Полимеркомпозитная арматура

29.05.2020

Полимеркомпозитная арматура
Полимеркомпозитная арматура (ПКА) представляет собой инновационную разработку в области современных материалов для строительной индустрии. Такая арматура превосходит стальные аналоги по прочности, устойчивости к действию внешних факторов и ценовым характеристикам. Она активно используется при армировании бетонных конструкций, укреплении дорожного полотна, строительстве фундаментов и прочих строительных процессах. В результате производства ПКА получается материал, который в полной мере удовлетворяет всем современным требованиям качества, безопасности и надежности. Кроме того, композитная арматура отличается неприхотливостью в эксплуатации. Ее можно использовать в большом температурном диапазоне — от -70°C до +100°C. При этом ПКА обладает длительным сроком службы и отличается высокой степенью устойчивости к коррозии. Однако применение полимеркомпозитной арматуры возможно лишь с определенной осторожностью. Это связано с тем, что нормативная база развита недостаточно, и для широкого использования ПКА при проектировании должна быть разработана на основе всесторонних исследований.  
Железобетон был создан ненамеренно в середине XIX в. и принципиально изменил развитие строительной науки и техники. К первой трети XX в. железобетон уже завоевал лидирующие позиции в строительстве и до сих пор остается основным современным конструкционным материалом. Как показала строительная практика, несмотря на многочисленные преимущества, железобетон обладает рядом недостатков, в результате чего в настоящее время ведутся исследования по разработке нового материала, который исключит недостатки арматурной стали и будет иметь все ее преимущества. Альтернативой стальной арматуре, как заявляют изобретатели, становится композитная (полимеркомпозитная) арматура. Последние 15 лет композитные материалы стали наиболее выгодными при применении их в изгибаемых бетонных конструкциях. В настоящее время каждый год в мире используется более 10 миллионов погонных метров такой арматуры. Первые упоминания о полимеркомпозитной арматуре относятся ко второй половине XX в., а исследования по созданию высокопрочной неметаллической арматуры, изучению ее свойств и рациональной области использования были начаты в СССР и США еще в 1960-м году. Позже в ряде других стран (Япония, ФРГ, Великобритания, Канада) ПКА довольно успешно была внедрена на некоторых объектах нового строительства. На строительном рынке сегодня работает более 50 производителей композитной арматуры. Первыми крупными производителями неметаллической арматуры являются знаменитые компании из Канады и Соединенных Штатов Америки: Marshall Vega Corporation (Маршал Вега Корпорэйшион) — компания наладила производство в 1974 году; другая компания Хьюгз Брозерз (Hughes Brothers, расположенная в Небраске, США) — изготовление композитной арматуры было начато в 1984 году. Эта компания до сих пор является одной из крупнейших на территории Северной Америки; а крупнейший производитель в Канаде, находится в Квебеке — это компания Пултрал — современные производственные площадки обеспечивают изготовление неметаллической арматуры с 1987 года. Большой вклад в изучение композитных материалов внесли известные ученые XX в., такие как О. Я. Берг, А. А. Гвоздев, Н. Г. Литвинов, В. Ф. Набоков, Л. С. Фридман, В. М. Власов, а также более современные, в том числе молодые ученые, исследующие вопросы ПКА и по сей день, такие как В. Ф. Савин, О. С. Середина, А. Е. Лапшинов, Т.Елсайед и другие [6]. Соотношение преимуществ инедостатков ПКА В рамках реализации плана мероприятий «Развитие отрасли производства композитных материалов», согласно распоряжению Правительства РФ от 24 июля 2013 г N° 1307-р, создана группа научных производственных предприятии, специализирующихся на разработке, производстве и маркетинге композитной стеклопластиковой арматуры. Указанные предприятия должны выполнять работы по распространению композитных материалов, обеспечивающие полный цикл использования: от расчетов в проектной документации до сопровождения строительно-монтажных работ на объекте.
Одним из самых продолжительных этапов, в частности на крупных объектах, является обоснование необходимости применения ПКА и разработка специальных технических условий на конструктивную часть проектной документации с последующим согласованием их в ООО «НИИЖБ» г. Москва и Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации. Этот этап является дополнительным и необходимым для использования той продукции, чья нормативная база недостаточна для свободного применения. В постановлении правительства РФ N1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» обязательно к использованию упомянут раздел СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». В этом документе есть лишь упоминания о расчётных предпосылках для композитной арматуры, но в п. 6.2.2 в качестве арматуры упоминается только металлическая арматура, что однозначно исключает использование композитной. Помимо этого существенного недостатка, композитная арматура имеет ряд преимуществ по сравнению со стальной арматурой, основным из которых, например, является то, что ПКА не подвержена коррозии.
Экологична композитная арматура. Не выделяет вредных и токсичных веществ при хранении и эксплуатации.
Долговечность. В зависимости от условий эксплуатации и антикоррозийной защиты Не менее 50 лет, даже в морской воде.
Замена по физико-механическим свойствам 6А-III, 8A-III, 12A-III, 14A-III, 16A-III и т. д. АСП-4, АСП-6, АСП-8, АСП-10, АСП-12. Параметры равнопрочного арматурного каркаса при нагрузке 25 т/м2 При использовании арматуры 8A-III, размер ячейки 14х14 см. Вес 5.5 кг/м2 При использовании арматуры АСП-8 размер ячейки 23х23 см. Вес 0,61 кг/м2 Уменьшение веса в 9 раз. Сравнительная длина и масса арматур 6А-III — 4504 м/т 8A- III — 2531 м/т 12A- III — 1126 м/т 14A- III — 826 м/т 16A- III — 632 м/т АСП-4–48780 м/т АСП-6–20618 м/т АСП-8–11299 м/т АСП-10–7092 м/т АСП-12–4897 м/т Но углубляясь в нормы и рассматривая другие нормативные документы, можно увидеть, что в СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах» также представлены уточняющие положения по расчёту только для металлической арматуры, что также является сдерживающим фактором для широкого использования ПКА. Согласно п. Л.2.5 СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положение» ПКА не работает на сжатие, и расчётное сопротивление сжатию необходимо принимать равным нулю. Кроме того, наблюдается значительно худшая работа материала по второй группе предельных состояний (прогиб и трещинностойкость). Модуль упругости композитной арматуры (50 ГПа), что примерно в 4 раза меньше чем металлической арматуры (210 ГПа).
На основании всего вышесказанного можно заключить, что область рационального применения композитной арматуры весьма ограничена: армирование дорожного полотна либо железнодорожных шпал, дорожных и тротуарных плит, в меньшей степени — протяженных фундаментов, либо настилов и ограждений мостов.