Модуль упругости при растяжении стеклопластиковой арматуры гпа

Модуль упругости при растяжении стеклопластиковой арматуры гпа thumbnail

Что такое модуль упругости композитной арматуры?До того, как приобретать продукцию из композитного материала, покупатель обязательно хочет ознакомиться со всеми ее особенностями, а поскольку в сфере строительства он используется относительно недавно, то и мифов, и предположений об АСП существует много. Один из самых популярных заключается в том, что модуль упругости композитной арматуры маленький и поэтому она не может широко использоваться в качестве строительного материала, как, например, неметаллическая арматура. Давайте разбираться действительно ли это так.

Модуль упругости – показатель, который отвечает за раскрытие микротрещин бетонной конструкции. Его расчеты производят только если ваш строительный проект будет работать на прогиб, то есть подвергаться сильно нагрузке (подробнее в СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»).

Какие конструкции работают на прогиб?

Это такие конструкции в которых присутствуют:

  • Балки таврового или прямоугольного сечения. Служат как опоры для установки плит или проведения работ по заливке фундамента.
  • Плиты перекрытия и несущие стены, которые используют в административно-бытовых зданиях или бытовых зданиях.
  • Перемычки, применяются для перекрытия разъемов в стенах.

Если приложить нагрузку к любой бетонной конструкции, то после незначительного растяжения начнут распространяться небольшие трещины, такого результата не избежать даже при прикладывании самых малых нагрузок. Модуль упругости композитной арматуры составляет 45000 Мпа, а стальной арматуры – 200 000 Мпа.

Арматура служит препятствием для роста этих растрескиваний и обвала всей конструкции, а от того насколько высок ее модуль упругости зависит насколько большими будут трещины. Чем меньше его значение, тем больше бетон «провисает» и чтобы это не привело к потере всего здания, необходимо учитывать и предел прочности. Для арматуры из композита он равен 1200 Мпа, а у стальной арматуры 400 Мпа.

По этим техническим характеристикам можно понять, что здание с использованием неметаллической арматуры может выдержать нагрузку до трех раз больше, чем здание с использованием металлической арматуры, но «провисание» будет в 4 раза больше.

Использовать композитную арматуру в строительстве выгодно за счет того, что она почти не реагирует на агрессивную окружающую среду (воздействие щелоча, хлор, морской воды и т.д.), а стальная арматура наоборот имеет высокие показатели коррозии. Однако же, трещины в бетоне образуются не только из-за среды поэтому. В следствие усилия на разрыв стеклопластик деформируется до ≈ 3%, а сталь ≈ 25 %.

Исходя из такой информации, прежде чем вы решите заменить металлическую арматуру на стеклопластиковую в несущих стенах или местах перекрытия, необходимо сделать полный расчет технической документации проекта и полностью удостовериться, что это возможно для вашей конструкции.

Московский завод полимерно-композитных конструкций предлагает приобрести стеклопластиковую арматуру от производителя. Покупатель может сам удостовериться в качестве нашей продукции, просмотрев ее перед покупкой. Бесплатная доставка по Москве и Московской области (до 20 км) осуществляется при покупке композитной арматуры от 10000 погонных метров.
Звоните, оставляйте заявки, и наши специалисты с вами свяжутся.

Источник

5 Технические требования

5.1 Основные показатели и характеристики

5.1.1 АКП должна изготовляться по технологической документации, утвержденной в установленном порядке, и соответствовать требованиям настоящего стандарта.

5.1.2 АКП должна изготовляться из термореактивной смолы и содержать обязательный непрерывный армирующий наполнитель в количестве не менее 75% по массе.

5.1.3 По физико-механическим показателям АКП должна соответствовать требованиям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3

Наименование показателяНорма
Предел прочности при растяжении, МПа, не менееПо требованиям таблицы 4
Модуль упругости при растяжении, ГПа, не менееПо требованиям таблицы 4
Предел прочности при сжатии, МПа, не менееПо требованиям таблицы 4
Предел прочности при поперечном срезе, МПа, не менееПо требованиям таблицы 4
Предел прочности сцепления с бетоном, МПа, не менее12
Снижение предела прочности при растяжении после выдержки в щелочной среде, %, не более25
Предел прочности сцепления с бетоном после выдержки в щелочной среде, МПа, не менее10
Предельная температура эксплуатации, °С, не менее60

5.1.4 Физико-механические характеристики АКП различных видов должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 4.

