- Матеріали для виготовлення
- Технологія виробництва композитної арматури
- Порівняння якісних характеристик
- Застосування композитної арматури
- Основні нюанси продукції
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Композитна арматура (з пластика) в останні роки часто становить конкуренцію звичайної сталевий. Це пояснюється рядом її переваг. Але у такого матеріалу є і свої недоліки, і особливості його застосування. Часто реклама заважає об'єктивній оцінці того чи іншого, і сьогодні в статті будуть представлені характеристики цього матеріалу, розказано про його видах і сферах застосування.
Матеріали для виготовлення
На сьогодні ринок композитно арматури представлений трьома видами такої:
- стеклопластиковой;
- базальтопластікових й;
- вуглепластиковою.
Арматура зі склопластику
Перший вид арматури робиться зі склопластику. Ця технологія з'явилася в СРСР близько 50 років тому. Тоді став набирати обертів друкований монтаж в радіоелектроніці, і в якості матеріалу для плат став використовуватися текстоліт, коли основою служила тканину, а скріплює складом - штучна смола. Пізніше замість звичайної тканини стали використовувати скловолокно, і це розширило застосування склопластику.
Він зайняв своє місце в авіабудуванні, виробництві меблів і товарів для дому, а іноді навіть у військовій промисловості. Поступово він став застосовуватися і в будівництві, і склопластикові арматура стала відмінним варіантом для каркасів фундаментів, що працюють в агресивних умовах - наприклад, у воді.
Матеріалами для склопластику служать скло і епоксидної смоли.
Базальтопластік в будівництві
Це матеріал містить не скловолокно, а базальтове. Технологія його виготовлення простіше, ніж скляного, адже для виробництва скла потрібно кілька видів сировини, а для базальтопластика - тільки базальт.
У порівнянні з попереднім композитом, базальтопластік відрізняється більш високим модулем пружності і межею міцності, має меншу теплопровідність, але кілька великою вагою.
Вуглепластик з карбонового волокна
Виготовляють його з карбонового волокна і тих же смол, але матеріал цей доріг. Пов'язано це з технологією виробництва карбонової нитки - основи таких матеріалів. Технологічний процес вимагає точного дотримань параметрів температури і часу обробки, оскільки вихідною сировиною для них служать органічні волокна.
Вуглепластики активно використовуються в автомобілебудуванні, виробництві спортивних товарів, авіа- і суднобудуванні, науці.
Углепластиковая арматура міцніше стеклопластиковой і має більший модуль пружності, але не позбавлена і недоліків. Так, велика крихкість цього матеріалу, що не дозволяє використовувати його в довгих напружених конструкціях на зразок плит перекриттів.
Технологія виробництва композитної арматури
Існують три способи виготовлення арматурних стержнів з композиту. Вони мають англійські назви, які відображають суть технології.
Нідлтрузія - це скручування окремих волокон в одне з одночасною просоченням і опліткою. Дозволяє досягти здешевлення процесу через високу швидкість таких технологічних ліній. Додання характерного для арматури рельєфу досягається обмоткою нитками періодичного профілю. Чим товщі арматура, тим більше число ниток використовується. Так, прути до 10 мм перетином обмотуються однією ниткою, від 10 до 18 - двома, а вище - чотирма. Вироби, виготовлені за таким методом, мають хороше зчеплення з бетоном завдяки своєму рельєфу - і це при тому, що у композитних матеріалів низький коефіцієнт зчеплення.
Метод плейнтрузіі полягає в попередньої формуванні основного стрижня і подальшої обмотки його спірально в двох напрямках.
Найстаріший спосіб виготовлення композитної арматури - пултрузії. Вона являє собою протягання сформованого, просоченого і вже отверділого волокна через систему фильер, які при температурі полімеризації пластика остаточно надають арматурі потрібну форму і витягають її. Цей спосіб відрізняє більш низька швидкість виробництва і більш висока собівартість.
Порівняння якісних характеристик
Щоб порівняти різні види композиту, а також провести порівняння їх зі сталлю, можна скористатися наступною таблицею.
| склопластикові | базальтопластікових | углепластиковая | сталь | |
| Міцність на розрив, МПа | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Відносне подовження, % | 2, 2 | 3 | 1, 6 | 25 |
| Модуль пружності, ГПа | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| теплопровідність | 0, 35 | 0, 3 | 1 | 46 |
| Гранична температура експлуатації, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
Крім цього, композитна арматура має таку властивість, як крихкість, що відрізняє її від сталевої в гіршу сторону. Через це, а також зважаючи на свою нестійкості до високих температур, вона не застосовується в конструкціях, що зазнають сильні згинальні навантаження і в тих місцях, які схильні до ризику пожеж.
