длиной до 12 м (иногда скрученные в бухты), пруты и тросы. Существуют различные типы профиля арматуры (квадратный, круглый, твердый и полый) и деформаций (деформации внешней намотки волокон, песчаного покрытия и отдельно образованные деформации).

Композитная арматура имеет следующие преимущества:

—  прочнее стальной в 1,5-2 раза и легче в 3,5-4 раза, обладает прекрасными реологическими характеристиками;

—  не подвержена коррозии, весьма слабо меняет свои механические свойства под воздействием кислот, солей и щелочей, имеет высокие показатели прочности на разрыв;

—  является диэлектриком, радиопрозрачна, магнитоинертна (исключено изменение прочностных свойств под воздействием электромагнитных полей);

—  не теряет своих прочностных свойств под воздействием сверхнизких температур;

—  имеет коэффициент теплового расширения, соответствующий КТР бетона, что исключает порывы армирования и трещинообразование в защитном слое бетона под воздействием температурных циклов.

Однако у данного вида изделий есть и недостатки:

—  нельзя применять в несущих конструкциях и перекрытиях, к которым предъявляются требования по огнестойкости: несмотря на то, что рассматриваемая арматура относится к самозатухающим материалам (группа горючести Г-1), предельная длительная рабочая температура арматуры в толще бетона составляет 200 С°. Ввиду этого ее применение ограничено областями строительства, не подверженными воздействию фактора высокотемпературного нагрева;

—  имеет низкий модуль упругости — примерно в 3-4 раза ниже, чем у стальной арматуры;

— значительно снижает свои прочностные свойства при нагреве, у нее практически отсутствует площадка текучести, и разрушение при растяжении носит хрупкий характер. Поэтому основное назначение композитной арматуры — гибкие связи для трехслойных кирпичных и других штучных материалов, монолитных железобетонных стен с кирпичной облицовкой.

Стекло- и базальтопластиковые изделия намного легче металлических, что существенно упрощает процесс сборки армокаркасов из композитной арматуры. Технология монтажа в обоих случаях идентична, однако в отличие от металлической арматуры скреплять композитную можно только проволокой или полимерными кабельными стяжками.

Стекло- и базальтопластиковой арматуре нельзя при-

дать изогнутую форму нагревом или каким-либо другим методом, поэтому изогнутые элементы для армокаркасов производятся под заказ. Композитная арматура очень легка в обработке: ее резка может быть осуществлена обычной ножовкой, а при малых диаметрах и кусачками.

Основные области использования стеклопластиковой арматуры (рис.1) для армирования бетонных конструкций (Glass Fiber Reinforced Plastic Bar — полимерная арматура, упрочненная непрерывным стеклопластиковым волокном (GFRP-Rebar)): армирование дорожного полотна, осветительных опор, опор ЛЭП, изолирующих траверсов ЛЭП, фундаментов любой конструкции, настилов и ограждений мостов, железнодорожных шпал, дорожных и тротуарных плит, заборных плит, трехслойных теплосберегающих конструкций, клееных деревянных балок, бетонных конструкций для комнат томографов ЯМР, для электрических подстанций высоких классов напряжения (110 кВт и выше), а также проведение реставрационных работ.

       Рисунок 1. Стеклопластиковая арматура диаметром 10 мм

Главным недостатком стеклопластиковой арматуры по сравнению с базальтопластиковой является капиллярная гидродеструкция, когда происходит разрушение стеклянных волокон арматуры поверхностным натяжением воды. Это свойство ограничивает применение стеклопластиковой арматуры в конструкциях, которые используются в условиях соприкосновения двух сред — воды и воздуха.

Базальтопластиковая арматура для армирования бетонных конструкций BFRP- Rebar (Bazalt Fiber Reinforced Plastic Bar — полимерная арматура, упрочненная непрерывным базальтопластиковым волокном) имеет тот же вид и назначение, что и стеклопластиковая (рис.2), и обладает такими же преимуществами и недостатками.

Рисунок 2. Базальтопластиковая арматура диаметром 10 мм

Главное преимущество базальтопластиковой арматуры над стеклопластиковой заключается в более высокой коррозионной стойкости в агрессивных химических средах.

Основное назначение базальтопластиковой арматуры: армирование бетонных морских и припортовых сооружений, бетонных сооружений для нужд мелиораций, устройства дамб и водоотведения, бетонных емкостей и хранилищ очистных сооружений и химических производств, элементов инфраструктуры химических производств, бетонных сооружений в условиях вечной мерзлоты для канализации и других инженерных систем, укрепление береговой линии, реставрационные работы.