НУК (Проектирование 14-этажного жилого дома в г. Комсомольске-на-Амуре)

Научно-исследовательский раздел.

В данном проекте жилого дома используется стальная арматура для армирования конструкций выполненных из железобетона (монолитное перекрытия и колонны) в то время когда одним из альтернативных решений армирования могла бы быть композитная арматура .
Композитная арматура подразделяется на несколько видов, таких как;
Стеклопластиковая (АСП) Базальтопластиковая (АБП) и Углепластиковая.
Для сцепления с бетоном на поверхности композитной арматуры в процессе производства формируются специальные рёбра или наносится покрытие из песка.

Благодаря своим физико-механическим характеристикам и техническим преимуществам композитная арматура обладает сочетанием высокой прочности и коррозионной стойкости. У композитной арматуры модуль упругости примерно в 3−4 раза ниже, чем у стальной (для базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры).

Стеклопластиковая арматура (АСП) - композитная арматура, изготавливаемая из стекловолокна, придающего прочность, и термореактивных смол, выступающих в качестве связующего. Одним из плюсов стеклопластиковой арматуры являются малый вес и высокая прочность. Имея высокую прочность и коррозийную стойкость, является альтернативой арматуре из металла.

Стеклопластиковая арматура стала настоящим прорывом в производстве продукции на основе бетона: изготовлении железобетонных конструкций, строительных работах и т. д. Намного более высокая стойкость к коррозии. Стеклопластик на воду вообще никак не реагирует и может находиться в ней вечно. Тогда как стальная арматура, при наличии в железобетонном изделии трещин и, как следствие, доступа влаги к металлу, быстро поддается коррозии. В результате этого несущая способность железобетона падает. Из-за опасений перед коррозией конструкторы вынуждены закладывать больший запас прочности в ЖБИ, что увеличивает стоимость любого объекта, в состав которого они входят. В случае с арматурой из стеклопластика поправку на коррозию вводить не надо, поэтому можно использовать ее меньшего диаметра.

Значительно меньший вес (сам стеклопластик в 5−9 раз легче конструкционной стали). Поэтому изделия, в которых используется такая арматура и объекты, возведенные на их основе, получаются более легкими, а значит, им требуется более простой фундамент. Плюс к этому — экономия на транспортных расходах.

Можно применять в домашнем хозяйстве для фундамента небольших построек, при постройке парника и теплицы.

Как показали исследования, изделия из стеклопластиковой арматуры могут эксплуатироваться при температуре от минус 70 ⁰С до плюс 100 ⁰С, что для обычных строительных объектов вполне достаточно.

Надежность сооружений, возведенных на основе бетона с такой арматурой, уже не раз подтверждалась на практике. Так, например, маяк в Сочи функционирует без всяких нареканий вот уже более 40 лет. И учтем тот факт, что он находится вблизи моря, где климат, с точки зрения воздействия на стройматериалы, является очень агрессивной средой.

Но у этой арматуры до недавнего времени был один существенный недостаток: ее стоимость была намного выше, чем стальной. Сейчас, благодаря развитию технологий, ситуация изменилась с точностью до наоборот. Арматура, цена на которую стала ниже, чем на стальную, начала стремительно завоевывать все более высокие позиции на строительном рынке.

Отличительные свойства стеклопластиковой арматуры:

1. не ржавеет, стойка к коррозии;

2. стойка к воздействию минеральных и органических кислот;

3. не экранирует электромагнитные волны, то есть не затрудняет радиосвязь;

4. не проводит электрический ток;

5. имеет низкую теплопроводность, то есть улучшает теплоизолирующие свойства изделий на ее основе;

6. имеет гораздо более низкий, по сравнению с металлической арматурой удельный вес;

7. магнитоинертна, то есть не намагничивается;

8. стойка к воздействию сверхнизких температур;

9. по прочности в 3 раза превосходит прочность стальной арматуры класса A III;

10. может быть изготовлена любой длины.

