Полимерная арматура: Полимерная арматура
Композитная арматура: виды, химический состав, свойства
Композитная арматура из полимерных материалов – материал, предназначенный для замены металлических аналогов в местах с высокой вероятностью воздействия агрессивных сред. Полимерные изделия эффективны во влажных средах, особенно в местах контакта с морской водой.
Виды композитной арматуры в зависимости от исходного материала
Эта продукция состоит из волокон различного происхождения и полимерной связующей пропитки. Для производства этих изделий используется несколько видов сырья, состав которого определяет свойства материала:
- стекловолокно – стекловолоконная арматура АСК с поперечным рифлением;
- арамидное волокно – изделия ААК;
- базальтовое волокно, образуемое из расплава диабаза или базальта – базальтопластиковая арматура АБК с продольным рифлением;
- углеводородное волокно – углекомпозитная арматура (АУК), на сегодняшний день используется мало.
Поверхность стержней может быть двух типов:
- периодической – стержень обматывается полимерным канатом, изделие покрывается прозрачной термореактивной смолой, такая форма обеспечивает прекрасное сцепление с бетонной смесью;
- условно-гладкой, покрытой мелкофракционным кварцевым песком.
Примерный состав композитной полимерной арматуры и базовые механические свойства стеклопластиковых изделий регламентируются ГОСТом 31938-2012. Производители самостоятельно подбирают точную рецептуру, а проектировщики делают расчеты в соответствии с их рекомендациями.
Особенности использования полимерной арматуры
Использование металлических усиливающих элементов – классическая строительная технология, для которой характерен ряд серьезных недостатков.
- Большой удельный вес металлических элементов в железобетоне требует сооружения массивного усиленного фундамента. Удельный вес полимерной арматуры примерно в 7-8 раз ниже аналогичного показателя стальных изделий.
- Коррозия стального арматурного каркаса ослабляет прочность сооружений. Пластиковая арматура коррозии не подвержена, проявляет хорошую стойкость к морской воде, аммиачным растворам, соляной, серной и другим кислотам.
- Полимерная продукция устойчива к воздействию низких температур.
- Высокая электропроводность стали – нежелательный фактор при эксплуатации некоторых типов сооружений, например, в которых расположены приборы, чувствительные к электромагнитному влиянию. Полимеры – диэлектрики, магнито- и радиопрозрачны.
- Дополнительный плюс – возможность сматывать изделия в бухты с последующим возвращением в исходное состояние. Изделия могут иметь любую длину, у металлической продукции ограничение – 12 м.
Минусы использования полимерной арматуры
- Существенный недостаток – потеря рабочих характеристик при температурах, начиная с +120°C.
- Для соединения неметаллической арматуры нельзя применять сварку, а только пластиковые хомуты или вязальную проволоку.
- Из композитных стержней нельзя сформировать углы конструкций и криволинейные области.
- Неметаллическая арматура не пригодна для связи с колоннами, для этих целей может использоваться только металлопрокат.
- Ограниченное применение в плитах перекрытий.
Области применения неметаллических усиливающих элементов
Композитная арматура востребована:
- при создании бетонных конструкций в строительстве жилых, общественных и промышленных объектов;
- для проведения ремонтных и реставрационных работ;
- для осуществления кирпичной кладки с гибкой связью;
- при устройстве наливных полов;
- в строительстве дорог для усиления покрытий и укрепления откосов;
- для создания конструкций, препятствующих размыву берегов;
- возможно применение в ленточных фундаментах нетяжелых строений, возводимых на прочных грунтах.
Стеклопластиковая арматура — обзор
Главная
Обзор продукции
Полимерная композитная арматура
Стеклопластиковая арматура
(полимерная арматура)
Строительная неметаллическая полимерная композитная арматура для армирования бетона производится «Ярославским заводом композитов» согласно техническим условиям, разработанными на основе собственных патентов (№153447, №156224), а также ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций.
