Композитная арматура в плитном фундаменте: Расчеты стеклопластиковой арматуры

Содержание

Армирование ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой: да или нет

Содержание статьи

Последнее время на рынке строительных материалов появляется все большее количество новинок, разобраться с которыми непрофессионалу не под силу. Одной из таких новых технологий стало применение стеклопластиковой арматуры. Производители позиционируют свой товар, как арматуру, имеющую массу преимуществ относительно привычных стальных стержней, но так ли это?

Что такое композитная арматура и ее виды

Композитные материалы — это целая группа арматурных стержней, отличающихся по типу исходного сырья. Композит получил свое название из-за того, что в его составе содержится несколько элементов. Первый — волокна из различных видов сырья, второй — термореактивный или термопластичный полимер (смола). После отвердевания вяжущего получают прочные стержни.

В зависимости от происхождения волокон различают несколько видов арматуры:

  • стеклопластиковая;
  • базальтокомпозитная;
  • углекомпозитная;
  • арамидокомпозитная;
  • комбинированная, состоящая в основном из одного вида волокон, но имеющая включения по всей длине другого вида.

Наиболее распространено применение стеклопластиковой арматуры, о ней дальше и пойдет речь. Структура стеклопластиковой арматуры схожа со строением древесины. Точно так же вдоль стержня располагаются волокна, которые за счет вяжущего образуют единое целое.

Достоинства применения

Армирование таким материалом имеет следующие преимущества:

  • Возможность сматывать материал в бухты существенно облегчает его транспортировку и снижает затраты на самостоятельное строительство — арматуру можно доставить на собственном автотранспорте.
  • Небольшой вес изделий упрощает работу своими руками. Нет необходимости в применении большого количества рабочей силы и грузоподъемной техники. Для сравнения, плотность стали составляет 7850 кг на кубометр, в то время как кубический метр композитного материала имеет массу 1900 кг. Отсюда можно посчитать, что масса стеклопластиковой арматуры в 4,13 раза меньше, чем стальной.
  • Устойчивость к коррозии. Самая главная проблема стальных прутов — они подвержены появлению ржавчины. Стеклопластик не боится воды и различных агрессивных сред. Армирование композитным материалом хорошо подойдет для бетонов с добавками различных модификаторов (противоморозные и тому подобное).
  • Также к достоинствам относят то, что стеклопластик плохо проводит тепло и не проводит электрический ток. Бетонные конструкции не обеспечивают необходимой теплоизоляции здания, поэтому к ним всегда предусматривают слой утеплителя, который предотвращает тепловые потери. В связи с этим низкая теплопроводность композита не играет существенной роли. Непроводимость электричества дает некоторые преимущества. Но иногда в железобетонных конструкциях предусматривают выпуски стержней для устройства заземления или молниезащиты. При использовании стеклопластиковой арматуры такие мероприятия невозможны.

Недостатки и мифы

Материал достаточно новый, поэтому не до конца изучен. Применение в массовом строительстве такого типа стержней делает невозможным отсутствие нормативной базы для расчета. По стеклопластику существует только ГОСТ 31938-2012. Это недавно появившийся и единственный нормативный документ. ГОСТ предусматривает технические требования к материалу, но не дает рекомендаций по расчету, производители приводят лишь примерные значения соответствующих стальных стержней.

Армирование композитом имеет следующие недостатки:

  • Невозможность гибки: материал могут изогнуть только на заводе по заранее предоставленным схемам;
  • Невозможность применения сварки. Обычно сварка применяется на больших каркасах, в частном домостроении арматуру чаще вяжут.
  • Неустойчивость к высоким температурам. Сталь начинает терять свои свойства при нагреве до 600 градусов Цельсия. В случае с композитом потеря несущей способности происходит намного раньше. А это значит, что при пожаре бетонные перекрытия и балки обрушатся быстрее.

Помимо недостатков существуют сомнительные моменты, о которых стоит знать.

Расчетные характеристики

Расчет железобетонных элементов выполняют по СП «Бетонные и железобетонные конструкции» по 2 группам предельных состояний (ГПС).

  • 1 ГПС — расчет по несущей способности. Проверяют, может ли элемент выдержать нагрузку, прикладываемую к нему. Расчет ведут с учетом прочности материала.
  • 2 ГПС — расчет по жесткости. Здесь учитываются деформации и величина раскрытия трещин железобетонных конструкций. Расчет ведут с учетом модуля упругости материала.

В железобетонном элементе сжимающую нагрузку берет на себя бетон, а функция арматуры — предотвратить разрушение под действием деформаций. Производители композита заявляют о высоких прочностных характеристиках (Rs), но умалчивают о модуле упругости (Еs). Именно эта величина определяет деформативность конструкции.

Рассчитать деформативность можно, разделив прочность на модуль упругости. Для стальной арматуры А400 Rs = 360 МПа, Es = 200000 МПа, отсюда получаем деформативность равную 0,0018 или 0,18 %. Для стеклопластиковой арматуры Rs = 1000 МПа, Es = 50000 МПа. Деформативность равна 0,02 или 2%. Т.е. на 1 метр конструкции растяжение композитной арматуры возможно до 2-х см против 0,18 см у стальной, представьте какие трещины будут образовываться в конструкции. Арматура предназначена для предотвращения растрескивания и растяжения. Композитная справляется с этой функцией в 10 раз хуже, чем стальная.

Особенно важно это качество при армировании плит перекрытия и различных балок. Здесь деформации очень велики, поэтому армирование таких элементов композитом невозможно.

При применении в конструкциях с предварительным напряжением, его потери со временем для стали составляют 20-30% (то насколько теряется жесткость конструкции). Для стеклопластиковой арматуры это значение может дойти за 5-10 лет до 80-90%, потому что это органический материал. То есть весь смысл предварительного напряжения пропадает.

Обратите внимание что ни один производитель напряженного железобетона (плиты, балки) не использует композитную арматуру. Для неё нет нормативных документов (СП, СНиП), поэтому невозможно рассчитать как она себя поведет.

Исходя из этого, заверения производителей о высокой прочности материала справедливы, но на нормальную работу конструкции влияет не только прочность. По деформативности стеклопластик значительно уступает стали.

Уменьшение веса конструкции

Небольшая масса материала существенно снижает трудоемкость, но стержни не могут дать существенного уменьшения веса всей конструкции, которым добиваются уменьшения нагрузок на фундамент.

Для обоснования приводятся числовые значения:

  1. Нагрузка на фундамент от плиты 6 м на 1,5 м и толщиной 0,2 м из железобетона равняется сумме массы бетона и арматуры. Процент армирования принимаем 3%. Объем бетона = 6 * 1,5*0,3 = 2,7 м³. Умножив этот объем на процент армирования получим объем стали = 2,7 * 0,03 = 0,081 м³. Масса бетона = 2,7м³ * 2000 кг/м³ = 5400 кг. Масса стали = 0,081 м³ * 7850 кг/м3 = 636 кг. Итого масса плиты = 6036 кг.
  2. Для такой же плиты армирование предусмотрено стеклопластиком. Объем бетона, арматуры не меняется, масса бетона тоже. Масса арматуры = 0,081 м³ * 1900 кг/м³ = 154 кг. Масса плиты равна 5400 кг + 154 кг = 5554 кг.

Из приведенных выше вычислений видно, что суммарная масса элемента отличается меньше, чем на 500 кг. При массе плиты более 5000 кг это не очень большое значение. Поэтому применение стеклопластиковой арматуры для снижения нагрузки на фундамент экономически необоснованно, так как композит стоит дороже.

Долговечность

Можно верить производителям композитной арматуры на слово, о том что срок службы композитной арматуры составляет 80 лет. Но сомнительными их слова делают два факта:

  • Сталь применяется человеком уже долгие годы, о ней много информации, можно довольно точно определить ее срок службы в тех или иных условиях. Композитные стержни — новый материал. Сведений о ее эксплуатации в течение долгого периода, а именно заверенные 80 лет, нет.
  • Композитные пруты — органический материал. Со временем в любом органическом веществе происходит разрыв полимерных связей, так называемый процесс “старения” органики, это приводит к потере свойств материала, иногда к разрушению (например резина становится жесткой и начинает растрескиваться через определенное время).

Возможные области применения

Предыдущий пункт расписывает все в черных красках. Но при его прочтении не стоит забывать о достоинствах материала. Благодаря своим физическим свойствам данный тип арматуры будет хорошим решением для:

  • Армирования кладки. В кладочных растворах часто используются противоморозные и другие агрессивные добавки, которые оказывают плохое влияние на стальные изделия. Стеклопластику такие модификаторы не страшны.
  • Армирование ленточного фундамента. Закладка арматуры в ленточный фундамент часто носит конструктивный характер (без расчета), поэтому стеклопластиковая арматура, легкая и устойчивая к химическим воздействиям может подойти, но применять её стоит осторожно, особенно для массивных зданий и фундаментов на проблемных грунтах (высокий уровень грунтовых вод, пучинистая, просадочная почва и т.д.).
  • Армирование дорожного полотна. Арматура не разрушается при контакте с грунтом.

Помните, что не существует нормативной документации на композитную арматуру (СП, СНиП), поэтому ни один проектировщик не сможет грамотно посчитать конструкцию с такой арматурой. Не может идти никакой речи о применении данной арматуры в плитных фундаментах и ростверках, т.к. растягивающие нагрузки могут быть велики.

Армирование ленточного фундамента

Ленточный фундамент в зависимости о сечения может быть двух типов:

  • прямоугольный;
  • т-образный.

В т-обазной конструкции ленточного фундамента стенка работает только на сжатие, и арматура закладывается в нее без расчета. Подошва при этом воспринимает изгиб и рассчитывается. Стеклопластик можно закладывать в стенку, но в подошву — с осторожностью. Она подойдет только для небольших нагрузок.

При прямоугольном сечении ленточного фундамента композитные стержни применять можно. Это связано с тем, что данная конструкция в основном работает на сжатие. Рабочее горизонтальное армирование (диаметр и количество прутов) определяют из процента армирования, равного, как приводилось ранее 2-3%. Хомуты для небольших зданий подбирают исходя из конструктивных требований в документе «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию», здесь также приведены минимальные диаметры рабочего армирования. В этом документе представлены требования для стальных стержней, для композита нормативов нет, поэтому застройщик может его применять на свой страх и риск.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод: стеклопластиковая арматура еще не изученный до конца материал. Его использование на сегодняшний день возможно только для конструктивного армирования, но для рабочего армирования применять данный материал не стоит. Особенно не подходит композит для армирования балок, перекрытий и ростверков, т.е. там где большие изгибающие и крутящие моменты.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Армирование фундамента стеклопластиковой арматурой – нормативы и особенности

Само название «железобетон» говорит о том, что в качестве армирующих элементов в конструкциях должны использоваться металлические стержни. До недавнего времени никто не ставил под сомнение данное утверждение, но в строительной индустрии появился альтернативный композитный материал, заслуживающий внимания современников. Используется базальто-, угле- и стеклопластиковая арматура для фундамента, при усилении стен и укреплении склонов, в дорожном строительстве и в садово-огородническом хозяйстве, при возведении мостов и устройстве земляных емкостей различного назначения.

Данная технология известна еще с 60х годов прошлого века, но в то время материал был слишком дорогостоящим и частных застройщиков не интересовал. Сегодня он стал доступнее и, как результат, популярнее.

Нормативное подтверждение

Композитная арматура имеет много преимуществ и используется в строительстве не один год, но на отечественном рынке считается новым материалом и вызывает спорные мнения по поводу эффективности ее широкого применения. Противники технологии армирования ленточного, плитного или ТИСЭ фундамента нетрадиционным материалом утверждают, что его нормативная база остается слабой, качество не проверено временем, а серьезных исследований в данной области пока еще не проводилось. Якобы поэтому крупные строительные компании не спешат массово использовать композитную арматуру в бетонных конструкциях. На самом деле, в России уже действует несколько ГОСТов, относящихся к материалу. А именно:

  • ГОСТ 31938-2012 – устанавливает технические условия, распространяемые на арматуру периодического сечения;
  • ГОСТ 32486-2013, ГОСТ 32487-2013 и ГОСТ 32492-2013 – указывают методы определения и измерения характеристик по долговечности композитной арматуры, стойкости материала к агрессивным средам, а также способы установления пределов прочности по нескольким параметрам.

Государственные нормативные документы задают рекомендуемый номинальный диаметр композитной арматуры от 4 до 32мм, которую по требованиям СНиП 52-01-2003 можно использовать при проектировании железобетонных конструкций. В соответствии с техническими условиями, озвученными в ГОСТ, сечение стержней может иметь и другие размеры. Продукция диаметром 4-8мм поставляется в бухтах (мотках или на барабанах) по заранее оговоренному размеру, либо мерной длины – отрезками от 0,5 до 12 метров.

Предприятия, производящие стеклопластиковую арматуру для фундамента, имеют отраслевые и собственные ТУ с протоколами испытаний, а также сертификаты. Но наличие только этой документации без подтверждения соответствия государственным нормативам является недостаточным!


Классификация

Композитная арматура для фундамента представляет собой неметаллические стержни, изготовленные из волокон различного происхождения и связующих в виде полиэфирных смол. За основные физико-механические характеристики отвечает силовой стержень. Анкеровочный слой, спиралевидно намотанный вокруг стержня, имеет выступы и предназначается для улучшенного сцепления с бетоном. Он не позволяет вырвать арматуру из тела фундамента.

В зависимости от армирующей составляющей, композитная арматура для фундамента или стен подразделяется на:

  • стеклокомпозитную – имеет обозначение АСК;
  • углекомпозитную – имеет обозначение АУК;
  • базальтокомпозитную – имеет обозначение АБК;
  • арамидокомпозитную – имеет обозначение ААК;
  • комбинированную с композитными составляющими – АКК.

Заменить металлические стержни в конструкции фундамента можно на гладкую или ребристую (спиралевидную) стеклопластиковую арматуру. Специальная стеклянная нить, называемая ровигом, наматывается на стержень в процессе изготовления материала, после чего производится его термообработка. Подобная технология дает возможность изготовления высоконадежной композитной арматуры, позволяющей использовать ее в ответственных конструкциях.

Отличительные особенности арматуры из стеклопластика

Основным преимуществом армирования фундамента стеклопластиковой арматурой является возможность его возведения на проблемных грунтах. Кроме того:

  • малый вес стержней позволяет уменьшить общую массу конструкции и произвести доставку материала на объект обычным транспортным средством;
  • простая резка обеспечивается податливостью материала и упрощает сборку каркаса;
  • отсутствие коррозийных процессов не допускает разрушения конструкции из-за ржавления арматуры;
  • технические характеристики дают возможность использования стеклопластиковых стержней при устройстве свай ТИСЭ фундаментов;
  • низкая теплопроводность исключает возникновение в конструкции «мостиков холода»;
  • прочность стеклопластиковой арматуры на разрыв превосходит аналогичные показатели металлических стержней более чем в два раза;
  • способность к пропуску радиоволн решает вопрос с экранированием электромагнитных сигналов;
  • непроводимость электричества делает конструкцию безопасной и защищенной от действия блуждающих токов.

Можно сказать, что внешне стеклопластиковая арматура мало чем отличается от металлической, разве что цветом. Но вязать композитные стержни приходится по-иному, так как для правильного соединения неметаллических каркасов используются пластиковые хомуты в виде специальных зажимов, а не сварка или стальная проволока.

