Полезная информация

Нормативные документы, регулирующие применение композитных материалов

ГОСТ 31938 - 2012

Предлагаем Вам эффективную замену металлической арматуры на особо прочную композитную стеклопластиковую арматуру любой строительной длины для применения в монолитных бетонных конструкциях, дорожном полотне, при проведении строительно-монтажных работ, в гибких связях при устройстве фасадов.

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПОЗИТНОЙ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ

Делая выбор между применением металлической и стеклопластиковой арматурой, многие неправильно рассчитывают экономическую целесообразность. Зачастую многие ограничиваются, сравнением цены за 1 м.п. стальной арматуры с ценой за 1 м.п. стеклопластиковой арматуры. Но такое сравнение в корне неправильно! А транспортировка? А погрузка/разгрузка? И так далее… Реальная экономия от применения стеклопластиковой арматуры будет значительно выше, чем просто разница в стоимости одного погонного метра. Давайте рассмотрим из чего складывается экономия ваших денег при замене металлической арматуры на стеклопластиковую:

Сравнительные характеристики равнопрочной замены и весов арматуры

Из таблицы видно, что по нагрузочным свойствам композитная арматура D=8 мм соответствует стальной арматуре D=12 мм, D=10мм соответствует D=14 мм и т.д.

РАССМОТРИМ ПРИМЕР:  заливка фундаментной плиты под дом, площадью 100 м2:

Для упрощения предположим, что плита будет квадратной 10х10 метров. Для армирования плиты можно выбрать:

• Стальную арматуру А-500С, диаметр 12 мм с шагом 200 мм в обоих направлениях в верхней и нижней зонах;

ИЛИ

• Стеклопластиковую арматуру СПА, диаметр 8 мм с шагом 200 мм в обоих направлениях в верхней и нижней зонах;

(Напоминаем, что стеклопластиковая арматура имеет примерно в 2,5 раза большую прочность на разрыв, чем стальная при равном диаметре. По этой причине введено понятие «равнопрочной замены», при которой стальная арматура заменяется на композитную с меньшим диаметром, но с той же прочностью на разрыв).

Выполнив несложный расчет, получается, что для заливки данного фундамента, нам потребуется 200 ниток арматуры длиной по 10 метров погонных. Итого, нам нужно 2000 метров погонных (2 км) арматуры. Ниже перечислим все моменты, из которых складывается экономический выигрыш в пользу неметаллической арматуры.

ЭКОНОМИЯ НА СТОИМОСТИ САМОЙ АРМАТУРЫ

• Стоимость стеклопластиковой композитной арматуры СПА, D 8мм составляет 25 руб./м.п.

Соответственно 2 км этой арматуры обойдутся в 50.000 руб;

• Стоимость стальной А-500С, D 12мм (в прутках по 11,7м) составляет 40 руб./м.п. Соответственно 2 км обойдутся в 80.000 руб.

Цены взяты реальные, на момент составления статьи 10 сентября 2013 года. Итак, выигрыш в стоимости самой арматуры составляет 80.000 – 50.000 = 30.000 руб. Но это ещё не всё!

ЭКОНОМИЯ НА ТРАНСПОРТИРОВКЕ

Стандартно СПА изготавливается в виде стержней, имеющих длину 6 метров либо 12 метров. При диаметре до 8мм (включительно) может изготавливаться в виде бухт (мотков), имеющих длину 100 метров. При диаметре 10мм может изготавливаться в виде бухт (мотков), имеющих длину 50-100 метров. По согласованию с заказчиком возможно изготовление стержней и бухт, имеющих любую длину. 1 метр стеклопластиковой арматуры СПА, D 8мм весит порядка 0,075 кг. Соответственно 2000 метров композитной будут иметь суммарный вес 0,075кг/м.п. * 2000м.п. = 150 кг. Стеклопластиковую арматуру, диаметром до 10мм, можно приобретать скрученной в бухты по 100 м.п. Внешний диаметр такой бухты составляет чуть более 1 метра. Такая арматура не имеет остаточного коэффициента деформации, когда Вы развяжете бухту, арматура выпрямится самостоятельно как пружина. Следовательно, 2000 м.п. арматуры СПА, D 8мм это 20 бухт по 100 метров в каждой. Одна 100 метровая бухта весит 7,5 кг. Все 20 бухт весят 150 кг. Всю арматуру можно перевезти в джипе, багажнике легковушки, микроавтобусе или грузовой газели;

