В настоящее время при производстве композиционных материалов используются в основном стеклянные, органические и угольные волокна. Каждое из них имеет свои преимущества. Органические, например, обеспечивают наибольшую прочность, а угольные — наибольшую жесткость. И по стоимости они отличаются существенно, что сказывается на себестоимости конструкций из композиционных материалов. В области гражданского и промышленного строительства в основном используются композиционные материалы на основе стеклянных волокон — стеклопластики, наиболее приемлемые по параметру «свойства/стоимость», которые обеспечивают довольно высокую прочность строительных конструкций.

Прочность конструкций из композиционных материалов определяется и процессами изготовления: прессованием, намоткой, формованием, пултрузией (получение длинномерных профилей различного поперечного сечения) и другими методами. В последнее время производители и, главное, потребители строительных конструкций всё больший интерес проявляют к композиционным материалам на основе базальтовых волокон.

Базальтопластик — современный композитный материал на основе базальтовых волокон и органического связующего. Базальт — горная порода, составляющая 30% земной коры, его запасы неисчерпаемы.

Сегодня базальтопластик успешно конкурирует с изделиями из металла, превосходя их по коррозионной, щелче-, кислотостойкости и ряду других характеристик.

Свойства базальтопластика:

1. Высокая прочность базальтовых волокон, которая приближается к прочности углеродного волокна. Базальтопластиковые изделия в 3 раза прочнее изделий из стали и при этом в 4 раза их легче. Низкая плотность (легкость) материала, в свою очередь, позволяет возводить более высокие конструкции и экономить на транспортировке.

2. Долговечность, коррозионная, щелче- и кислотостойкость, стабильность состояния — вот следующие чрезвычайно важные свойства базальтопластика. Изделия из этого материала служат более 100 лет без потери качеств. Применение полимерной арматуры увеличивает срок службы конструкции и межремонтный период.

3. Термо — и огнестойкость. Он выдерживает длительное воздействие температуры до 700°С и кратковременное воздействие до 1000°С (стекловолокно теряет прочность при температуре выше 300°С). Фактический предел огнестойкости составляет не менее 151 мин.

4. Низкая теплопроводность (в 100 раз меньше металла). Теплопроводность базальтопластика 0,46 Вт/м, тогда как у металла в среднем — 56 Вт/м. Его применение позволяет повысить теплоэффективность стен здания до 35%.Ранее применяемые в строительстве зданий металлические стержни из-за высокой теплопроводности были заменены прочным нетеплопроводным стеклопластиком. Третьим поколением строительных материалов стал еще более совершенный материал — базальтопластик. За счёт низкой теплопроводности в разы снижается образование конденсата при перепаде температур.

5. Экономическая целесообразность

Благодаря этим свойствам стеклопластиковый профиль находит широкое применение в гражданском и промышленном строительстве, транспортном машиностроени и, энергетике, индустрии развлечений и т.д.


Рисунок 1 — Диаграмма распределения композитных материалов на потребительском рынке

В настоящее время количество используемой композитной арматуры за рубежом, за небольшой период времени, увеличилось в несколько раз. Доля композитной арматуры сейчас составляет 25-30% от всего рынка арматуры и продолжает расти. В Узбекистане использование композитной арматуры незначительно. Причина этого в отсутствии стандартов, но, безусловно, за композитной арматурой будущее.

Базальтопластиковая арматура (АБП)

АБП — композитная арматура, изготавливаемая из базальтового волокна и смолы. Существенным отличием данного строительного материала от перечисленных выше — является более высокая стойкость к агрессивным средам. Однако, несмотря на высокую огнестойкость базальтового волокна, жаропрочность базальтовой арматуры не отличается от стеклопластиковой, т.к. полимерная матрица не в состоянии выдержать температуры выше 160 С. А также стоимость АБП в значительной степени превышает не только арматуру из металла и стеклопластика.


Рисунок 2 — Композитная арматура

Для сцепления с бетоном на поверхности композитной арматуры в процессе производства формируются специальные рёбра или наносится покрытие из песка.

Благодаря своим физико-механическим характеристикам и техническим преимуществам композитная арматура является значимой альтернативой арматуре из металла, как обладающую сочетанием высокой прочности и коррозионной стойкости. Композитная арматура также применяется в виде гибких связей для трёхслойных кирпичных и других штучных материалов, монолитных железобетонных стен с кирпичной облицовкой.

Однако, у композитной арматуры есть и слабое место — низкий модуль упругости — примерно в 3-4 раза ниже, чем у стальной (для базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры).

Технические характеристики базальтопластиковой арматуры

По многим показателям (прочности, жесткости, стойкости к агрессивным средам, теплостойкости) базальтопластики превосходят стеклопластики на основе волокон из простого безщелочного стекла. Производство непрерывных базальтовых волокон существует только в России, Украине и небольшое — в Грузии, но объемы изготовления в настоящее время незначительны для выхода на конкурентоспособные цены. В стоимости базальтовых волокон заключается потенциал развития. Дело в том, что для производства базальтовых волокон необходим один компонент — базальт, который в природе имеется в неограниченном количестве. В виду этого, при широком промышленном производстве цена базальтовых волокон должна быть ниже стекловолокон, и при повышенных характеристиках базальтопластики станут серьёзными конкурентами стеклопластиков.

Применение композитной арматуры

Композитную арматуру, в том числе и базальтопластиковую арматуру рекомендуется применять для:

· строительства различных фундаментов сооружений и зданий;

· ремонта и усиления железобетонных и кирпичных стен и конструкций;

· армирования опор;

· армирования бетонных полов;

· укрепления дорожного полотна;

· армирования плит мостового настила;

· мостовых ограждений;

· пешеходных дорожек;

· дорожных плит.

