| |
Области эффективного
использования стеклопластиковой арматуры в
строительных конструкциях
Стоимость стеклопластиковой арматуры выше
стоимости
стальной арматуры всех классов, поэтому
использование ее для
повсеместной замены арматуры в железобетонных
конструкциях
в настоящее время экономически нецелесообразно.
Сдерживающим фактором, как указывалось выше, также
является
низкая химическая стойкость стеклопластиковой
арматуры в
щелочной среде традиционных цементных бетонов, т.е.
в условиях повышенной влажности бетона наблюдается
активное снижение прочности арматуры. В этой связи
применение стеклопластиковой арматуры целесообразно
только в тех случаях, когда
используются её специфические свойства, которыми
не обладает
стальная арматура.
Анализируя комплекс свойств стеклопластиковой
арматуры,
изготовленной из стандартного алюмоборосиликатного
волокна
и эпоксифенольного связующего (см. табл. 5), можно
констатировать, что к таким свойствам в первую
очередь относятся высокая коррозионная стойкость
арматуры и диэлектрические свойства. Кроме того,
модуль упругости, температурный коэффициент
линейного расширения и объемная масса
стеклопластиковой
арматуры значительно меньше, чем эти показатели
стальной арматуры.
Используя перечисленные отличительные свойства
стеклопластиковой арматуры, можно создавать
армированные конструкции
с принципиально новыми свойствами. Внедрение этих
конструкций в практику строительства дает
значительный технико-экономический эффект.
Срок службы железобетонных конструкций,
эксплуатирую
щихся в зданиях с различными агрессивными средами,
значительно сокращается. Так, строительные
конструкции цехов
основных производств на заводах искусственного
волокна под
вержены воздействиям различных агрессивных агентов:
фундаменты, перекрытия, колонны и стены к
воздействию кислот;
все конструкции — воздействию агрессивных газов
(сероводорода, сернистого газа и сероуглерода) в
сочетании с высокой
влажностью воздуха. В сборных железобетонных
конструкциях
на этих предприятиях коррозия арматуры развивается
настолько
интенсивно, что через несколько лет эксплуатации они
нуждаются
в капитальном ремонте либо замене [13].
В комбинатах минеральных удобрений под воздействием
солевой коррозии также интенсивно разрушаются
конструкции
из железобетона и кирпичная кладка из красного
кирпича низких
марок. Срок службы складских помещений для
минеральных
удобрений сокращается до 7 лет. На молочных заводах,
на предприятиях, вырабатывающих фруктовые соки и
консервы, на
мясокомбинатах (при воздействии растворов
органических
кислот и солей) стальная арматура корродирует.
Агрессивные
среды в сельскохозяйственных животноводческих
помещениях
разрушают железобетонные конструкции,
технологические трубопроводы [14], свайные основания
и тл.
Основной причиной разрушения железобетонных
конструкций
является коррозия стальной арматуры и, кроме того, в
большинстве случаев разрушаются традиционные
цементные бетоны.
В связи с этим для создания долговечных армированных
конструкций, как правило, требуется не только замена
стальной арматуры стеклопластиковой, но и
использование бетонов специальных составов,
химически стойких в реальных эксплуатационных
условиях. В качестве таких бетонов могут быть
использованы
полимербетоны, полимерцементные бетоны,
полимерсиликатные
бетоны, бетоны на цементах Соррслн и др.
Таким образом, высокая коррозионная стойкость
стеклопластиковой арматуры предопределяет ее
использование в долговечных армированных
конструкциях из специальных бетонов.
Эти конструкции предназначены для замены
железобетонных
конструкций (панелей перекрытий, ограждающих
конструкций,
колонн, балок и прогонов, технологических
трубопроводов,
резервуаров и других видов конструкций и
технологического
оборудования).
В железобетонных конструкциях стальная арматура
пассивируется цементным камнем, благодаря чему
влажная среда, не
являющаяся агрессивной по отношению к бетону,
практически
не вызывает коррозии арматуры. В таких материалах,
как гипс
и силикат, этого явления не наблюдается. В
конструкциях из этих
материалов при эксплуатации в условиях переменного
влажностного режима наблюдается коррозия арматуры и,
как следствие,
снижение несущей способности конструкций.
Стеклопластиковая арматура может применяться для
армирования конструкций из силиката, гипса и других
аналогичных
материалов. Следует иметь в виду, что автоклавная
обработка
конструкций из силиката может снижать прочность
арматуры,
поэтому необходима корректировка автоклавного
режима, а при
расчете конструкций следует учитывать снижение
прочности
арматуры во времени.