Среди отрицательных сторон композитной арматуры можно отметить:

  • неудовлетворительную термостойкость, значительно уступающую металлическим аналогам, что вызывает проблемы в случае пожара;
  • недостаточную прочность на излом;
  • низкий модуль упругости, не допускающий использование стержней в криволинейных конструкциях из-за сложной фиксации арматуры в нужном положении, а в плитах перекрытия и ростверках ТИСЭ фундаментов – из-за легкой сгибаемости материала, принуждающей бетон работать на растяжение.

Следует учитывать, что стеклопластиковая арматура уступает угле- и базальтокомпозитным аналогам по нескольким показателям, но нанесение песчаного покрытия делает ее прочнее и дороже одновременно.

Расчет метража и укладка композитной арматуры

Избежать перерасхода материала для ленточного, ТИСЭ, столбчатого и плитного фундамента можно, выполнив правильный расчет. Для плитной конструкции требуется знать длину и ширину площадки, которые определят размер стержней. Зная их шаг в поперечном и продольном направлении, можно вычислить количество ребристых арматурин, но следует учитывать, что сетки в плите должны находиться в нижней и верхней зоне. Перемножив показатели, получают общую длину рабочей арматуры. Гладкие стержни устанавливаются вертикально. Их высота зависит от высоты плиты, а количество – от числа ячеек в каркасе.

Для ленточного фундамента из стеклопластиковой арматуры расчеты производятся аналогичным образом. Вязать стержни, в этом случае, допускается на отдельно расположенном участке с последующей укладкой готовых пространственных каркасов в подготовленную опалубку. Для ленточного фундамента рабочие стержни, уложенные по длине, в обязательном порядке должны иметь ребристую поверхность.

В столбчатых фундаментах и сваях ТИСЭ основная арматура располагается вертикально. В зависимости от расчетов, в них может быть расположено от двух до четырех равномерно размещенных ребристых стержней. Их длина складывается из глубины пробуренной для ТИСЭ фундамента скважины, либо высоты столба, и размера выпусков, служащих для сопряжения с вышерасположенными конструкциями. Как и для ленточного фундамента, длину стержней перемножают на их количество и получают общую длину рабочей арматуры.

Число поперечных прутков зависит от их шага, а размер – от диаметра столба или скважины. Определив их общую длину в отдельно взятой конструкции, цифру увеличивают на количество точек бетонирования и определяют требуемую длину стеклопластиковой арматуры, устанавливаемой в сваях и столбах горизонтально. Подготавливают каркасы на специально выделенном для этого участке. Элементы нарезают по размеру и связывают между собой пластиковыми хомутами. Готовые каркасы опускают в скважины, после чего их заливают бетоном.

Если проектом предусматривается дополнительное опирание ростверка на грунт, то металлические стержни каркаса можно будет заменить стеклопластиковой арматурой.

Конструкция ТИСЭ фундаментов, ставших популярными благодаря простой технологии, универсальности и быстроте возведения, предусматривает устройство ростверка над землей. В связи с данной особенностью, установка в нем композитной арматуры должна подтверждаться тщательными расчетами. В противном случае, для изготовления каркаса используют только металлические стержни.

Стеклопластиковая арматура для фундамента

В строительных магазинах постоянно появляются новые материалы, которые начинают вытеснять традиционные изделия, так как превосходят их по характеристикам.Одним из них является композитная стеклопластиковая арматура для фундамента. Металлическая теряет популярность, так как она имеет большой вес и подвержена влиянию коррозии.

Общее описание

Описываемый материал был изобретен еще в 60-е года 20 века, но использовался только в районах с суровым климатом, так как имел высокую цену. Но в настоящее время стеклопластиковая арматура доступна для каждого покупателя и поэтому применяется при создании зданий и других построек. В малоэтажном строительстве используется арматура, диаметр которой находится в пределах от 6 до 10 мм. Производятся данные изделия с диаметром до 32 мм.

Важно! При покупке нужно внимательно осматривать изделия на наличие вмятин и дефектов, так как согласно нормативам поврежденные изделия использовать нельзя.

Стоит отметить, что стеклопластиковая арматура разделяется на несколько видов по типу наполнителя:

  • стеклокомпозитная;
  • углекомпозитная;
  • комбинированная.

При использовании таких изделий важно учитывать условия эксплуатации. Например, предельной температурой считается 60 градусов по Цельсию.

Сравнение металлопластиковой и металлической арматуры

Если сравнивать стеклопластиковые изделия с металлическим, стоит отметить следующие преимущества:

  1. Устойчивость к коррозии. Стеклопластиковые изделия не подвержены влиянию щелочной и кислотной среды.
  2. Низкая теплопроводность. Так как арматура изготавливается из полимеров, она не создает мостиков холода. Это особенно важно при строительстве зданий в районах, где происходит промерзание фундамента.
  3. Стеклопластиковые изделия не проводят электричество и не создают помех радиоволнам.
  4. Стоимость. Если сравнивать описываемые изделия по цене с металлическими, стоит отметить, что приобрести их можно по большей цене. Но особенность материала в том, что для одинаковых работ берутся прутья меньшего размера, поэтому стоимость материалов практически одинакова. Например, если при создании фундамента используется металлическая арматура 14 мм, то при покупке стеклопластиковой можно брать изделия, диаметр которых будет равен 10 мм.
  5. Прочность при растяжении материала. По этому параметру стеклопластиковая арматура в 2-3 раза превосходит металлическую.
  6. Отсутствие швов. Так как пластиковую арматуру можно перевозить, не разрезая на части, во время строительства фундамента в бетоне будет находиться целая конструкция.

Стоит отметить,что приобрести стеклопластиковую арматуру можно той длины, которая требуется для строительства. Этот означает, что вам не нужно приобретать изделия стандартной длины, а затем обрезать их, как это происходит при использовании металлических элементов.

Еще одной отличительной характеристикой описываемого материала является отсутствие необходимости в использовании сварочного аппарата. Так как стеклопластиковая арматура может приобретаться в 100-метровых бухтах, ее удобно перевозить в багажнике машины. Металлические изделия обычно транспортируются грузовым транспортом.

Благодаря тому, что бетон и стеклопластиковая арматура имеют близкие значения теплового расширения, после создания бетонной конструкции на ней не появляются трещины.

Недостатки материала

Основным недостатком стеклопластиковой арматуры является низкая прочность на излом, если сравнивать этот показатель с характеристиками металлических изделий. Этот говорит о том, что при выборе определенного изделия стоит заранее узнать о сферах применения, указанных производителем. В основном такие материалы приобретаются в случае, когда более важной характеристикой является устойчивость к коррозии и теплопроводность.

Еще одним минусом является низкий модуль упругости. Это говорит о том, что при нагрузке изделия достаточно легко изгибаются. Но если прутья используются при изготовлении дорожных плит или фундаментов, это никак не влияет на прочность конструкции. Несмотря на описанные недостатки, на представленном видео можно увидеть, что материал успешно применяется в строительстве.

Применение в строительстве

Стеклопластиковая арматура достаточно часто используется в промышленном строительстве. В малоэтажном строительстве такие изделия используются редко, но они приобретают все большую популярность. Из приведенных характеристик материала можно понять, где такая арматура будет более востребована. Например, ее стоит использовать при создании дорог на участках, где на материал воздействуют реагенты, которые способствуют разрушению металла.

Также при помощи данного материала можно производить армирование:

  • ограждающих конструкций из бетона;
  • фундамента;
  • кладки из таких материалов, как газобетон и пенобетон.

Для армирования кладки используются прутки от 6 мм, но в углах рекомендуется устанавливать арматуру из металла.

Армирование фундамента

При строительстве малоэтажного жилья обычно используется стеклопластиковые прутья, диаметр которых составляет 8 мм. Если в таком случае используется металлическая арматура, ее диаметр равен 12 мм.

Армирование производится следующим образом:

  1. На первом этапе происходит создание опалубки и обертывание его пергамином. Это позволит использовать данный материал при создании других проектов, так как доски не будут соприкасаться с раствором.
  2. После этого при помощи уровня устанавливаются метки, до которых будет происходить наполнение опалубки бетонным раствором. Это необходимо для того, чтобы равномерно распределить материал.
  3. Сетка укладывается с расчетом на то, что она будет находиться на расстоянии 5 см от краев фундамента. Установка прутьев производится на кирпичи, которые заранее укладываются в 2 ряда.
  4. Сначала укладываются продольные прутья, после чего к ним прикрепляются поперечные при помощи пластиковых хомутов.
  5. После этого происходит заливка опалубки бетонным раствором.

Важно! При заливке бетона его следует утрамбовывать, чтобы внутри материала не образовывались воздушные пузыри.

Окончательно материал затвердевает в течение 2-3 недель, поэтому до окончания данного срока производить какие-либо работы не рекомендуется. Процесс укладки прутьев можно увидеть подробнее на представленном видео.

Расчет количества арматуры для плитного фундамента

Для создания плитного фундамента используются только ребристые изделия.При выборе толщины арматуры стоит ориентироваться на вес будущего строения и тип грунта. Если грунт непучинистый, то он будет меньше деформироваться под нагрузкой дома, поэтому от плиты потребуется меньшая устойчивость.

Если создается легкий дом из древесины на устойчивом грунте, тогда можно использовать арматуру, диаметр которой составляет 10 мм. Если же строится тяжелый дом на слабом грунте, стоит приобретать изделия, диаметр которых равен 14-16 мм.Стандартное расстояние между прутьями составляет 20 см. При создании плитного фундамента создается 2 пояса армирования – верхний и нижний, которые скреплены между собой вертикальными перемычками.

Чтобы определить количество необходимой арматуры, достаточно рассчитать сколько прутьев потребуется для верхнего и нижнего пояса с учетом того, что расстояние между ними равно 20 см также нужно учитывать и поперечные перемычки.

Расчет количества арматуры для ленточного фундамента

Высота ленточного фундамента больше, чем его ширина, и равна примерно 70 см. Ширина же обычно имеет показатель 30-40 см. При строительстве загородных домов и коттеджей обычно используется арматура, диаметр которой равен 10-12 см. Независимо от высоты ленточного фундамента в опалубку устанавливается только 2 пояса арматуры.

Для одноэтажных домов используется арматура ф6 и ф7. Если же строение будет иметь 2 этажа, лучше выбирать ф8 или ф10. Чтобы рассчитать количество арматуры, достаточно определить длину ленточного фундамента и умножить ее на количество стеклопластикового материала. Для дома 6х6 м общая длина фундамента составляет 30 м. Так как арматура укладывается в 4 прутка, длина материала должна быть равна 120 метрам.

Несмотря на все преимущества описываемого материала, многие строители опасаются его использовать, доверяя проверенным металлическим изделиям и считая, что они лучше. Но так как стеклопластиковая арматура используется в промышленном строительстве, нельзя отрицать, что она достаточно надежна для создания фундамента.

Стеклопластиковая арматура в фундаменте - хорошо это или плохо?

Хотя я сам, во время возведения ленточного фундамента своего дома, имею на самый благоприятный опыт применения стеклопластиковой арматуры, все же не буду огалтело демонизировать данный материал, как это делают многие на просторах интернета. Но излишне нахваливать тоже не собираюсь – я не продавец и не производитель стеклопластиковой, или как ее еще называют, композитной арматуры.

Лучше подходить ко всему объективно. И по сути, нет плохих или хороших материалов. Это просто материал, с присущими ему свойствами. А уже при грамотном применении этих свойств, мы получим тот результат, который нам нужен. Ну согласитесь, если к примеру человек привык работать с металлической арматурой, и эту привычку переносит на композитную, не в достаточной мере учитывая (или вовсе игнорируя) ее свойства и особенности, то скорее всего конечный результат будет плачевный. А мы знаем, насколько важное значение имеет фундамент дома, и если он получается недостаточно прочный, под весом стен деформируется, изгибается, или вовсе дает трещины, то все это неизбежно скажется на стенах дома, появление трещин, вплоть до полного разрушения дома – увы, и такие случаи бывают.

Стеклопластиковая арматура в плитном фундаменте = хорошая экономия

Плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры применительно к фундаментам

Если не вдаваться в длинные терминологические тернии (для этого я отдельно приложу видео спецов которым на мой взгляд можно доверять, кто хочет погрузится с головой) – то в двух словах – стеклопластиковая арматура это хорошая практика для плитных фундаментов (в т.ч. шведской плиты), а вот для ленточного фундамента – не совсем. А если точнее сказать – да, ее можно применять в ленте, но только с корректировкой по сечению, от того расчета который применяется для металлической арматуры в фундаменте. Либо комбинировать ее вместе с металлической. Но тогда теряется смысл ее применения, ведь одним из главных ее плюсов – это простота использования для начинающего строителя возводящего дом в одни свои руки. Не нужно сварочного аппарата и даже болгарки, она просто режется болторезом, а вяжется пластиковыми хомутами. Кроме того, т.к. смотана в рулон, легко помещается в багажник легкового автомобиля, чего не скажешь о металлической арматуре, для которой нужно заказывать длинномер, а это дополнительные расходы на доставку. И конечно цена этой арматуры. Если вначале, как только она появилась, ее цена была примерно как у металла, то сейчас цена значительно упала, в некоторых строительных магазинах дешевле почти в 2 раза за 1 погонный метр того же сечения металлической. Поэтому безусловно, такой строительный материал становится весьма привлекательным, и будет просто преступлением огульно сбрасывать его со счетов прочитав какую нибудь кричащую статью о ее якобы плохих свойствах.

Собственно о плохих ее свойствах. Продавцы этой арматуры в один голос утверждают что она прочнее металлической. И это правда. Однако далеко не все упоминают о том, что коэф. растяжения у нее несколько выше. Для плитного фундамента это не критично, поэтому говорить в данном контексте “плохое свойство” будет не совсем правильно. А вот для ленточного фундамента, это свойство может привести к некоторым последствиям, т.к под весом стен давление создаваемое на ленту может привести к ее изгибу. Какие то сотые доли миллиметра растяжения больше чем у металлической, и тем не менее это может привести к тому что лента примет форму дуги, не заметной для глаза, но трещинки по стене пойдут. Нивелировать негативное проявления этого свойства возможно за счет увеличения сечения примерно на 2 мм, от расчетной для металлической арматуры. 

Вообще конечно есть у применения стеклопластиковой арматуры множество нюансов и нюансиков, и все их важно учитывать. Если строишь дом своими руками – изучить все теоретические материалы по данному вопросу, и применять с головой. Если нанимаешь строительную бригаду – то только тех кто уже имеет достаточный опыт работы с ней.

Производитель и качество

А еще очень многое зависит о качества этой арматуры и производителя. Иногда, качество оставляет желать лучшего, или просто отвратительное. Ну а если само качество плохое, то и говорить в целом об этой арматуре негативно будет глупо, тут нужно говорить о самом производителе. Это нужно учитывать и тщательно изучать отзывы о производителях, осматривать также визуально. У металлической такого широкого разброса по качеству как у композитной, нет.

Видео которые можно взять как учебное пособие по стеклопластиковой арматуре

В этом видео специалист рассказывает о некоторых свойствах этой арматуры, и применения в фундаментах, в частности в плите. Дает свои комментарии и отзывы на основе хорошего опыта работы с ней.

В этом видео Антон Верба рассматривает стеклопластиковую арматуру очень фундаментально и объемно, дотошно объясняет все ее свойства, сравнивает с металлической и т.д.

