Бетонные конструкции с неметаллическим армированием

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) занимают все более прочные позиции в современной технике, вытесняя традиционные конструкционные материалы. Это обусловлено не только их высокой удельной прочностью, но и такими эксплуатационными свойствами, как коррозионная стойкость, немагнитность, радио прозрачность, электроизоляция, морозостойкость и др. В ближайшие годы при дефиците и пока еще высокой цене ПКМ будут в первую очередь использоваться в строительных конструкциях, к которым предъявляются особые эксплуатационные требования. При этом наиболее перспективно применение ПКМ в таком качестве как изолента и арматура для бетонных конструкций. В этом случае использование ПКМ сводится к минимуму, а основную часть несущей конструкции составляет бетон.

Благодаря рациональному сочетанию внутреннего и внешнего армирования такие конструкции по эксплуатационным показателям почти не уступают аналогичным конструкциям из ПКМ, а по прочности, как правило, их превосходят. Такие конструкции, как и чисто стеклопластиковые несущие элементы, обладают высокой сопротивляемостью воздействиям различных агрессивных сред, циклическому замораживанию и оттаиванию и др. Весьма важными являются их диэлектрические свойства, что открывает возможность широкого использования в энергетическом строительстве.

Серьезными препятствиями внедрению бетонных конструкций с неметаллическим армированием является отсутствие инструктивно-нормативных материалов по их проектированию, малочисленность конструкторско-технологических разработок, отсутствие серийно выпускаемого промышленностью технологического оборудования.

Фибровое армирование, несущественно влияя на прочность бетона при сжатии, значительно повышает его прочность на растяжение, изгиб. Особенно возрастает ударная прочность. В целях снижения трудозатрат при изготовлении конструкций эффективно сочетание отдельных стержней и местного фибрового армирования в приопорных зонах действия главных растягивающих напряжений.

Помимо приведенной выше классификации по видам неметаллического армирования целесообразно разделить его и в зависимости от материала, из которого оно изготавливается. Наиболее распространенным является внешнее и внутреннее стеклопластиковое армирование. У нас в стране выпускается стеклопластиковая стержневая арматура с временным сопротивлением 1200-1500 МПа. Аналогичной прочностью обладает и стеклопластиковая арматура, применяемая за рубежом.

В последние годы в ряде стран, в частности в Голландии, создана высокопрочная арматура из искусственного органического волокна, пропитанного эпоксидным связующим «Арапри». Она поставляется в виде полосы с соотношением высоты и ширины поперечного сечения 1:10 и обладает кратковременной прочностью на разрыв 3150 МПа, длительной — 2000 МПа.

В нашей стране полосовая арматура в виде стеклопластиковых лент периодического профиля (насечки, вмятины, глазки) разработана в 60-х годах. Весьма разнообразные материалы применяются для изготовления дисперсной арматуры. Особенно широко в качестве фибр используются стекловолокна. В последние годы интенсивно ведутся работы по внедрению фибр из базальтового волокна, сырьевые запасы которого у нас в стране практически неограничены. За рубежом, например в Японии, широко используются углеродные волокна. Перспективны кевларовые (полиамидные) и полипропиленовые волокна. Номенклатура неметаллических материалов для армирования бетона постоянно расширяется.