Модуль упругости стеклопластиковой арматуры

Композитная стеклопластиковая арматура назначение, технические характеристики, свойства и область применения

Назначение

Композитная стеклопластиковая арматура – вид строительной арматуры, она производится в виде стержней разной длинны, имеющих внешнее сечение в виде спирали. Изготавливается из стекловолокна и связующих смол. Волокно обеспечивает необходимую прочность, а смола связывает волокна между собой.

Внедрение в технологию строительства данной арматуры не только снижает стоимость работ до 50%, но также увеличивает срок эксплуатации объекта. Достоинством данной арматуры является высокая прочность и малый удельный вес. Поэтому такая арматура является сильным конкурентом простой металлической арматуры. Стеклопластиковая арматура обладает рядом физико-механических качеств позволяющих использовать ее в очень агрессивных средах. Со временем материал не ржавеет, не разрушается при контакте с бетоном. Благодаря своим плюсам, композитная стеклопластиковая арматура практически вытеснила металлическую во многих областях строительства: армирование ленточных и монолитных фундаментов в малоэтажном строительстве, армировании бетонной стяжки пола. Она нашла применение во многих уголках нашей планеты. Используется при строительстве небоскребов в странах Востока, стройплощадках Европы, а в Японии — это основной вид арматуры при строительстве зданий, к которым предъявляют повышенные требования к сейсмической устойчивости.

Технические характеристики

Свойства

— Композитная арматура в 9 раз легче классической арматуры из металла, при этом ее прочностные характеристики лучше в 3 раза. Это дает возможность уменьшать диаметр, сохраняя все необходимые характеристики.

— Стеклопластиковая арматура имеет долгий срок эксплуатации. Срок годности арматуры из композитных материалов практически не ограничен. По мнению экспертов, данная арматура способна сохранять свои технические характеристики в возведенном объекте не менее 80-100 лет. Это позволяет минимизировать ремонтные работы и повысить срок эксплуатации готового объекта.

— Устойчивость к химическим воздействиям. Стеклопластиковая арматура не реагирует на воздействие щелочной и кислотных сред. В процессе ее эксплуатации не происходит окисление, и соответственно нет проявлений коррозии. Это позволяет избавиться от появления трещин и разрушения бетонных конструкций в следствии внутренних напряжений. Такие напряжения появляются при коррозии металлической арматуры.

— Не является источником электромагнитных помех. Имеет низкий коэффициент теплопроводности.

— Стеклопластиковая арматура, благодаря своим уникальным диэлектрическим и теплопроводным свойствам широко используется при возведении жилых домов. Армирование бетонных конструкций материалом с хорошими диэлектрическими свойствами позволяет избавиться от возможных электромагнитных помех, после введения здания в эксплуатацию. Низкий коэффициент теплопроводности, дает возможность экономить на отоплении зданий, так как стеклопластиковая арматура не создает «мостки холода» и не увеличивает потери тепла.

— Стоимость стеклопластиковой арматуры в 1.5 — 2 раза ниже, чем стоимость стальной арматуры равнопрочностного диаметра. Большая экономия при строительстве достигается за счет уменьшения стоимости как самого материала, так и стоимости его доставки и монтажа. Стеклопластиковую арматуру легко разгружать, при этом не требуется специальная техника или большое количество рабочих.

— Простота в доставке. Стеклопластиковая композитная арматура реализуется бухтами диаметр которых составляет порядка 1 метра. Вес такой бухты колеблется от 7 до 10 кг. Так упаковываются все виды арматуры, диаметр прутков которых не более 10 мм. Это позволяет перевозить стеклопластиковую арматуру в легких грузовиках, или даже в багажнике легкового автомобиля. Стальную арматуру перевозят в грузовых автомобилях с длинным кузовом, при этом для ее загрузки и разгрузке необходима специальная техника.

— Стеклопластиковая арматура обладает высокими противопожарными характеристиками. Данный материал не горит. Ее можно эксплуатировать внутри бетона в широком диапазоне температур от -70 до +600 градусов по шкале Цельсия. Если на арматуру в течении длительного времени воздействовать температурой более 200 градусов, то она, как и бетон, потеряет свои эксплуатационные свойства.

