СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ АРМАТУРА ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ выдержки и тезисы

-1-
СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ АРМАТУРА
ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
выдержки и тезисы
(специфика изложения и терминология приводятся в редакции авторов публикаций)
Стеклопластиковая арматура
и
стеклопластобетонные конструкции.
М,: Стройиздат,
Раздел 1.
Стеклопластиковая арматура представляет собой гетерогенную систему,
состоящую из ориентированных стеклянных волокон и полимерного связующего.
Высокопрочное стеклянное волокно в стеклопластиковой арматуре почти
полностью воспринимает воздействие растягивающих либо сжимающих усилий,
определяет деформативность арматуры, обусловливает изменение прочностных
характеристик арматуры при воздействии агрессивных сред, температуры,
влажности и т.д. Поэтому, свойства арматуры в известной степени, "копируют"
свойства стеклянного волокна.
Полимерное связующее в стеклопластиковой арматуре выполняет роль
клеящей среды, объединяющей отдельные волокна в монолитный стержень и
обеспечивающей совместную их работу, а также защищает волокно от
механических повреждений. Кроме того, связующее в зависимости от
функционального назначения конструкций и условий их эксплуатации должно
обеспечивать высокую коррозионную стойкость арматуры, требуемые
электротехнические и другие свойства, Для удовлетворения указанных выше
требований полимерное связующее должно обладать плотностью сшивки
трехмерной структуры, адгезией к стеклянному волокну, химической стойкостью и
высокими электротехническими свойствами.
Стеклопластиковая арматура может быть использована для создания
конструкций из бетонов, клееной древесины, пластмасс и других материалов.
Условия эксплуатации и функциональное назначение конструкций могут быть
также различными, поэтому их применение должно быть технически и
экономически обосновано.
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-2-
Армирование конструкций эксплуатируемых в агрессивных средах.
Анализируя комплекс свойств исходного сырья используемого при
изготовления и результаты испытаний арматурных стержней, можно констатировать, что арматура приобретает ряд отличительных свойств, к которым в
первую очередь относятся высокая коррозионная стойкость арматуры и
диэлектрические свойства. Кроме того, модуль упругости, температурный
коэффициент линейного расширения и объемная масса стеклопластиковой
арматуры значительно меньше, чем эти показатели стальной арматуры.
Используя перечисленные отличительные свойства стеклопластиковой
арматуры, можно создавать армированные конструкции с принципиально новыми
свойствами. Внедрение этих конструкций в практику строительства дает
значительный технико-экономический эффект.
Срок службы железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в зданиях с
различными
агрессивными
средами,
значительно
сокращается.
Так,
строительные конструкции цехов основных производств на заводах
искусственного волокна подвержены воздействиям различных агрессивных
агентов: фундаменты, перекрытия, колонны и стены к воздействию кислот; все
конструкции - воздействию агрессивных газов (сероводорода, сернистого газа и
сероуглерода) в сочетании с высокой влажностью воздуха. В сборных
железобетонных конструкциях на этих предприятиях коррозия арматуры
развивается настолько интенсивно, что через несколько лет эксплуатации они
нуждаются в капитальном ремонте либо замене [13].
В комбинатах минеральных удобрений под воздействием солевой коррозии
также интенсивно разрушаются конструкции из железобетона и кирпичная кладка
из красного кирпича низких марок. Срок службы складских помещений для
минеральных удобрений сокращается до 7 лет. На молочных заводах, на предприятиях, вырабатывающих фруктовые соки и консервы, на мясокомбинатах (при
воздействии растворов органических кислот и солей) стальная арматура
корродирует. Агрессивные среды в сельскохозяйственных животноводческих
помещениях разрушают железобетонные конструкции, технологические трубопроводы [14], свайные основания и т.п.
Основной причиной разрушения железобетонных конструкций является