Базальтопластиковая арматура (АБП) - композитная арматура, изготавливаемая из базальтового волокна и смолы. Существенным отличием данного строительного материала- является более высокая стойкость к агрессивным средам. Однако, несмотря на высокую огнестойкость базальтового волокна, жаропрочность базальтовой арматуры не отличается от стеклопластиковой, так как полимерная матрица не в состоянии выдержать температуры выше 160 С.

Базальтопластик — современный композитный материал на основе базальтовых волокон и органического связующего, составляющий сильную конкуренцию металлу и превосходящий его по множеству физико-химических характеристик.

Базальтопластиковая арматура является ноу-хау. Применение данного высокопрочного коррозионностойкого продукта взамен металлических аналогов позволяет повысить качество строящихся объектов.

Главная отличительная черта базальтопластиковых материалов — их устойчивость к агрессивному воздействию химических сред, в частности, к воздействию щелочей или кислот, хлористых солей, углекислого и сернистого газов. Такая специфика арматуры из базальтопластика не просто позволяет расширить области ее применения в строительстве, но, и существенно увеличить межремонтный период.

Достоинства базальтопластиковой арматуры

1. низкая теплопроводность

2. радиопрозрачность и магнитоинертность,что позволяет обеспечить диэлектрические и антимагнитные свойства конечных конструкций.

Базальтопластиковая арматура получила широкое распространение в Западной и Восточной Европе, на Ближнем Востоке, востребована в Великобритании, где особенно высоки требования к качеству строящихся объектов.

Углепластиковая арматура - предназначена для усиления бетонных конструкций при строительстве объектов различного назначения. Стержни выпускаются в широкой размерной линейке с ребристой поверхностью для качественного сцепления с растворами.
Достоинства углепластиковой арматуры:

1. увеличенная прочность на разрыв;

2. устойчива к воздействию коррозии;

3. кислотостойкая;

4. цена продукции ниже, чем у материалов другого состава;

5. показатель упругости намного выше, по сравнению со сталью;

6. не является проводником тепла;

7. может выпускаться с разными строительными длинами.

Применение композитной арматуры

Согласно [33] и МГСН 2. 08−01С и с учётом свойств стеклопластиковой арматуры АКС (ТУ-2296−001−60 722 703−2010) рекомендуется применение в следующих конструкциях:

1. в плитах перекрытия длиной до 5 м, толщиной плиты 200 мм с шагом ячей 200×200мм O8мм, (арматура укладывается в верхней и нижней зоне плиты), класс бетона В25;

2.  для армирования бетонных конструкций и смешанного армирования железобетонных конструкций;

3. фундаменты ниже нулевой отметки залегания;

4.  в армированных конструкциях, подвергающихся воздействию агрессивных сред, вызывающих коррозию стальной арматуры (в конструкциях соприкасающихся с морской водой, например: набережные, берегоукрепление). Рационально применение АКС в элементах дорожного строительства (например в дорожных плитах), которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов;

5.  при ремонте бетонных конструкций, поврежденных воздействием агрессивных сред (в первую очередь хлоридных);

6. тонкостенные конструкции различного назначения в случаях, когда отсутствует возможность обеспечить нормативные требования к толщине защитного слоя;

7. при армировании кирпичной кладки, особенно в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся противоморозные добавки — хлористые соли, вызывающие коррозию стальной арматуры.

8. при возведении домов из несъемной опалубки;

9. осветительные опоры, опоры ЛЭП, изолирующие траверсы ЛЭП;

10. канализационных коллекторах и конструкциях ниже нулевой отметки залегания для исключения блуждающих токов и электроосмоса;

11.  для улучшения теплотехнических характеристик стен, рекомендуется применение АКС в трёхслойных стеновых панелей, в качестве гибких связей (с шагом 600×600мм в шахматном порядке);

12.  применять в конструкциях подвергающихся постоянному тепловому режиму не выше 60 ⁰С и кратковременному до 100  ⁰С;

13. применять в несущих конструкциях бассейна, при толщине стенки от 200 мм;