— Арматура изготовляется в прутах необходимой длинны. Это позволяет значительно экономить на остатках, и оптимизировать условия монтажа.

— Стеклопластиковая арматура имеет близкий к бетону коэффициент расширения. Благодаря этому она не разрушает бетон при повышении температуры, что повышает срок эксплуатации сооружения.

— Прочностные характеристики и внутренне напряжение в прутках не изменяются при изгибе стеклопластиковой арматуры. Поэтому, при развертывании бухты, пруток принимает свою первоначальную прямую форму. Это значительно ускоряет и облегчает монтажные работы, и дает возможность экономить на хранении и перевозке.

— Простота в монтаже. Арматуру можно «вязать» применяя минимальное количество подсобных инструментов и дополнительных материалов. Резать стеклопластик можно с помощью болгарки, торцовки или даже ножниц и кусачек.

Область применения

Стеклопластиковая арматура используется при возведении различных зданий и сооружений, в соответствии с техническим заданием сформулированным в проекте строительства:

— При строительстве производственных и гражданских зданий при армировании фундаментов, стяжек и стен.

— Для укрепления автомагистралей и дорог местного значения внутри дорожного полотна.

— Практически любых зданий и сооружений из бетона в качестве стержней и сеток в различных конструкциях.

— При возведении кирпичных многослойных стен.

Надо отметить, что стеклопластиковая арматура наиболее актуально там, где имеется химически активная среда, и где применение металлической арматуры значительно ухудшает качественные характеристики возводимого сооружения. Ее использование оправдано при возведении портовых сооружений и для укрепления линии побережья и рек.

— При строительстве канализационных и мелиорационных сооружений.

— При строительстве сооружений с повышенными требованиями к химической устойчивости.

— При проведении работ по внешнему утеплению зданий.

— При производстве бетонных изделий с внутренним преднапряжением.

© ООО «КГК». «Композит Групп Краснодар» — производство и продажа композитной стеклопластиковой арматуры в Краснодаре с доставкой по России и СНГ.
Адрес офиса: 350072, Россия, Краснодар, ул. Московская, дом 162, третий этаж , офис 3.
Звоните: +7 (861) 944-16-27, +7 (861) 944-16-28 . Пишите: office@composit-group.ru.
ИНН 2308245053, КПП 230801001, ОГРН 1172375037240

Присоединяйтесь к нашим группам в социальных сетях ВКонтакте, Facebook, Google+, Youtube, Twitter.

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Стеклопластик представляет собой композиционный материал, в состав которого входит стекловолокно и связующее вещество. Стекловолокно является армирующим элементом, обеспечивающим необходимые прочностные характеристики, а связующее вещество – это наполнитель, равномерно распределяющий усилия между армирующими волокнами и обеспечивающий их защиту от воздействий окружающей среды [1].

Основные плюсы композитной арматуры заключаются в её малом весе, высокой прочности на разрыв, высокой химической и антикоррозионной устойчивости, низкой теплопроводности, малом коэффициенте теплового расширения и в том, что она является диэлектриком. Высокая прочность на разрыв, значительно превышающая аналогичный параметр у стальной арматуры при равном диаметре, позволяет применять композитную арматуру меньшего диаметра взамен стальной. Тем не менее, этот материал имеет и определенные недостатки, которые обычно не являются критическими, но учитывать их все же необходимо. Одним из таких недостатков является низкий модуль упругости [2].

С целью расширения области применения стеклопластиковой арматуры в строительстве

Целью данной работы является расширение области применения стеклопластиковой арматуры в строительстве. На первом этапе работы выполнено экспериментальное определение модуля упругости растяжению стеклопластиковой арматуры.

Для исследования были подготовлены образцы стеклопластиковой арматуры диаметром 10 мм и длиной 330 мм. Перед началом эксперимента был определён действительный диаметр образцов путем взвешивания их на гидравлических весах и затем вычислена площадь сечения арматуры по формуле (1).

где – масса образца, кг;

– плотность стеклопластика, 1900 ;

– длина образца, м.