коррозия стальной арматуры и, кроме того, в большинстве случаев разрушаются
традиционные цементные бетоны. В связи с этим для создания
долговечных армированных конструкций, как правило, требуется не только
замена стальной арматуры стеклопластиковой, но и использование бетонов
специальных составов, химически стойких в реальных эксплуатационных
условиях. В качестве таких бетонов могут быть использованы полимербетоны,
полимерцементные бетоны, полимерсиликатные бетоны, бетоны на цементах
Сорреля и др.
Таким образом, высокая коррозионная стойкость стеклопластиковой
арматуры предопределяет ее использование в долговечных армированных
конструкциях из специальных бетонов. Эти конструкции предназначены
для замены железобетонных конструкций (панелей перекрытий,
ограждающих конструкций, колонн, балок и прогонов, технологических
трубопроводов,
резервуаров
и
других
видов
конструкций
и
технологического оборудования).
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-3-
Химическая стойкость арматуры.
Было обследовано состояние железобетонных конструкций в реальных условиях
эксплуатации на заводах синтетических волокон (кислая среда), на комбинатах и
складах минеральных удобрений (солевая коррозия). В процессе этих обследований
установлено следующее. На заводах синтетических волокон железобетонные
конструкции подвергаются воздействию растворов серной кислоты различных
концентраций, а также сероводорода, сероуглерода и сернистого газа. Под
воздействием растворов серной кислоты происходит разрушение стальной арматуры, а
также традиционного цементного бетона. Срок эксплуатации железобетонных
конструкций в таких условиях не превышает 4 . . 5 лет.
Например, на кислотной станции Светлогорского завода искусственного волокна
ребристые железобетонные панели перекрытий над технологическими тоннелями после
каждых 4-х лет эксплуатации заменяются. При воздействии солей на складах и
комбинатах минеральных удобрений также наблюдается коррозия стальной арматуры в
железобетонных конструкциях. Срок их службы в этих условиях сокращается до 7 лет.
Таким образом, при замене железобетонных конструкций конструкциями из
специальных коррозионностойких бетонов со стеклопластиковой арматурой
представляется возможным существенно повысить их долговечность и
обеспечить требуемые сроки эксплуатации промышленных зданий и сооружений.
Результаты проведенных опытов и исследований стальной и стеклопластиковой
арматуры показывают, что в первые 50…60 суток происходит снижение прочности
стеклопластиковой арматуры, затем этот процесс замедляется и приобретает
прямолинейный характер. Снижение прочности стальной арматуры происходит
значительно активнее.
Например, в 1 н растворе H 2SO4, через 50 . . .60 сут стальная арматура
полностью теряет прочность и разрушается, а стеклопластиковая теряет
примерно 10%.
Прочность стеклопластиковой арматуры под воздействием 1 н
раствора H 2SO4 в течение 300 суток снижается на 15%, в течение 900 суток - на 20%.
В растворе сильвинита за 50. . . 60 суток прочность стальной арматуры практически
не снижается, а стеклопластиковой — уменьшается на 5%.
В насыщенном растворе сильвинита остаточная прочность стеклопластиковой арматуры через 900 суток составляет 90%, стальная арматура к этому
времени разрушается. Таким образом, из графика следует, что долговечность
стеклопластиковой арматуры значительно превышает долговечность стальной
арматуры [12].
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-4-
Приложение 1.
(выдержки)
Исследования коррозионной стойкости
неметаллической арматуры.
ОАО «НИЦ «Строительство»
НИИЖБ им А.А.Гвоздева, г. Москва. 2010 г.
Испытания проводились для определения коррозионной стойкости композитной арматуры
к воздействию различных агрессивных сред по следующим нормативным документам:
1. Методика определения стойкости композитной арматуры к коррозионному растрескиванию в
щелочной среде при создании напряжения в арматуре (Методика НИИЖБ).
2. Определение «Группы химической стойкости» ГОСТ 9.071-76.
3. Определение стойкости к воздействию соляного тумана с агрессивными добавками из
сернокислого натрия при температуре минус 40°С по ГОСТ 9.401-91, метод 20. Цикл испытаний
ОМ2.
Выводы:
Неметаллическая композитная арматура «Лиана» обладает высокой стойкостью к