Диэлектрические свойства стеклопластиковой арматуры
используются для создания принципиально нового вида
строитель
ных конструкций, в которых совмещаются несущие
функции
и электроизолирующая способность. Эти конструкции
изготовляются из бетонов, обладающих
электроизолирующими свойствами, и находят применение
на строительстве линий электропередачи,
распределительных подстанций, контактных сетей
электрифицированных железных дорог и тл. Из
электроизолирующих стеклопластбетонных конструкций
могут изготовляться
траверсы линий электропередачи без изоляторов для
сравнительно невысоких напряжений (до 110 кВ), а
также безызоляторные
опоры линий электропередачи высоких и сверхвысоких
напряжений (500 кВ и более). Одновременно
используются диэлектрические свойства и коррозионная
стойкость стеклопластиковой арматуры при замене
железобетонных электролизных емкостей
(ванн) на предприятиях цветной металлургии ваннами,
изготовленными из специальных бетонов и
армированными стеклопластиковой арматурой. Высокая
эффективность использования
стеклопластиковой арматуры в конструкциях
достигается за
счет устранения необходимости футеровки традиционных
железобетонных емкостей дорогостоящими винипластом
или свинцовым
листом и увеличения долговечности электролизных
ванн.
Кроме того, в этих ваннах получают ’’чистые” цинк и
медь -
цветные металлы наивысшего качества (нулевой марки),
при
этом снижается утечка электроэнергии.
Полимербетоны, клееная древесина, пластмассы и
другие
низкомодульные строительные материалы, которые в
настоящее время широко распространяются в
строительстве, обладают
высокой деформативностью за счет ползучести и
усадки. В сочетании с высокомодульной стальной
арматурой из этих материалов
нельзя создать эффективные предварительно
напряженные конструкции, так как в связи с их
большой деформативностью эффект
предварительного напряжения практически исчезает.
Используя
низкомодульную стеклопластиковую арматуру, можно
создать
предварительно напряженные конструкции из
перечисленных
выше и подобных им материалов. В этом случае потери
предварительных напряжений при армировании
стеклопластиковой арматурой будут примерно в четыре
раза меньше, чем при армировании стальной арматурой.
По данным исследований ЦНИИСКа им. В.А. Кучеренко,
переменный температурно-влажностный режим является
фактором,
снижающим надежность клееных деревянных конструкций
со
стальной арматурой. При перепадах температур более
50°С в
клееной древесине со стальной арматурой возникают
значительные температурные напряжения за счет
разности температурных
коэффициентов линейного расширения древесины и
стальной
арматуры. Температурные напряжения, суммируясь с
напряжениями от внешних нагрузок, могут создавать
аварийные состояния конструкций. Температурный
коэффициент линейного расширения стеклопластиковой
арматуры ниже, чем стали, и примерно
равен коэффициенту расширения древесины, поэтому
температурные напряжения в деревянных конструкциях
со стеклопластиковой арматурой практически
отсутствуют. Облагороженная
древесина, как и стеклопластиковая арматура,
обладает высокой
коррозионной стойкостью, поэтому сочетание этих
материалов
в конструкциях предопределяет их долговечность при
эксплуатации в агрессивных средах. Из изложенного
выше следует, что
при создании предварительно напряженных деревянных
клееных
конструкций одновременно используется комплекс
специфических свойств стеклопластиковой арматуры:
низкий модуль упругости, высокая коррозионная
стойкость, близость значений температурных
коэффициентов линейного расширения.
Предварительно напряженные деревянные клееные
конструкции со стеклопластиковой арматурой находят
широкое применение в строительстве
сельскохозяйственных производственных
зданий, спортивных сооружений, предприятий
химической промышленности, складов минеральных
удобрений, при этом армирование позволяет
значительно сократить расход древесины и
повысить надежность конструкций [15].
Железобетонные опоры линий электропередачи имеют ряд
недостатков, поэтому, например, в США для
изготовления опор
широко используется клееная древесина. При ее
армировании
стеклопластиковой арматурой и необходимом
облагораживании
для придания древесине диэлектрических свойств
представляется возможным строить линии
электропередачи без изоляторов.
Сочетание таких свойств стеклопластиковой арматуры,
как
высокая прочность, коррозионная стойкость и малая
объемная
масса, дает возможность использовать ее для
армирования проводов высоковольтных линий
электропередачи, т.е. для замены
стального сердечника провода стеклопластиковым.
Такой провод
будет более устойчив к коррозии, чем
сталеалюминиевый,
состоящий из металлов с различными
электрохимическими потенциалами. Кроме того, провод
будет в несколько раз легче,
что существенно важно, так как снизится расчетная
нагрузка на
опоры линий электропередачи, уменьшится стрела
провеса провода и, как следствие, представится
возможным увеличить расстояние между промежуточными
опорами линий электропередачи,
сократить их число и уменьшить высоту переходных
опор. Используя эти же специфические свойства
стеклопластиковой
арматуры, можно изготовлять вангы для подвесных
конструкций
мостов, покрытий зданий и сооружений с большими
пролетами.
Приведенный перечень областей использования
стеклопластиковой арматуры в полной мере не
исчерпывает потенциальные
возможности расширения сферы применения ее в
строительстве. |