Общие технические условия» и ГОСТ 32486-2013 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Методы определения характеристик долговечности».
Эти документы устанавливают общие технические условия и распространяются на композитную полимерную арматуру периодического профиля, предназначенную для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций и элементов, эксплуатирующихся в средах с различной степенью агрессивного воздействия, методику определения и испытаний структурных и технических характеристик.
Согласно технологии производства композитная арматура Ярославского завода композитов представляет из себя несущий стержень и обмоточный жгут, навитый на несущий стержень под углом, отличающаяся тем, что обмоточный жгут навит на несущий стержень под углом от 30 до 70°, при этом рельеф поверхности несущего стержня образован не контактирующей с жгутом боковой поверхностью несущего стержня, которая выполнена с периодическим профилем, представляющим собой чередующиеся профили, соответствующие профилю боковой поверхности параболической бочки.
По ГОСТ 31938-2012 строительная неметаллическая полимерная композитная арматура для армирования бетона классифицируется как АКП – арматура композитная периодического профиля и подразделяется на виды:
АСК – арматура стеклокомпозитная или арматура стеклопластиковая;
АБК – арматура базальтокомпозитная или арматура базальтовая;
АУК – арматура углекомпозитная или арматура углепластиковая;
ААК – арматура арамидокомпозитная или арматура арамидопластиковая;
АКК – арматура комбинированная.
АКП выпускается номинальными диаметрами от Ф2мм до Ф32мм
(2, 2,5, 3, 3,5, 4, 6, 8, 10, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32)
Полимерная арматура в строительстве фундаментов
Полимерная арматура применяется в строительстве, начиная с 70-х годов 20 века. Первые страны, прибегнувшие к помощи полимерной арматуры в строительстве фундаментов — это США и Япония.
Состав полимерной арматуры
Полимерная композитная арматура состоит из нитей ровинга (разного типа — стеклянный, базальтовый, углеродный), параллельно связанных между собой полимерным материалом.
Полимерное производство состоит из следующих этапов:
- Изготовление стекловолокна
- Пропитывание стекловолокон синтетическими смолами
- Соединение волокон между собой
- Формирование рельефного сечения стержня с целью создания возможности лучшего сцепления полимерной арматуры с бетоном
- Полимеризация за счёт термообработки в печи
Преимущества полимерной арматуры (характеристики)
Малый вес полимерной композитной арматуры (лёгкость в транспортировке, доставке). Бухту полимерной арматуры легко перевозить в багажнике даже легкового автомобиля, не треб.
спец. аппаратура и лишние рабочие руки для погрузке и разгрузке композитной арматуры. Также лёгкий вес полимерной арматуры не создаёт дополнительную нагрузку на фундамент в результате чего снижается риск проседания почвы.
Высокая удельная прочность стеклопластиковой арматуры
Низкая теплопровдоность композитной арматуры
Полимерная арматура не подвержена коррозии
Долговечна
Полимерная арматура характеризуется радиопрозрачностью, теплопроводностью (не создаёт мостков холода), магнитопрозрачностью.
Любая строительная длина
Использование полимерной арматуры
- Полимерную арматуру используют для строительства фундаментов, чаще всего ленточных.
- Для уплотнения дорожного полотна
-
Арматуру полимерную применяют для создания конструкций, в которых антикоррозийная стойкость является одним из ключевых параметров (строительство дамб, причалов и пр. )
)Описание FRP (полимеров, армированных волокном)
Как установить GeoTree Solution’ RenewWrap FRP
FRP (полимеры, армированные волокном) представляют собой композитные материалы, изготовленные из полимера, армированного волокнами. Полимер обычно представляет собой термореактивный пластик на основе эпоксидной смолы, винилового эфира или полиэфира, который смешивают с волокном, таким как стекло или углерод, чтобы сделать полимер прочным и жестким.
В настоящее время эти полимеры используются почти во всех видах передовой техники, от самолетов до мостов.