хрупкому разрушению в щелочной среде бетона не менее 80 лет, а также имеет первую
группу химической стойкости при воздействии кислот, щелочей, морской,
минерализованной и аммиачной воды, как при комнатной, так и при повышенной
температуре.
Арматура не повреждается от воздействия соляного тумана, сернистого газа,
изменения влажности воздуха, процессов замораживания и оттаивания.
Зав. лаб., доктор технических наук, профессор
НИИЖБ им Гвоздева А.А. г. Москва
Степанова В.Ф.
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-5-
Влияние температуры на физико-механические свойства
арматуры.
В процессе изготовления и эксплуатации бетонные конструкции со
стеклопластиковой арматурой могут находиться в различных температурных и
влажностных условиях. Например, при изготовлении таких конструкций для сокращения
сроков твердения бетонов используется пропаривание. При этом арматура подвергается
совместному воздействию высоких температур и влаги. Кроме того, конструкции могут
эксплуатироваться при отрицательных и положительных температурах. В условиях
пожара конструкции испытывают одновременное воздействие высоких температур и
огня. В связи с этим для обеспечения надежности конструкций необходимо знать
способность арматуры противостоять нагреву и охлаждению, а также действию
парообразной влаги.
В процессе исследований физико-механических свойств стеклопластиковой
арматуры при воздействии температур от -40 до +450°С испытаниям подвергалась
арматура диаметром 3 и 6 мм, изготовленная из алюмоборосиликатного волокна.
Как показали исследования, прочность арматуры предварительно
выдержанной при температурах от -40 до+350°С, остается постоянной, так как
процессы проявления пластических свойств полимера и вымораживания адсорбционной
влаги в этом интервале температур носят обратимый характер.
При снижении температуры прочность образцов арматуры возрастает и
при температуре минус 40°С повышается на 35 . . .40%. В интервале отрицательных
температур наблюдается упрочнение стеклопластика аналогично упрочнению
стеклянного волокна по причине вымораживания адсорбционной влаги. С повышением
температуры прочность арматуры снижается. Это явление можно объяснить
проявлением пластических свойств связующего. При температуре выше 350°С
прочность арматуры снижается.
* Примечание
В соответствии с протоколом испытаний от 14 июня 2006г. № 1202-КЛ испытательного
центра пожарной безопасности «Пожполитест» АНО по сертификации «Электросерт»,
Московская обл, г. Королёв, железобетонной ненесущей наружной панели,
изготовленной по ТУ 66—9-083-2001 с гибкими связями из базальтопластика
фактический предел огнестойкости испытанного образца по ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ
30247.1-94 составил не менее 151 минуты.
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-6-
Панели междуэтажных перекрытий для предприятий
синтетических волокон.
В ИСиА Госстроя Беларуси БССР были проведены расчеты экономической
эффективности, получаемой от внедрения стеклопластобетонных ребристых панелей
взамен железобетонных. Стойкость стеклопластиковой арматуры в условиях
непосредственного воздействия раствора серной кислоты в 7-10 раз выше, чем
стальной арматуры. Полимербетон ФАМ практически не разрушается в серной
кислоте, поэтому при расчёте предполагаемого эффекта принято, что срок службы
стеклопластобетонных панелей на Светлогорском комбинате искусственного волокна
будет не менее 20 лет. Таким образом, долговечность стеклопластобетонных
конструкций будет в 4-5 раз выше, чем железобетонных.
Электролизные ванны для предприятий цветной металлургии.
Электролизные ванны на предприятиях цветной металлургии изготавливаются из
железобетона с внутренней футеровкой винипластовым или свинцовым листом. Срок
эксплуатации таких ванн не превышает обычно 3-х лет. В процессе эксплуатации
стеклопластбетонных электролизных ванн на Усть-Каменогорском комбинате цветной
металлургии выявлены следующие преимущества. Срок службы ванн, армированных
стеклопластиковой арматурой, превышает 10 лет. Первоначальные затраты на их
изготовление снижаются в 1,5 раза. Более чем в три раза сокращаются
производственные затраты, связанные с остановкой производства на замену ванн.