Таблица 4

Наименование показателяАСКАБКАУКААКАКК
Предел прочности при растяжении , МПа, не менее800800140014001000
Модуль упругости при растяжении , ГПа, не менее505013070100
Предел прочности при сжатии , МПа, не менее300300300300300
Предел прочности при поперечном срезе , МПа, не менее150150350190190

5.1.5 Предел прочности при растяжении и модуль упругости при растяжении АКП должны быть не менее значений, указанных в документах изготовителя. Если в документах изготовителя приведены более высокие значения предела прочности и модуля упругости, то следует руководствоваться требованиями документации изготовителя.

5.1.6 Климатическое исполнение АКП — УХЛ2 по ГОСТ 15150.

5.2 Требования к внешнему виду композитной пластиковой арматуре

5.2.1 Идентификационные признаки АКП, характеризующие торговую марку, геометрические показатели и параметры периодического профиля, должны быть указаны в документации изготовителя.

5.2.2 По показателям внешнего вида (дефектам) АКП должна соответствовать требованиям, приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Наименование дефектаНорма ограничения
СколыНе допускаются
РасслаиваниеНе допускаются
РаковиныНе допускаются
Задиры с порывом навивкиНе допускаются
Вмятины от механического воздействия с повреждением волоконНе допускаются

5.3 Требования к сырью и материалам для производства арматуры

5.3.1 Материалы, применяемые для изготовления АКП, должны соответствовать требованиям нормативных документов и технической документации, иметь сопроводительную документацию, подтверждающую их соответствие требованиям данных нормативных документов и технической документации, включая протоколы испытаний.

Читайте также:  Растяжение связок разогревающая мазь

5.4 Маркировка композитной полимерной арматуры

5.4.1 Упаковка продукции должна иметь четкую, легко читаемую маркировку.

5.4.2 Маркировку осуществляют с помощью этикеток.

5.4.3 Маркировку наносят на этикетку печатным способом.

5.4.4 К каждой упаковке должна быть прикреплена этикетка. Способ и место крепления этикетки должны быть указаны в документах изготовителя.

5.4.5 Расположение этикетки должно обеспечивать однозначную визуальную идентификацию продукции без нарушения её упаковки.

5.4.6 Маркировка должна сохраняться в течение всего срока годности при хранении, транспортировании и погрузочно-разгрузочных работах.

5.4.7 Маркировка АКП должна содержать следующие данные:
— наименование;
— наименование страны-изготовителя;
— наименование предприятия-изготовителя;
— юридический адрес предприятия-изготовителя;
— товарный знак (товарная марка) предприятия-изготовителя;
— основные потребительские свойства и/или характеристики;
— информацию о сертификации;
— номер партии и дату изготовления;
— состав (комплектность);
— условное обозначение;
— число изделий в упаковочной единице;
— общая длина в упаковочной единице;
— штамп контролера ОТК и подпись упаковщика;
— обозначение стандарта и/или технических условий, по которым изготовляется и идентифицируется;
— штриховой код;
— транспортная маркировка по ГОСТ 14192 с нанесением манипуляционного знака «Беречь от влаги».

Примечание — При маркировке АКП должны быть соблюдены нормы законодательства, действующего в каждом из государств — участников Соглашения и устанавливающего порядок маркирования продукции информацией на государственном языке.

5.5 Упаковка композитной полимерной арматуры

5.5.1 Упаковка должна обеспечивать целостность АКП при погрузочно-разгрузочных операциях, транспортировании и хранении.

5.5.2 АКП одной партии мерной длины упаковывают в связки, по согласованию с потребителем допускается упаковывать в мотки или барабаны по 4.8.

5.5.3 АКП мерной длины должны быть плотно уложены и прочно обвязаны в поперечном направлении через каждые 1-1,5 м, при этом расстояние крайних мест перевязки от торцов должно быть 10-20 см.

5.5.4 Мотки должны быть обвязаны двумя диаметрально расположенными обвязками, а связки мотков прочно скреплены двумя-тремя обвязками.

