Композитная арматура - проблемы и перспективы применения

Композитная арматура — проблемы и перспективы применения Composite reinforcement — problems and prospects applications

Бронников И.В.,

Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова

Bronnikov I.V.,

Belgorod state technological University named after V. G. Shukhov

Аннотация: В данной статье рассматриваются история и перспективы применения композитного армирования в строительстве в России. Описывается современное состояние нормативной базы в области композитного армирования.

Цель данной статьи - проанализировать перспективы применения композитной арматуры в бетонных конструкциях, рассмотреть существующую нормативную базу, выяснить необходимые мероприятия для расширения области применения данного вида армирования.

Summary: This article discusses the history and prospects of the use of composite reinforcement in construction in Russia. The current state of the regulatory framework in the field of composite reinforcement is described.

The purpose of this article is to analyze the prospects for the use of composite reinforcement in concrete structures, to consider the existing regulatory framework, to find out the necessary measures to expand the scope of this type of reinforcement.

Ключевые слова: композитное армирование, неметаллическая арматура, стеклопластик, базальтопластик.

Keywords: composite reinforcement, non-metallic reinforcement, fiberglass, basalt.

Интерес к неметаллической арматуре возник еще в середине 20-го века.

В ответственных сооружениях, эксплуатируемых в сильноагрессивных средах трудно было обеспечить коррозионную стойкость стальной арматуры. Вследствие этого возникла необходимость в использовании композитной арматуры, которая обладает преимуществами в устойчивости к коррозии, агрессивным воздействиям, вибростойкости, экологичности, химической инертности, прочности и другим параметрам в сравнении с металлической арматурой [7].

Кроме того, принятая на сегодняшний день концепция устойчивого развития заставляет учитывать факт ограниченности запасов руды для производства металлической арматуры. Поэтому, использование неметаллического композитного материала для производства арматуры имеет отличные перспективы в строительстве.

Однако, в настоящее время, в России и странах бывшего Союза неметаллическую арматуру применяют не так широко, как в ряде западных стран. Большую роль в изучении возможностей применения неметаллического армирования играют исследования отечественных и зарубежных ученых [8].

Несмотря на очевидные преимущества неметаллического армирования, на внедрение его в строительство существенным образом сказывается отсутствие и неполнота нормативной базы.

Проведенный анализ нормативных источников показал, что они во многом содержат расплывчатые сведения по применению композитной арматуры, носящие рекомендательный характер. На настоящий момент проектирование конструкций, содержащих композитную арматуру, возможно только с использованием зарубежных норм и опираясь исключительно на характеристики конкретного производителя [9].

В 2003 году применение стеклопластиковой композитной арматуры было разрешено СНиП 52-01-2003 (в частности, стало возможным ее исполь-зование в конструкциях из железобетона). Введением в действие ГОСТ 31938-2012 [3] предполагалось расширить применение НКА в строительстве. ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций.

Общие технические условия» (действующий) [3] устанавливает общие технические требования и распространяется на композитную полимерную арматуру периодического профиля (АКП), предназначенную для армирования как обычных, так и предварительно напряженных строительных конструкций.

Описаны требования к армированию конструкций, эксплуатирующихся в средах с различной степенью агрессивности. Стандарт содержит сведения о классификации, требованиях к приемке, внешнему виду, транспортировке и хранению арматурных стержней.

В документе описываются методы испытания на осевое растяжение, осевое сжатие, поперечный срез, приведены способы определении предела прочности сцепления с бетоном. Описывается метод ускоренного определения устойчивости к щелочам, а так же метод определения предельной температуры эксплуатации. В 2015 году вступил в силу ГОСТ 32492-2015 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных

конструкций. Методы определения физико-механических характеристик» (действующий)[4].

В дополнение к предыдущему документу, помимо охваченных физико-механических характеристик, стандартописывает схемы конструкций образцов с уменьшенным поперечным сечением для испытаний на осевое растяжение. СП 295.1325800.2017 «Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой.

Правила проектирования» (действующий) [5] содержит сведения о возможностях применения композитной полимерной арматуры, носящие рекомендательный характер. В СП приведены рекомендации по расчету конструкций без предварительно напряженной арматуры по предельным состояниям первой и второй групп.

Требования раздела «Конструкции с предварительно напряженной композитной полимерной арматурой» касаются арматуры на основе углеродных, арамидных и стеклянных волокон, не рассматривается возможность предварительного напряжения арматуры на основе базальтового волокна.

Документ также содержит требования к композитному армированию в установке поперечной арматуры, требования к выполнению анкеровки неметаллических арматурных стержней. СП 6313330.2012 «Конструкции из бетона с композитной неметаллической арматурой.

Правила проектирования» (действующий) [13] содержит требования к проектированию бетонных и железобетонных конструкций. Сведения по расчету и проектированию конструкций с композитной полимерной арматурой носят рекомендательный характер.

В основном тексте документа вскользь упоминается о возможности применения композитной арматуры при усилении железобетонных конструкций.

Приложение Л (рекомендуемое) включает раздел нормативных и расчетных характеристик полимер композитной арматуры, рекомендации по расчету предварительно напряженных конструкций и конструкций без предварительного напряжения по первому и второму предельному состоянию, требования к геометрическим размерам конструкций и армирования.

Отдельно стоит остановиться на документах, посвященных применению композитной арматуры в конструкциях, эксплуатирующихся в различных средах, том числе в строительных разделе строительные агрессивных: СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменениями N 1, 2)» (действующий), а так же ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования» [5].

В этих стандартах дана классификация агрессивности сред, требования к защите арматуры, бетонов. Приведены требования к выбору бетона при применении полимер композитной арматуры.

