СОВРЕМЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРКОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ Фролов Н.В.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова


Номер: 4-1
Год: 2016
Страницы: 154-157
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

полимеркомпозитная арматура, волокно, стеклопластик, базальтопластик, прочность, polymercomposite reinforcement, fibre, glass-plastic, basalt-plastic, strength

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье приведена современная классификация полимеркомпозитной арматуры в зависимости от различных параметров ее изготовления. Отмечается, что полимеркомпозитная арматура может хорошо воспринимать как силовые, так и агрессивно-средовые воздействия.

Текст научной статьи

Способность железобетонных элементов сопротивляться комплексному воздействию атмосферных и других агрессивных факторов во многом определяется сохранностью в них металлической арматуры, в которой, при определенных условиях, могут интенсивно протекать коррозионные процессы [1, 22]. В результате значительного уменьшения площади поперечного сечения рабочей арматуры в дополнение к повреждениям бетона, несущая способность железобетонных конструкций снижается вплоть до их полного разрушения, что является недопустимым [2, 25]. Совершенствование антикоррозионных свойств стальной арматуры достигло того уровня, развитие выше которого нецелесообразно по причине либо отсутствия экономической эффективности в этом, либо теоретической возможности. Возникает необходимость применения новых материалов, производство которых при этом характеризуется малыми сырьевыми и энергетическими затратами. Исследования по поиску путей замещения металла на другие типы арматуры ведутся уже давно. Известно, что современные полимеркомпозитные материалы практически полностью минимизируют коррозию и хорошо воспринимают другие силовые и средовые воздействия. Отсюда, можно рекомендовать к применению в армобетонных конструкциях неметаллическую полимеркомпозитную арматуру. На сегодняшний день имеется большое разнообразие полимеркомпозитной арматуры, что в некоторых случаях приводит к сложностям при выборе того или иного вида такой арматуры, а также при определении областей ее использования. В связи с чем, актуально произвести классификацию полимеркомпозитной арматуры по различным параметрам, отвечающим за ее основные свойства [3, 154]. Полимеркомпозитная арматура представляет собой относительно новый строительный материал, состоящий из непрерывного армирующего наполнителя (волокон) и полимерной матрицы (связующего). Основные принципы применения полимеркомпозитной арматуры в бетонных конструкциях аналогичны принципам конструирования железобетонных элементов. Аналогична и классификация армирования по видам применяемой арматуры. Полимеркомпозитное армирование бетонных конструкций может быть внешним, внутренним и комбинированным, представляющим сочетание первых двух. Внешнее армирование выполняют, как правило, сплошным из листовых элементов (лент или полос). Такое армирование наиболее эффективно в тех случаях, когда оно одновременно воспринимает нагрузки и защищает бетон от агрессивных воздействий внешней среды. Наиболее часто производят одностороннее внешнее армирование, например растянутой грани балки (Рис. 1, а). Рис. 1. Полимеркомпозитное армирование бетонных конструкций: а - внешнее ленточное; б - внутреннее стрежневое; в - внутреннее дисперсное Внутреннее армирование выполняют дискретным из отдельных стержней (Рис. 1, б) или полос. Помимо этого, частным видом дискретного можно считать дисперсное армирование, которое представляет собой хаотично или направленно расположенные в бетоне короткие стержни - фибры. Бетон с дисперсным армированием называют фибробетоном (Рис. 1, в). Внутреннее неметаллическое армирование рекомендовано для конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных по отношению к бетону средах. Кроме того, оно целесообразно в случаях, когда предъявляют особые требования немагнитности и радиопрозрачности: например в помещениях испытания высоковольтной аппаратуры, при наличии магнитных полей, в медицинских и других учреждениях и производствах с высокочувствительной аппаратурой [4, 343]. Комбинированное армирование рекомендовано при воздействии химически агрессивных по отношению к бетону сред, в электроизоляционных и других конструкциях, когда дополнительное внутреннее армирование требуется для обеспечения несущей способности. Как отмечалось, полимеркомпозитная арматура состоит из волокна и связующего. Волокно, составляющее порядка 70-90% объема, отвечает за механическую прочность, а связующее - за целостность и химическую стойкость композитной арматуры. Также для улучшения свойств арматуры вносятся специальные добавки и различные наполнители. В качестве связующих применяют преимущественно термореактивные синтетические смолы: фенольноальдегидные и кремнийорганические, отверждающиеся по механизму реакции поликонденсации (с выделением побочных летучих продуктов); эпоксидные, не выделяющие в процессе полимеризационного отверждения побочных продуктов реакции [5, 105]. Исходя из типа задействованных волокон при изготовлении стержневой арматуры в России применяются следующие варианты ее исполнения: стеклопластиковая (СПА), базальтопластиковая (БПА), арамидопластиковая (АПА) и углепластиковая (УПА). Также имеет место гибридный (комбинированный) вариант, например, когда стержень выполнен из стекловолокна, а его периодическая намотка из базальта и т.п. Наиболее широкое практическое распространение получили арматуры на основе стеклянных и базальтовых волокон, а арматуры из арамидных и углеродных волокон, ввиду высокой стоимости сырья для их изготовления, имеют пока ограниченное применение [6, 19]. Рис. 2. Виды поверхностного слоя полимеркомпозитной арматуры: а - с искусственными неровностями и навивкой; б - с напылением Для увеличения прочности сцепления полимеркомпозитной арматуры с бетоном на ее поверхности устраивают искусственные неровности, периодическую или плоскую навивку, либо выполняют специальное напыление (песчаное и т.п.). Периодическая навивка может быть одинарной или двойной. Основные виды поверхностей арматуры представлены на рис. 2. Качество композитной арматуры в основном зависит от технологии ее изготовления. В настоящее время на производствах используют методы ручного формования и напыления, намотки, пултрузии (фильерный) и нидлтрузии (бесфильерный). Метод ручного формования и напыления позволяется ввести в состав композитной арматуры 30-35 % волокна, метод намотки - 50-60 %, методы пултрузии и экструзии - более 70 % волокна. В настоящее время технологические линии позволяют производить стержни диаметром от 2,5 до 32 мм. Ограничения по диаметру связаны с обеспечением равномерной по объему пропитки, полимеризации связующего, а, следовательно, и качества изделий. Готовую арматуру диаметром до 8 мм сматывают в бухты, более 8 мм - режут на стержни определенной длины (до 12 м). В завершении хотелось бы заметить, что многие производители полимеркомпозитной арматуры достаточно часто приводят таблицы ее равнопрочной замены вместо стальной, оперируя при этом лишь равнопрочностью стержней при растяжении. Здесь руководствоваться следует результатами инженерного расчета армированных бетонных конструкций, комплексно охватывающего все свойства неметаллической арматуры, а не одним показателем.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.