5.5.5 Обвязку осуществляют шпагатами по ГОСТ 17308 или лентами по ГОСТ 3560.

5.5.6 При ручной погрузке и разгрузке масса связки, мотка или барабана, а также масса неупакованных стержней АКП не должны превышать 80 кг.

5.5.7 При механизированной погрузке и разгрузке масса связки, мотка или барабана регламентируется видом и техническими характеристиками подъемных механизмов на предприятии-изготовителе и у потребителей. Ручную разгрузку оговаривают в заказе.

Источник

Сравнительные технические характеристики и преимущества
композитной стеклопластиковой арматуры

Основные преимущества стеклопластиковой арматуры

Прежде всего,арматураиз полимерных строительных материалов, отличается высокой прочностью и достаточно низким удельным весом (меньше практически в четыре раза), если сравнивать с аналогичной арматурой, изготовленной из металла. К тому же показатель прочности на разрыв у композитной арматуры из стеклопластика в два с половиной раза превышает данный показатель у аналогов из металла. Эти свойства позволяют в значительной степени расширить область использованиястеклопластиковой арматуры. Сравнительные характеристики композитной арматуры АКП-СП и стальной арматуры A-III

Сравнительные технические характеристики композитной стеклопластиковой арматуры и стальной арматуры

ХарактеристикиАрматура металлическая класса A-III (A400C)Арматура композитная полимерная стеклопластиковая (АКС)Описание
МатериалСтальСтеклоровинг, связанный полимером на основе эпоксидной смолы
Предел прочности при растяжении, МПа3901268Чем выше показатель, тем лучше. Характеристика арматуры на разрыв — самый основной показатель при учете нагрузок на готовое изделие. Во всех готовых изделиях арматура работает именно на разрыв, кроме плит перекрытия в которых учитывается еще и её модуль упругости.
Модуль упругости, Мпа200 00060 000Чем выше показатель тем лучше. Характеристика показывающая нагрузку на прогиб арматуры, в готовых изделиях. Учитывается только в межэтажных плитах перекрытия, перемычках, мостостроении и т.п.
Относительное удлинение, %252,2Чем ниже показатель, тем лучше. Характеристика которая помогает избежать трещин в фундаменте. Стеклопластик в отличие от металла практически не растягивается. Является немаловажным фактором при заливке полов, при изготовлении дорожных плит. Отрезок дороги в г. Пермь по ул. Карпинского(От путепровода через транссибирскую железнодорожную магистраль до ул. Стахановская) был изготовлен 9 лет назад с применением композитной арматуры до сих пор полностью отсутвуют продольные и поперечные трещины и разрушение асфальтобетонного покрытия(!).
Плотность, т/м371,9Влияет на вес изделия.
Коррозионная стойкость к агрессивным средамКоррозируетНержавеющий материалХарактеристика позволяющая использовать материал в агрессивной среде и в местах непосредственного контакта с водой (укрепление береговой линии, колодцы, водоотливы, бордюры и т.п.), а также дающая экономию бетона при производстве плит, за счёт уменьшения защитного слоя (который для металлической арматуры значительно больше).
ТеплопроводностьТеплопроводнаНетеплопроводнаДанная характеристика позволяет увеличить сохранение тепла в зданиях на 35% больше, чем металлическая в случае применения в качестве гибких связей внешних стен с отделочным материалом ( т.к. в отличие от стальной арматуры не образует мостиков холода).
ЭлектропроводностьЭлектропроводнаНеэлектропроводна — диэлектрикВ отличие от стальной арматуры, не создает «экрана», который мешает работе сотовой связи.
Выпускаемые профили, мм6 — 804 — 24В разработке другие размеры, а также арматура различной конфигурации.
ДлинаСтержни длиной 6 — 12 мВ соответствии с заявкой покупателя. Любая строительная длина. Возможна поставка в бухтах.Данная характеристика дает экономию за счет уменьшения или практически полного отсутвия обрезков по сравнению с металлической арматурой а так же дает преимущество исключая связку хлыстов между собой, так как длина в бухте 100 и более метров
ЭкологичностьЭкологичнаНетоксична, по степени воздействия на организм человека и окружающую среду относится к 4 классу опасности (малоопасна)Вреда для здоровья не выявлено. Имеется гигиенический сертификат.
ДолговечностьВ соответствии со строительными нормами около 50 лет.НеизвестноТак как материал не корозирует и не вступает в реакцию с агресивными средами то о его долговечности можно только догадываться.
Параметры равнопрочного арматурного каркаса при нагрузке 25 т/м2При использовании арматуры 8 А-III размер ячейки 14 x 14 см. вес 5,5 кг/м2При использовании арматуры 8 АКС размер ячейки 23 x 23 см. вес 0,61 кг/м2. Уменьшение веса в 9 раз.Меньший вес композитной арматуры позволяет добиться значительной экономии на доставке и удобства при погрузо-разгрузочных работах.
Читайте также:  Лфк и массаж при растяжении