· кирпичной кладки

· монолитного строительства

· крепление термоблоков

Композитная арматура применяется в промышленном и гражданском строительстве для возведения жилых, общественных и промышленных зданий, в малоэтажном и коттеджном строительстве для применения в бетонных конструкциях, для слоистой кладки стен с гибкими связями, для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций, а также при работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры. В дорожном строительстве применяется для сооружения насыпей, устройства покрытий, для элементов дорог, которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов, для смешанных элементов дорог (типа «асфальтобетон — рельсы»). Также применяется для укрепления откосов дорог, в строительстве мостов (проезжая часть, ездовое полотно пролётных строений, опоры диванного типа), для берегоукрепления.

Существуют следующие мировые бренды стеклопластиковой арматуры, производимые в ряде стран: Aslan, V-rod, DACOT, TUF-Bar.

Базальтопластиковая арматура обоснованно рекомендуется для использования в различных типах трехслойных ограждающих конструкций:

· кирпичной кладки с утеплителями из пенополистирола и минеральной ваты;

· монолитных стенах с облицовкой кирпичом;

· при изготовлении трехслойных железобетонных панелей типа «сэндвич».

· фасады систем мокрого типа с тонкослойной штукатуркой

Применение базальтопластиковой арматуры в технологии ТИСЭ

Наиболее целесообразно использовать базальтопластиковую арматуру при строительстве по ТИСЭ. Используются гибкие связи 350-6-2П, что несомненно делает конструкцию стен прочной, надёжной и долговечной:

6-миллиметровые гибкие связи при строительстве по ТИСЭ используются при возведении трехслойных стен для соединения их друг с другом.Базальтопластиковая арматура (гибкие связи) — это большое количество базальтовых нитей склеенных в один стержень специальным составом, делающим связь твёрдой и прочной. Для фиксации в стене на концы связи напылён песок, который выполняет роль анкера и прочно удерживает связь в бетоне.

Фундамент ТИСЭ

Фундамент ТИСЭ представляет собой свайно-ленточную конструкцию, причем лента(ростверк) подвешена над землей для исключения давления мерзлого грунта на возводимое здание.Изготовить такой фундамент можно с помощью ручного фундаментного бура ТИСЭ-Ф. Бур ТИСЭ это конструкция из двух штанг с рыхляще-режущей чашкой внизу. Максимальная глубина бурения составляет 2 метра. Возможно приобрести дополнительные штанги и бурить глубже.Основным отличием бура ТИСЭ от остальных ручных буров является наличие плуга , с помощью которого можно делать расширение опоры сваи. Это расширение во много раз увеличивает несущую способность сваи и предотвращает выдавливание её при замерзании грунта.

Преимущества фундамента ТИСЭ

Фундамент ТИСЭ можно возводить практически в любых грунтах (исключение составляют плывуны). Здесь нет необходимости рыть котлованы , делать сложную планировку , задействовать тяжёлую технику, делать дренаж и т. д. Стоимость столбчато-ленточного фундамента ТИСЭ существенно ниже традиционного мелкозаглубленного. Один погонный метр обойдется в 1,5-2 т.рублей по стоимости материалов. Столбы бурят ниже границы промерзания, при этом фундамент не подвержен сезонным явлениям пучения грунтов и всегда стоит на месте.

Литература

  1. Губенко, Л. А. (сост.). Расчет конструкций балочной клетки : метод. указания к курс. проектированию / М-во образования и науки Рос. Федерации, Сев. (Аркт.) федер. ун-т ; [сост.: Л. А. Губенко, Т. А. Никитина]. — Архангельск : Северный (Арктический) федеральный университет, 2011. — 35 с. : рис. — Библиогр.: с. 34.
  2. Партина А. С. Архитектурные термины. Иллюстрированный словарь.-М. Стройиздат, 1994 — 208 с.
  3. Краткий справочник архитектора (Гражданские здания и сооружения). Коваленко Ю. Н., Шевченко В. П., Михайленко И. Д. Киев «Будiвельник», 1975, стр. 704
  4. Природные материалы в архитектуре. Учебное пособие / В. М. Воронцова, В. И. Мосыпан, М. С. Агеева, Д. В. Савин, — Белгород. Изд-во БГТУ, 2008 — 100 с.
  5. Стекло и керамика в архитектуре. Учебное пособие / В. М. Воронцова, И.И. Немец — Белгород. Изд-во БГТУ, 2010 — 106 с.
  6. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. В60 Ч.
  7. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 / В. Н. Богословский, А. И. Пирумов, В. Н. Посохин и др. Под ред. Н. Н Павлова и Ю. И. Шиллера. — 4-е изд., перераб. И доп. — М. Стройиздат, 1992 — 319 с.
  8. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. В60 Ч. 3 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2 / Б. В. Баркалов, Н. Н Павлов, С. С. Амирджанов и др. Под ред. Н. Н Павлова и Ю. И. Шиллера. — 4-е изд., перераб. И доп. — М. Стройиздат, 1992 — 416 с.

Электронные источники

  1. http://galen.su/produktsiya/
  2. http://www.steklo-tech.ru/About/art_1.htm
  3. http://www.rextrom-k.ru/info/152/
  4. http://www.ti-se.ru/walls/armatura/
  5. http://www.specpolymer.com/arm/articles/page4.php
  6. http://www.slav-dom.ru/useful/articles/97545.html
  7. http://ru.wikipedia.org/wiki/Композитная_арматура