14. арматура также предназначена для армирования конструкций из асфальтобетона эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред;

15. применять в армировании деревянных и клееных балках, для повышения жесткости изгибаемого элемента

16. применять арматуру в зданиях до 3х этажей (включительно);

17. применять арматуру на объектах АПК (птичники, свинарники, коровники), т. к арматура не содержит фенольных смол что подтверждается санитарно-гигиеническим заключением;

18. применять арматуру на объектах дорожного строительства (в полотнах интенсивного движения транспорта) в качестве несущей арматуры, после применения которой сеток из арматуры O8 АКС с размером ячейки 200×200мм, отмечено: цельность асфальтобетонного покрытия, а так же отсутствие продольных и поперечных трещин и в том числе примыкания к трамвайным путям.

Особенности применения стеклопластиковой арматуры АКС

Существует мнение что стеклопластиковая арматура плохо взаимодействует с бетоном при температурных перепадах, однако это не так. Коэффициент температурного расширения у бетона 0,1 °С — следовательно, при увеличении температуры на 50 °C расширение достигает примерно 0,5 мм/м, у стальной арматуры равна 0. 12 °C, а у стеклопластиковой арматуры Армастек равна 0. 1 °C. Как видим данные очень близки с бетоном.

Неметаллическая композитная арматура может применяться как в виде отдельных стержней, так и в виде сеток и каркасов.

В наружных стеновых панелях арматуру АКС следует применять в виде: сеток и гибких связей.

В случае невозможности получения готовых сеток они изготавливаются на месте.

Соединение арматуры — внахлест, длина анкеровки 70d, например арматура O8мм, следовательно длина анкеровки равна L=70×8=560мм.

Технология сборки каркасов из композитной и стальной арматуры аналогичны. Применяются те же приемы, оснастка и расходные материалы. Традиционно — вязка арматуры стальной проволокой или более эффективно и экономичнее — вязка с использованием самозатягивающихся полимерных стяжек.

Толщина защитного слоя у арматуры назначается из условия совместной работы арматуры и бетона, и обеспечивается установкой фиксаторов из теплостойких и полимерных материалов, например, полиэтилена. При проектировании конструкций с неметаллической арматурой толщина защитного слоя назначается по СНиП 52−01−2003 и в среднем берется 15 мм.

Транспортировка стеклопластиковой арматуры

Арматура диаметром O4- O8мм поставляется в бухтах. Размер бухты (в диаметре) 1,2 м, длина арматуры в бухте 100 м (длина может быть увеличена до 150м)

Арматура диаметром O10мм, также поставляется в бухтах, диаметр которой составляет 1,7 м. Длина арматуры в бухте 50 м.

Арматура диаметром O12 и выше производится любой строительной длины (стандартная 12 м, т. к это длина кузова грузового автомобиля).

Стеклопластиковая арматура АКС (ТУ-2296−001−60 722 703−2010) идеально-упругий материал, это означает что мы можем сворачивать ее в бухты и после того как убрали самозатягивающие стяжки, арматура выпрямится и будет пригодна для работы;

Упакованную арматуру транспортируют в горизонтальном положении в соответствии с действующими правилами перевозки грузов на соответствующих вида транспорта.

Недостатки композитной арматуры

Но, нужно помнить, что у композитной арматуры есть и существенные минусы. Большинство Российских производителей не афишируют эти минусы, хотя любой инженер строитель может заметить их самостоятельно. Основными минусами любой композитной арматуры являются следующие:

a) модуль упругости композитной арматуры почти в 4 раза ниже, чем у стальной даже при равном диаметре (другими словами она легко изгибается). По этой причине её можно применять в фундаментах, дорожных плитахи т. д., но применение в перекрытиях требует дополнительных расчетов;

b) при нагреве до температуры в 600 °C, компаунд, связывающий волокна арматуры, размягчается настолько, что арматура полностью теряет свою упругость. Для увеличения устойчивости конструкции к огню в случае пожара — требуется предпринимать дополнительные меры по теплозащите конструкций, в которых используется композитная арматура;