Компания GeoTree поставляет ряд стеклопластиков в рамках предложения RenewWrap:
RenewWrap FRP
Система укрепления FRP RenewWrap включает в себя широкий спектр углеродных и стеклянных армирующих материалов FRP и совместимых пропитывающих смол, включая сертифицированную ICC-ES (ESR-3663) систему укрепления FRP.
С сотнями завершенных проектов RenewWrap FRP является проверенной системой для различных применений, включая усиление и сейсмическую модернизацию зданий и сооружений, мостов, колонн, крышек, опор и многих других необходимых областей.
Углепластиковые стержни RenewWrap NSM
Предварительно отвержденные стержни из углеродного волокна RenewWrap предназначены для использования в приложениях для укрепления вблизи поверхности (NSM). Углеродные стержни RenewWrap изготавливаются с шероховатой поверхностью для улучшения сцепления со связующей смолой.
RenewWrap NSM Углепластиковые стержни можно использовать для усиления или модернизации широкого спектра бетонных и каменных конструкций. Они чаще всего используются там, где традиционные системы мокрой укладки FRP не подходят или где армирование FRP требует дополнительной защиты от истирания или движения транспортных средств.
Стержни NSM используются для усиления существующих элементов конструкции (бетона, дерева, камня или кирпичной кладки) на изгиб и сдвиг. Конструкции, которые имеют дефекты из-за структурного дефекта, износа или изменения использования, часто можно довести до полезной мощности с помощью стержней NSM.
Strand Sheet RenewWrap
Strand Sheets RenewWrap представляют собой однонаправленные армирующие листы, состоящие из предварительно отвержденных микростержней из углеродного волокна.
Листы прикрепляются снаружи к существующим стальным, бетонным и каменным конструкциям для повышения их прочности и жесткости. Strand Sheets сочетает в себе лучшие характеристики традиционной ткани мокрой укладки и системы предварительно отвержденных плит FRP, создавая экономически эффективный метод усиления стальных конструкций.
- Мосты
- Колонны
- Перекрытия
- Балки и балки
- Стены
- Сваи и наголовники
- Соединения 9 0045
- Плиты и настилы мостов
- Консольные настилы мостов
- Двутавровые парковочные настилы
- Повышение прочности на сдвиг и изгиб стен
- Зашивка трещин
- Сборные панели настила моста 90 032
- Бетонные опоры и морские сваи
- Несъемная опалубка
- Натяжение без приклеивания
- Натяжение сборных элементов
- Устройство центральной стойки для плит перекрытия
- Замена коррозионно-стальных натяжных элементов
- Бетонные, стальные и каменные конструкции 90 032
- Стальные конструкции, вызванные коррозионным износом или повышенными нагрузками
- Потеря растяжения и сжатия
- Полки, связи, лямки, пояса ферм и концы балок
- Ремонт напряжений в существующих стальных элементах
- Ремонт стальных мостовых балок, балок, колонн
- Ремонт сборных панелей мостового настила
- Бетонные опоры и морские сваи
- Замена коррозионно-коррозионных стальных арматур
- Компоненты композитных материалов
- 1. Волокна
- 2. Матрицы
- Типы полимеров, армированных волокном
(FRP)
- 1. Полимер, армированный стекловолокном (GFRP)
- 2. Полимер, армированный углеродным волокном (CFRP)
- 3. Полимер, армированный арамидным волокном (AFRP)
- Применение FRP
- Углеродные FRP используются в предварительно напряженном бетоне для применений, где важна высокая устойчивость к коррозии и электромагнитная прозрачность углепластика.
- Композиты из углепластика используются для подводных трубопроводов и конструктивных элементов морской платформы. Кроме того, FRP снижает риск возгорания.
- Полимеры, армированные углеродным волокном, используются для изготовления подводных труб для больших глубин, поскольку они обеспечивают значительно повышенную плавучесть (из-за своей низкой плотности) по сравнению со сталью.