Равнопрочная замена стальной металлической на композитную стеклопластиковую арматуру.

Понятие равнопрочной замены представляет собой замену арматуры произведенной из стали, на арматуру из композитных материалов, которая имеет такую же прочность и схожие прочие физико-механические показатели. Под равнопрочным диаметром стеклопластиковой арматуры, будем понимать ее такой наружный диаметр, при котором прочность будет равна прочности аналога из металла заданного диаметра.

Равнопрочная замена

Металлическая арматура класса A-III (A400C)Арматура композитная полимерная стеклопластиковая (АКС)
64
85,5
106
128
1410
1612
1814
2016

Диаграмма растяжения. Определения предела текучести и предела прочности металлической арматуры

На рисунке 1 приведена кривая зависимости напряжения от деформации металлической арматуры.

Рисунок 1

На рисунке 2 приведено примерное расположение кривых зависимости напряжения
от деформации металлической и композитной арматуры (1).

Рисунок 2

Описание характерных точек диаграммы

σп- Наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука, называется пределом пропорциональности. Предел пропорциональности зависит от условно принятой степени приближения, с которой начальный участок диаграммы можно рассматривать как прямую.

Упругие свойства материала сохраняются до напряжения, называемого пределом упругости σу, т.е это наибольшее напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций.

σт- предел текучести.

Под пределом текучести понимается то напряжение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличения нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести, за предел текучести условно принимается величина напряжения, при котором остаточная деформация составляет 0,2%.

Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит название предела прочности или временного сопротивления. Предел прочности также является условной величиной.

Единица измерения предела текучести и предела прочности — паскаль Па. Более удобно предел текучести и предел прочности измерять в мегапаскалях МПа.

Анализ графика:

  • при малых нагрузках композитная арматура тянется лучше, чем металлическая.
  • до того как в металле перестает действовать закон Гука, обе кривые почти прямолинейны.
  • после того как метал начинает «течь», композитная арматура продолжает работать как раньше.
  • после того как закон Гука перестал работать в композитной арматуре, стальная давно уже лопнула.
  • композитная арматура почти не течет, а сразу лопается, это видно, когда косая прямая (1) очень быстро переходит в горизонтальную и прерывается.
  • из графика видно, что композитная арматура выдержит намного большую нагрузку, чем металлическая.
  • металлическая арматура вытянется и лопнет, когда при такой же нагрузке, композитная ведет себя намного лучше, так как график не меняет своего направления.

Источник

Композитная арматура – материал не новый, но сегодня активно расширяющий границы применения, благодаря экономичным технологиям производства полимерных материалов. Эта современная альтернатива стальным арматурным стержням и проволоке отличается от металлических аналогов сырьевой базой, техническими свойствами и внешним видом. Выпускается в соответствии с ГОСТом 31938-2012 и техническими условиями производителей.

Основные составляющие полимерной композитной арматуры

В состав этой продукции входят два или более материалов – основной (матрица) и наполнители, в том числе армирующие. Матрица и наполнитель подбираются таким образом, чтобы они составили общую структуру, обеспечивающую оптимальные эксплуатационные характеристики для конкретного целевого назначения.

Матрица

Представляет собой отвержденную термореактивную смолу, обеспечивающую передачу и распределение напряжений в упрочняющем наполнителе. От этой структурной составляющей зависят устойчивость продукции к влаге, огню, химическим средам. Термореактивная смола – полиэфирная, эпоксидная, винилэфирная, фенольная – после отверждения представляет собой твердый материал с трехмерной структурой в виде сетки.