Испытание образцов стеклопластиковой арматуры на осевое растяжение с целью определения модуля упругости производилось в соответствии с требованиями ГОСТ 31938-2012 [3]. Испытание производилось на разрывной машине Р-5 соответствующей требованиям ГОСТ 28840-90 [4]. В первом опыте для измерения деформаций использовался экстензометр модели EDP-5A-50 (рис.1) тезометрического типа производства TML Tokyo Sokki Kenkyujo Co. Ltd. В качестве регистрирующего устройства использовалась тензостанция Zet 017-T8 производства ЗАО «ЭТМС». Во втором для измерения деформаций использовался рычажный тензометр Гугенбергера (рис.2). По результатам испытаний оба прибора показали приблизительно одинаковый результат относительного удлинения образца, разница в показаниях составила 3,3%.

Рис.1. Измерение деформации с помощью экстензометра EDP-5A-50

Рис.2. Измерение деформации с помощью рычажного тензометра Гугенбергера

При проведении первого опыта экстензометр подключался к тензостанции Zet 017-T8 через мост Уитстона. Испытание проводились по четверть мостовой схеме. Схема моста Уитстона, используемая при проведении испытаний, приведена на рисунке 3.

Рис.3. Схема подключения тензорезистора с использованием моста Уитстона.

Модуль упругости Е стеклопластиковой арматуры определялся как отношение напряжений σ к соответствующей относительной деформации ε. Деформация замерялась при трехкратном нагружении-разгружении образца в диапазоне нагрузок в пределах начального линейного участка диаграммы. Удлинение образца l₂, l₁ измерялись при уровне 30% и 10% соответственно. Обработанные результаты занесены в таблицу 1.

Неметаллическая композитная арматура и модуль упругости

Некоторые специалисты утверждают, что неметаллическая композитная арматура не может широко применяться в строительстве, потому что имеет малый модуль упругости – это один из самых распространенных мифов, касающихся композитной арматуры. Давайте разберемся, так ли это.>

Малый модуль упругости

Модуль упругости – это важнейший показатель, который используется в расчетах бетонных конструкций. Он важен потому, что предотвращает раскрытие микротрещин в конструкциях. Как говориться в СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», модуль упругости важен для конструкций, работающих на прогиб. Что это за конструкции? Это конструкции, представленные:

• балками таврового сечения;
• балками прямоугольного сечения;
• перемычками;
• плитами перекрытия;
• плитами покрытия.

Специалисты ТПК “НАНО-СК” утверждают, что композитная арматура может использовать в этих конструкциях, но при этом нужно соблюдать определенные условия.

Корректировка модуля упругости

Если опираться на СНиП, неметаллическая композитная арматура, имея меньший модуль упругости, используется в таких конструкциях с закладкой большего диаметра, чем металлической. Это выгодно в строительстве в зонах повышенной щелочности, влажности, кислотности, а также в условиях влияния агрессивных вод – это те условия, которые приводят к разрушению металлической арматуры, но арматура из композитных материалов разрушаться не будет.

Элементы на упругом основании

Композитная арматура будет иметь нулевой модуль упругости в строительных элементах, имеющих упругое основание – оно обеспечивает конструкции равномерную поддержку, не дает ей прогнуться. В этом случае неметаллическая композитная арматура рассчитывается по показателю предела прочности на растяжение.

Специалисты ТПК “НАНО-СК” напоминают, что арматура из композитных материалов имеет прочность на растяжение в 3 раза выше, чем у металлической.

Поэтому в блоках, плитах, и других подобных элементах неметаллическая композитная арматура более выгодна, экономически оправдана. Мы рекомендуем всегда перед расчетами консультироваться с нашими специалистами, которые владеют всеми необходимыми знаниями по техническим условиям использования композитной арматуры.

Мифы о композитной арматуре

Прежде, чем приобрести композитную арматуру , любой покупатель пожелает узнать особенности ее применения, положительные и отрицательные стороны, и главный источник информации — интернет. Но понять, какая информация достоверна, не всегда удается. Попробуем дать ответ на наиболее сложные вопросы и развеять устоявшиеся мифы:

Миф первый: Арматура из композита – «резиновая». Подразумевается, что у композитной арматуры модуль упругости ниже, чем у стальной. Так ли это?

