Mechanical properties of fiber-glass composite reinforced polymer bars
Authors: Селезнёв В.А. , Какуша В.А. , Горбунов И.А. , Чуков Н.А. , Ушков В.А. 
Published: July 2024

В настоящее время для армирования бетонных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, где сложно обеспечить высокую химическую стойкость стальной арматуры, широко применяют полимерную композитную арматуру (АКП). Одновременно существует необходимость в обеспечении антимагнитных и диэлектрических свойств специальных строительных конструкций и сооружений в целом. Также необходимо учитывать и ограниченность запаса металлических руд, пригодных для удовлетворения непрерывно растущего спроса на сталь и дефицитные легирующие присадки. Всё это вызвало большой интерес к арматуре из полимерных композиционных материалов, обладающей высокой стойкостью к действию агрессивных сред, магнитной инертностью и низкой теплопроводностью. В научной статье приведены основные физико-механические характеристики композитной арматуры диаметром 12 мм, содержащей в качестве армирующего наполнителя стеклянное, базальтовое, углеродное и комбинированное волокна. Детально рассмотрено влияние анкеровочного слоя и диаметра стеклокомпозитной арматуры (АСК) на прочностные показатели АСК. Показано, что стеклокомпозитная арматура с песчаной посыпкой обладает более высокими физико-механическими характеристиками по сравнению с АСК со спиральной навивкой. Прочность сцепления с бетоном у АСК со спиральной навивкой диаметром 8 и 10 мм выше, чем у аналогичной арматуры с песчаной посыпкой. Установлены зависимости плотности, прочности при осевом растяжении и поперечном срезе, модуля упругости при растяжении стеклокомпозитной арматуры от её диаметра. Показано, что с повышением диаметра стеклокомпозитной арматуры возрастает плотность и снижаются физико-механические характеристики АСК. Выявлена корреляция между разрушающим напряжением и модулем упругости при растяжении для стеклокомпозитной арматуры. Установлено влияние длительного воздействия (180 суток при температуре 22 оС) растягивающих усилий, составляющих 20, 40, 50, 69 % от разрушающего напряжения при растяжении АСК, на прочность и модуль упругости при растяжении стеклокомпозитной арматуры диаметром 6, 10 и 12 мм с песчаной посыпкой и со спиральной навивкой.

Polymer composite reinforcement is currently extensively used for the reinforcement of concrete structures operated in aggressive environments, where high chemical resistance of steel reinforcement is challenging. At the same time, it is necessary to ensure the antimagnetic and dielectric properties of special building structures in general. It is also necessary to take into account the limited supply of metal ores suitable to meet the continuously growing demand for steel and scarce alloying additives. All this aroused great interest in fittings produced from polymer composite materials, which have high resistance to aggressive media, magnetic inertia, and low thermal conductivity. The article presents the key physical and mechanical characteristics of composite reinforcement with a diameter of 12 mm, containing glass, basalt, carbon and combined fibers as reinforcing agents. The influence of the anchoring layer and the diameter of glass-composite reinforcement on its strength parameters is analyzed in detail. It is argued that fiber-glass composite reinforcement with sand coating has higher physical and mechanical characteristics as compared to fiber-glass composite reinforcement with spiral winding. The strength of adhesion to concrete in fiber-glass composite reinforcement with a spiral winding with a diameter of 8 mm and 10 mm is higher in comparison with that of similar reinforcement with sand dressing. The authors have established dependences of the density, axial tensile, transverse shear strength, and tensile modulus of fiber-glass composite reinforcement on its diameter. It has been proved that with an increase in the diameter of glass-composite reinforcement, the density increases and the physical and mechanical characteristics of polymer composite reinforcement decrease. The authors provide a correlation between the breaking stress and the tensile modulus for glass composite reinforcement. The paper shows the influence of long-term exposure to temperature (22 °C for 180 days) and tensile forces, of 20 %, 40 %, 50 %, 69 % of the breaking stress in fiber-glass composite reinforcement on the strength and tensile modulus of elasticity in tension of a fiber-glass composite reinforcement with a diameter of 6 mm, 10 mm and 12 mm with sand coated surface and spiral winding.