1 метр металлической арматуры А-500С, D 12мм весит 0,89 кг. Соответственно 2000 метров стальной будут иметь суммарный вес 0,89кг/м.п. * 2000м.п. = 1780 кг. Металлическую арматуру теоретически можно приобрести в бухтах, но для её дальнейшего использования, на участке строительства должен быть станок для выпрямления такой арматуры, что зачастую нереально. А арматуру с диаметром 12мм., Вы в бухтах не приобретете. Следовательно, Вы приобретете, скорее всего, арматуру в прутках по 12м., а точнее длина прутка составляет не 12метров, а 11,7 метров. Для перевозки Вам обязательно понадобится «длинномер» в виде фуры или шаланды, имеющей кузов соответствующей длины. Теоретически можно взять прутки по 6 метров, перевезти их в КАМАЗе»  (грузоподъемность и длина кузова позволят), но при вязке/сварке придется лишний раз перехлестывать эти прутки при сращивании плюс обрезать излишки, что станет совсем неэкономно, да и добавит трудоемкости в процесс вязки/сварки.

Итого мы получили:

Равнопрочная стальная арматура тяжелее композитной арматуры в 11,87 раз! Для её перевозки придется заказывать крупногабаритный транспорт, что обойдется не менее 10.000 руб. Дополнительно стоит отметить, что крупногабаритный транспорт типа шаланды или фуры не всегда сможет доехать непосредственно до участка строительства. Если речь идет об участке в садоводстве или поселке с узкими проездами, то арматуру скорее всего придется носить на руках от того места, до которого смогла доехать машина. Композитную арматуру можно перевезти в своей машине, не нанимая транспорт перевозчика!

ЭКОНОМИЯ НА ПОГРУЗКЕ/РАЗГРУЗКЕ

• Стеклопластиковая арматура СПА D 8мм. В предыдущем пункте мы уже выяснили, что 2000 метров этой арматуры весят всего 150 кг. Это 20 бухт по 100 м.п. в каждой и весом по 7,5 кг. Перевезти это можно в собственной машине. Погрузить и разгрузить такой груз Вы сможете самостоятельно, не привлекая ни грузчиков, ни специальной техники. И это займет у Вас несколько минут;

• Металлическая арматура А-500С, D 12мм. В предыдущем пункте мы уже выяснили, что 2000 метров этой арматуры весят 1780 кг. Вряд ли Вы сможете загрузить/разгрузить такое количество арматуры самостоятельно и за короткое время. Скорее всего, Вас ожидают дополнительные расходы на погрузку/разгрузку стальной арматуры. Кстати, если длинномер вроде фуры или шаланды не сможет подъехать прямо к границе вашего участка по причине узости улиц, Вашим грузчикам обеспечены длинные "прогулки" с прутками стальной арматуры на плечах от места остановки машины и до участка. Последнее может вылиться в дополнительную сумму денег на оплату труда грузчиков.

ЭКОНОМИЯ НА ОБРЕЗКАХ И ФОРМЕ ВЫПУСКА

• Стеклопластиковая арматура СПА, D 8мм. Приобретая данную арматуру в бухтах по 100 м.п., Вы можете нарезать её по 10 м.п. либо заказать уже готовые стержни по 10 метров и обойтись без отходов (в примере мы рассматриваем фундаментную плиту, размером 10х10 метров);

• Металлическая арматура А-500С, D 12мм. Скорее всего, Вам придется приобретать данную арматуру в виде прутков по 11,7 м.п. Каждый из прутков придется укоротить до 10 м.п., отрезая по 1,7 м.п. Общее число прутков в нашей фундаментной плите составляет 200 шт., следовательно, количество отходов составит 340 м.п. Если быть более корректными, то это не отходы, а недостача. Другими словами, покупая стальную арматуру, вместо 200 прутков по 10 метров, Вам придется купить 200 прутков по 11,7 метров. Переводя в итоговые цифры, мы получаем 2340 м.п. стальной арматуры вместо 2000 м.п. Если перевести эти лишние 340 метров стальной арматуры в деньги, то получим

• 340 м.п. х 40 руб./м.п. = 13.600 руб.

ЭКОНОМИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ И РАСХОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ

• Стеклопластиковая арматура СПА, D 8мм. Знаете ли Вы, что данную арматуру можно перекусывать хорошими кусачками или отпилить простой ножовкой по металлу ? В этом случае, во-первых, Вам не придется покупать диски для угловой шлифмашины («болгарки»), во-вторых, Вам для такой резки арматуры не нужна электроэнергия;

• Металлическая арматура А-500С, D 12мм. Для нарезки стальных арматурных стержней (минимум 200 резов), Вам придется купить немало дисков для угловой шлифмашины («болгарки»), кроме того, на участке должна быть электроэнергия уже на этапе подготовки к заливке фундамента.

ПОДВЕДЕМ ИТОГ:

можно с уверенностью сказать, что при выборе стеклопластиковой композитной арматуры для фундамента, прямая экономия составляет не только разницу в стоимости самой арматуры , но и рассчитывается по формуле:

разница в стоимости самой арматуры (30.000 руб.) + стоимость перевозки длинномером (10.000 руб.) + стоимость погрузки/разгрузки (не менее 1500 руб.) + переплата за наличие обрезков (13.600 руб.) + стоимость дисков для “болгарки”… и т.д.

Итого, сумма экономии (для данного конкретного примера) превысит: 55.000 руб.

В процентном соотношении ваша экономия составит не менее 50% !!!

И помните, что помимо экономии денег, Вы приобретете ещё и арматуру, с которой легко и удобно работать без применения электроэнергии, которая не ржавеет, не намагничивается, не экранирует, не проводит электрический ток, не расширяется при перепаде температур, изотермична, т.е. обладает низкой теплопроводностью (не станет «мостиком холода»)...

Думайте, считайте, определяйтесь!

Удачи Вам!

По вопросам сотрудничества и приобретения данной продукции

обращайтесь в отдел маркетинга и продаж Компании Андел :

629008, г.Салехард, ул.Республики, 78, оф.116

т/ф: (34922) 7-16-12, 7-16-20

3492271612@mail.ru

Опыт разработки и применения неметаллической арматуры в нашей стране и за рубежом.

Интерес к неметаллической арматуре возник в середине XX столетия в связи с рядом обстоятельств. Расширилось применение армированных бетонных конструкций в ответственных сооружениях, эксплуатируемых в сильно агрессивных средах, где трудно было обеспечить коррозионную стойкость стальной арматуры. Возникла необходимость обеспечения антимагнитных и диэлектрических свойств некоторых изделий и сооружений. И, наконец, надо учитывать на перспективу ограниченность запаса руд, пригодных для удовлетворения непрерывно растущих потребностей в стали и всегда дефицитных легирующих присадках.

В качестве несущей основы разработанной высокопрочной неметаллической арматуры было сначала принято непрерывное щелочестойкое стеклянное волокно диаметром 10-15 микрон, пучок которой объединялся в монолитный стержень посредством синтетических смол (эпоксидной, эпоксифенольной, полиэфирной и др.).

В СССР (Минск, Москва, Харьков) была разработана непрерывная технология изготовления такой арматуры диаметром 6 мм из щелочестойкого стекловолокна малоциркониевого состава марки Щ-15 ЖТ, подробно исследованы ее физико-механические свойства.

Особое внимание уделялось изучению химической стойкости и долговечности стекловолокна и арматуры на ее основе в бетоне в различных агрессивных средах. Выявлена возможность получения стеклопластиковой арматуры со следующими показателями: временное сопротивление разрыву до 1500 МПа, начальный модуль упругости 50 000 МПа, плотность 1,8-2 т/м3 при весовом содержании стекловолокна 80%, рабочая диаграмма при растяжении прямолинейна вплоть до разрыва, предельные деформации к этому моменту достигают 2,5-3%, долговременная прочность арматуры в нормальных температурно-влажностных условиях составляет 65% от временного сопротивления, коэффициент линейного расширения 5,5-6,5*10-6.