И конечно стоит узнать мнение известного специалиста строительного дела – Александра Терехова. Здесь он тему раскрывает достаточно широко, относительно применения не только в фундаментах но и в несущих балках и так далее.


P.S. Что касается моего негативного опыта – я применил эту арматуру сечением ниже от расчета для металлической, поэтому пошли трещинки по стене (к счастью не очень критичные), т.к лента немного изогнулась в дугу. Но считаю это своим упущением, недостаточно хорошо изучал материал до возведения фундамента, просто повелся на уверения продавцов что она прочнее и можно взять сечением на пару миллиметров ниже.

Композитная арматура для плитного фундамента

Композитная арматура для плитного фундамента

Формирование фундамента всегда связано с тем, что нужен предварительный план работ. Основа любой постройки должна быть устойчивой. Соответственно, применяются основные и дополнительные материалы отличного качества. На смену металлической арматуре уверенными шагами пришла композитная. Она демонстрирует прекрасные характеристики, предназначена для длительного периода эксплуатации. Несомненным преимуществом является дешевая стоимость. Предлагаемая компанией ТеплоСтройБлок композитная арматура для плитного фундамента реализуется напрямую от производителя. Такой вариант позволяет формировать небольшую стоимость, не приходится переплачивать посредникам. Для удобства своих клиентов мы предлагаем приобретение материала с доставкой. Вам не придется думать об аренде транспорта, что существенно сокращает расходы. У нас имеются собственные автомобили, предусмотренные для перевозки строительных материалов.

Наши работники сами участвуют в процессе погрузки и креплении материала. Композитная арматура имеет небольшой вес, что позволяет всего за один рейс доставить большое количество материала на объект.

Купить композитную арматуру для плитного фундамента

На нашем сайте арматура представлена в широком ассортименте. Вы сможете сделать спокойный выбор, находясь дома или на работе. Прямо в Интернете можно оформить заявку, что позволит вам быстро получить необходимую партию товара. Мы предлагаем купить композитную арматуру для плитного фундамента недорого. Вы получите материал проверенного качества за небольшую стоимость. Для наших покупателей доступна комплексная услуга, позволяющая получить товар прямо с доставкой на объект. Мы работаем с частными лицами и предпринимателями, композитная арматура для плитного фундамента в Москве доступна для любого клиента. Мы готовы в любой момент прийти на помощь, достаточно просто позвонить. Вы получите ответы на все вопросы, наши специалисты проведут квалифицированную консультацию.

Обращайтесь, на складе всегда имеется запас продукции высокого качества, что позволяет получить необходимую партию материала в кратчайшие сроки!

Какую арматуру использовать для фундамента дома: тип и материал

Пластиковая арматура для фундамента, несомненно, заняла свое место на строительном рынке. Теперь перед строителями стоит вопрос: какая арматура лучше подходит для фундамента дома: металлическая или стеклопластиковая? Чтобы ответить на него , нужно ознакомиться с преимуществами и недостатками каждой из них.

Виды арматуры, используемой для фундаментов

Арматура представляет собой материал, обладающий определенными прочностными свойствами. Она может иметь гладкий или ребристый профиль. Производители в основном выпускают ее из стали, но она может быть стеклопластиковая.

Ребристый композитный прут

При покупке данной продукции для основы дома нужно учитывать, что она в зависимости от выполняемых ею функций используется так:

  1. Для принятия растягивающих нагрузок после заливки фундамента. В этих целях лучше выбирать профиль с ребристой поверхностью.
  2. Направляющая. Для нее используются прутья с гладкой поверхностью, ее основная задача заключается в ориентации ребристой арматуры в пространстве.

Отвечая на вопрос, какая арматура нужна для фундамента, нужно учитывать, что основной характеристикой арматуры является ее диаметр. Промышленные предприятия изготавливают металлическую арматуру с диаметром в диапазоне 5-32 мм, а из композита – от 4 до 20 мм. Исходя из этого, можно выбрать наиболее подходящее сечение диаметра данного строительного элемента, которое обеспечит нужную прочность основы дома.

Выбирая арматуру из стали, нужно учитывать ее качество, так как на рынке она представлена разными классами. Чтоб выбрать нужную марку для определенного случая, необходимо воспользоваться таблицей.

Таблица 1. Класс стали в зависимости от сферы применения

Арматура для ленточной и плитной основы

Армирование ленточного основания

Арматура используется для того, чтоб бетон выдерживал неравномерное воздействие грунта на него, а также противостоял нагрузкам от строительных конструкций дома, давящих по всему периметру здания. Если бетон и заложенный в него каркас правильно взаимодействуют, то такая строительная конструкция будет прекрасно справляться как со сжимающими, так и изгибающими силами воздействия. Таким образом, нужно грамотно соединять армированную сетку с бетонной смесью, для фундамента дома, чтоб основа конструкции служила долго и не разрушалась.

В зависимости от типа фундамента дома выбирают необходимое армирование. Для ленточных фундаментов армировать нужно при помощи продольных прутьев. Их закладывают в два ряда вверху и внизу ленты.

Диаметр стержней определяется нагрузкой, которую основа должна выдерживать. Обычно диаметр составляет 10-14 мм для рабочего армирования из ребристых прутов и 8 мм для поперечного армирования.

Для плитной основы стержни укладывают в обоих направлениях, соединять их нужно, таким образом, чтоб образовывалась клетка с шагом 20х20 см. Количество рядов плитном фундаменте зависит от толщины плиты, если она меньше 0,15 м, то используют один ряд. В остальных случаях применяют не меньше двух рядов армирования. Плитный фундамент считается самым надежным, для него используют арматуру диаметром 10-16 мм. Для плитного фундамента характерно наличие большого количества используемого армирования. Оно составляет 20% от стоимости основы.

Металлическое или стеклопластиковое армирование

Какую арматуру использовать для фундамента? Этот вопрос довольно часто встречается при выполнении строительных работ.

Посмотрите видео, подробно объясняющее разницу между композитным и металлическим армированием.

Многие инженеры отдают свое предпочтение стальным прутьям, так как они имеют такие плюсы:

  1. Стальная любого диаметра арматура очень надежна, это утверждение проверено многовековой практикой.
  2. Способность выдерживать огромные нагрузки, что является огромным плюсом при изготовлении плитного фундамента дома.
  3. Хорошая электропроводность. Используя такой каркас, можно через него пропускать электрический ток, который сможет прогреть бетон.
  4. Использование сварки арматуры как жесткого средства фиксации. Соединять сваркой можно лишь те металлические прутья, которые маркированы буквой «С», она и означает возможность применения сварки.

Пластиковая арматура для фундамента является современной тенденцией в строительстве. Она изготавливается из стекловолокна, чем и обуславливаются ее некоторые отличительные свойства.

Стеклопластиковая арматура

К преимуществам композитной арматуры относят:

  1. Ее вес в 10 раз меньше, чем в металлических аналогов того же диаметра. Из-за этого требуются гораздо меньшие затраты на монтаж и транспортировку, чем для армирования из стали.
  2. Устойчивость к коррозии. Стеклопластиковая арматура может использоваться для создания строительных каркасов в агрессивной среде.
  3. Неограниченный срок службы. Объясняется он устойчивостью к коррозии, композитные материалы после заливки бетона практически не разрушаются.
  4. Имеет большее сопротивление на разрыв, чем металлические прутья, из-за этого стальную арматуру определенного диаметра можно заменить стержнями из стекловолокна, которые будут иметь значительно меньший диаметр, чем первые.
  5. Является диэлектриком, что объясняет ее невосприимчивость к магнитным волнам.

Несмотря на все достоинства стеклопластиковой арматуры, нужно учитывать то, что в отличие от металла, композитный материал при изгибе лучше растягивается и этим добавляет бетону работу на растяжение.

Рекомендуем посмотреть видео, рассказывающее о том, почему стоит выбрать стеклопластиковое армирование на нестабильных почвах.

Нужно отметить, что в указанной ситуации реакция бетона не самая лучшая, он с трудом справляется с дополнительной работой. Таким образом использовать стеклопластиковую арматуру можно лишь при предварительном натяжении ее стержней до предельных значений.

Достигнуть этого условия при самостоятельном строительстве практически невозможно, особенно когда необходимо возведение плитного фундамента дома.

гибкие связи | КОМПОЗИТ | Томск

Где можно использовать композитную арматуру?

Все постройки, которые строятся на основе бетона, используют в своих структурах арматуру. Обычно арматура создается из очень прочного металла, но данный подход уходит на задний план с каждый годом, так как наука не стоит на месте, и появляются более подходящие материалы для несущих конструкций. Химия полимеров подарила строительной сфере новую композитную арматуру, которая состоит из множества волокон (стеклянных, карбоновых или базальтовых), пропитанных полимером. В итоге получается композитная арматура, которую очень трудно сломать, но при этом можно легко перерезать ножницами по металлу. Это облегчает ее установку и придает необходимую прочность зданию.

 

 

Арматура, созданная на основе кобальтовых, стеклопластиковых или базальтовых нитей используется взамен обыкновенной всем привычной металлической арматуры в тех же самых целях - армировании бетонных конструкций.

Особенно рационально применение композитной арматуры в таком строительстве, где стальные приспособления не могут гарантировать долгий срок эксплуатации. Например, постройка пирсов, набережных, канализационных систем, сооружение домов на водной поверхности, создание бассейнов и прочее.

 

 

 

 

 

Укрепление береговой линии

Использование стеклопластиковой арматуры

press to zoom

Промышленное строительство

Использование стеклопластиковой арматуры

press to zoom

Дорожное строительство

Использование стеклопластиковой арматуры

press to zoom

Стеклопластиковая арматура для фундамента

Стеклопластиковая арматура для фундамента  наиболее оптимальна, если вы планируете возвести здание этажностью до 3 этажей. В 90%  случаев стеклопластиковая арматура подходит для фундамента коттеджа, бани, трехэтажного объекта. Данные фундаменты не несут чрезмерной нагрузки и предполагают использование стеклопластиковой арматуры для фундамента диаметром 6 мм или 8 мм. Сама стеклопластиковая арматура - это стекловолоконный профиль с поперечными выступами и круглым сечением, предназначенный для повышения сцепления элемента с бетоном. Качество фундамента, а в дальнейшем и качество всего дома, будет зависеть именно от того на сколько крепким будет это сцепление. Существуют специальные испытания стеклопластиковой арматуры на вырыв из бетона. Многочисленные  испытания показывают, что стеклопластиковая арматура для фундамента пригодна не только для малоэтажного строительства, но и для ЖБИ изделий: дорожных плит, свай, элементов колодцев.

Закладка стеклопластиковой арматуры в фундамент.

 

Стеклопластиковая арматура используется для различных видов фундаментов – монолитных, ленточных, столбчатых. Вид фундамента и параметры построения определяются несущей способностью грунта и нагрузками на фундамент. Например, для плитного фундамента, (монолитной плиты) используют стеклопластиковую арматуру с ребристым профилем и диаметром не меньше 6.

 

 

Из стеклопластиковой арматуры на грунте собирается каркас, предварительно заложенный в проекте фундамента. Стеклопластиковая арматура для фундамента укладывается продольно прутками диаметром 8 мм. реже 10 мм. Поперечные прутья берутся  6 мм. Создается специальный арматурный каркас, изготовленный из стеклопластиковой арматуры, который в дальнейшем закладывается в опалубку фундамента и заливается бетоном. Иногда необходимы специальные столбы или сваи в фундаменте. Тогда используется стеклопластиковая арматура 8 диаметра, и прутки кладутся вертикально в заглубления иногда глубиной до 2 метров. Стеклопластиковые прутья вяжутся либо проволокой, либо пластиковыми зажимами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

Применение стеклопластиковой арматуры в несъемной опалубке

 

 

Опалубка – вид строительного оборудования, широко применяемый на объектах и стройплощадках самого разного типа и назначения. Сегодня существует множество разновидностей этого вида строительных приспособлений, среди которых заметное место по уровню популярности занимает несъемная опалубка. Впервые несъемная опалубка применялась в середине шестидесятых в Австрии. Несмотря на солидный период, в течение которого эта опалубка применяется дл нужд строительства, ее популярность год от года возрастает.

 

 

ПРИМЕР:  

    

Армируем ленточный фундамент 6м х 6м

 

Ширина 40см, Высота 70см (армируем по 1-ой схеме на рисунке)

 

В верхней и нижней частях ленты в 5 см от поверхности бетона укладывают продольные прутки арматуры, они и принимают на себя нагрузку при деформации ленты, берем арматуру D8мм

 

Вертикальные и поперечные прутки арматуры не несут нагрузки, их делают из арматуры D6мм. 

Общая длина ленты фундамента под дом 6 м на 6 м составит 24 м (периметр внешних стен). 

Расход арматуры D8мм для продольного армирования в 4 прутка составит:

 24 м х 4 = 96 м. 

 

Вертикальные и поперечные прутки можно устанавливать с шагом 0,5 м. При ширине ленты 40 см и высоте 70 см на каждое соединение будет нужно 2,2 м (40см+40см+70см+70см) арматуры диаметра 6 мм. Таких соединений будет : периметр 24м х 2 = 48 соединений, каждое из которых по 2,2м

48 х 2,2м = 105,6м – арматура D6мм (вертикальные и поперечные прутки)

 

ВСЕГО = 96м +105,6м = 201,6м арматуры

На рисунке приведена схема для вязки каркаса для ленточного фундамента

Несъемная опалубка изготавливается из пенополистирола – легкого материала, состоящего из мельчайших ячеек и имеющего множество удивительных свойств. Одно из важнейших из них - полная химическая инертность. Пенополистирол не вступает в реакцию ни с одним из химических элементов, легко выдерживает воздействие влаги и агрессивных сред, а также совершенно не влияет на здоровье человека. Благодаря ячеистой внутренней структуре эффективно выдерживает давление даже большого объема бетонной массы.

 

Принцип использования несъемной опалубки необычайно прост. Будущий фундамент выкладывается из кубиков пенополистирола. Далее полученная полая внутри конструкция укрепляется композитной арматурой – она также легко фиксируется внутри пространства будущего бетонного блока, так как имеет малый вес. Далее пространство заполняется бетонным раствором. Демонтировать опалубку не нужно – она обеспечит прекрасную теплоизоляцию для готового фундаментного блока и защитит от внешних трещин.

 

Несъемная опалубка дает широкие возможности для экспериментов с формами и типами заливаемых элементов. Арки, объекты правильной и неправильной геометрической формы, инженерные и технологические элементы – все это с легкостью создается с применением опалубки из пенополистирола.

Пенополистирольные блоки просты в применении. Их малый вес существенно упрощает и облегчает процесс монтажа опалубки. А надежное скрепление между собой выполняется с применением специальных элементов – замков. Строительство по такой технологии обеспечивает высокий уровень удобства при прокладывании систем канализации, освещения и водоснабжения.

 

Использование пенополистирольных блоков не было бы возможным для применения в качестве элементов опалубки без укрепления их с помощью пластиковой арматуры. Эти армирующие элементы не только надежно укрепляют бетонные конструкции, но и обеспечивают высочайший уровень надежности и устойчивости к внешним воздействиям. Именно композитная арматура рекомендована к применению в районах, где существует сейсмическая угроза.