- Лестницы и проходы также изготовлены из композитных материалов для снижения веса и коррозионной стойкости.
- Используется в высокопроизводительных гибридных конструкциях.
- Арматура из стеклопластика используется в качестве внутренней арматуры для бетонных конструкций.
- Стержни, листы и полосы FRP используются для усиления различных конструкций из бетона, кирпичной кладки, дерева и даже стали.
Практические примеры
Литература
Изображения
Практические примеры
Занятый мост структурно усилен с помощью RenewWrap FRP
В 2018 году инспекция принадлежащего округу Бровард моста на Фламинго-роуд.
в Мирамаре выявлены структурные проблемы. В отчете об осмотре моста Департамента транспорта Флориды были выявлены проблемы, в том числе растрескивание бетона и трещины.
Укрепление бетонного основания на нефтеперерабатывающем заводе в Великобритании с помощью RenewWrap®
Бетонный цоколь на нефтеперерабатывающем заводе в Великобритании, на котором стоит резервуар большего размера, имел признаки износа. Был проведен структурный анализ, и была рекомендована система структурного усиления GeoTree RenewWrap CFRP
Бетонные колонны усилены на газовом заводе
Во время строительства завода по производству природного газа в Колорадо строители столкнулись с неожиданной проблемой, которая угрожала срывом графика строительства и открытия завода.
Плита и балка, армированные RenewWrap FRP
Спустя более 100 лет после первоначального строительства текстильная фабрика на юго-востоке, обслуживающая быстро развивающуюся автомобильную промышленность, обнаружила, что необходимо восстановить части конструкции, поддерживающей основной производственный этаж.
Больничная парковка отремонтирована и усилена с помощью RenewWrap
Когда на парковке оживленной больницы в Кентукки были обнаружены трещины в перекрытиях и колоннах, владельцы учреждения обратились к инженерам-конструкторам SSE Inc с просьбой разработать план по устранению проблемы.
Усиление на изгиб оживленного моста с помощью RenewWrap
Инженеры из Департамента транспорта Луизианы (LADOT) определили мост, который требовал укрепления на изгиб и ремонта отслаивающегося бетона на нижней стороне.
Мост, построенный в 1936 году, усилен карбоновой системой RenewWrap®.
Мост через реку Ампкуа вдоль шоссе Орегон-Кост (US 101) представляет собой разводной мост, окруженный двумя связанными железобетонными арками с каждой стороны
Ремонт колонн и крышек моста с помощью RenewWrap
Во время плановой проверки SCDOT обнаружил коррозионное повреждение крышек опор и колонн, поддерживающих мост Батлер-Роуд через I-385 в Гринвилле, Южная Каролина.
Локальные выкрашивания восстановлены с помощью системы усиления RenewWrap® из углеродного волокна
В июне 2016 года Управление транспорта Южной Каролины (SCDOT) занималось строительством новой развязки на пересечении I-85/I-385 в Гринвилле, Южная Каролина.
Минимально инвазивные решения, используемые для укрепления Vital Bridge
Мост на Норт-Грин-стрит через реку Спокан представляет собой бетонный мост, спроектированный и построенный в 1950-х годах.
20-летние зерновые силосы восстановлены с помощью RenewWrap
Группа из восьми зернохранилищ, построенных в Центральной Калифорнии в 2000 г., недавно была усилена с помощью системы усиления RenewWrap из углеродного волокна
Литература
Изображения
Армированный волокном полимер (FRP) в конструкции, типы и применение
🕑 Время чтения: 1 минута
Композит из армированного волокном полимера (FRP) определяется как полимер, армированный волокном.
Он представляет собой класс материалов, которые попадают в категорию, называемую композитными материалами. Композитные материалы изготавливаются путем диспергирования частиц одного или нескольких материалов в другом материале, который образует вокруг них непрерывную сеть.
