О.Н. Лешкевич, канд. техн. наук, заместитель директора

по научной работе РУП«Институт БелНИИС» 

     АННОТАЦИЯ

Статья посвящена проблемам внедрения в практику строительства неметалличе-ской композитной арматуры. Рассмотрены недостатки и преимущества композитной ар-матуры в сравнению со стальной. Даны предложения по мероприятиям, обеспечивающим

массовое внедрение композитной арматуры. 

     ABSTRACT 

The paper shows the problems of practical use ofFRP Bars in the construction. Strong and 

weak points of FRP Bars incomparison with steel Bars are described. Some requests for the 

mass implementation of FRP Bars are made. 

Совершенствование свойств стальной арматуры достигло того уровня, развитие

выше которого нецелесообразно по причине либо отсутствия необходимости в этом, либо

теоретической возможности. Ее механические и технологические свойства, принимаемые

по действующими стандартами, достаточны для решения подавляющего большинства

задач при минимально возможной себестоимости ее применения в железобетоне. Однако

существует узкий перечень задач, в которых экономически обоснованной альтернативой

является композитная арматура, являющаяся диэлектриком, обладающая высокой химической стойкостью и радиопрозрачностью. 

Основой композитной арматуры как изделия является материал, который формируют из композитного волокна(базальтового, стеклянного, арамидного, углеродного) и

связующего– термореактивной синтетической смолы(пластика). В виду высокой стоимости арматуры из углеродного и арамидного волокна распространения не получили, далее

в настоящей статье речь пойдет об арматуре из базальтового и стеклянного волокна(ровинга). 

Композитная арматура в сравнении со стальной обладает рядом существенных недостатков: 

- низкий модуль упругости; 

- низкая огнестойкость изделий армированных композитной арматурой; 

- невозможность изготовления гнутых арматурных изделий из арматуры в состоянии по-ставки; 

- невозможность использования в качестве сжатой арматуры; 

- значительно более высокая стоимость. 

Несмотря  на  традиционно  бытующее  на  протяжении  предыдущих  десятилетий

мнение о наибольшей целесообразности применения композитной арматуры в конструкциях с предварительным напряжением, до настоящего реализованы лишь единичные подобные примеры и, как правило, в качестве экспериментальных образцов. Фактически

практика показала, что это было неверное позиционирование по области применения, которое сдержало массовое внедрение. В результате строительная наука многие годы не

занималась  исследованиями  в  наиболее  актуальном  направлении  применения.  Получившая же широкое распространение стальная канатная арматура в оболочке, применяемая в первую очередь для выполнения постнапряженных конструкций, имеет лучшие технико-экономические показатели, при этом весьма хорошо себя зарекомендовала в

общемировой практике строительства объектов различного назначения. Наличие оболочки обеспечивает необходимую степень защиты стали от коррозии. Таким образом применение композитной арматуры в качестве напрягаемой, в том числе по причине ее неконкурентоспособности может носить исключительно единичный характер. 

Помимо технических препятствий для широкого применения композитной арматуры

существуют значительные организационные трудности: 

- не  существует  единых  требований  на  уровне  государственных  или  международных

стандартов к механическим свойствам, методам контроля и правила приемки арматуры; 

- в виду принципиального отличия диаграммы деформирования композитной арматуры от

стальной не существует понимания по назначению расчетных характеристик. Как правило, расчетные характеристики либо не известны вовсе, либо указываются производителем на основании индивидуальных соображений; 

- отсутствует четкая терминология и классификация, отсутствует дифференциация на

напрягаемую и ненапрягаемую арматуру, с соответствующими требованиями к ней; 

- не стандартизированы методики расчета композитобетонных конструкций; 

- не стандартизированы методики расчета минимального процента армирования; 

- недостаточно изучен опыт эксплуатации изделий с данной арматурой; 

- во многих случаях неверное позиционирование по области применения; 

- отсутствую нормативные требования по ширине раскрытия трещин в конструкциях с

композитной арматурой; 

- не используется единая методика для контроля механических свойств композитной арматуры; 

- не нормированы требования и никак не контролируется характеристики сцепления композитной арматуры с бетоном. 

Наибольшим препятствием в применении композитной арматуры является полное

отсутствие какой-либо нормативной базы. Единственным упоминанием в действующих

ТНПА являются пп. 6.10 и8.13 ГОСТ31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных

конструкций от коррозии»: 

– «п. 6.10 В среднеагрессивных и сильноагрессивных средах для армирования конструкций без предварительного напряжения рекомендуется применять неметаллическую ком-позиционную арматуру, за исключением изгибаемых элементов»; 

– «п. 8.13  В  конструкциях,  подвергающихся  электрокоррозии,  допускается  заменять

стальную арматуру на неметаллическую(базальтопластиковую, стеклопластиковую и др.) 

при соответствующем обосновании». 

Необходимо отметить, что СТБ1103 «Арматура стеклопластиковая. Технические

условия» несмотря  на  название,  распространяется  на  гибкие  связи  для  трехслойных

стен. Отсутствие необходимой нормативной базы влечет за собой отсутствие  классификации  арматуры  по  необходимым  признакам.  Без  единой  классификации  невозможно

ввести общие правила обозначения, требования к свойствам, правилам приемки и методам контроля, что не позволяет проектировать композитобетонные конструкции без при-вязки к особенностям конкретного производителя арматуры. 

В пять раз более низкий модуль упругости в сравнении со стальной арматурой при-водит к снижению предельной нагрузки изгибаемого элемента без предварительного напряжения не только по второй группе предельных состояний, но и по первой. Высокая

деформативность композитной рабочей арматуры фактически не позволяет производить

большинство конструкций, которые привычно выполняются в железобетоне. Если учесть, 

что в качестве сжатой композитную арматуру использовать невозможно, то расчет и конструирование  композитобетонных  конструкций  не  может  выполняться  по  методикам, 

справедливым в отношении железобетона. Уравнения равновесия действительные в от-ношении сечений со стальной арматурой совершенно не работают в отношении сечений

с арматурой, имеющей значительно более низкий модуль упругости[1]. При большем удлинении растянутой зоны изгибаемого элемента высота сжатой зоны уменьшается, при

этом форма эпюры напряжений меняется образом, приводящим к уменьшению прочности

элемента по сечению. 

Расчет сечения, нормального к продольной оси, композитобетонной конструкции

выполняют по формулам, выбираемым в зависимости от величины фактического процента армирования

f ρ  и его отношения к значению т.н. «сбалансированного» процента армирования