    

     

 

Меры предосторожности при работе со стеклопластиковой арматурой

 

 - при работе с полимерной арматурой для защиты рук использовать прорезиненные перчатки (ПВХ)

 

- при размотке бухты стеклопластиковой арматуры быть внимательным и аккуратным, не развязывать сразу все хомуты крепления бухты, т.к. арматура в бухте находится в напряженном состоянии 

 

- резку арматуры осуществлять болгаркой с алмазным диском или ножовкой для резки металла

Как не надо разматывать стеклопластиковую арматуру

Композиционные материалы - железобетон

Композиционные материалы - железобетон

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ - ЖЕЛЕЗОБЕТОН

В. Райан 2010

ФАЙЛ PDF - НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ РАБОЧЕГО ЛИСТА

Бетон состоит из мелких камней и гравия, называемого заполнитель, острый песок, цемент и вода.Мелкий камень и гравий (заполнитель) - арматура, а цемент - матрица, связывающая это вместе. Бетон имеет хорошую «прочность» на сжатие, но он слабый. в напряжении. Его можно усилить при растяжении, добавив металлические стержни, провода, сетка или тросы к композиту. Бетон заливается вокруг стержни. Это называется железобетонным.

Бетон прочен под воздействием сжимающей силы.Так обстоит дело в большинство построек, например, фундамент здания. Вес стены давят на бетонный фундамент, сжимая конкретный. Бетон - идеальный материал для фундамента, потому что он может выдерживать этот тип сжимающей силы.
Однако бетон очень хрупкий, когда он находится под напряжением (также известный как растягивающее усилие). Если бетонная балка должна была использоваться в качестве перемычки, над дверь, она не сможет выдержать вес кирпичей выше.Следовательно, он потерпит неудачу и рухнет. Изучите диаграмму ниже.
Однако бетон можно армировать, добавив к нему стальные стержни. смесь, позволяя бетону затвердеть. Стальные стержни обеспечивают железобетон выдерживает растягивающие усилия.Это делает усиленный бетон - универсальный композитный материал. Он широко используется в строительная промышленность
Железобетон имеет длинные стальные стержни, проходящие по всей длине, добавляя большая прочность конечного композитного материала, особенно способность сопротивляться растягивающим силам.
На рисунке ниже показан бетон как прозрачный.Так сетку из стальных стержней можно видно в позиции.
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ УКАЗАТЕЛЬ УСТОЙЧИВЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРАНИЦА

(PDF) Анализ работ по основам с композитным армированием различных типов

CATPID-2019

IOP Conf.Серия: Материаловедение и инженерия 698 (2019) 022037

IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 698/2/022037

6

сечения, прочность по наклонному сечению, прогиб, ширина трещины, короткие на срок и на длительный срок.

Для двухэтажного дома все указанные требования для расчетов выполнены. В случае увеличения нагрузки

(надстройка мансардного этажа) арматура из стекловолокна не соответствует требованиям

по ширине раскрытия трещин, которая превышает 0.5 мм из условия защиты конструкций

от агрессивных воздействий окружающей среды.

Таким образом, при проектировании свайных фундаментов было установлено, что использование стеклокомпозитной арматуры

по отношению к металлу не имеет особой экономической эффективности: при стоимости 1 м арматура

одного диаметра на 15% меньше, стеклопластик армирование требует на 7-19% больше по сечению

. Кроме того, из-за высоких деформативных свойств ОПЗ прогибы и ширина раскрытия трещин

в конструкциях превышают аналогичные параметры для конструкций с металлической арматурой.В случаях, когда конструкция

используется в агрессивных средах, сопротивление арматуры

из стекловолокна играет решающую роль в сочетании со специальными бетонами.

Список литературы

[1] Римшин В.И., Меркулов С.И. 2016 О нормировании характеристик неметаллической арматуры сердечника

(Промышленное и Гражданское строительство) 5 22-26.

[2] Зиннуров Т.А. и др. 2019 Численное моделирование композитной арматуры с бетоном (Журнал

Физики: Серия конференций.IOP Publishing) 4 042046.

[3] Максимов С.П., Башкова Ю.Б., Вшивков Е.П. 2015 Экспериментальные исследования работы стеклопластиковой арматуры

при армировании бетонных конструкций (Universum: техн. Наука) 6.

[4] Round BB, Малых В.В. 2013 Экспериментальные исследования гнутых бетонных элементов с комбинированным армированием

стальными и стеклопластиковыми сердечниками.

[5] Дин Б, 2017 Испытания на осевое сжатие на корродированных железобетонных колоннах, консолидированных

с армированными волокном полимерами (Кемия у Индустрижи) 66.

[6] Коэн М., Монтелеоне А., Потапенко С. 2018 Конечноэлементный анализ промежуточной трещины

разрушение армированных волокном армированных полимером железобетонных балок (канадский

Journal of Civil Engineering) 10 840-851.

[7] Ibars E O et al. 2018 Численный анализ железобетонных балок, усиленных на сдвиг

листов из армированного волокном полимера (FRP) с внешней связью (EB) (Hormigón y Acero) 285113-

120.

[8] Mervat X и др. 2012 г. Прочность и деформируемость гнутых элементов из тяжелого бетона

, армированного стекловолокном и стальной арматурой (Новые технологии) 4.

[9] Польские изделия, Маилян Д.Р. 2014 О спецификации расчетов прогибов балок

, усиленных композитными материалами (Научный обзор) 12 (2) 493-495.

[10] Маилян Д. Р. 2013 Польские предметы. Влияние стальной и композитной арматуры на ширину раскрытия

нормальных трещин (Инженерный вестник Дона) 2.

[11] Шагина А.И., Шутова М.Н. 2018 Применение конструкционных материалов для усиления фундаментов

работающих в агрессивных грунтовых условиях Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении

. 296-300.

[12] Субботин А.И., Шутова М.Н., Шагина А.И. 2019 Оценка эффективности композитной арматуры

применения в фундаментах малоэтажных зданий (Основы и приложения геотехники

в строительстве: новые материалы, конструкции, технологии и расчеты) 368- 374.

[13] Hua Zhu 2016 Образование трещин в железобетонной конструкции под напряжением в строительстве

Период

(Frattura ed Integrità Strutturale) 36 191 - 200.

[14] Fisker J 2014 Прочность на сдвиг железобетонных балок без поперечного армирования (Докторская диссертация

. Орхус (Дания): Орхусский университет) 155.

Сравнение композитной и стандартной стальной арматуры

Q. Что будет со стекловолокном и арматурой из углеродного волокна? Я узнал об этих вариантах композитной арматуры недавно, когда услышал, как подрядчик упомянул, что их стоимость теперь сопоставима со стандартной стальной арматурой.Но я не уверен, насколько точен мой источник, и когда вы использовали бы один по сравнению с другим. И где в эту смесь вписалась бы арматура с эпоксидным покрытием?

A. Билл Палмер, редактор woc360.com , член Американского института бетона, лицензированный профессиональный инженер и бывший редактор Concrete Construction , отвечает: Армирование из углеродистой стали использовалось для более века, чтобы обеспечить прочность на разрыв железобетона. Это дополнительное армирование необходимо, потому что прочность бетона на растяжение (при прямом растяжении) составляет всего от 10% до 15% от его прочности на сжатие, поэтому бетон под давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм может иметь предел прочности на разрыв всего 300 фунтов на квадратный дюйм по сравнению со сталью марки 60, которая имеет предел прочности на разрыв 60 000 фунтов на квадратный дюйм.

Когда нагрузка прикладывается к бетонной балке, она отклоняется или изгибается, и бетон в верхней половине балки сжимается, а нижняя половина находится в растяжении. Сталь кладется около нижней части балки, и когда бетон, окружающий сталь, трескается - хотя вы можете даже не увидеть трещины - сталь обеспечивает прочность на растяжение.

Обратной стороной стали в бетоне является то, что со временем влага, хлориды и кислород проникают в бетон и вызывают коррозию стали.Если коррозия достаточно сильная, бетонная балка (или колонна, или стена) теряет прочность на растяжение или изгиб. Это особенно проблема в конструкциях, которые подвергаются воздействию солей для защиты от обледенения, таких как мосты или гаражи.

Фото любезно предоставлено Owens Corning Infrastructure Solutions Арматура из стеклопластика доступна в различных размерах и марках для различных областей применения. Здесь показана арматура из стекловолокна Pinkbar №3 от Owens Corning, которая, по словам компании, хорошо подходит для плоских работ благодаря своей коррозионной стойкости, легкому весу и простоте обращения.Также доступна арматура из стекловолокна повышенной прочности для применения в строительстве.

Для защиты стали в 1970-х годах была изобретена арматура с эпоксидным покрытием. За последние 50 лет тысячи конструкций были построены с использованием стержней с эпоксидным покрытием, и эпоксидное покрытие в основном успешно продлевает время до начала коррозии. Однако недавно некоторые государственные департаменты транспорта запретили использование арматуры с эпоксидным покрытием после обнаружения многих мостов, на которых покрытие отслоилось от стали.Достаточно всего лишь небольшого скола эпоксидной смолы, чтобы коррозия началась и распространилась под покрытием.

Однако существуют альтернативные армирующие материалы для бетона, которые можно использовать для предотвращения коррозии. Арматура из нержавеющей стали доступна, но довольно дорога, есть и оцинкованная арматура. Другой выбор - материалы, которые сочетают в себе полимерную матрицу со стеклянными, углеродными или базальтовыми волокнами - армированный волокном полимер (FRP). Эти материалы не подвержены коррозии, они намного легче стали (примерно треть веса), они не нагреваются на солнце на рабочем месте, а их 4.В 5 раз сильнее по напряжению. Более новые стержни имеют шероховатый внешний вид, поэтому они хорошо сцепляются с бетоном.

Однако арматурный стержень из стеклопластика имеет некоторые недостатки. Стекловолоконные стержни в настоящее время стоят от 15% до 25% больше, чем эквивалентная стальная арматура. Кроме того, есть несколько вопросов о том, насколько хорошо они работают в огне - тают ли они и теряют ли силу? И были некоторые опасения по поводу их длительного прогиба или ползучести. Вопросы проектирования привели к более консервативному (и, следовательно, более дорогому) проектированию конструкционных бетонных элементов.Еще одна проблема заключается в том, что прутки нельзя гнуть в поле, их нужно заказывать гнутыми на заводе.

Но для легкой арматуры в плоских конструкциях, где основной целью является предотвращение трещин, арматура из стеклопластика вполне конкурентоспособна даже с точки зрения затрат, а поскольку она намного легче стали, она снижает трудозатраты. А из-за его высокой прочности требуется меньше армирования. Несколько компаний сегодня производят арматуру из стеклопластика. Owens Corning продвигает свой Pinkbar из стекловолокна, а Neuvokas производит GatorBar в Мичигане.GatorBar состоит из стержней из стекловолокна и базальтового волокна.

Покупатель, тем не менее, будьте осторожны. Дуг Гремель из Owens Corning говорит: «Легко срезать углы, используя менее дорогостоящую полиэфирную смолу, которая не будет столь же прочной при щелочности бетона, как стержни, сделанные из более качественной винилэфирной смолы, которая, как было показано, выдерживает в тестах на ускоренное старение и в реальном времени. Есть много очень недорогих китайских производителей стекловолокна, которые продаются за небольшую часть его стоимости. Это немного похоже на проблему китайского гипсокартона, на мой взгляд, с некоторыми из этих плееров.

Что касается использования углеродного волокна в арматуре FRP, Гремель говорит: «Карбоновый стержень, на мой взгляд, все еще остается в лагере экзотики. Это, безусловно, лучший материал, который разумно и целесообразно используется для структурного усиления существующих конструкций. Карбоновые стержни из стеклопластика, закрепленные эпоксидной смолой в неглубоких бетонных канавках в покрытии конструкций, как лейкопластырь, придают элементу почти чудесную дополнительную способность к изгибу и сдвигу. Однако углеродные стержни или арматурные стержни из углеродного волокна остаются как минимум в 10 раз дороже, чем стержни из стеклопластика и стальной арматуры.”

Возможно, лучшим решением для конструкционного бетона, который будет подвергаться воздействию солей для защиты от обледенения, является горячеоцинкованная арматура. Оцинкованные стержни будут противостоять коррозии примерно в четыре раза дольше, чем стержни из углеродистой стали, а надбавка к цене составляет всего около 10%. Оцинкованные стержни легко доступны по всей территории США

.

Поведение при изгибе композитных бетонных плит, изготовленных из стали и полипропиленовых волокон, армированных бетоном, в зоне сжатия

Реферат

Представленная статья направлена ​​на изучение влияния слоя армированного фиброй бетона в зоне сжатия на механические свойства композитного волокна -железобетонные плиты.В качестве армирующих волокон использовались стальные волокна (SF) и полипропиленовые волокна (PP) в количестве 1% по отношению к весу бетонной смеси. Составы смесей были разработаны для эталонного бетона, фибробетона и полипропиленового фибробетона. Были испытаны механические свойства бетона, полученного из разработанных смесей, такие как прочность на сжатие, прочность на изгиб, модуль упругости и морозостойкость. Изготовлены и испытаны основные элементы исследования - плиты с усиленной зоной сжатия в виде 30-миллиметрового слоя бетона с ПП или ПФ.Полученные результаты сравнивались с пластиной, изготовленной без упрочняющего слоя. На плитах были проведены испытания на сопротивление изгибу, нагрузочную способность и прогиб. Также были разработаны схема развития трещин во время испытаний и численная модель элемента плиты. Исследование показало, что композитные плиты из фибробетона с полипропиленом в верхнем слое достигли на 12% большей несущей способности по сравнению с эталонными плитами.

Ключевые слова: прогиб , несущая способность, изгиб, стальная фибра, полипропиленовая фибра, железобетонные плиты, трещины, поры, морозостойкость

1.Введение

Требования к несущей способности и удобству эксплуатации конструкций становятся все более жесткими в различных условиях эксплуатации, и их выполнение становится проблематичным в случае обычного бетона. Причиной образования и распространения трещин в бетонных конструкциях является их хрупкость, что приводит к ограничению использования нормального бетона в качестве материала, самостоятельно передающего растягивающие напряжения [1]. Растрескивание в результате усадки является серьезной проблемой, когда речь идет о бетоне, особенно для плоских конструкций, таких как гаражные плиты.Это требует поиска новых видов бетона, механические свойства которых будут соответствовать современным требованиям. Одним из методов снижения негативного воздействия усадочных трещин в дополнение к классической арматуре стержнями является армирование бетона короткими беспорядочно распределенными стальными волокнами (SF) [2,3,4,5,6,7,8], полипропиленом. (PP) [2,9,10,11,12] и гибридные волокна [13,14,15]. Есть несколько статей о довольно спорном использовании человеческого волоса в качестве дисперсной арматуры [16,17].

Согласно обзору литературы, использование различных волокон в технологии бетона стало очень популярным в последние десятилетия. Этот тип бетона называется фибробетоном (FRC) и может быть определен как материал, состоящий из портландцемента, мелких и крупных заполнителей, а также коротких волокон неправильной формы. Используя FRC, архитекторы и дизайнеры получают большую архитектурную свободу при проектировании форм и форм структурных элементов, поскольку использование стальных арматурных стержней может быть практически исключено.Многие факторы влияют на механические свойства фибробетона [1,2,3,4,5,6,9,12,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28 , 29]. Эти факторы включают тип волокон, их геометрию, структуру поверхности, количество в бетонной смеси, соотношение сторон волокон, дизайн смеси и ее уплотнение, а также методы укладки и отверждения [29,30].