Чтобы растянуть образец на заданное некоторое расстояние, необходимо приложить определенное усилие – это и есть модуль упругости. У композитной арматуры он составляет 45000 Мпа, у металлической – 200 000 Мпа. Значит арматуру из композита в 4 раза легче «растянуть». Однако проведенные исследования доказали, то у стальных материалов величина модуля упругости не постоянна и резко снижается при усилении нагрузки из-за появления пластических деформаций. Главная задача арматуры в бетоне – работа на растяжение и разрыв. У самого бетона модуль упругости имеет колебания в пределах от 20000 до 30000 Мпа, в зависимости от марки, но резиновым его назвать сложно.

Учитывая свойства материала, необходимо учитывать полный комплекс его характеристик, который включает относительное удлинение на разрыв, временное сопротивление разрыву, предел текучести, равномерное удлинение.

Конструкция из железобетона при нагрузке ведет себя следующим образом: После небольшого растяжения в бетоне появляются микротрещины, после чего металлическая арматура препятствует окончательному его растрескиванию. Микротрещины в нагружаемой конструкции явление обычное, так как даже при минимальной нагрузке предотвратить их появление невозможно. От модуля упругости арматуры зависит размер этих трещин, чем он меньше, тем сильнее бетон «провиснет». Чтобы вся конструкция не обрушилась, в действие вступает предел прочности. Чем выше этот предел, тем более сильную нагрузку выдержит бетон. У самого бетона предел прочности при растяжении в 8-20 раз ниже прочности при сжатии. Маркировка В25 означает, что данный класс материала способен выдержать давление на сжатие 25Мпа, а на растяжение всего 1-4 Мпа. У стали этот показатель равен 400 Мпа, а у композитной арматуры 1200 Мпа. Данная характеристика показывает, что конструкция с композитной арматурой способна выдержать в 3 раза большую нагрузку, чем с металлической. Но при этом она в 4 раза сильнее провиснет. Размер микротрещин при одинаковой нагрузке в бетоне с металлической арматурой будет в 4 раза меньше.

Использование стальной арматуры регулируется ГОСТами и СНиПами, так как со временем она подвергается коррозии, теряет свойства, что может привести к обрушению конструкции. Арматура из композита не ржавеет и разрушение ей не грозит. Однако появление трещин в бетоне не является только следствием коррозии. При усилии на разрыв деформация стеклопластика составляет до 2,8%, а металла 25%.

В СП52-101-2003 указано, что армированные бетонные конструкции дают трещины при деформации растяжения 0,015%, т.е. задолго до предела прочности арматуры, независимо от ее материала (композита или стали).

Если возникло желание заменить металлическую арматуру на композитную в перекрытиях или несущих стенах, необходимо произвести перерасчет проектно-технической документации, что позволит избежать появления крупных трещин. Перерасчет производится для конструкций, подвергающихся максимальным нагрузкам. В местах, где предполагается минимальная нагрузка, допускается замена металлической арматуры на композитную с меньшим диаметром. СНиП позволяет не производить перерасчет раскрытия трещин, не предусмотренных конструкцией. Поэтому элементы конструкции, не подверженные сильной нагрузке, можно смело выполнять с применением стеклопластиковой арматуры.

Миф второй. Равнопрочная или равнозначная замены? В чем разница?

Не следует путать равнопрочную и равнозначную замены. Если образец не уступает по прочности исходную конструкцию, то говорят о равнопрочной замене. В данном случае под прочностью подразумевается «предел прочности», максимальное механическое напряжение, после которого наступает разрушение материала. В ГОСТе 1497-84 под прочностью понимается «временное сопротивление разрушения», напряжение, которое соответствует максимальному усилию перед разрывом образца при испытаниях.

Если произвести замеры двух образцов из металла и композитного материала, получим следующие показатели: прочность на разрыв у композита диаметром 10 мм составит 63000 Мпа, а у стали диаметром 14 мм 60 000 Мпа. Это показывает, что данная замена не является равнопрочной, так как арматура из композита прочнее на 5%. Отсюда вывод, что при равнопрочной замене металлическую арматуру диаметром 14 мм можно смело заменить на композитную с диаметром 10мм.