переваги матеріалу
Композитна арматура має ряд переваг перед стандартною сталевий. До них відносяться:
- Підвищена міцність на розтягнення. Вона може в рази перевищувати таку у сталі.
- Стійкість до корозії. Пластмасова арматура не іржавіє.
- Низький коефіцієнт теплопередачі. На відміну від металу, пластик не створює містків холоду.
- Пластикова арматура не працює як антена - адже вона являє собою діелектрик і діамагнетик. Тому ймовірність радіоперешкод в спорудах з таким армуванням нульова.
- Мала питома вага. Сталева арматура в кілька разів важче.
- Температурний коефіцієнт розширення той же, що і у бетону, тому утворення тріщин з цієї причини виключено.
Недоліки композитних матеріалів
Переваги композитних матеріалів часто не можуть бути повністю розкриті через недоліки, які виявляють себе в ряді випадків застосування. Це перш за все:
- Низький модуль пружності. Пластикова арматури не жорстка, пружна деформація її знаходиться в низькому рівні еластичності цін (тобто здатність повернутися до початкової форми після припинення навантаження нижче).
- Крихкість. При додатку згинаючих зусиль така арматура не гнеться, а ламається. У зв'язку з цим загнути її без нагріву неможливо.
- Низька термостійкість. Склопластик при досягненні 150 градусів втрачає свої позитивні властивості, а при 300 - просто руйнується, при цьому виділяючи токсичні речовини. Вуглепластики мають більш високі робочі та граничні температури, оскільки самі по собі дороги і полімери при їх виготовленні використовуються більш дорогі, але і крихкість у них вище, ніж у інших видів. Сталь може працювати до 600-750 градусів, перш ніж почне розм'якшуватися і плавитися.
Застосування композитної арматури
Композитні вироби дуже добре зарекомендували себе там, де статичні навантаження поєднуються з агресивним середовищем - наприклад, в гідротехнічних спорудах. Іноді така арматура застосовується сама по собі, іноді - разом зі сталевою, що допомагає використовувати переваги обох видів і компенсувати недоліки один одного.
Вироби з поліетилену у вигляді сіток активно заміщають сталеві в цегляній кладці з облицюванням, де передбачений повітряний зазор. Сталеві сітки поступово піддаються корозії, і іноді це призводить до плачевних наслідків (може відвалитися шматок облицювання). Композит позбавлений такого недоліку.
рівнозначна заміна
Якщо розглядати таблицю в попередньому розділі і технічні характеристики конкретних виробів, то питання про рівнозначності вирішується в залежності від того, в яких умовах буде експлуатуватися конструкція з армованого бетону.
Так, дійсно, по міцності на розрив сталева арматура в поперечному перерізі 12 мм може бути замінена на склопластикову 8 мм, а сталева 18 - стеклопластиковой 14. Але все це актуально тоді, коли ця арматура потрібна виключно для утримування конструкції від розповзання під навантаженням. Простіше кажучи, так можна робити стрічкові і плитні фундаменти.
А ось в ситуаціях, коли має місце прогин, це правило не працює. Так, для виготовлення перемички або плити перекриття потрібно збільшити число стрижнів в 4 рази - адже модуль пружності у композиту в стільки ж разів менше. При посиленні навантажень в середині армованої композитом плити вона дійсно не лопне, але ось прогнеться більше, і підсумком може стати падіння шматків бетону на голову.
Низька межа пружності заважає використовувати композити при армуванні бетонних стовпів. Межа міцності бетону на стиск досить високий, але при підвищених навантаженнях на невелику одиницю площі, особливо якщо вони нерівномірні, модуль пружності може мати реальне значення при опорі руйнуванню.
На даний момент використання полімерної арматури регламентовано СНИП 5201-2003, і в нього внесені зміни у вигляді поправочних коефіцієнтів для розрахунку такої арматури в різних умовах експлуатації (додаток Л від 2012 року).
Основні нюанси продукції
За останні роки кількість фірм, що випускають композитну арматуру (особливо склопластикову), зросла в багато разів, а от якість їх продукції залишає бажати кращого. Ось кілька способів розпізнати шлюб:
- Зверніть увагу на колір продукції. Якісна арматура в одній партії завжди одного кольору. Якщо це не так - значить, був порушений температурний режим при виробництві.
- Тріщин і розшарувань бути не повинно. Їх легко побачити на зрізі.
- Розриви волокон знижують заявлені характеристики. Їх теж видно неозброєним оком.
- Нерівномірний профіль (навівка). Швидше за все, при виробництві використовувалося старе обладнання, де порушена безперервність.
Зараз вимоги до композитних матеріалів будуть посилюватися. Сталевий прокат дорожчає, і пластикова арматура має всі шанси витіснити сталеву з досить великого сегмента ринку. Безсумнівно, цим користуються не зовсім добросовісні виробники, тому слід бути напоготові.