Использование композитной арматуры в армировании бетонных конструкций весьма перспективное направление, но для расширения области ее применения в строительстве необходимо выполнить следующие мероприятия:

- разработать строительные нормы, регламентирующие правила расчета и конструирования композитобетонных конструкций и устанавливающие требования к контролируемым параметрам в предельных состояниях;

- подготовить предложения по оценке качества сцепления арматуры с бетоном;

- типовые решения, обеспечивающие требуемый уровень огнестойкости композитобетонных конструкций.

Перспектива использования композитной арматуры в строительстве очевидна ввиду совокупности их свойств, однако до детальной проработки нормативной базы проектирование композитобетонных конструкций возможно только с использованием зарубежных норм и исключительно под арматуру конкретного производителя [9].

Список использованной литературы

1. Анализ рынка Композитной Арматуры: [Электронный ресурс]// Композитная

арматура «Megaplast» — инновации в строительстве: 2016. URL: https://megaplast.msk.ru/analiz-rynka-kompozitnoj-armatury/ (дата обращения: 20.06.2019).

2. Ветохин С. Ю. / Разработка и обновление сводов правил, регламентирующих требования к применению полимерных композитов и изделий из них в строительном

комплексе Российской Федерации / С. Ю. Ветохин // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2015. N 7/8. С. 19-20.

3. ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных

конструкций. Общие технические условия. М., 2014. (Стандартинформ). URL:http://docs.cntd.ru/document/1200101115 (дата обращения: 10.04.2018).

4. ГОСТ 32492-2015 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Методы определения физико-механических характеристик. М., 2017. (Стандартинформ). URL:http://docs.cntd.ru/ document/ 1200129491 (дата обращения:

20.06.2019).

5. ГОСТ 31384-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии.

Общие технические требования М., 2010. (Стандартинформ). URL:http://docs.cntd.ru/document/1200075105 (дата обращения: 20.06.2019).

6. Далинкевич А.А., Гумаргалиева К.З., Мараховский С.С./ Базальтоволокнистые полимерные композиты как перспективные коррозионностойкие материалы. Ч. 1. Механические свойства непрерывных базальтовых волокон и базальтопластиков (обзор) // Далинкевич А.А., Гумаргалиева К.З., Мараховский С.С., Асеев А.В. Коррозия: материалы,

защита. 2015. № 4. С. 37-42. 7. Кустикова Ю. О. Напряженно деформированное состояние сцепления базальтопластиковой арматуры с бетоном // Дис. кан. тех. наук: 05.23.01. Москва, 2014.

187 с.

8. Кобзев К.О., Баранникова О.О./ Композиционные материалы в атомной промышленности: Углеродное и базальтовое волокно.//Сборник статей 18-й международной НПК «Современная техника и технологии», 2014. С. 177-178. 9. Перспективы применения композитной арматуры / А.М. Уманский, А.Т. Беккер // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2018. № 2 (11). С. 7-13. 10. Проблемы и преимущества применения базальтовых волокон в качестве армирующего материала в строительстве / Масалов А.В., Савельева Е.В., Почерняев Д.С.

В сборнике статей Международной научнопрактической конференции: Инновации, технологии, наука // Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. 2015. С. 8891.

References

1. Analysis of Composite Rebar market: [Electronic resource]// Composite rebar «Megaplast» — innovations in construction: 2016. URL: https://megaplast.msk.ru/analiz-rynka-kompozitnoj-armatury/ (accessed: 20.06.2019).

2. Vetokhin S. Yu. / Development and updating of codes of practice governing the requirements for the use of polymer composites and their products in the construction complex of the Russian Federation / S. Yu. Vetokhin // Construction materials, equipment, technologies of the XXI century. 2015. N 7/8. P. 19-20.

3. GOST 31938-2012 composite polymer Reinforcement for reinforcement of concrete structures. General specifications. M., 2014. (STANDARTINFORM). URL:http://docs.cntd.ru/document/1200101115 (accessed 10.04.2018).

4. GOST 32492-2015 composite polymer Reinforcement for reinforcement of concrete structures. Methods for determining physical and mechanical characteristics. M., 2017. (STANDARTINFORM). URL:http://docs.cntd.EN/ document/ 1200129491 (date accessed: 20.06.2019).

5. GOST 31384-2008 Protection of concrete and reinforced concrete structures against corrosion. General technical requirements M., 2010. (STANDARTINFORM). URL:http://docs.cntd.EN/document/1200075105 (date accessed: 20.06.2019).

6. Kalinkevich A. A., Gumargalieva K. Z., S. S. marakhovsky/ Basalt polymer composites as promising corrosion-resistant materials. Part 1. Mechanical properties of continuous basalt fibers and basalt-plastic (a review) // Kalinkevich A. A., Gumargalieva K. Z., S. S. marakhovsky, A.V. Aseev Corrosion: materials, protection. 2015. No. 4. Pp. 37-42.

7. Kustikova Yu. O. Stress-strain state of adhesion of basalt-plastic reinforcement with concrete // Dis. kan. technical Sciences: 05.23.01. Moscow, 2014. 187 p.

8. Kobzev K. O., Barannikova, O. O./ Composite materials in the nuclear industry: Carbon and basalt fiber.//Collection of articles of the 18th international NPK «Modern technology», 2014. P. 177-178.

9. Prospects of application of composite rebar / A. M. Umansky, T. Becker, A. // Bulletin of the school of engineering FEFU. 2018. № 2 (11). P. 7-13.

10. Problems and advantages of using basalt fibers as a reinforcing material in construction / Masalov A.V., Savelyeva E. V., Chernyaev D. S. In the collection of articles of the International scientific and practical conference: Innovations, technologies, science // Executive editor: Sukiasyan Asatur Albertovich. 2015. P. 88-91.