Уменьшаются потери электричества за счет утечки тока. Повышается качество цветного
металла из-за отсутствия присадок свинца (от футеровки) или железа (от стальной
арматуры).
Узлы трехслойных кирпичных стен зданий
(с применением стеклопластиковых связей).
В настоящем альбоме даны типовые детали наружных трехслойных стен со
стеклопластиковыми связями. Теплоизоляция применяется из листов пенополистирола
или минеральной ваты.
Типовые детали применяются для зданий высотой до 15 м.
В альбоме приведены цокольные узлы, когда стены подвала – трехслойные кирпичные,
трехслойные монолитные, сборные из фундаментных блоков с утеплителем с
внутренней стороны.
Детализированы только узлы со стеклопластиковыми связями. Другие узлы решаются,
как и при однослойных кирпичных стенах.
Стеклопластиковые связи изготавливаются из стеклопластиковой арматуры СПА-6,
производимой по техническим условиям «Стеклопластиковая арматура»
Основные физико – механические свойства стеклопластиковой арматуры приведены в
таблице:
н/н
1
2
3
4
5
6
7
8
Показатель
Плотность
Масса стержня Ø 6 мм
Длина стержня массы 1 кг
Нормативное сопротивление разрыву
Допустимая максимальная температура
конструкции
Теплопроводность
Коэффициент линейной температурной
деформации
Начальный модуль упругости
Ед. изм.
г/см3
г/м
м
МПА
Величина
1,9-2,0
52-62
16-19
1400
°С
300
Вт/м°С
0.60
1/°С
0,58*10-5
МПА
50000
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-7-
3. Конструкция трехслойной стены
Трехслойная стена состоит из внутреннего-несущего, наружного-защитного и
среднего-теплоизоляционного слоев.
3.1.Несущий слой. Его толщина и тип материала (сорт и прочность кирпича и
раствора) устанавливаются расчетом. Марка раствора должна быть не менее 50.
Перекрытиями загруженная несущая стена толщиной 120 мм может применяться
только в 1-2 этажных зданиях, если это подтверждается расчетом.
3.2. Защитный слой (самонесущий). Он устраивается толщиной в полкирпича и
стеклопластиковыми связями крепится к несущему слою. Использовать цементный
раствор марки не менее 50.
3.3. Теплоизоляционный слой. Для его устройства используются плиты
пенополистирола или минеральной ваты.
3.4. Толщина теплоизоляционного слоя устанавливается расчетом.
3.5. Если для теплоизоляции используются несколько слоев пенополистирола или
минеральной ваты, плиты в слоях должны перекрываться.
3.6. Если теплоизоляция из пенополистирола, для ее защиты от огня по периметру
проемов и периметру стены у чердака должен устраиваться слой минеральной ваты.
3.7. Трехслойная стена должна иметь требуемые нормами сопротивления
паропроницанию и воздухопроницанию.
3.8. Стеклопластиковые связи. Они используются для связки кирпичных слоев
(несущего и защитного).
3.9. Если устраивается воздушная вентиляционная прослойка, дополнительно
используются пенополистирольные колодки (100x100 мм) толщиной 50 мм, которые
устанавливаются
на
стеклопластиковые
связи.
Эти
колодки
фиксируют теплоизоляционный слой, создавая воздушную вентиляционную прослойку.
3.10. Минимальное число связей на 1 м2 глухой стены:
а)
в зданиях до двух этажей
- 4,
б) в зданиях более двух этажей - 5.
3.11. Максимальное расстояние между связями по высоте стены не должно
превышать 1000 мм.
3.12. Дополнительные связи ставятся через 300 мм: у проемов, у деформационных
швов, у карнизов и других свободностоящих краев защитного слоя.
3.13. Под балконами ставятся дополнительные ряды стеклопластиковых связей.
3.14. При использовании стеклопластиковых связей сопротивление теплопередаче
стены уменьшается только на 2 % .
3.15. Величина расчетной силы анкеровки связи в шве кирпичной кладки при марке
раствора 50 дана в таблице:
№
1.
2.
.
Способ анкеровки
Арматура длиной 100 мм
Арматура длиной 200 мм
Арматура длиной 100 мм с
анкером
Ед изм
кН
кН
Величина силы анкеровки
0.200
0.500
кН
0,500
3.16.Для крепления столярных изделий в кладку ложатся опилкобетонные кирпичи.
3.17.Толщина защитного слоя, если на него опирается балкон, устанавливается
расчетом.
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-8-
Отличительные свойства стеклопластиковой арматуры
(свойства арматуры обобщены на основании материалов публикаций,
используется терминология авторов публикаций).