Были всесторонне исследованы опытные предварительно напряженные изгибаемые элементы с такой арматурой под воздействием статических нагрузок, разработаны технологические правила по изготовлению арматуры и рекомендации по проектированию бетонных конструкций с неметаллической арматурой, намечены целесообразные области их применения.

Были разработаны экспериментальные образцы электроизолирующих траверс опор ЛЭП, изготовленные экземпляры установлены на опытных участках линий электропередачи в Белоруссии, России и Аджарии. Проведены исследования по использованию стеклопластиковой арматуры в опорах контактной сети и в напорных трубах. Стеклопластиковая арматура нашла также применение в ваннах из полимербетона в цехах электролиза на предприятиях цветной металлургии, в плитах на нескольких складах минеральных удобрений.

К сожалению, заводского производства стеклопластиковой арматуры в то время организовать не удалось.

В 70-х годах XX века неметаллическая арматура была применена в конструкциях из лёгких бетонов (ячеистых бетонов, арболита и др.), а также в фундаментах, сваях, электролизных ваннах, балках и ригелях эстакад, опорных конструкциях конденсаторных батарей, плитах крепления откосов, без изоляторных траверсах и других конструкциях.

В 1976 г. построены два надвижных склада в районах г. Рогачев и г. Червень. Несущие наклонные элементы верхнего пояса арок армированы четырьмя предварительно напряжёнными стеклопластиковыми стержнями диаметром 6мм. Стержни расположены в двух пазах сечением 10х18 мм, выбранных в нижней пластине элементов. Приопорные участки элементов (в коньковом и опорных узлах) усилены деревянными накладками из досок толщиной 20 мм.

Экономия древесины в несущих армированных элементах составила 22% , на 9% была снижена стоимость, масса конструкций уменьшена на 20%. Стоимость сооружения по сравнению с существующими типовыми решениями складов такой же емкости снизилась в 1,7 раза.

На кислотной станции Светлогорского комбината искусственного волокна перекрытия над технологическими галереями выполнены из полимербетона ФАМ со стеклопластиковой арматурой. Плиты армировали стеклопластиковыми стержнями диаметром 6 мм с предварительным напряжением ребёр и плиты в поперечном направлении. Распределительная арматура полки выполнена без предварительного напряжения. Экономический эффект в результате снижения приведенных затрать на 1 м2 перекрытия составил 57,95 руб.

В 1969 г. ИСиА Госстроя БССР совместно с ГПИ «Сельэнергопроект» (г. Москва) разработаны и исследованы электроизолирующие траверсы для ЛЭП-10 кВ и ЛЭП-35 кВ. В 1970г. в районе Костромы сдан в эксплуатацию опытный участок ЛЭП-10 кВ со стеклопласт-бетонными траверсами.

В 1972 г. в районе Ставрополя сдан в эксплуатацию опытный участок ЛЭП-35 кВ с электроизолирующими стеклопластбетонными траверсами. Конструкция траверса состояла из трёх предварительно напряжённых стеклопластбетонных элементов (лучей), соединённых болтами на стальной пластине, которая хомутами закреплялась на вершине железобетонной опоры.

В 1975 г. в Гродно и Солигорске сданы в эксплуатацию два опытных участка ЛЭП-10 кВ с траверсами из стеклопластбетона. Конструкция траверсы сборная, трёхлучевая, состоит из двух прямолинейных предварительно напряжённых стеклопластбетонных элементов: горизонтального, на котором расположены два провода, и вертикального на вершине которого крепится третий провод. Сборная траверса основанием вертикального элемента присоединена к железобетонной опоре ЛЭП с применением стальных хомутов. Траверсы изготовлены из электроизолирующего бетона. Арматура – четыре стержня диаметром 6 мм в каждом элементе.

В 1979 г. в районе г. Батуми сданы в эксплуатацию два опытных участка опор ЛЭП на 0,4 и 10 кВт с траверсами из бетонополимера, армированного стеклопластиковой арматурой диаметром 6 мм.

На Усть-Каменогорском комбинате цветной металлургии освоено производство предварительно напряжённых электролизных ванн из ФАМ полимербетона, армированного стеклопластиковыми стержнями диаметром 6 мм. Размерами ванны в плане 1080х2300 мм, высота 1650 мм, толщина стенки 100 мм. Стенки и днище армированы двойной симметричной арматурой с шагами стержней 200 мм. Экономический эффект на одну ванну без учёта затрат, связанных с остановкой производства при замене железобетонных ванн, - 1015, 5 руб.