Армирующие наполнители

Представляют собой волокна – непрерывные или штапельные, что зависит от способа изготовления. В зависимости от применяемого сырья, различают волокна:

  • Стеклянные – изготавливаются из неорганического стекла.
  • Базальтовые – производят из базальта и габродиабаза.
  • Углеродные – образуются пиролизом органических волокон прекурсоров – полиакрилонитрильных или гидратцеллюлозных. По величине модуля упругости и пределу прочности углеродные армирующие наполнители разделяют на – общего назначения, высокопрочные, средне-, высоко-, сверхвысокомодульные.
  • Арамидные. Исходное сырье – линейные волокнообразующие полиамиды.
  • Комбинированные композиты включают упрочняющие наполнители из двух или нескольких сырьевых материалов. Например, стержни АСПЭТ содержат стекловолокна и волокна из термопластичных полимеров.

Полимерную композитную арматуру обозначают в соответствии с армирующим наполнителем, присутствующим в ее составе:

Композитная арматура

  • АСК (АСП) – стеклокомпозитная, преимущества материала – сочетание небольшого веса, высокой прочности и доступной стоимости;
  • АБК (АБП) – базальтокомпозитная;
  • АУК (АУП) – углекомпозитная, отличается хорошей прочностью, но из-за высокой стоимости ее применение ограничено;
  • ААК (ААП) – арамидокомпозитная;
  • АКК – комбинированная. В этой серии широкое применение получили изделия, изготовленные на основе стеклянных и базальтовых волокон, благодаря сочетанию хорошей износостойкости и приемлемой стоимости.
Читайте также:  Мазь после растяжений связок для детей

Таблица основных характеристик различных видов композитной арматуры

Характеристика АСК АБК АУК ААК АКК
Предел прочности на растяжение, МПа 800 800 1400 1000 1000
Предел прочности при сжатии, МПа 300 300 300 300 300
Модуль упругости при растяжении, ГПа 50 50 130 70 100
Предел прочности при поперечном срезе, МПа 150 150 350 190 190

Конструктивные особенности

Полимерная композитная арматура изготавливается с периодическим профилем. В конструкцию изделия входят:

Композитная арматура

  • Силовой стержень – сплошной элемент, от которого зависят основные технические характеристики продукта.
  • Анкеровочный слой. Располагается равномерно, под углом к продольной оси. Образуется намоткой на силовой стержень волокон. Улучшает сцепление полимерной арматуры с твердеющей бетонной смесью.

Арматуру периодического профиля характеризуют следующие параметры:

  • Наружный диаметр. Измеряется по вершинам периодических выступов.
  • Номинальный диаметр. Эта величина указывается в маркировке изделий и используется при расчетах конструкций.
  • Шаг периодического профиля. Дистанция между центрами соседних выступов, определяется параллельно вертикальной оси стержня.

Положительные и отрицательные характеристики полимерной композитной арматуры

Этот вид арматуры пока не может выступать в качестве полноценной замены стальным усиливающим стержням. Однако существуют области применения, в которых использование композитной арматуры является более рациональным, благодаря комплексу преимуществ, среди которых:

  • Химическая пассивность. Благодаря этому свойству, полимерную продукцию можно использовать в условиях воздействия морской воды, щелочных и кислых сред, дорожных химических реагентов.
  • Скорость резки в размер в условиях строительной площадки значительно выше, по сравнению с резкой стальных стержней.
  • Низкая теплопроводность. Полимерная арматура повышает теплоизоляционные характеристики конструкции, благодаря отсутствию мостиков холода.
  • Устойчивость к низким температурам.
  • Небольшая масса. Облегчает транспортировку продукции, складирование, осуществление монтажных работ.
  • Отсутствие проводимости тока, магнитоинертность и радиопрозрачность. Это качество обеспечивает востребованность полимерной продукции при строительстве лабораторий и других объектов, для которых важен фактор экранирования электромагнитных волн. В конструкциях, в которых используется полимерная арматура, отсутствуют блуждающие токи.