Обычно PP [2,9,12] и SF [2,3,4,5,12,22] используются для улучшения механических и физических свойств, особенно прочности на растяжение и изгиб, а также долговременной усадки бетона. .Низкий модуль упругости полипропиленовых волокон помогает уменьшить преждевременную усадку и контролировать скалывание поверхности бетона во время пожара [12]. Волокна PP улучшают состояние поверхности раздела заполнителя и цемента, уменьшают образование и развитие трещин, а также уменьшают высокую хрупкость бетона [12,31,32,33]. К сожалению, полипропиленовые волокна также имеют дефекты, снижают удобоукладываемость бетонной смеси, уменьшают глубину карбонизации бетона, водопроницаемость, сухую усадку [12,32,34], а также снижают морозостойкость бетона, создавая пустоты и поры в межфазные переходные зоны (ЗПЗ), которые при замерзании заполняются льдом [12,35].Большое количество ПП в бетонной смеси вызывает образование более крупных кластеров волокон, которые неравномерно распределены по всему объему бетона [18,36], что способствует образованию трещин и зазоров между ПП и ITZ [12]. Как правило, волокна длиной более 40 мм нарушают удобоукладываемость бетонной смеси. Рекомендуется использовать разжижающие добавки, чтобы улучшить удобоукладываемость смеси, уменьшить пористость и свести к минимуму образование волокнистых шариков. Кроме того, полипропиленовые волокна представляют собой углеводородные полимерные материалы, которые добавляются к цементной пасте, вызывая оседание водного слоя на границе раздела между волокнами и матрицей.В связи с этим авторы [12] в своих микроструктурных исследованиях показали, что сила связывания ПП и поверхностей матрицы довольно мала. Многочисленные поры между PP и цементным тестом приводят к значительному увеличению водопоглощения, что было подтверждено Smarzewski и Barnat-Hunek [12]. Они показали, что водопоглощение бетона со сверхвысокими характеристиками с 1% стальной фибры было на 100% ниже, чем у бетона с 1% полипропиленовой фибры. Кристаллы портландита могут просто расти, делая ИТЦ более пористым.На СЭМ-изображениях авторы заметили, что волокна ПП в основном порваны, а в некоторых случаях они были извлечены из цементного теста без каких-либо материальных повреждений [12]. Это явление значительно снижает устойчивость FRC. Поверхность волокон SF более шероховатая, чем у волокон PP. Помимо уменьшения пор в ITZ, это волокно увеличивает сцепление и прочность ITZ между SF и цементным тестом, что было подтверждено другими исследованиями [12, 22]. Основным материалом для производства SF, используемого в фибробетоне, является сталь, характеризующаяся высоким пределом текучести, обычно в диапазоне 500–1500 МПа [37].Волокна могут производиться по различным технологиям; однако наиболее популярными стали прямые или гнутые фрагменты холоднотянутой проволоки. Высокая прочность бетона на сжатие может быть вызвана включением стальных волокон в контроль касательных напряжений в трехосном напряженном состоянии, возникающем в сжатых бетонных кубах. Влияние стальной фибры на прочность бетона на сжатие не так существенно. Однако они вносят большой вклад в постпиковую область графика нагрузка-смещение из-за эффекта перекрытия.Таким образом, образцы могут подвергаться большим деформациям, и разрушение изменяется от хрупкого до пластичного. Авторы [12] продемонстрировали, что прочность на разрыв фибробетона увеличивалась в зависимости от содержания SF по объему и была выше на 52%, на 0,75% от SF по объему. Kalpana и Tayu [38] предположили, что расширение объемных частей SF с 0,5% до 0,75% увеличивает прочность на сдвиг на 25–45%. Авторы [32] сообщили, что внесение СФ в бетонную смесь в количестве 1–1.5% по объему увеличивают его прочность на изгиб на 150–200%, прочность на разрыв до 100% и прочность на сжатие на 10–25%.

Довольно часто дизайнеры используют одно из самых инновационных конструктивных решений, а именно композитные конструкции. Это конструкции, состоящие из двух материалов, например, стали-бетон, дерево-бетон и бетон-бетон. Комбинация двух материалов используется при строительстве таких конструктивных систем, как плиты, колонны, балки и перемычки [39,40].Комбинация бетон-бетон обычно используется в сборных конструкциях. Это могут быть железобетонные или сборные предварительно напряженные элементы в сочетании с дополнительным монолитным бетоном. Часто сочетание двух бетонов используется в мостостроении, где агрессивная среда и динамические нагрузки ускоряют процесс коррозии мостовых конструкций. Практическое взаимодействие двух бетонных слоев регулируется их взаимосвязью, так называемой адгезией [40]. Определение совместной работы этих двух материалов напрямую определяется его деформацией.Контактная деформация, возникающая в результате приложенных нагрузок, представляет собой взаимное смещение соединяемых элементов [41]. Согласно литературе, относящейся к исследованиям, проведенным на плоскости стыка двух слоев нового и старого бетона, можно сделать вывод, что увеличение несущей способности стыка пропорционально увеличению прочности нового бетона. Наиболее интенсивный период увеличения несущей способности приходится на первые 7 суток выдержки бетона. Допустимая контактная нагрузка бетона определяется процессом гидратации цемента.Это означает, что здесь большее влияние оказывает удельная адгезия [42]. В этом случае контактная нагрузка зависит от возраста «молодого» бетона. Чем он моложе, тем больше несущая способность соединения между «молодым» бетоном и «новым» бетоном [40,41].

В этом исследовании было рассмотрено влияние волокон на механические свойства стальных или полипропиленовых композитных панелей FRC. Нижний слой плиты (толщиной 5 см) был из обычного бетона, а верхний слой (толщиной 3 см) из фибробетона - один с SF и другой с полипропиленовыми волокнами.Склеивание двух бетонов разного класса и структуры производилось мокрым способом. Целью использования стальных и полипропиленовых волокон является устранение трещин в бетонных плитах с разным периодом отверждения и разной ширины трещин. Кроме того, полипропиленовая фибра является довольно дешевым полимером и может быть эффективным подходом для увеличения возможности пластического растрескивания при усадке, ударопрочности и твердости железобетонной фибровой плиты.

Экспериментальное исследование состояло из испытаний кубов, балок, цилиндров и призматических образцов из обычного бетона и железобетона SF или PP.Были определены и проанализированы прочность на сжатие и изгиб, статический модуль упругости, морозостойкость и изгиб при растяжении, а также испытание на сопротивление изгибу сложной бетонной плиты. Также был проведен сравнительный анализ экспериментальных результатов и результатов численного моделирования с точки зрения прогибов.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

В проведенных исследованиях использовались волокна двух типов: прямые стальные волокна (NV BEKAERT SA Zwevegem, Бельгия) и полипропиленовые волокна (CHRYSO Polska Sp.z o. о., Варшава, Польша). Внешний вид нанесенных волокон показан в, а их физико-механические свойства суммированы в.

Тип волокон, использованных в проведенных исследованиях: ( a ) стальные волокна и ( b ) полипропиленовые волокна.

Таблица 1

Свойства применяемых волокон.

(МПа) 9022a
Тип волокон Длина волокна Диаметр волокна Прочность на разрыв Модуль упругости
(мм) (мм)
сталь 13 0.16 300 200
полипропилен 50 0,72 600 5

На основе стандарта EN 206–1 [43] и их содержимое показано в. Бетонные образцы были маркированы следующим образом: C-REF - эталонный бетон; F-RCS - бетон, армированный фиброй и стальной фиброй, и F-RCP - бетон, армированный фиброй и полипропиленовой фиброй. Бетоны, армированные фиброй, различались по типу используемой фибры.Использовали стальную и полипропиленовую фибру в количестве 1% по отношению к весу бетонной смеси. Кроме того, состав бетона был одинаковым по типу и количеству используемых компонентов. Что касается эталонного бетона, то был использован другой состав компонентов, чем в фибробетоне. Помимо волокон, смеси различались по типу и содержанию цемента, песка, крупного заполнителя и типа пластификатора, используемого для их производства ().Кроме того, для приготовления смесей F-RCS и F-RCP использовались реактивный порошок и зола кремнезема.

Таблица 2

Состав бетонных смесей.

∙ 185
Компоненты Агрегат C-REF F-RCS F-RCP
Цемент CEM I 42.5R (кг ∙ м 21 −3 260) - -
CEM I 52,5 HSR-цемент (кг ∙ м −3 ) - 720 720
Кварцевый песок (0.2–0,8 мм) (кг ∙ м −3 ) - 900 900
Песок (0–2 мм) (кг ∙ м −3 ) 730 - -
Гравий (2–8 мм) (кг ∙ м −3 ) 1134 - -
Реактивный порошок (кг ∙ м −3 ) - 25,2 25,2
Зола кремнезема (кг ∙ м −3 ) - 216 216
Суперпластификатор (кг −3 ) - 5.76 5,76
Пластифицирующая добавка (кг ∙ м −3 ) 1,82 - -
Стальная фибра (кг ∙ м −3 ) - 20,4 -
Полипропиленовые волокна (кг ∙ м −3 ) - - 20,4
Вода (кг ∙ м −3 80) 173 173

и показать технические параметры цемента, используемого в производстве бетона.За исключением индивидуальных свойств, в таблицах приведены требования к цементу, которым необходимо соответствовать, на основе EN 197-1 [44].

Таблица 3

Технические параметры портландцемента CEM I 42,5 R (по данным производителя [45]).

Параметры Единица Значение Требования стандарта
EN 197-1 [44]
Время начальной настройки (мин) 184
Конец схватывания (мин) 242 -
Удельная плотность (г ∙ см −3 ) 3.08 -
Удельная поверхность (см 2 ∙ г −1 ) 4124 -
Потери при возгорании (%) 3,33 ≤5
Прочность на сжатие
через 2 суток (МПа) 30,1 ≥20
через 28 суток 60,2 ≥42.5 ≤62,5
Изменение объема (мм) 1,0 ≤10
SO 3 содержание (%) 2,95 ≤4,0
Содержание Cl (%) 0,089 ≤0,1
Нерастворимый остаток (%) 0,57 ≤5

Таблица 4

Технические параметры портландцемента CEM I 52,5 HSR (на основе информации производителя [46]).

Параметры Единица Значение Требования стандарта
EN 197-1 [44]
Время начальной настройки (мин) 249
Конец схватывания (мин) 320 -
Удельная плотность (г ∙ см −3 ) 3,23 -
Удельная поверхность (см 2 ∙ г - 1 ) 4216 -
Потребность в воде (%) 29.80 -
Прочность на сжатие
через 2 дня (МПа) 30,6 ≥20
через 28 дней 60,9 ≥52,5
SO 3 содержание (%) 2,66 ≤4,0
Содержание Cl (%) 0,06 ≤0,1

Мелкие и крупные заполнители, используемые в бетонных смесях, соответствуют требованиям стандарта EN 12620 [47].

Очень важным этапом в производстве образцов и элементов для испытаний был правильный дизайн бетонной смеси, а также ее приготовление. Смесь из стали и полипропиленового волокна требует правильного дозирования ингредиентов в правильном порядке и времени смешивания. Взвешенные компоненты добавляли в следующем порядке: бетон с дисперсным волокном, первоначально сухие компоненты смешивали в течение примерно 7 мин (песок, цемент, кремнеземная пыль и реактивный порошок), затем добавляли волокно и продолжали перемешивание еще 10 мин.По истечении этого времени к ранее смешанным ингредиентам добавляли суперпластификатор с 1/3 объема воды. Через 3–4 мин дальнейшего перемешивания добавляли оставшуюся воду. Затем, чтобы подготовить образцы и элементы к испытаниям, бетонная смесь укладывалась в заранее подготовленные формы.

Как упоминалось выше, в определенные бетонные смеси добавлялись разные пластификаторы. Их характеристики показаны ниже и ниже. Поликарбоксилатный суперпластификатор, ускоряющий твердение бетона, был применен в бетоне F-RCS и F-RCP.Эта добавка не содержит хлоридов или других химических соединений, вызывающих коррозию арматурной стали. Его применение позволяет значительно сократить количество используемой воды. Это, в свою очередь, позволяет получить бетон высокой плотности и прочности, а также улучшает удобоукладываемость. Для бетона C-REF использовалась стандартная пластифицирующая добавка. Его применение приводит к гомогенизации бетонной смеси и улучшению удобоукладываемости. Использование этого пластификатора позволяет снизить количество воды, добавляемой в бетонную смесь.Дозировка суперпластификатора и пластификатора составляла 0,8% и 0,7% от веса цемента соответственно.

Таблица 5

Свойства поликарбоксилатного суперпластификатора.

(-) )
Плотность pH Контрактное содержание сухого вещества Содержание хлоридов Щелочное содержание
(кг ∙ дм −3 ) (-) (%)
1.08 4,0 40,0 ≤0,1 ≤0,5

Таблица 6

Свойства пластифицирующей добавки.

Сырьевая база Плотность (+20 ° C) Форма Цвет pH Cl - Na 2 O
(-) 9030 (-) 90 ∙ см −3 ) (-) (-) (-) (%) (%)
лигносульфонаты 4.0 жидкость темно-коричневый 4,5 ≤0,1 ≤1,5 ​​

В соответствии с EN 1008 [48] вода из имеющейся системы водоснабжения использовалась для производства всех бетонных смесей.

Кроме того, в бетоны F-RCS и F-RCP были добавлены реактивный порошок и зола кремнезема. Их свойства представлены в и. Реактивный порошок был добавлен в количестве 3,5% от массы цемента, при этом количество кремнеземной пыли составило 216 кг на 1 м 3 партии бетона.Использование реактивного порошка позволяет увеличить содержание воды без снижения прочностных характеристик бетона. Этот материал представляет собой высокореакционную пуццолановую добавку, которая содержит активные формы оксидов алюминия и кремния. Его использование улучшает удобоукладываемость, пластичность и консистенцию смеси. Это фактор, отвечающий за снижение температурной динамики бетона и повышение устойчивости к негативным воздействиям окружающей среды. Применение порошка исключает сульфатную коррозию.В свою очередь, кремнеземная пыль представляет собой порошкообразную минеральную добавку с высокими пуццолановыми свойствами. Его использование снижает содержание гидроксида извести, увеличивает водонепроницаемость и улучшает удобоукладываемость бетонной смеси.

Таблица 7

Технические характеристики реактивного порошка (на основании информации производителя [49]).

Параметры Единица Значение
Форма - сыпучий порошок
Состав кальцинированный каолин (метакаолин)
Цвет - бело-бежевый, кремовый
Удельный вес (г ∙ см −3 ) 2.6– ÷ 2,63
Насыпная плотность (г ∙ см −3 ) 0,6 ÷ 0,7
Тонкость помола 1,4
Содержание нелетучих компонентов (%) прибл. 100
Растворимость и смешиваемость с водой - смешивается во всех пропорциях
Потребность в воде (мл) 300
Значение pH (водный раствор / 20 ° C) - 8–9
Температура плавления (° C) > 900

Таблица 8

Свойства кремнеземной золы [50].