Что же такое равнозначная замена? При такой замене физические характеристики образцов должны быть идентичны. Если у стеклопластиковой арматуры модуль упругости в 4 раза меньше, чем у металлической, то для замены ее необходимо брать в 4 раза больше. Способность твердого тела деформироваться при приложении к нему усилия называют модулем упругости. Этот термин включает в себя несколько физических величин. Рассчитаем диаметры материалов при равнозначной замене. Если композитного материала необходимо в 4 раза больше, то используя формулу площади круга получаем, что для замены металлической арматуры диаметром 10 мм требуется стеклопластик диаметром 20 мм.

Полученные расчеты необходимо учесть до начала строительства или составления проекта, и четко понимать разницу между равнозначной и равнопрочной заменой.

В конструкциях, где прогиб арматуры не имеет особого значения, целесообразно использовать более прочные композитные материалы. В плитах перекрытия или несущих стенах требуется использование металлической арматуры с высоким модулем упругости или производить перерасчет при использовании стеклопластика.

Модуль упругости стеклопластиковой арматуры

• Каталог и цены
• Объекты
• Информация
• О нас
• Доставка
• Стань дилером
• Контакты

• Каталог и цены
• Объекты
• Информация
• О нас
• Доставка
• Стань дилером
• Контакты
• 8 (800) 770-03-55

• Стеклопластиковая арматура
• Стеклопластиковая сетка
• Стеклопластиковая кладочная сетка
• Гибкие связи композитные
• Фибра армирующая
• Опоры для растений
• Строительные материалы

• Рулонная кровля
• Профилированная мембрана
• Пленка полиэтиленовая
• Кабельные стяжки
• Штукатурка
• Наливной пол

• Калькуляторы
• ⚡ Полезные статьи ⚡
• Вопрос-ответ
• Сферы применения
• Нормативно-техническая документация

• О заводе
• Сертификаты
• ⚡ Акции ⚡
• Отзывы

Стеклопластиковая арматура использовалась ещё в советские годы. Правда, как это часто случалось с инновационными материалами (например, арболитовыми блоками) с распадом СССР тема сошла на «нет» и начала возраждаться только в начале двухтысячных годов.

Применение арматуры из стекловолокна довольно широко — армирование фундаментов, стяжки, иных бетонных конструкций, в качестве гибких связей, шпалер и приштамбовых кольев, ограждений, а также в производстве многослойных стеновых блоков для скрепления слоёв между собой. Её применяют, во-первых, для удешевления строительства, а во-вторых, из-за многочисленного списка преимуществ по сравнению с металлом.

Вес арматуры сказывается на общем весе строения, а также затратах на транспортировку. Стеклоарматура в несколько раз легче металлической. Соответственно, если закладывать её в кладку или в стяжку пола, то нагрузка на фундамент будет меньше. Это экономия на фундаменте.

Перевозить такую арматуру тоже проще. Во-первых, из-за формы выпуска в бухтах, во-вторых из-за лёгкого веса. Если для перевозки стальной арматуры понадобится фура, то в случае со стеклопластиковой будет достаточно и «Газели».

Вес одного метра стеклопластиковой арматуры в зависимости от диаметра в граммах (в скобках вес стальной арматуры А3):

• Ø4 — 25
• Ø6 — 56 (222)
• Ø8 — 94 (395)
• Ø10 — 144 (617)
• Ø12 — 198 (888)
• Ø14 — 280 (1210)
• Ø16 — 460 (1580)
• Ø18 — 560 (2000)
• Ø20 — 630 (2470)
• Ø22 — 730 (2980)
• Ø24 — 850 (3850)

Арматура в бетонных конструкциях работает на изгиб и разрыв (в зависимости от типов конструкций). Предел прочности на разрыв — важнейшая техническая характеристика арматуры, определяющая её максимальное растяжение во время критических нагрузок.

