Актуальное
160_600_Поплавок_уши_Строим_добро

Упрочить позиции: о современных строительных материалах

Современные материалы сокращают затраты на строительство, но их использованию мешает консерватизм застройщика. Применять композитную арматуру дает нормативная база, но сфер, где она внедрена – не много. 

Кран
Физико-технические характеристики стеклопластиковой полимерной арматуры в 3-4 раза выше, чем у стальной сетки, а цена ниже на 25%
(Чтобы увеличить, кликните на фото)

Производители, объединившиеся в Ассоциацию организаций «Композитные строительные материалы», убеждены, что будущее за композитными материалами. Их применение позволит создавать легкие, прочные и долговечные конструкции и при этом существенно сокращать стоимость строительства.

Благодаря современным технологиям появилась возможность выпускать стеклопластиковую полимерную арматуру, физико-технические характеристики которой в три-четыре раза выше, чем у стальной сетки, а цена ниже на 25%.

«Композитная полимерная арматура (АКП), по сути, диэлектрик, она антимагнитна, не подвергается коррозии, легче металлической в четыре с половиной раза, прочнее стали А-500С в два с половиной раза, – подтверждает заведующая лабораторией коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций НИИЖБ имени А. А. Гвоздева, д. т. н, профессор, академик Российской инженерной академии Валентина Степанова. – Основной ее недостаток – низкий модуль упругости. Но это, скорее, можно отнести к особым свойствам материала. Области ее применения широки – практически все виды строительства. Однако это не значит, что ее надо пытаться применять во всех конструкциях вместо металлической арматуры. Это невозможно, да и не нужно. Наибольший эффект дает использование композитных материалов в агрессивных средах. Если мы сможем применить ее в 10 % железобетонных конструкций – это будет прекрасный результат».

Экономические расчеты показывают, что замена металлической арматуры на композитную на основе стеклянного или базальтового ровинга позволяет экономить до 500 рублей на 1 куб. м бетона.

АКП сегодня производят примерно 50 предприятий страны. «Но далеко не все добросовестные, очень много арматуры сделано, что называется, «на коленке», не на промышленной, технологической линии. Понятно, что хорошего качества продукции в таких условиях получить нельзя. Пытаемся бороться с такими поставщиками, но сделать это трудно», – замечает Валентина Степанова.

Переход теории в практику

По типу непрерывного армирующего наполнения АКП подразделяется на стеклокомпозитную (АСК), базальтокомпозитную (АБК), углекомпозитную (АУК), арамидокомпозитную (ААК) и комбинированную композитную (АКК). Но пока наиболее распространено производство и применение стеклокомпозитной арматуры.

Важнейшим преимуществом композитной арматуры, определяющим сферы ее применения, является стойкость в щелочной и других видах агрессивных сред. Еще одним отличительным качеством является низкая теплопроводность, коэффициент которой составляет 0,35–0,5 Вт/(мК), что в 100 раз ниже, чем у металлической арматуры. Особые свойства материала вкупе с отсутствием электропроводности позволяют создать в построенных с применением такой арматуры зданиях и сооружениях экологически безопасные, комфортные условия.

С экономической точки зрения важно и то, что композитная полимерная арматура легче металлической в 4–4,5 раза, что позволяет экономить на строительной технике и логистике. Материал может использоваться в дорожном строительстве, в мостовых конструкциях, конструкциях оснований и подземных сооружений, наружных ограждающих и несущих конструкциях в условиях повышенной относительной влажности среды более 75%.

Замена металлической арматуры на композитную на основе стеклянного или базальтового ровинга позволяет экономить до 500 рублей на 1 куб. м бетона

Первые в истории современного строительства технические условия на стеклопластиковую и базальтопластиковую арматуру были разработаны НИИЖБ им. А. А. Гвоздева совместно с ООО «АСП» в 2004 году. По информации специалистов, тогда арматура имела прочность на растяжение до 1200 МПа, модуль упругости – 50 000 МПа, поэтому область применения была ограничена. Ее нельзя было использовать в изгибаемых конструкциях.