SiO
(Макс)
H 2 O
(Макс)
Потери при обжарке
(Макс)
C
(Макс)
Fe 2 O 3 905 Al 2 O 3
(макс.)
CaO
(макс.)
Удельная поверхность
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) %) (%) (%) 2 ∙ г −1 )
85 1.5 4,0 4,0 4,0 1,5 1,0 15,0–35,0

2.2. Методы

Для испытаний было приготовлено четыре типа образцов. Для определения прочности на сжатие было изготовлено 18 кубических образцов (по 6 на бетон) с длиной кромки 100 мм. Цилиндрические образцы высотой 300 мм и диаметром 150 мм, в количестве 3 образцов для каждого бетона, были изготовлены для испытания статического модуля упругости (всего 9 образцов).Испытание на прочность на изгиб проводили на призматических образцах высотой 400 мм с размерами основания 100 мм × 100 мм (всего 9 образцов, по 3 на каждый бетон). Размеры вышеупомянутых образцов соответствуют стандарту EN 12390-1 [51]. Их метод производства соответствовал положениям стандарта EN 12390-2 [52], который определяет методы изготовления и отверждения образцов для испытаний прочности бетона.

Первым этапом изготовления образца было измерение веса отдельных компонентов с точностью до 0.1 г, по рецептам, приведенным в. Смеситель встречного вращения использовался для производства бетонной смеси из эталонного бетона и фибробетона. Затем бетонная смесь укладывалась в заранее подготовленные формы и уплотнялась в три этапа. Внутренняя поверхность форм была покрыта антиадгезионным средством. Вибрация применялась в течение максимально короткого времени, пока бетонная смесь не была должным образом уплотнена. После уплотнения смеси излишки бетона над верхним краем формы были удалены с помощью шпателя.Затем поверхность отдельных образцов выравнивали. Затем образцы соответствующим образом промаркировали и оставили на 24 часа при 20 ± 5 ° C. По истечении этого времени образцы вынули из форм и поместили на лабораторный лоток. Образцы выдерживали до лабораторных испытаний в воде при 20 ± 2 ° C.

Основными элементами исследования служили железобетонные плиты из эталонного бетона и эталонного бетона в сочетании с фибробетоном. Они были использованы для демонстрации влияния нанесения слоя фибробетона в зоне сжатия на прогибы, характер развития трещин и несущую способность плит.Плиты были маркированы следующим образом: C-REF - эталонный бетон; C-REF + F-RCS - эталонный бетон в сочетании с фибробетоном со стальной фиброй и C-REF + F-RCP - эталонный бетон в сочетании с фибробетоном с полипропиленовыми волокнами. Для вышеперечисленных типов плит было изготовлено по 3 плиты каждой (всего 9 плит). Плиты имели размеры 1200 мм × 600 мм × 80 мм. В плитах C-REF + F-RCS и C-REF + F-RCP нижний слой толщиной 5 см был эталонным бетоном, верхний слой (толщиной 3 см) - из фибробетона, а плиты C-REF - из бетона. полностью изготовлен из эталонного бетона.В плитах C-REF + F-RCS и C-REF + F-RCP два разных типа бетона были «мокрыми комбинированными». Формы для плит изготавливались из фанеры. Армирование плит представляло собой арматурную сетку, сформированную из ребристых стальных стержней диаметром 8 мм из стали марки БС500СП. Армирование было спроектировано в соответствии с EN 1992-1-1 [53]. Расстояние между стержнями в продольном и поперечном направлениях составляло 13 см. Повсюду предусматривалось бетонное покрытие толщиной 20 мм. Армирование и размеры плит указаны на рис.

Армирование элемента перекрытия.

Формы для плит были предварительно покрыты антиадгезионным средством. После укладки бетонной смеси для форм на вибростоле уплотняли нижний слой испытуемого элемента из эталонного бетона. Верхний слой плиты - фибробетон - также был уложен и утрамбован на вибростоле. Далее выровняли поверхность плит. После бетонирования плиты выдерживали 24 ч при 20 ° C. После извлечения из форм основные исследовательские элементы были покрыты пленкой ПВХ и отверждены до проведения испытаний на прочность.

Испытание на прочность на сжатие проводилось на кубических образцах в соответствии со стандартом EN 12390-3 [54] на испытательной машине. Кубический образец во время загрузки был повернут на прямой угол по отношению к его положению во время формования. Причина этого заключалась в том, что шероховатая поверхность образца могла снизить значения измерения прочности. Испытание проводилось до момента разрушения образца, т. Е. До превышения поперечной прочности бетона на растяжение.

Цилиндрические образцы были испытаны на статический модуль упругости в соответствии со стандартом EN 12390-13 [55]. показывает испытательную установку, на которой был испытан эталонный бетон. Сначала на цилиндрическом образце определялись высотные пятна. Затем в отмеченные места через равные промежутки были помещены тензодатчики для измерения деформации. После этого образец поместили в испытательную машину, оборудованную гидравлическим прессом. Испытания модуля упругости проводились несколько раз после первоначального нагружения и разгрузки, чтобы исключить немедленные остаточные деформации.Затем образец несколько раз подвергался нагрузке и разгрузке. Модуль упругости цилиндрических образцов из фибробетона испытывали с песчаными крышками, цилиндры продавливались через слои песка.

Испытательная установка для испытания статического модуля упругости эталонного бетона (C-REF).

Испытание на прочность при изгибе проводилось в соответствии со стандартом EN 12390-5 [56]. Образцы, использованные для испытаний, имели форму призмы указанных выше размеров.Схема тестирования показана на.

Испытание на прочность на изгиб C-REF.

После насыщения водой образцы испытывали на морозостойкость. Образцы замораживали в течение 4 ч при -20 ° C, а затем оттаивали в воде при +20 ° C. Образцы были оценены с точки зрения потери массы и снижения прочности на сжатие по сравнению с эталонным бетоном, который был погружен в воду +20 ± 2 ° C на протяжении всего испытания. Испытания проводились в соответствии со стандартом PN-B-06250 [57].

Образцы балок были помещены в испытательную машину, а затем подверглись центральной силовой нагрузке. Суть исследования заключалась в определении напряжений в зоне растяжения, вызывающих повреждение образца. Предел прочности на изгиб считался моментом, когда увеличение силы нагрузки не увеличивало несущую способность элемента.

Испытание плитных элементов на прочность на изгиб проводилось на плитах с зоной сжатия из армированного фибробетона и плитах, полностью изготовленных из эталонного бетона.Железобетонные плиты были помещены в испытательную машину CONTROLS (Controls S.p.A., Милан, Италия), где они были локально нагружены осевой силой через расположенную по центру стальную плиту ().

Испытание бетонной плиты на сопротивление изгибу - образец образца, подвергнутый действию местной осевой силы.

Также были установлены индуктивные датчики для измерения смещения во время испытаний. Датчиков нет. 1 и нет. 2 были расположены в центре длинных краев плиты (). представлена ​​схема испытанных плит.

Испытание на сопротивление изгибу - схема испытуемых плит: ( a ) кавалерская перспектива; ( б ) поперечное сечение.

Индукционные датчики зафиксировали фактические прогибы композитных и контрольных плит. Считывание производилось на начальном этапе, а затем каждый раз прикладываемая сила увеличивалась на 5 кН. Сила, разрушившая испытуемый элемент, была принята за несущую способность плиты. Каждый испытанный элемент плиты был разрушен.

Для сравнения результатов прогибов, полученных в результате экспериментальных исследований, в числовой программе Autodesk Robot Structural Analysis, основанной на методе конечных элементов, была разработана модель исследуемого элемента.В программе расчета моделировалась плита из эталонного бетона с параметрами, полученными в результате экспериментальных исследований (длина плиты между опорами составляла 1000 мм). Затем смоделированная плита была разделена на конечные элементы с размером ячейки 10 см (). После этого плита была нагружена своим весом и центрической осевой силой 10 кН, 15 кН, 20 кН и 25 кН.

Численная модель элемента перекрытия.

3. Результаты и обсуждение

Результаты испытаний на прочность приведены в.показывает внешний вид образца F-RCP после испытания прочности на сжатие, а представляет образцы бетона после испытания прочности на изгиб.

Разрушенный образец из фибробетона с полипропиленовыми волокнами (F-RCP) кубической формы после испытания на прочность.

Вид разрушенного образца после испытания прочности на изгиб: ( a ) эталонный бетон; ( b ) фибробетон со стальной фиброй и ( c ) фибробетон с полипропиленовым волокном.

Таблица 9

Механические свойства бетонов.

(МПа) ГПа) 90 F328 RCS Среднее значение CV22 % )
Тип бетона / описательный
Статистика
Прочность на сжатие
Прочность
Прочность на изгиб
Прочность
Упругий модуль упругости
Потеря массы после 180 циклов FT
(МПа) (%)
C-REF Среднее значение 36,5 2,26 30.12 0,23
SD 1,3 0,03 0,25 0,02
CV (%) 4 1 0,1 0,2
59,8 2,65 33,23 0,61
SD 5,8 0,17 0,12 0,91
CV (%) 10 6 0.4 0,3
F-RCP Среднее значение 48,7 2,80 32,65 1,24
SD 4,2 0,05 0,4 0,3
9 2 1,1 0,2

Исследования на образцах, армированных фиброй, показали, что использование волокон заметно улучшило механические свойства бетона по сравнению с бетоном без них.

Как видно из рисунка, наибольшая прочность на сжатие была достигнута у бетона F-RCS. Значение прочности на сжатие было на 63,4% выше, чем у C-REF. На основе средних значений прочности на сжатие () можно было сделать вывод, что средняя прочность на сжатие стального фибробетона с содержанием волокна 1% была на 22,8% выше, чем у полипропиленового фибробетона с таким же содержанием волокна. Низкое значение прочности в случае эталонного бетона может быть вызвано высоким отношением воды к бетону, равным 0.7. Разработка соотношения вода / цемент на соответствующем (низком) уровне гарантирует, что на свойства бетона будет оказано благоприятное влияние, с особым упором на долговечность. В затвердевшем бетоне при уменьшении соотношения вода / цемент уменьшалась пористость (в основном капиллярная), что затрудняло миграцию агрессивной жидкости и газов в бетонную конструкцию. Увеличение соотношения вода / цемент в бетонной смеси приводит к увеличению пор в бетоне; таким образом, прочность на сжатие была снижена. Более плотная структура бетонной матрицы повышает прочность бетона, а также обеспечивает повышенную устойчивость к химической агрессии.Кроме того, более низкое соотношение воды и металла приводит к меньшей усадке. Благодаря более низкому соотношению воды и цемента 0,24, бетоны F-RCS и F-RCP достигли в 1,6 и 1,3 раза большей прочности, чем C-REF, соответственно. Способность волокон задерживать рост трещины, препятствовать распространению трещины и уменьшать концентрацию напряжений на вершине трещины - еще один связанный с этим эффект. Кроме того, прочность на изгиб и модуль упругости были также выше для бетонов с добавленными волокнами - 17,4% и 10,4% для F-RCS; 27,2% и 9.0% для F-RCP по сравнению с C-REF, соответственно ().

Анализируя результаты только для бетонов, армированных фиброй, в которые было добавлено такое же процентное содержание волокон, можно увидеть, что прочность на сжатие бетона F-RCS была примерно в 1,2 раза выше, чем у бетона F-RCP. После анализа результатов можно сделать вывод, что на это значение в большей степени повлияла стальная фибра. Эффективность стальных волокон заключается в их размерах. Более короткие волокна, как здесь, более эффективно предотвращают рост и распространение микротрещин.Более длинные волокна с более высоким соотношением сторон более эффективны для образования макротрещин и, как следствие, для повышения прочности на сжатие.

Объем и распределение используемых волокон может также снизить прочность на сжатие образцов F-RCP. Хотя в оба бетона волокна были добавлены в одинаковом количестве по весу, полипропиленовых волокон по объему было намного больше. Полипропиленовые волокна на метр 3 составили 22,17 дм 3 , а стальные волокна - 2,94 дм 3 · м −3 .Воздушные пустоты могут быть образованы длинными волокнами с относительно высоким содержанием волокон, что также может снизить прочность на сжатие. показывает образец из F-RCP после испытания на прочность на сжатие.

Что касается прочности на изгиб, то произошла иная ситуация. В этом случае более высокая прочность на изгиб была достигнута у образцов из полипропиленового фибробетона. Несмотря на более низкие прочностные параметры ПП по сравнению с SF, образец F-RCP достиг на 8,4% более высокого значения прочности по сравнению с F-RCS (,).Под нагрузкой коротким SF удалось устранить только микротрещины, тогда как из-за их длины и объема (22,17 дм 3 · м −3 ) полипропилен мог нести макротрещины, как это видно на c.

Корреляция между прочностью на сжатие, модулем упругости бетона и прочностью на изгиб.

Значение модуля упругости сильно зависит от прочности на сжатие. Образцы F-RCS достигли более высокого значения модуля упругости. Стоимость модуля для них была 1.01 раз выше, чем в случае F-RCP (,). Заполнители, цементная паста и ITZ являются тремя фазами, образующими бетон, и модуль упругости зависит в первую очередь от модулей упругости этих фаз и их объема [58]. Таким образом, для F-RCP модуль упругости уменьшается из-за прочностных свойств волокон (), их длины и их объема на м 3 .

Корреляция между прочностью на сжатие и прочностью на изгиб, а также корреляция между прочностью на сжатие и модулем упругости показана на рис.

Кроме того, на рис. Эта корреляция описывается уравнением плоскости, показанной также на. Прочность на изгиб является зависимой переменной на этом графике. Он выражается двумя независимыми переменными: x - прочность на сжатие и y - модуль упругости. показывает - с учетом результатов, полученных в работе, - что с увеличением прочности на сжатие и уменьшением модуля упругости происходит одновременное увеличение прочности на изгиб.

Трехмерный поверхностный график зависимости прочности на изгиб (МПа) от прочности на сжатие (МПа) и модуля упругости (ГПа).

В своей работе Афроусабет и Озбаккалоглу [59] проанализировали высокопрочный бетон, содержащий разное процентное содержание SF (концы крюка) и PP. Используемые волокна имели следующую длину: 60 мм SF и 12 мм PP. Их применяли в различных объемных долях. Они также объединили стальные и полипропиленовые волокна (1% по объему бетона), чтобы проверить эту комбинацию.Испытания, проведенные Afroughsabet и Ozbakkaloglu, показали, что каждый из бетонов, в которых использовались волокна, достиг более высоких показателей прочности. Наилучшие результаты по прочности на сжатие были достигнуты у бетона с добавкой 1% SF - через 91 день прочность образца бетона составила 104,3 МПа. Стальной фибробетон также показал лучшие результаты с точки зрения прочности на изгиб, достигнув значения на 61% выше по сравнению с обычным бетоном. Али и др. [60] использовали кокосовое волокно в качестве основного испытуемого.Они добавляли разное количество волокна по весу к массе цемента и разной длины волокна. Бетон, содержащий более высокое содержание волокон или большую длину, имел низкие модули упругости, как статические, так и динамические. На основе своих исследований они пришли к выводу, что добавление 5% кокосовых волокон длиной 5 см способствовало улучшению таких свойств, как прочность на сжатие, прочность на сжатие, модуль разрыва и прочность на изгиб, но в то же время снизился статический модуль упругости, прочность на разрыв и плотность при расщеплении.Прочность на изгиб увеличилась на 910%. С другой стороны, бетон с содержанием фибры 2% и 3% при длине 7,5 см достиг более низкой прочности на сжатие, чем простой бетон. В статье [61] автор исследовал бетон с добавлением как SF, так и PP в различных процентах. Они также добавили примесь метакаолина в разном процентном соотношении. Прасад пришел к выводу, что наилучшие результаты по прочности были достигнуты у бетона с 15% метакаолина и 0,5% SF и PP.Прочность на растяжение, изгиб и сжатие увеличились на 15,14%, 14,92% и 4,99% соответственно. Однако при содержании волокна 1% и добавке 15% все значения уменьшились. Другие авторы [62] отметили, что SF увеличил прочность на сжатие высокоэффективного бетона примерно на 3% при объемном содержании волокна 1%, в то время как PP снизил прочность на сжатие примерно на 57% при объемном содержании SF 1%. Бетон с 1% SF имел самую высокую прочность на разрыв при раскалывании, на 55% выше, чем у стандартного бетона.Однако в их исследованиях добавление ПП в количестве 1% привело к увеличению прочности на разрыв на 14% и снижению статического модуля упругости на 10% по сравнению со стандартным бетоном с высокими эксплуатационными характеристиками. Статический модуль упругости бетона с 1% PP был самым низким и на 25% ниже, чем у бетона с 1% SF. Исследования микроструктуры показали, что прочность связи в межфазной переходной зоне (ITZ) между ПП и цементным тестом была низкой, о чем свидетельствует большое количество пор между ПП и пастой, что может быть связано с уменьшением прочности и модуля упругости [ 62].