Характеристики, ограничивающие области применения композитной арматуры:

применение композитной арматуры

  • Невозможность гибки стержней под малым углом на месте монтажа. Если есть такая необходимость, то изготовление гнутых изделий заказывают на производственных участках.
  • Низкий модуль упругости, ограничивающий применение в вертикальных армирующих конструкциях.
  • Исключена возможность сварки каркасов. Плоские и объемные конструкции из полимерных стержней сооружают только связыванием и с помощью пластиковых клипс.
  • Малая устойчивость к высоким температурам. Поэтому использовать такие изделия в конструкциях, которые подвергаются нагреву, или на объектах с высокой пожарной опасностью не рекомендуется.
  • Старение. Как и все полимеры, композитная арматура с течением времени теряет характеристики. Хотя производители заявляют, что ее эксплуатационный период – не менее 80 лет.

Области применения

Наиболее эффективен этот строительный материал в областях, в которых использование металлической арматуры нежелательно или невозможно. Полимерные усиливающие стержни используются для:

  • устройства фундаментов строений, эксплуатируемых в агрессивных средах;
  • укрепления оснований или несущих стен;
  • усиления дорожного полотна, насыпей;
  • укрепления грунтов в шахтах;
  • устройства опалубки для крупногабаритных резервуаров;
  • усиления стяжек пола;
  • укрепления береговой линии;
  • изготовления гибких связей между конструктивными элементами зданий, например между наружной стеной и отделочным фасадным материалом.

Внимание! Использование композитной арматуры в плитах перекрытия, перемычках и других конструктивных элементах, работающих на растяжение, не рекомендовано из-за высокой гибкости материала.

Сравнение свойств полимерной композитной и стальной арматуры

Таблица сравнения характеристик стеклопластиковой и стальной арматуры

Тип арматуры Стальная Стеклопластиковая
Материал Низколегированная сталь 25Г2С или 35ГС Волокна из расплава неорганического стекла, термореактивные смолы и другие добавки
Плотность, кг/м3 7900 1900
Сопротивление на растяжение, МПа 360 800
Модуль упругости, ГПа 200 55
Относительное удлинение, % 24 2,3
Устойчивость к химически агрессивным средам Подвержена коррозии, для повышения антикоррозионных характеристик требуется защитное покрытие, например цинковое Высокая устойчивость, антикоррозионные мероприятия не требуются
Электропроводность Высокая Отсутствует
Теплопроводность, Вт/мК 47 0,46

В качестве довода в пользу замены стальной арматуры полимерной приводится возможность использования полимерного изделия меньшего диаметра, по сравнению с металлическим, на основании нормативных величин сопротивления растяжению. Приказом Министерства Строительства и ЖКХ РФ №493 от 08.07.2015 г. в Приложении «Л» были установлены понижающие коэффициенты на нормативное сопротивление растяжению, учитывающие реальные эксплуатационные условия.

Таблица понижающих коэффициентов к нормативным значениям сопротивления растяжению, представленным в ГОСТе 31938-2012

  Виды композитной арматуры
  АСК АБК АУК ААК АКК
Условия эксплуатации
В помещениях 0,8 0,9 1,0 0,9 0,9
На открытом воздухе 0,7 0,8 1,0 0,8 0,8
Длительность нагрузки
Длительная 0,3 0,4 0,6 0,4 0,4
Кратковременная 1 1 1 1 1

Эта таблица означает, что, если полимерная композитная арматура, например стеклопластиковая (АСК), предназначена для работы при длительных нагрузках в помещении, то расчетное значение сопротивления растяжению находится по формуле:

R расч.= R норм.*0,8*0,3 = 800*0,8*0,3 = 192 МПа

Композитная арматура

Поэтому при выборе диаметра полимерной арматуры, которая должна заменить стальную, следует пользоваться не нормативными значениями сопротивления на разрыв, представленными в ГОСТе, а рассчитанными в соответствии с реальными эксплуатационными условиями.

В связи с изложенными выше факторами можно сделать вывод, что композитные усиливающие стержни – перспективный строительный материал. Однако он эффективен только в определенных областях применения, перед его использованием рекомендуется проконсультироваться с квалифицированными специалистами.

Источник