Стеклопластиковая арматура СА-4 мм

В дополнение к техническим барьерам для широкого использования композитной арматуры существуют значительные организационные трудности: - нет единых требований на уровне государственных или международных стандартов на механические свойства, методы контроля и правила приемки арматуры; - ввиду принципиальной разницы в диаграмме деформации композитной арматуры от стальной не существует понимания по назначению расчетных характеристик. Как правило, расчетные характеристики либо вообще не известны, либо указаны изготовителем на основе индивидуальных соображений; - нет четкой терминологии и классификации, нет дифференциации для напряженного и ненапряженной арматуры с соответствующими требованиями; - методы расчета композитных бетонных конструкций не стандартизированы; - методы для расчета минимального процента арматуры не стандартизированы; - опыт эксплуатации изделий с данной арматурой недостаточно изучен; - во многих случаях неверное позиционирование в области применения; - нет никаких нормативных требований к ширине открытия трещины в конструкциях с композитной арматурой; - не используется единая методика для контроля механических свойств композитной арматуры используется унифицированная методология; - требования не стандартизированы, а характеристики сцепления композитной арматуры с бетоном не контролируются каким-либо образом.

Наибольшим препятствием при использовании композитной арматуры является полное отсутствие какой-либо нормативной базы. Единственное упоминание в текущем СНиП — это абзацы. 6.10 и 8.13 ГОСТ 31384-2008 «Защита железобетонных и железобетонных конструкций от коррозии»: В пять раз более низкий модуль упругости по сравнению со стальной арматурой приводит к уменьшению предельной нагрузки изогнутого элемента без предварительного напряжения не только во второй группе предельных состояний, но и в первом. Высокая деформируемость композитной рабочей арматуры фактически не позволяет производить большинство конструкций, которые обычно выполняются в железобетоне. Если учесть, что в качестве сжатой композитную арматуру использовать невозможно, то расчет и конструкция композитных структур не могут быть выполнены методами, которые оправданы по отношению к железобетону. Уравнения равновесия действительные в отношении сечений со стальной арматурой совер-шенно не работают в отношении сечений с арматурой, имеющей значительно более низкий модуль упругости [1]. При увеличении удлинения растянутой зоны изогнутого элемента высота зоны сжатия уменьшается, а форма диаграммы напряжений изменяется таким образом, что приводит к уменьшению прочности элемента вдоль поперечного сечения.

В зависимости от соотношения ρ и ρfo   принято три возможных механизма разрушения изгибаемого композитобетонного элемента: 

- при достижении предельных деформаций в сжатом бетоне;

- при одновременном достижении деформации в сжатом бетона и растянутой арматуре;

- при достижении предельных деформаций в растянутой арматуре.

Для трех перечисленных расчетных ситуаций приняты принципиально различные уравнения равновесия и выражения для определения напряжений в бетоне и арматуре, которые при этом справедливы только в области величины процента армирования выше минимального.

В следствие низкого модуля упругости композитной арматуры при проценте армирования ниже определенного уровня  и при незначительных напряжениях в арматуре композитобетонная изгибаемая конструкция может разрушиться по бетону. Такой характер разрушения невозможен в случае сечения со стальной арматурой. По этой причине высокие прочностные показатели композитной арматуры в подавляющем большинстве случаев остаются нереализованными. Учитывая данное обстоятельство, на стадии расчета обязательным является контроль минимального процента армирования индивидуально для каждого расчетного случая, т.к. в случае с композитной арматурой его величина не может иметь фиксированного значения, которая, к примеру, в американских нормах [1] является функцией расчетного сопротивления арматуры и геометрических параметров сечения. Таким образом ошибки в оценки минимального процента армирования композитобетонной конструкции могут привести к разрушению сжатой зоны изгибаемого элемента на стадии образования трещин при нагрузках менее проектных.  Распространенное мнение об отсутствии необходимости контроля ширины раскрытия трещин в конструкциях армированных композитной арматурой входит в противоречия с существующими по данному направлению национальными нормами. К примеру, в соответствии с японскими нормами допускаемая ширина раскрытия трещин — 0,5 мм. Канадские нормы: 0,5 мм для конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе и 0.7 мм для конструкций внутри помещений. В соответствии с американским стандартом ACI 318 требования по ширине раскрытия трещин, как со стальной арматурой, так и композитной — идентичны. 

Серьезной технологической проблемой является невозможность выполнения гнутых арматурных изделий из композитной арматуры в состоянии поставки. Без гнутых изделий (хомутов, гнутых стержней, шпилек и т.д.) сконструировать армирование конструкции невозможно. Фактически производитель работ должен комплектовать объект арматурными изделиями исключительно по договоренности с производителем самой арматуры, что потенциально несет в себе значительные организационные сложности.

Весьма существенным недостатком композитобетонных конструкций в сравнении с аналогичными железобетонными является их меньшая огнестойкость. Огнестойкость изделий в значительной степени зависит от конструкции ее армирования и величины защитного слоя. Экспериментальные данные свидетельствуют, что минимальное значение предела огнестойкости составляет 13 минут для изгибаемых конструкций, при этом разрушение является хрупким [2].  При интенсивном разогреве рабочей арматуры до 100°С происходит активное выделение пара из смежных со стержнем микротрещин бетона. При этом мгновенно повышается давление на поверхности арматуры, что приводит к разрушению волокна. Логично предположить, что предел огнестойкости может значительно отличаться для различных производителей арматуры, а также зависеть от материала ровинга1, однако, очевидно, что композитную  арматуру нельзя применять без специальных конструктивных мероприятий либо дополнительной огнезащиты несущих конструкций, к которым предъявляются требования по огнестойкости.  Выводы. В железобетонных изделиях повсеместно заменить стальную арматуру на композитную очень сложно. Благодаря существующему соотношению цен со стальной арматурой, использование композитной арматуры целесообразно и эффективно только в том случае, если необходимо использовать ее свойства, которые нет в стальной арматуре. Прежде всего, это касается химической стойкости, радиопрозрачности и диэлектрических свойствах.

Чтобы расширить область широкого применения композитного армирования в строительстве, необходимо предпринять следующие меры: - разработать стандарты, регулирующие требования к качеству арматуры, ее механическим свойствам и методам контроля; - разработать строительные нормы, регулирующие правила расчета и проектирования сложных композитобетонных конструкций, и установить требования к контролируемым параметрам в предельных состояниях; - подготовка предложений по оценке характеристик периодического профиля арматуры; До реализации этих мер можно проектировать композитобетонные  конструкция только с использованием иностранных стандартов проектирования и исключительно под арматуру конкретного производителя.