В наших испытаниях () волокна значительно снизили морозостойкость бетона. SF привел к потере 62% массы после 180 циклов замораживания-оттаивания по сравнению с бетоном REF, в то время как PP привел к пятикратному уменьшению массы бетона. Афроусабет и Озбаккалоглу [59] представили положительный эффект волокон SF и PP после испытания на замораживание и оттаивание. В исследовании Barnat-Hunek et al. [20], базальтовые волокна успешно защищали бетон от повреждений морозом в отличие от SF, что привело к увеличению морозной коррозии примерно на 17%.В исследовании Smarzewski и Barnat-Hunek [12], SF значительно увеличил повреждение бетона с высокими эксплуатационными характеристиками после 180 циклов замораживания-оттаивания. После испытания бетон имел трещины на поверхности и коррозия SF произошла в бетоне с содержанием SF 1%. Бетон с 1% PP имел на 11% большую потерю массы, а бетон с 1% SF имел в 22 раза большую потерю массы, чем бетон без каких-либо волокон [12]. Волокна в нашем исследовании не вызывали таких повреждений бетона, потому что они были другими, чем в испытаниях [12].Используемые ДУ имеют длину 13 мм и диаметр 0,16 мм, в то время как авторы [12,20] исследовали ДФ длиной 50 мм и диаметром 1 мм. Они вызвали гораздо большие потери веса бетона. Делается вывод, что с точки зрения морозостойкости фибробетона следует использовать более короткие ГФ, которые обеспечат лучшую морозостойкость.

, упомянутая выше, показывает численную модель плиты из эталонного бетона со следующими параметрами, полученными в результате экспериментальных испытаний: класс выдержки XC1; толщина плиты 8 см; сталь арматурная марки Б500СП; f yk = 500 МПа; диаметр арматурных стержней 8 мм; f ck = 36.3 МПа; модуль упругости бетона 30,06 ГПа; Коэффициент Пуассона 0,2 и удельный вес 24,53 кН · м −3 . Затем плита была нагружена ее весом и центральной осевой силой 10 кН, 15 кН, 20 кН и 25 кН, и прогибы были проверены ().

Карта прогибов, соответствующая силе нагрузки: ( a ) 10 кН; ( b ) 15 кН; ( c ) 20 кН и ( d ) 25 кН.

показывает сравнение результатов, полученных в результате экспериментальных исследований и численного метода.

График, показывающий сравнительный анализ экспериментальных результатов (C-REF) и численного отклонения.

На основании полученных значений можно было сделать вывод, что с увеличением прочности прогибы, полученные с помощью числовой программы, были больше, чем экспериментальные прогибы для плиты из эталонного бетона. Было отмечено, что разница в результатах постепенно уменьшалась по мере увеличения нагрузки. C-REF достиг прогиба на 20% меньше при 25 кН, чем его численная модель, а при нагрузке 5 кН прогибы были на 74% меньше.Это показывает, что при тех же параметрах компьютерная программа даст более высокие значения прогиба. Использование только компьютерных расчетов может привести к ошибочному анализу испытанного материала, поэтому необходимы экспериментальные исследования.

и показывают средние значения прогибов и среднюю предельную нагрузку испытываемых элементов плиты.

Сравнение прогибов испытанных плит.

Таблица 10

Средний прогиб испытанных бетонных плит.

Тип бетона Усилие F (кН) Средняя предельная нагрузка (кН)
5 10 15 20 25 30 35 41,01 44,20 45,14
Прогиб (мм)
C-REF 0,21 0,72 1,93 3,08 4,34 59 7,13 - 14,02 - -
C-REF + F-RCS 0,28 0,73 1,81 2,97 4,10 6,52 4,10 6,52 8,43 - 17,57 -
C-REF + F-RCP 0,20 0,46 1,60 2,58 3,59 4,59 5,61 7.11 - - 19,86

Самая быстрая потеря несущей способности была обнаружена в железобетонной плите, не имеющей усиленной зоны сжатия. Его грузоподъемность соответствовала предельной нагрузке 41,01 кН. Это было на 12% ниже, чем у плиты C-REF + F-RCP, для которой предельная нагрузка была самой высокой из всех и составила 45,14 кН. Первая трещина на плите C-REF уже наблюдалась при нагрузке около 20 кН. показывает, что диапазон прогиба полностью железобетонного элемента был намного меньше, чем у составных моделей, хотя отдельные значения прогиба по отношению к соответствующим силам были близки друг к другу.Наибольшие прогибы наблюдались у балок из бетона с добавлением полипропиленовой фибры, немного меньше в бетоне со стальной фиброй, тогда как самые маленькие прогибы наблюдались в случае контрольных балок из немодифицированного бетона.

Это означает, что для разрушения плиты с усиленной зоной сжатия требуется большее усилие. Причина возможности получения более высокого значения прогиба заключается в том, что трещина, достигающая слоя фибробетона, временно останавливается нанесенными волокнами.Напряжения вокруг трещины передаются через волокно с одной стороны трещины на другую, уменьшая раскрытие трещины и тем самым увеличивая несущую способность компонента. После пересечения фибрами нижней поверхности бетона было замечено, что приложение нагрузок было медленнее в отношении плиты C-REF. Обоснованием является процесс постепенного вытягивания волокон из матрицы бетона. Сравнительный анализ прогибов и несущей способности композитных плит по отношению к плитам из эталонного бетона представлен в.На основании данных, представленных в, было отмечено, что композитные плиты с фибробетоном с полипропиленовым волокном (1% от веса цемента) в верхнем слое достигли несущей способности на 12% выше по сравнению с эталонными плитами. В случае плит C-REF + F-RCS прочность увеличилась на 9% по сравнению с плитами C-REF. Наибольшая несущая способность была достигнута у плиты C-REF + F-RCP - 45,14 кН. При сравнении плит C-REF + F-RCS и C-REF + F-RCP видно, что достигаемые ими прогибы при разрушении различались на 13%, а предельная нагрузка - всего на 3%.Применение фибробетонов в зоне сжатия гнутых элементов перекрытия улучшило прочностные свойства плит.

показывает корреляцию между прочностью на изгиб образцов призмы (C-REF, F-RCS и F-RCP) и предельной нагрузкой, при которой образцы плиты были разрушены. Как видно на фиг., Наибольшая сила передавалась теми плитами, в которых использовались волокна, добавление которых способствовало максимальной прочности на изгиб образцов призм.

Соотношение между прочностью на изгиб и предельной нагрузкой.

Диаграммы развития трещин в испытанных плитах проиллюстрированы на основе фотодокументации, сделанной в ходе исследования (). Распространение трещин фотографировалось после каждого увеличения приложенной силы на 5 кН. Изменения отмечали на образцах плит, отмечая значение силы, соответствующее возникновению трещины.

Схема развития трещин на заключительном этапе испытаний плит ( a ) C-REF + F-RCS slab; ( b ) плита C-REF + F-RCP; ( c ) плита C-REF.

Максимальная грузоподъемность плит серии C-REF + F-RCS соответствовала предельной нагрузке 44,34 кН. В испытанных плитах первая трещина появилась при нагрузке около 26 кН. Это наблюдалось в середине пролета плиты. Под действием возрастающей нагрузки появлялись дальнейшие трещины, параллельные направлению первой трещины (). Развитие трещин происходило по всей ширине плиты. Было замечено, что только первая трещина имела тенденцию к увеличению своей ширины по мере увеличения приложенных нагрузок.Наибольшая ширина трещины в зоне растяжения элемента составила 7 мм. В зоне сжатия после разрушения элемента наблюдалось локальное дробление на поверхности плиты ().

Зона сжатия поврежденного элемента плиты из фибробетона C-REF + со стальной фиброй (F-RCS).

Максимальная грузоподъемность плит серии C-REF + F-RCP соответствует предельной нагрузке 45,44 кН. Было замечено, что во время циклического нагружения прогибы испытываемого элемента плиты были немного меньше по сравнению с прогибами плиты с использованием фибробетона с SF.Однако пределы прогиба плит были очень близки друг к другу. В плите, укрепленной в зоне сжатия ПП бетоном, первая трещина появилась под нагрузкой 29 кН. Причем, как и в случае композитных плит с фибробетоном с добавкой SF, наибольшей трещиной была трещина №2. 1. При увеличении нагрузок возникали дополнительные трещины (), которые были направлены параллельно трещине №2. 1. Наибольшая ширина трещины №1. 1 был 11 мм. Высокомодульная стальная фибра укрепляет плиты при возникновении мелких и средних трещин.С другой стороны, полипропилен с низким модулем упругости продемонстрировал полную способность к армированию больших трещин.

В случае железобетонных плит серии C-REF величина предельной нагрузки составила 40,71 кН. На основании этого можно сделать вывод, что плиты достигли более низкой способности к изгибу, чем композитные плиты. Значения зафиксированных прогибов железобетонных плит также были ниже и составили около 14 мм. Это дополнительный признак более быстрой потери несущей способности изгибаемого элемента.Из наблюдений, сделанных во время испытаний, и из фотодокументации был сделан вывод, что плита, полностью сделанная из эталонного бетона, поцарапалась при нагрузке 20 кН. Схема развития трещин представлена ​​на рис. Количество трещин в зоне сжатия было вдвое больше, чем у упрочненных плит. Развитие и ширина трещин были более выразительными по сравнению с композитными плитами. Трещин нет. 1, 2, 3, 4 и 5 увеличивалась в ширину вместе с приложенной нагрузкой.Наибольшей ширины достигла трещина № 1, что составило 16 мм. Кроме того, образовалось множество мелких трещин, отличных от «основных».

Wang et al. [63] проанализировали композитные плиты из железобетона и SF. Они сделали четыре разных типа плит с армированием в разной конфигурации. В трех из них сердцевинный слой был бетонным (200 кг · м −3 ), в четвертом типе сердцевина и сжимающий слой были бетоном плотностью 700 кг · м −3 .Армирование было в различных конфигурациях волокон и стержней. На основании их испытаний выяснилось, что наибольшее усилие воспринимала плита В2—59 кН, при этом прогиб под ее воздействием составлял 38 мм. Первые трещины возникли до 20 кН, а окончательный прогиб составил 51 мм. Плита B2 состояла из 48 кг стали (0,46% со стороны растяжения), а слои сжатия и растяжения были усилены стальными стержнями. Mansour et al. [64] разделили свои исследования на два этапа. В первом они выбрали оптимальный процент стальной фибры, равный 1%, на основе исследований.На втором этапе было изготовлено четыре бетонных плиты, три из которых были укреплены на поверхности слоем бетона со стальной фиброй. Его уложили после того, как затвердел предыдущий слой бетона с традиционной арматурой. Перед укладкой слоя фибробетона поверхность бетона была придана шероховатости тремя различными способами. На опорную плиту уложен армирующий слой в виде традиционно армированного бетона. Исследования показали, что бетон, армирующий слой которого был выполнен из бетона с традиционным армированием, достиг максимальной предельной несущей способности.Это было на 7,5% выше, чем у трех других плит. Однако добавление стальных волокон способствовало уменьшению прогиба при предельной нагрузке на 17,5% по сравнению с эталонной плитой. Абдулла [65] сделал 14 плит в своем исследовании. Он разделил образцы плит на шесть групп. Одна группа включала эталонный образец, а следующие пять групп образцов различались по толщине упрочняющего слоя, процентному содержанию SF, прочности на сжатие ферроцемента и количеству упрочняющих слоев (в различных комбинациях).Он пришел к выводу, что основным фактором, влияющим на прочность упрочняющего слоя, является SF. Наибольшая грузоподъемность, 57,62 кН, была достигнута у плиты с тремя слоями армирующего слоя, у которой один слой ферроцемента имел прочность на сжатие 40 МПа и 0,75% содержания SF. При такой силе прогиб составил всего 3,2 мм. Основной объект исследования Frazão et al. [66] представляли собой сэндвич-панели, состоящие из легкого фибробетона и фиброцементных композитов из сизаля.Сердцевина панелей была из легкого бетона с полипропиленом (60 мм), а внешние слои - из композитных слоистых материалов из фиброцементного сизаля (2 × 15 мм) - четыре из них содержали короткие волокна сизаля (50 мм) и четыре других длинных волокна сизаля (700 мм). ). Проведенное в статье исследование показало, что использование длинных волокон сизаля более эффективно. Они улучшили прочность сэндвич-панелей на растяжение и изгиб. На них было больше трещин, но промежуток между трещинами был намного меньше.

Исследование проводилось с использованием волокон, произведенных сервисной компанией; однако они отличаются от типичных коротких волокон, наиболее часто используемых в технологии бетона, которые имеют длину 12 мм, диаметр 25 мкм и плотность 0.9 г / см 3 . Кроме того, они проявляют тенденцию к кластеризации, что препятствует их распределению в бетонной смеси [12,62]. Также были использованы волокна, которые по внешнему виду и размерам напоминают переработанные полипропиленовые волокна. Их можно получить, например, из измельченных бутылок из ПЭТ или другого ПВХ. Направления для дальнейших устойчивых исследований могут включать влияние размеров, длины, диаметра и типа переработанного волокна на прочностные свойства и долговечность армированного волокном бетона, а также плит, изготовленных из этого материала.

Композитная стальная рама: краткий обзор

Одним из преимуществ стали как строительного материала является сочетание доступности, универсальности и долговечности. Возможно, ничто так не суммирует все эти три характеристики, как композитная стальная рама. Реализуя свойства стали вместе со свойствами бетона, вы получаете конструкцию, которая уникально подходит для суровых условий работы в конструкциях с интенсивным движением, таких как здания и мосты.

Однако, если вы новый подрядчик по производству стали, который только начинает расширять свои услуги, как узнать, подходят ли вам стальные композитные каркасы?

Рассмотрим подробнее, что такое композитная стальная рама, установки, в которых она обычно используется, и как получить от нее максимальную отдачу.

Что такое композитный стальной каркас?

Каркасы из композитной стали - один из примеров концепции композитной конструкции. По сути, это означает создание структуры из двух разных материалов, связанных так плотно друг с другом, что они представляют собой единый элемент. Каркасы из композитной стали - один из наиболее распространенных примеров, когда стальные балки соединяются вместе с бетонной плитой перекрытия.