Расчетное сопротивление разрыву арматуры превышает расчетное
сопротивление
стальной арматуры класса A-III в 3,0 - 5,2 раза.

Отсутствует текучесть материала под нагрузкой, что позволяет
использовать
полные
характеристики напряжения временного
сопротивления разрыву.

Относительное удлинение при растяжении от 5 до 12 раз меньше, чем у
стальной
арматуры.

Модуль упругости в зависимости от вида примененных волокон и
технологии производства обеспечивается в диапазоне 55 000 – 200 000
МПа.

Арматура
обладает
высокой
коррозионной
стойкостью
к
воздействию агрессивных сред (кислотоустойчива, устойчива к
воздействию солей, газов, щелочей, водной среды.

Коэффициенты теплового расширения арматуры и бетона практически
совпадают, что
снижает трещинообразование в конструкциях при
перепадах температур.

Является диэлектриком (не электропроводна).

Практически не проводит тепло. Теплопроводность в 100 раз меньше, чем
у стали.

Не теряет свойств при низких температурах.

Радиопрозрачна (арматура не создает экранирующий эффект),

Магнитоинертна (исключено изменение прочностных свойств конструкций
под воздействием электромагнитных и электрических полей).

Удельный вес в 4 раза меньше, чем у стальной арматуры.

Длина арматурного стержня не ограничена (оборудование позволяет
обеспечить любую мерную длину под требование проекта).*
Арматура стеклопластиковая относится к горючим трудновоспламеняемым
материалам (согласно протоколу испытаний Научно – практического центра
Минского городского управления МЧС Республики Беларусь от 01.11.2010 №
23/92).
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов
-9-
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1. При армировании предварительно напряженных и ненапряженных бетонных
конструкций (пористые, крупнопористые, тяжёлые и ячеистые бетоны), а также
каменных конструкций, работающих при систематическом воздействии
температур не выше плюс 1000С и не ниже минус 700С, эксплуатируемых в
различных, в том числе агрессивных средах.(*)
2. При изготовлении стен с применением мелкоштучных материалов (кирпича,
камней, мелких блоков и т.п.), за исключением пустотелых бетонных камней (в т.
ч. в зимнее время, когда в раствор вводятся различные добавки, вызывающие
коррозию стальной арматуры).
3. При изготовлении электроизолирующих конструкций (осветительные опоры,
опоры ЛЭП, изолирующие траверсы и т.п.).
4. Для изготовления коррозионностойких сооружений и конструкций,
эксплуатируемых в агрессивных средах (электролизные ванны, кабельные
тоннели, канализационные кольца, коллекторы, теплоцентрали и т.п.).
5. Для усиления клееных деревянных конструкций
6. При устройстве (ремонте) дорожного полотна, мостовых перекрытий, опор
дорожных ограждений, тротуарных плит, бордюров.
7. При устройстве сооружений берегоукрепления водоемов, подпорных стен,
откосов, припортовых и других сооружений в акватории озер и рек, в том числе
сооружений мелиорации.
8. При строительстве зданий с повышенными требованиями к немагнитности и
отсутствию экранирующего эффекта (ограждающие конструкции для помещений с
высокочувствительным электронным оборудованием, радиолокационные здания
аэропортов, больницы и т.д.).
9. При изготовлении тонкостенных конструкций (наиболее
применение)
различного
назначения
(перегородки,
звукоизолирующие панели).
эффективное
ограждения,
10. При изготовлении конструкций малых архитектурных форм.
11. При проведении реставрационных работ.
12 При проведении работ по содержанию и ремонту жилого фонда.
13.Арматуру в установленном порядке можно применять для изготовления:
гибких связей используемых в слоистой кладке кирпичных зданий,
пространственных сеток, каркасов и стержней для армирования конструкций.
Примечание. При проектировании и применении
композитобетонных
конструкций используют расчетные методики на железобетонные конструкции с
учётом характеристик неметаллической арматуры и опираясь на ряд ТНПА
разработанных в РФ, СНиП 52-01-2003 Бетон и железобетонные конструкции.
Основные положения; СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от
коррозии; ГОСТ 31384-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от
коррозии. Общие технические требования (межгосударственный стандарт); ГОСТ
31383-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы
испытаний (межгосударственный стандарт).
ОДО «ТермоДекор», г.Гомель, ул. Речицкое шоссе,7а , ./0232/ 732-732, /044/ 7-731-731, /029/ 677-87-06 Вадим Асвинов
Утепление – Фасады – Санация – Декоративки – Гидроизоляция – Бассейны – Ремонт бетонов