ТЕНДЕНЦИИ

Уступит ли металл композитам?

   25 января 2017, 14:45
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) предложили радикально изменить принцип армирования бетонных строительных конструкций композитными материалами.

Результат удивил специалистов: удельный вес опытных блоков сократился на 80% при увеличении несущей способности более чем на 200%. О практическом применении идеи пока говорить рано, но она может стать революционной.

Композитные соты

Основная причина достижения уникальных характеристик нового материала – замена традиционных армирующих стержней на крупноячеистую объемную решетку из стеклопластика.

Любопытно, что сама композитная решетка с косоугольными сотами при лабораторных испытаниях на изгиб оказалась в 190 раз (!) прочнее и на порядок легче однородной плиты из стеклопластика такой же 3‑сантиметровой толщины. В подобных испытаниях армированный решеткой бетонный образец тоже повел себя иначе, чем бетон со стержневым армированием. Он не только смог выдержать повышенные в несколько раз нагрузки, но и показал совершенно другую схему разрушения.

«Разработанная система позволяет обеспечить монолитность работы конструкции даже в условиях сейсмической активности, так как нагрузка распределяется по всей конструкции в целом, а не по отдельным арматурным стержням, – прокомментировал полученные результаты аспирант Инженерно-строительного института СПбПУ Александр Рассохин. – Данный материал можно использовать при строительстве малых мостов и пешеходных переходов, неметаллических кораблей, малоэтажных жилых домов; замене металлоконструкций на арктических объектах и в других случаях».

Заманчиво, но…

Исследователи уже подсчитали, что эксплуатационный ресурс строительных конструкций, выполненных с применением подобной системы армирования, вырастет минимум в 2–3 раза по сравнению с современными аналогами. По их словам, использовать армирующие решетки возможно и при заводском изготовлении конструкций, и при монолитном бетонировании на стройплощадке. В пользу долговечности конструкций свидетельствуют такие выгодные отличия композитной арматуры от металлической, как стойкость к коррозии и агрессивным средам, повышенная морозостойкость.

«Разработка очень перспективная, так как позволит значительно расширить сферу применения композитных материалов в строительстве», – полагает Алексей Козютенко, руководитель отдела корпоративных продаж компании «СК» – ведущего поставщика композитной арматуры на петербургский рынок. Компания обеспечивает поставки для строительных работ на нулевом цикле и для дорожных работ – это пока единственная сфера использования композитной арматуры.

Не торопятся менять металлическую арматуру на композитную производители сборного железобетона. Опыт использования наномодифицированных базальтопластиковых изделий для гибких связей и для армирования одного из слоев железобетонных конструкций имеет только подмосковный ДСК «ГРАД». У предприятия есть намерения использовать в экспериментальных домах также стеклопластиковые окна, но пока эти планы сдерживает цена изделий. По словам Романа Лазенкова, директора одного из современных петербургских строительных комбинатов СК «Муринский», на предприятии даже не рассматривалась возможность использования композитной арматуры из-за высокой стоимости этих материалов.

Первый шаг большого пути

Со своей стороны автор запатентованной разработки профессор Инженерно-строительного института СПбПУ Андрей Пономарев выделяет две основные причины, которые тормозят внедрение композитной арматуры в строительной отрасли. Первая состоит в том, что производители копируют форму металлической арматуры, более привычную для проектировщиков и строителей. Однако в этом случае полимерная матрица композитного материала не может обеспечить такую же адгезию с бетоном, как металл.

Эта задача как раз может быть решена применением объемных косоугольных решеток, адгезивные свойства которых на межфазных границах композитобетона ученый предлагает дополнительно усилить за счет модификации тороидальными наночастицами – астраленами. Однако положительные экспериментальные результаты – это только первый шаг на пути создания перспективного материала. Теперь новую систему армирования необходимо сертифицировать и подготовить методическую базу для конструкционных расчетов.

Вторая, пока еще никем не решенная проблема применения композитной арматуры – крайне низкая термическая стойкость материала: при температурах от 130–1400 градусов по Цельсию полимерная матрица композита неизбежно начинает «течь» и может свести на нет армирующий эффект в несущей стеновой конструкции. Возможно, здесь следует идти по пути создания композита с неорганической матрицей, которая, помимо пожаростойкости, обеспечила бы арматуре еще большую жесткость, полагает Андрей Пономарев.


Татьяна Мишина
 
Подпишитесь на дайджест новостей «Всё о строительстве»
и сократите время на поиск информации!
Получайте только главные новости на ваш email в конце дня!
E-mail:
Поделиться:
Теги:
Все новости