Предположим, вы просто устанавливаете плиту перекрытия на стальную балку свободно.Плита перенесет весь свой вес на балку, но на самом деле не улучшит ее несущую способность. Это меняется, когда вы добавляете шпильки для надежного соединения плиты с балкой. Внезапно оба элемента становятся одним элементом, становятся намного прочнее и могут выдерживать большие нагрузки. Это то, что делает поперечные сечения композитных стальных рам такими полезными.

Итак, с учетом сказанного, как именно этот процесс реализуется на практике?

- По большому счету, все начинается с реализации стального настила.Профнастил специальной формы в сочетании с бетонной заливкой позволяет создать жесткую и легкую систему пола поверх стальных балок.

- Настил укладывается на конструкционную сталь в разных точках последовательности монтажа, либо подрядчиком по металлу, либо отдельным настилом. Это можно сделать либо с помощью порошковых инструментов, либо с помощью сварки.

- Следующим шагом является установка срезных шпилек для фактического соединения настила со стальными конструкциями.Эти шпильки создают связь между балкой и плитой перекрытия, которая будет заливаться позже, снижая обнаружение временной нагрузки.

- После установки настила присоединяются соединители, работающие на срез. Для этого требуется определенное расстояние, чтобы плита не отделялась от балки или не оказывала слишком большого давления на определенную часть.

- Когда это будет завершено, пора укладывать бетон поверх композитного металлического каркаса. Как правило, это делает конкретный подрядчик, если только вы не являетесь генеральным подрядчиком, у которого уже есть конкретные профессионалы в работе.

- Ключевые моменты, на которые следует обратить внимание при заливке бетона, - это нанесение его на опорные участки до середины пролета настила и недопущение каких-либо глубоких бетонных свай.

- В идеале опора должна проходить под стыками до тех пор, пока бетон не наберет 75% своей прочности. Это гарантирует отсутствие разрыва связи между бетоном и металлом.

- Наконец, территория будет проверена инженером-надзирателем.

Фото: northlight

Плюсы и минусы

Однако, прежде чем вы решите добавить композитную стальную раму в свой список услуг, вам также необходимо сообщить преимущества потенциальным клиентам.Вот краткое изложение основных преимуществ:

- Стоимость вашего стального каркаса в целом будет ниже, чем стоимость стальных конструкций из некомпозитных материалов.

- Вы экономите время и трудозатраты. Во многом это связано с тем, что композитный настил одновременно является опалубкой и положительным усилением готовой конструкции.

- Если вы используете монолитную стальную конструкцию, вы теряете много времени на многократную опалубку.Вам не нужно беспокоиться об этом с большинством составных конструкций.

- Поскольку композитная стальная рама меньше весит, затраты на фундамент ниже.

- Рамы из композитной стали обладают лучшими характеристиками прогиба под нагрузкой и вибрации. Это потому, что они в целом жестче.

- У вас есть возможность использовать более мелкие составные балки. Это дает вам возможность при необходимости уменьшить высоту здания.

- Возможно увеличение длины пролета.

Не менее важно убедиться, что вы можете решить некоторые проблемы, связанные с конструкцией стального каркаса из композитных материалов. Эти факторы могут побудить ваших потенциальных клиентов использовать другие ваши стальные установки:

- Если вы сравните это с системой монолитного бетона, она будет дороже. Конечно, композитная стальная рама может делать то, чего не может монолитная бетонная система.

Если вы решите использовать соединители, работающие на срез, вам понадобится автоматическая сварка шпилек.Обычно для этого требуются специализированные субподрядчики.

- Если вы решите использовать изгиб, вам может быть трудно удерживать бетонный уровень.

Знание этих потенциальных слабых мест означает, что вы можете решить проблему до того, как ваши клиенты сообщат о ней. Однако создание и реализация композитной стальной рамы намного сложнее, чем обычная обработка стали. Вы не только выполняете всю работу по установке обычных стальных конструкций, но и можете привлекать нескольких других подрядчиков для выполнения работ по бетону и шпилькам.

Фото Ocsi Balazs

Понимание всех форм композитных стальных рам и аспектов композитной конструкции важно для любого сталелитейщика или подрядчика по металлу. Следующий этап мастерства - понять, как выполнять работы с композитной сталью с максимальной эффективностью. Ваш лучший инструмент в этом деле - данные. Данные показывают, сколько стоят такие изделия, как композитные балки, чтобы вы могли эффективно оценивать свои услуги. Данные также покажут вам передовой опыт и указания, которые следует дать вашим командам во время комплексных действий.

Чтобы извлекать необходимые данные, а также передавать информацию из офиса на место работы, вам потребуется программное обеспечение для управления проектами из композитных стальных конструкций. eSUB здесь выделяется. Мы даем вам всю информацию, необходимую для принятия решений, а также упрощаем обмен информацией и указаниями между разными командами.

Контент предоставлен eSub. Щелкните здесь, чтобы получить бесплатную демонстрацию.

Композитная плита - Civil Wale

Композитная плита - одна из основных систем перекрытий, используемых при строительстве стальных конструкций.

Композитные плиты состоят из железобетона и профилированного стального настила, который действует как опалубка во время строительства и внешнее армирование на последнем этапе строительства. Настил может быть как входящим, так и трапециевидным.

Другими словами, композитная плита - это плита, сделанная из профилированного стального листа в качестве постоянной опалубки, способная выдерживать вес влажного бетона, арматурной стали и конструкции, создаваемой нагрузками на этапе строительства.

Типы композитных балок
Прямоугольные балки

Одна из наиболее распространенных форм, когда композитная плита располагается на верхней части балки, соединенной с помощью срезных шпилек, приваренных через настил.Эта форма конструкции имеет несколько преимуществ: настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства - как опалубка и рабочая площадка.

Long Span

Вариант балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах. Они позволяют достичь более длинных пролетов (20 м и более), чем это возможно при использовании стандартной прочной стенки, свернутой вниз балки.

Неглубокий пол

Неглубокий этаж дает ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимальное количество этажей для заданной высоты здания.Кроме того, получается плоский потолок, который дает полную свободу при распределении услуг под полом.

Расчет нагрузки на композитные плиты

Считается важным определить и оценить строительные нагрузки на композитную плиту, чтобы предотвратить разрушение плиты во время строительства.

Если такой отказ произойдет, это не только приведет к гибели рабочих и рабочих, но и будет стоить значительно дорого.

Поэтому описание и расчет строительных нагрузок неоценимы.

Типы строительных нагрузок

Типы строительных нагрузок, действующих на композитные плиты, подразделяются на две основные группы:

  1. Строительные нагрузки, возникающие во время бетонирования
  2. Строительные нагрузки, оказываемые после бетонирования.

Строительные нагрузки, возникающие во время бетонирования

Строительные нагрузки на композитную плиту во время бетонирования складываются из веса рабочего, свежего бетона, трубопроводов, опалубки и несущих элементов, веса малогабаритного оборудования и ударов. силы.

Строительные нагрузки, которые должны учитывать проектировщики, включают вес персонала, занимающегося бетонированием, и их количество не должно превышать шести человек, и только четверо из них должны находиться вокруг выхода трубопровода.

Что касается нагрузки опалубки и небольшого оборудования, их можно быстро рассчитать и учесть во время проектирования.

Что касается бетонной нагрузки, указано, что высота бетона не должна быть выше уровня колена над настилом, и проектировщик учитывает количество заливаемого бетона соответственно.Это гарантирует, что не возникнет чрезмерная ударная нагрузка.

Вес трубопровода, учтенный проектировщиками, равен весу 150-миллиметровой трубы, заполненной бетоном. Эту нагрузку необходимо надлежащим образом распределить на больших площадях, используя подходящие средства, такие как древесина. Эта мера рекомендуется для предотвращения локальных повреждений террасной доски.

Другая нагрузка, возникающая при бетонировании, рассмотренная проектировщиком, - это конус из бетона с ворсом высотой 20 см и основанием 100 см.Рекомендуется регулярно перемещать выпускное отверстие трубопровода, чтобы предотвратить слишком большое скопление. При использовании скипа для бетонирования необходимо контролировать слив бетона.

Существует вероятность укладки дополнительного бетона, если настил и стальные балки прогибаются, особенно когда требуется отделка плиты на определенном уровне. Укладку дополнительного бетона необходимо проводить после консультации с проектировщиком конструкций, чтобы проверить, допускается ли такая дополнительная нагрузка в соответствии с проектом.

Строительные нагрузки после бетонирования

Нагрузки, которые могут быть наложены на композитную плиту, включают мешки противопожарной защиты, скипы для мусора, поддоны с блоками и другое оборудование.

Если эти нагрузки не превышают 1,5 кН / м2, считается, что на бетон не накладываются дополнительные нагрузки, и, следовательно, это не повлияет на нежелательное воздействие на недавно уложенную бетонную плиту.

Однако, если такие нагрузки превышают 1,5 кН / м2, тогда необходимо учитывать прочность бетона, и такие нагрузки не должны накладываться до тех пор, пока бетон не достигнет примерно 75 процентов своей прочности.

Если композитная плита нагружена до возраста 28 дней, то прочность бетона следует оценивать путем испытания бетона, будь то цилиндрические или кубические образцы.

В проекте объекты, составляющие строительные нагрузки после бетонирования, размещаются на поддонах, которые размещаются на опорных балках.

При наличии высоких строительных нагрузок следует проконсультироваться с проектировщиком конструкций и перенести такие нагрузки на балки.

Также читайте:

% PDF-1.6 % 3105 0 объект> эндобдж xref 3105 259 0000000016 00000 н. 0000008529 00000 н. 0000008715 00000 н. 0000008752 00000 н. 0000009045 00000 н. 0000009073 00000 н. 0000009213 00000 н. 0000010004 00000 п. 0000010545 00000 п. 0000010815 00000 п. 0000010893 00000 п. 0000011143 00000 п. 0000011826 00000 п. 0000012574 00000 п. 0000013248 00000 п. 0000013923 00000 п. 0000014712 00000 п. 0000015508 00000 п. 0000016277 00000 п. 0000016856 00000 п. 0000065810 00000 п. 0000065886 00000 п. 0000065960 00000 п. 0000066049 00000 п. 0000066147 00000 п. 0000066197 00000 п. 0000066309 00000 п. 0000066359 00000 п. 0000066454 00000 п. 0000066504 00000 п. 0000066677 00000 п. 0000066779 00000 п. 0000066829 00000 п. 0000066911 00000 п. 0000067104 00000 п. 0000067187 00000 п. 0000067237 00000 п. 0000067365 00000 п. 0000067526 00000 п. 0000067643 00000 п. 0000067693 00000 п. 0000067816 00000 п. 0000067950 00000 п. 0000068071 00000 п. 0000068121 00000 п. 0000068265 00000 п. 0000068445 00000 п. 0000068563 00000 п. 0000068612 00000 п. 0000068741 00000 п. 0000068893 00000 п. 0000069020 00000 н. 0000069069 00000 п. 0000069222 00000 п. 0000069322 00000 п. 0000069371 00000 п. 0000069470 00000 п. 0000069519 00000 п. 0000069619 00000 п. 0000069668 00000 п. 0000069770 00000 п. 0000069818 00000 п. 0000069918 00000 п. 0000069965 00000 н. 0000070060 00000 п. 0000070107 00000 п. 0000070209 00000 п. 0000070256 00000 п. 0000070305 00000 п. 0000070451 00000 п. 0000070500 00000 п. 0000070665 00000 п. 0000070714 00000 п. 0000070857 00000 п. 0000070906 00000 п. 0000071065 00000 п. 0000071114 00000 п. 0000071244 00000 п. 0000071293 00000 п. 0000071451 00000 п. 0000071500 00000 п. 0000071600 00000 п. 0000071649 00000 п. 0000071750 00000 п. 0000071799 00000 п. 0000071848 00000 п. 0000071932 00000 п. 0000071981 00000 п. 0000072092 00000 п. 0000072142 00000 п. 0000072237 00000 п. 0000072287 00000 п. 0000072409 00000 п. 0000072459 00000 п. 0000072575 00000 п. 0000072625 00000 п. 0000072720 00000 н. 0000072770 00000 п. 0000072881 00000 п. 0000072931 00000 н. 0000073040 00000 п. 0000073090 00000 н. 0000073139 00000 п. 0000073231 00000 п. 0000073280 00000 п. 0000073413 00000 п. 0000073462 00000 п. 0000073578 00000 п. 0000073627 00000 п. 0000073771 00000 п. 0000073820 00000 п. 0000073958 00000 п. 0000074007 00000 п. 0000074101 00000 п. 0000074150 00000 п. 0000074199 00000 п. 0000074313 00000 п. 0000074363 00000 п. 0000074478 00000 п. 0000074572 00000 п. 0000074622 00000 п. 0000074782 00000 п. 0000074885 00000 п. 0000074935 00000 п. 0000075048 00000 п. 0000075202 00000 п. 0000075285 00000 п. 0000075335 00000 п. 0000075447 00000 п. 0000075580 00000 п. 0000075663 00000 п. 0000075713 00000 п. 0000075819 00000 п. 0000075968 00000 п. 0000076074 00000 п. 0000076124 00000 п. 0000076211 00000 п. 0000076358 00000 п. 0000076469 00000 п. 0000076519 00000 п. 0000076627 00000 н. 0000076677 00000 п. 0000076780 00000 п. 0000076830 00000 п. 0000076953 00000 п. 0000077003 00000 п. 0000077053 00000 п. 0000077103 00000 п. 0000077228 00000 п. 0000077278 00000 п. 0000077328 00000 п. 0000077378 00000 п. 0000077481 00000 п. 0000077531 00000 п. 0000077581 00000 п. 0000077631 00000 п. 0000077802 00000 п. 0000077852 00000 п. 0000077902 00000 п. 0000077952 00000 п. 0000078054 00000 п. 0000078104 00000 п. 0000078154 00000 п. 0000078204 00000 п. 0000078333 00000 п. 0000078383 00000 п. 0000078433 00000 п. 0000078564 00000 п. 0000078614 00000 п. 0000078713 00000 п. 0000078763 00000 п. 0000078906 00000 п. 0000078956 00000 п. 0000079006 00000 п. 0000079072 00000 н. 0000079122 00000 п. 0000079237 00000 п. 0000079287 00000 п. 0000079394 00000 п. 0000079444 00000 п. 0000079586 00000 п. 0000079636 00000 н. 0000079788 00000 п. 0000079838 00000 п. 0000079956 00000 н. 0000080006 00000 п. 0000080121 00000 п. 0000080171 00000 п. 0000080221 00000 п. 0000080271 00000 п. 0000080375 00000 п. 0000080425 00000 п. 0000080536 00000 п. 0000080586 00000 п. 0000080705 00000 п. 0000080755 00000 п. 0000080892 00000 п. 0000080942 00000 п. 0000081086 00000 п. 0000081136 00000 п. 0000081288 00000 п. 0000081338 00000 п. 0000081479 00000 п. 0000081529 00000 н. 0000081674 00000 п. 0000081724 00000 п. 0000081874 00000 п. 0000081924 00000 п. 0000082080 00000 п. 0000082130 00000 н. 0000082265 00000 п. 0000082315 00000 п. 0000082442 00000 п. 0000082492 00000 п. 0000082629 00000 п. 0000082679 00000 п. 0000082824 00000 п. 0000082874 00000 п. 0000083009 00000 п. 0000083059 00000 п.