В 1975 г. по проекту кафедры «Мосты и тоннели» Хабаровского политехнического института закончено строительство первого в мире клееного деревянного моста длиной 9 м, балки которого с поперечным сечением 20х60 см изготовлены из древесины ели и армированы четырьмя предварительно напряжёнными пучками из четырёх стеклопластиковых стержней диаметром 4 мм.

Второй мост в СССР со стеклопластиковой арматурой построен в 1981 г. в Приморском крае через р. Шкотовка. Пролётное строение моста состоит из шести металлических двутавров №45, предварительно напряженных затяжками из 12 стеклопластиковых стержней диаметром 6 мм. Балки объединены монолитной железобетонной плитой проезжей части. Пролетное строение имеет длину 12 м, габариты проезжей части и тротуаров – Г8+2х1 м, расчётные нагрузки Н-30, НК-80.

В Хабаровском крае мост с применением стеклопластиковой арматуры построен в 1989 г. В поперечном сечении пролётного строения длиной 15 м установлено 5 ребристых без уширения в нижней зоне балок. Армирование балок пролётного строения моста было принято комбинированным: создание начальные напряжений в них осуществлялось четырьмя пучками по 24 стеклопластиковых стержня диаметром 6 мм в каждом и одним типовым пучком из стальных проволок. Армирование балок не напрягаемой арматурой классов А-I и А-II было оставлено без изменений.

Историческое развитие применения композитной арматуры за рубежом.
(по материалам Института Бетона США)

Историю разработки арматуры из FRP можно проследить до начала широкого использования композитов после 2 мировой войны. В аэрокосмической промышленности были широко признаны преимущества высокой прочности и легкости композитных материалов, а во время холодной войны достижения в аэрокосмической и оборонной промышленности привели к еще более широкому использованию композитов. Далее, в условиях быстро развивающейся экономики, США требовались недорогие материалы, отвечающие потребительскому спросу. Получение соосно-ориентированного волокнистого пластика стало быстрым и экономичным методом формирования деталей с постоянным профилем сечения, а композитные пластики, изготовленные из непрерывного волокна, использовали для изготовления клюшек для игры в гольф и удочек. Однако, только в 60-годах, эти материалы стали серьезно рассматривать при производстве арматуры железобетона.
Распространение Федеральных систем скоростных автострад в 50-х годах обострило нужду в проведении их круглогодичного техобслуживания. Широкое распространение получило применение солей для удаления льда на автодорожных мостах. В результате, главной заботой стало использование стальной арматуры в таких конструкциях, а также в конструкциях, находящихся под длительным коррозийным действием морской соли. Было проведено исследование различных защитных покрытий, включая цинковые покрытия, покрытия с электростатическим напылением, полимербетоны, эпоксидные покрытия, а также арматуру из стеклопластика (ACI 440R). Из всего вышеперечисленного, стальная арматура с эпоксидным покрытием оказалось лучшим решением, и стала применяться в агрессивных коррозионных условиях. Использование арматуры из FRP не считалось эффективным решением по причине высокой стоимости и не имело коммерческого распространения до конца 70-х годов. В 1983 году был основан первый проект Министерством транспорта США «Применение технологии композитных материалов в проектировании и постройке мостов» (Plecnik and Ahmad 1988).

Корпорация Marshall-Vega Inc. вела изначальную разработку арматуры из стеклопластика в США. Изначально, арматура из стеклопластика считалась эффективной альтернативой стальной для полимербетона ввиду несовместимости с характеристиками температурного расширения между полимербетоном и сталью. В конец 70-х годов, корпорация International Grating Inc. вышла на североамериканский рынок арматуры из FRP. Marshall-Vega и International Grating занимались исследованием и разработкой арматуры из FRP до 80-х.

Стержни из стеклопластика использовали при постройке настила моста Crowchild в регионе Калгари штата Альберта в Канаде в 1997 году.