Десять с лишним лет разработчики вели поиски методов, позволяющих ликвидировать недостатки материала. Проводились испытания различных связующих на основе полиэфирных, эпоксидных смол на стойкость материала в щелочной среде бетона. В результате был найден состав связующего на основе модифицированной эпоксидной смолы, отработана новая бесфильерная технология изготовления арматуры методом нидлтрузии и плейнтрузии. Полученная таким образом полимерная арматура перио­дического профиля имеет более высокий модуль упругости – 90–120 ГПа.

Вслед за этим были разработаны и ТУ 2296-290-36554501-2010, по которым «Уральская армирующая компания» выпустила опытную партию высокомодульной композитной арматуры с использованием стеклянного и базальтового ровинга.

«К сожалению, фирма прекратила научную разработку документации совместно с НИИЖБ в 2010 году, образцы их арматуры, предоставленные заказчиками, показали снижение коррозионной стойкости и общего качества», – говорит Валентина Степанова.

Неметаллическая композитная полимерная арматура имеет хорошую нормативную базу для применения. Она внесена в ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования» и в СП 28.13330.2012 и СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии». С 1 января 2014 года в действие вступил межгосударственный стандарт ГОСТ 31938-2012.

Используя преимущества

История применения стеклопластиковой арматуры, разработанной в нашей стране еще в 70-е годы прошлого столетия, началась в 1989 году на Дальнем Востоке, где были установлены опытные конструкции мостов, имеющих схему 5х15 м. В поперечном сечении стеклопластбетонного пролетного строения были предусмотрены пять ребристых предварительно напряженных балок. Расчетные нагрузки конструкций составляли показатели – А11
и НК-80.

Композитная полимерная арматура
Композитная полимерная арматура легче металлической в 4-4,5 раза, что позволяет сэкономить на строительной технике и логистике
(Чтобы увеличить, кликните на фото)

Балки пролетного строения изготавливались на Хабаровском заводе МЖБК, а строительство моста осуществлялось силами МСУ-12. Современное обследование опытного пролетного строения моста позволяет сделать вывод об успехе эксперимента.

В современной практике применение композита позволит решить ряд сложных проблем. Например, повышение долговечности дорожного покрытия в 3–5 раз, которое предусматривается федеральным проектом «Инновационные дороги», по мнению специалистов, возможно только при использовании АКП.

Для того чтобы доказать правоту подобного мнения, группа ученых проводила исследования «Экспериментальная оценка устойчивости покрытия к образованию колейности». А в 2012 году уже на практике для укрепления дорожного полотна на 55 км дороги Ижевск и Пермь трассы М-7 «Волга» была уложена армирующая сетка из стеклопластиковой арматуры диаметром 8 мм и ячейкой 30х30 мм. Применение материала позволило снизить колейность в разы.

Еще одним перспективным направлением использования композитной арматуры является внедрение изделий с ней на объектах электротранспорта. Замена стальной токопроводящей, а значит, подверженной электрокоррозии арматуры на композитную позволяет существенно увеличить срок службы армированных бетонных изделий.

«Первое предложение по использованию композитной арматуры было со стороны ЦНИИСА, – рассказывает главный инженер ПАО «Толмачевский завод железобетонных изделий и металлоконструкций» Дмитрий Шайтор. – Полученные опытные образцы были неудачны, в частности, ключевой проблемой оказалось низкое сцепление материала с бетоном. Но со временем появились новые типы арматуры. Сейчас мы используем стеклопластиковую, хотя рынок предлагает и базальтовую, и углепластиковую, но углепластик – хороший проводник, а стеклопластик является диэлектриком».

Первые опытные образцы преднапряженных опор контактной сети выпущены Толмачевским заводом в 2012 году. Они установлены ОАО «РЖД» на экспериментальном кольце испытательного полигона в Щербинке. Кроме того что входящая в их конструктив арматура не подвержена электрокоррозионному воздействию, опоры стали легче на 80 кг, благодаря чему снизились затраты на их производство и логистику. Затем уже по инициативе предприятия, при заинтересованности ОАО «РЖД» и в сотрудничестве с ВНИИЖТ, для ресурсных испытаний были произведены шесть опор контактной сети, армированных композитной арматурой, и шесть опор, сделанных по обычному проекту.