Разрывная нагрузка — максимальное усилие, которое выдерживает материал до разрушения и характеризующее его способность воспринимать нагрузку. Разрывная прочность стеклопластиковой арматуры в несколько раз выше, чем у стальной. Поэтому, для конструкций, в которых арматура будет работать на разрыв, она подходит лучше.

Исходя из этого и появилась таблица равнопрочной замены полимерной арматуры на металл. То есть, вместо металла 12-го диаметра применяется стеклоарматура 8-го диаметра.

А вот если делать расчёт для конструкций, работающих на прогиб, то замена действует в обратную сторону. Об этом недостатке в следующем пункте.

Определение из Википедии: модуль упругости характеризует способность материала упруго деформироваться (т.е. не постоянно) при приложении к нему какой-либо силы. Проще говоря, от модуля упругости зависит раскрытие микротрещин бетонной конструкции.

По этому показателю стальная арматура превосходит неметаллическую. Армирование препятствует растрескиванию и обвалу всей конструкции. Соответственно, от модуля упругости зависит величина потенциальных трещин. НО! Расчёты по данной характеристике производятся для конструкций, который будут работать на прогиб. Это:

• балки прямоугольного или таврового сечения;
• бетонные плиты перекрытия;
• оконные и дверные перемычки.

Для этих конструкций с учётом модуля упругости следует закладывать композитную арматуру большего диаметра ,чем металлическую.

Стеклопластиковая, базальтовая и композитная арматура.

Запись дневника создана пользователем Smart2305, 01.08.13
Просмотров: 27.770, Комментариев: 53

Несколько лет назад, в России начали производить и продавать стеклопластиковую и базальтовую арматуру. Производители заверяют, что её прочность в 2 раза выше стальной, она экономичная, легкая и пр.
Я решил проверить, в чем же дело. Почему если всё так хорошо, то такую арматуру мало применяют.
Для исследования этого вопроса нам понадобятся следующие термины:
Модуль упругости — характеризует способность твердого тела упруго деформироваться под воздействием силы.
Предел текучести — механическое напряжение при воздействии, которого деформированное тело уже не возвращается в первоначальное состояние.
Нормативное сопротивление — величина чуть меньше предела текучести, характеризует максимальное конструктивное напряжение для расчетов с данным материалом.
Предельная растяжимость бетона — максимальный коэффициент удлинения бетона, при котором не происходит раскрытие трещин.

Итак попробуем выяснить работу балки с 12 мм стальной арматурой.
Арматура стальная А500С диаметром 12 мм имеет следующие характеристики:
Модуль упругости 200 ГПа
Нормативное сопротивление 500 МПа, что чуть меньше предела текучести стали, из которой сделана арматура.
Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 4500 кг. Растяжение арматуры при данной нагрузке составит около 2,5 мм/м

Производители арматуры размещают в документации табличку с равноценной заменой арматуры.
В документации указано, что стальной арматуре А500С диаметром 12 мм соответствует базальтовая арматура диаметром 10 мм.

Итак попробуем выяснить работу балки с 10 мм базальтовой арматурой.
Арматура базальтовая диаметром 10 мм имеет следующие характеристики:
Модуль упругости 50 ГПа
Нормативное сопротивление 2000 МПа.
Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 10000 кг.
Растяжение базальтовой арматуры при данной нагрузке составит около 25 мм/м.
Растяжение базальтовой арматуры при нагрузке 4500 кг, около 11 мм.
Для того чтобы получить такое же растяжение как у стальной (2,5 мм/м) нам необходимо уменьшить нагрузку на пруток до 1000 кг, либо увеличить диаметр в 2,1 раз до 21 мм.

Величину предельной растяжимости бетона я так и не смог выяснить, но по некоторым данным — 3 мм/м.
Таким образом все преимущество высокой прочности арматуры теряется из-за низкого модуля упругости, т. е. высокого растяжения под нагрузкой.
Бетон просто потрескается в месте растяжения арматуры раньше чем арматура порвется.
Равноценная замена 12 мм стальной арматуры А500С — это базальтовая арматура диаметром 20 мм.

Цены:
1 м А500С диаметром 12 мм — 23 руб.,
1 м базальтовой диаметром 20 мм — около 100 руб.