Эти материалы имеют высокое отношение прочности к плотности, исключительную коррозионную стойкость и удобные электрические, магнитные и термические свойства. Однако они хрупкие, и на их механические свойства могут влиять скорость нагружения, температура и условия окружающей среды.
Основная функция армирования волокнами состоит в том, чтобы нести нагрузку по длине волокна и обеспечивать прочность и жесткость в одном направлении.
Он заменяет металлические материалы во многих конструкциях, где важна несущая способность.
Использование FRP в инженерных приложениях позволяет инженерам добиться значительных успехов в функциональности, безопасности и экономичности строительства благодаря их механическим свойствам.
В комплекте: 9 шт.0005
Выбор волокна часто определяет свойства композитных материалов. Углерод, стекло и арамид — три основных типа волокон, которые используются в строительстве. Композит часто называют армирующим волокном, например, CFRP для полимера, армированного углеродным волокном.
Наиболее важными свойствами, которые различаются между типами волокон, являются жесткость и деформация при растяжении.
Матрица должна передавать силы между волокнами и защищать волокна от вредных воздействий. Почти исключительно используются термореактивные смолы (реактопласты). Винилэстер и эпоксидная смола являются наиболее распространенными матрицами.
Эпоксидная смола предпочтительнее винилэфирной, но она также более дорогая. Жизнеспособность эпоксидной смолы составляет около 30 минут при температуре 20 градусов Цельсия, но ее можно изменить с помощью других составов. Эпоксидные смолы обладают хорошей прочностью, сцеплением, свойствами ползучести и химической стойкостью.
Рис. 2: Fiber Plus Matrix производит FRP Типы полимеров, армированных волокном (FRP) 1. Полимер, армированный стекловолокном (GFRP) Стекловолокно в основном производится путем смешивания кварцевого песка, известняка, фолиевой кислоты и других второстепенных ингредиентов.
Смесь нагревают до плавления при температуре около 1260°С.
Затем расплавленное стекло пропускают через тонкие отверстия в платиновой пластине. Стеклянные нити охлаждают, собирают и наматывают. Волокна вытягиваются для увеличения направленной прочности. Затем волокна переплетаются в различные формы для использования в композитах.
Стеклянные волокна на основе алюмо-известково-боросиликатной композиции считаются основным армирующим материалом для композитов с полимерной матрицей благодаря их высоким электроизоляционным свойствам, низкой восприимчивости к влаге и высоким механическим свойствам.
Стекло, как правило, является хорошим ударопрочным волокном, но весит больше, чем углерод или арамид. Стекловолокно имеет превосходные характеристики, равные или превосходящие характеристики стали в определенных формах.
Рис. 3: Полимерные стержни, армированные стекловолокном 2. Армированный углеродным волокном полимер (CFRP) Углеродные волокна имеют высокий модуль упругости, 200-800 ГПа..jpeg)
Предельное удлинение составляет 0,3-2,5 %, где меньшее удлинение соответствует большей жесткости и наоборот.
Углеродные волокна не впитывают воду и устойчивы ко многим химическим растворам. Они превосходно выдерживают усталость, не подвергаются коррозии, не проявляют ползучести или релаксации.
Рис. 4: Полимерные стержни, армированные углеродным волокном 3. Полимер, армированный арамидным волокном (AFRP)Арамид — сокращенное название ароматического полиамида. Хорошо известной торговой маркой арамидных волокон является кевлар, но существуют и другие марки, такие как Twaron, Technora и SVM.
Модули волокон 70-200 ГПа с предельным удлинением 1,5-5% в зависимости от качества. Арамид имеет высокую энергию разрушения и поэтому используется для шлемов и пуленепробиваемой одежды.
Они чувствительны к повышенным температурам, влаге и ультрафиолетовому излучению и поэтому не нашли широкого применения в гражданском строительстве. Наконец, арамидные волокна имеют проблемы с релаксацией и коррозией под напряжением.