«Наши опоры прошли ресурсные испытания, и сейчас уже получены положительные результаты, – рассказывает Дмитрий Шайтор. – Есть, конечно, вопросы, которые необходимо решать. Мы надеемся в ближайшее время совместно со специалистами ВНИИЖТ, НИИЖБ отработать выявленные проблемы и дальше совершенствовать изделия до получения качественного продукта с принципиально новыми свойствами».

Сравнение характеристик стальной и неметаллической композитной арматуры
(Чтобы увеличить, кликните на изображение)

Применение бетонных конструкций с композитным армированием позволит ОАО «РЖД» сэкономить и на организации содержания хозяйства. Так, сейчас на каждом участке дороги работают специальные службы контроля, которые наблюдают за процессами электрокоррозии, ее воздействием на армирующий каркас опорных конструкций контактной сети. Опоры из композитных материалов не требуют подобного наблюдения, и, следовательно, возможна экономия в процессе эксплуатации.

«Цена изделий была ключевым вопросом, – делится Дмитрий Шайтор. – В 2012 году, когда композит по стоимости превышал металл, это отражалось на конечной цене продукта: наша опора стоила в два с половиной раза дороже, чем железобетонная. Сейчас с ростом производства и рынка композитных материалов цены выровнялись. Просматривается тенденция по снижению стоимости композитных материалов по отношению к металлической арматуре. Скорее всего, дальше композит будет дешеветь».

Трудный путь

«Основным барьером, который препятствует широкому применению композитной арматуры, являются не столько законы и нормативы, сколько консерватизм участников рынка, перестраховка и нежелание внедрять новое, – считает генеральный директор ООО «Строительные композиты» Юрий Волков. – Это судьба любого нового изделия, любой инновации. Строительный рынок сложно воспринимает инновационные продукты. Правовых и нормативных документов, регламентирующих применение композитной арматуры, достаточно, но специалисты – проектировщики, заказчики – не хотят брать на себя ответственность. Например, изготовленная нами бетонная шпала с композитной арматурой успешно прошла все испытания, но она еще долгие годы не попадет на железную дорогу».

Десятки крупных объектов гражданского и специального назначения, в плитах основания которых применена композитная арматура ООО «СК», успешно введены в эксплуатацию. Есть возможность изготавливать с такой арматурой стандартные дорожные плиты, тюбинги для тоннелей метро. Но на уровне проектирования пока нет четкого понимания, что внедрение инновации позволит получить ощутимую экономию.

«Композитная арматура не ухудшает прочностных характеристик бетонных изделий, скорее положительно влияет на качество конструкций, – считает директор института строительных материалов Технического университета Дрездена профессор, д. т. н. Виктор Мещерин. – Поэтому многие разработчики серьезно занимаются внедрением этой технологии в разных сферах строительства. В практике европейских строителей этот метод армирования бетонных изделий широко распространен».

Подготовила Любовь Ежелева

ТОЧКА ЗРЕНИЯ

Андрей ОБИДИН, к. биол. н., действительный член АМТН РФ ФГУП «Администрация гражданских аэропортов (аэродромов)»:

«Не могу согласиться с тем, что существующая нормативная база позволяет широко применять композитные материалы. Скорее можно говорить об обратном, поскольку одних ГОСТов и ТУ недостаточно для внедрения новых технологий. Есть проблемы (отсутствие системности), связанные с разработкой строительных правил, их регистрацией в соответствующих органах, включая Минстрой. У ряда отраслей есть свои правила. До сих пор действуют многие ГОСТы, СНиПы, СП и иные нормативно-технические документы, утвержденные в 50–60-х годах прошлого века. По сути, правовой казус – страны, их утвердившей, уже нет, а правила до сих пор в силе. Отдельная тема – прохождение Росэкспертизы, которая в большинстве случаев ссылается на эти уже устаревшие нормативно-технические правила. Наконец, не только консерватизм застройщиков мешает продвижению современных идей на рынке композитов, до сих пор нет единой базы данных по ПКМ отечественного производства, и отрасль, без преувеличения, находится в информационном вакууме».

В печатной версии название статьи – “Упрочить позиции” (журнал “Промышленно-строительное обозрение”, № 168, март, 2016 г.)

Похожие сообщения

X