В 80-х на рынке возник спрос на неметаллическую арматуру для специфической передовой технологии. Наибольший спрос на электроизолирующую арматуру был для медицинского оборудования магнитной резонансной томографии. Арматура из FRP стала стандартом для конструкций такого типа. Иное применение арматуры FRP стало более известным и востребованным, особенно в конструкциях волноломов, основаниях реакторов электроподстанций, взлётно-посадочных полос и лабораторий электроники (Brown and Bartholomew 1996).

В 70-х в США стали нарастать проблемы, связанные с ухудшением состояния мостов ввиду коррозии, вызванной действием хлорид-ионов, воздействие которых на стальную арматуру привело к быстрому к старению мостов. (Boyle and Karbhari 1994). Кроме того, выявление коррозии в широко распространенной арматуре с эпоксидным покрытием повысило интерес к альтернативным методам, позволяющим избежать ее. И снова арматуру из FRP стали считать основным решением проблем коррозии мостовых настилов и других конструкций (Benmokrane et al. 1996).

История использования не металлической арматуры за рубежом.

Вплоть до середины 90-х годов в Японии наиболее широко использовалась арматуры из FRP, уже тогда в стране насчитывалось более 100 коммерческих проектов с ее применением. Детальная информация по проектированию с FRP были включены в «Рекомендации по проектированию и постройке» JSCE (1997).В Азии, недавно, Китай стал крупнейшим потребителем композитной арматуры, используя ее в новых конструкциях, начиная от мостовых настилов до проведения подземных работ (Ye et al. 2003).

Стеклопластиковая арматура использовалась при постройке винного завода в Британской Колумбии в 1998 году.
Использование арматуры из FRP в Европе началось в Германии, при постройке автодорожного моста из преднапряженного FRP в 1986 году (Meier 1992). После постройки моста в Европе были запущены программы по исследованию и использованию арматуры из FRP. В рамках европейского проекта BRITE/EURAM Project, “Элементы из волоконных композитов и технология применения неметаллической арматуры» с 1991 по 1996 годы были проведены испытания и анализ материалов из FRP (Taerwe 1997). Позднее, компания EUROCRETE возглавила европейскую программу исследований и демонстрационных проектов.

Канадские гражданские инженеры разработали положения по применению для арматуры из FRP для Канадского свода норм проектирования автодорожных мостов и построили серию демонстрационных проектов. При постройке моста Headingley в Манитобе была использована арматура из CFRP и GFRP (Rizkalla 1997). Кроме того, при постройке моста на Kent County Road No. 10 была использована арматура из CFRP для армирования зон отрицательного момента (Tadros et al. 1998). При постройке моста Joffre Bridge через реку Сен-Франсуа, расположенном в Шербруке, Квебек, была использована арматура из CFRP на напорных плитах, а также арматура из GFRP на дорожном заграждении и тротуаре. Мост, который был открыт для проезда в декабре 1997, был оснащен волоконно-оптическими датчикими, интегрированными в структуру арматуры из FRP для дистанционного контроля деформаций (Benmokrane et al. 2004). Канада остается лидером в применении арматуры из FRP при постройке мостового настила (Benmokrane et al. 2004).

В США, широкое использование арматуры из FRP было зафиксировано ранее (ACI 440R). Использование арматуры из GFRP при постройке пристроек больничной палаты для магнитной резонансной томографии становится повсеместным. Также композитная арматура стала стандартным решением в таких отраслях индустрии как портовые сооружения, верхняя сетка арматуры для мостовых настилов, различные заводские армированные бетонные изделия, орнаментный и архитектурный бетон. Некоторые крупнейшие проекты включают в себя здание Gonda Building клиники Майо в городе Рочестер штата Миннесота, Национальный институт здравоохранения в городе Бетесда штата Мэриленд – для магнитной резонансной томографии, мост в городе Поттер Каунти штата Техас, а также мост в городе Беттендорф штата Айова, для армирования настила (Nanni 2001).

Арматура из GFRP была использована при проведении тоннельных работ для бетонной стены, которую требовалось строить вслед за тоннелепроходческой машиной, и далее получила широкое применение при постройке множества крупнейших метрополитеном мира, включая Азию (например, Бангкок, Гонгконг и Нью-Дели) и Европу (например, Лондон и Берлин).


Источник: ACI 440.1R-06 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars. (ReportedbyACICommittee 440).

%MCEPASTEBIN%