Výztuž z kompozitního polymeru je alternativou k ocelové výztuži.
Produkt byl vyvinut v polovině dvacátého století v několika státech najednou – USA a Sovětský svaz. V SSSR tento materiál nezískal dostatečnou popularitu, ale v zahraničí byl používán poměrně aktivně.
Článek odráží klady a zápory nekovové výztuže.
Co je sklolaminátová výztuž
AKM (kompozitní polymerová výztuž) je nedávnou alternativou kovových tyčí. S jejich pomocí jsou namontovány rámy vícepodlažních a nízkopodlažních budov, obytných a užitkových budov.
Sklolaminátová výztuž se vyrábí za použití materiálů, jako je uhlík, čedič, hlinitokřemičité sklo. Skleněná vlákna se spojují do tyčí a odesílají do tunelových pecí, na které se předtím nanesl jemný písek. V pecích při vysokých teplotách získávají tyče svou pevnost. Pro získání výztuže s reliéfním profilem se na něj navinou nitě ze skleněných vláken. To je nezbytné pro spolehlivé spojení tyčí a betonu.
Struktura kompozitní výztuže
Polymerová výztuž, jejíž výhody zná většina stavebníků, má speciální vnitřní strukturu.
Vnitřní kompozitová tyč je vyrobena ve formě rovnoměrně rozmístěných skleněných vláken, která jsou obalena vláknem z uhlíkových vláken a propojena polymerní pryskyřicí. Někteří výrobci nabízejí výrobky s vlákny, která nejsou ve vnitřním sudu vzájemně rovnoběžná, ale stočená do spirály.
Vnitřní jádro tyče ovlivňuje kvalitu a pevnost produktu.
Charakteristika sklolaminátové výztuže
Při organizaci výstavby je důležité pamatovat na technické vlastnosti každého stavebního materiálu: pevnostní limity, pravidla manipulace, která ovlivňuje jeho životnost, zda lze v tomto konkrétním případě použít.
Pro vyztužení polymerem jsou důležité takové vlastnosti jako:
- hmotnost: od 25 do 850 gr; mnohem lehčí než kov, což snižuje hmotnost budovy, náklady na založení a dopravu;
- mez pevnosti: 1189 MPa; označuje maximální zatížení, které materiál vydrží bez ztráty vlastností;
- modul pružnosti: 55000 MPa; ukazuje elastickou deformaci materiálu, která ukazuje na vznik mikrotrhlin v tyčích;
- tažnost: 2,2 %; po přetržení změřte, jak moc se tyče prodloužily;
- tepelná vodivost: 0,35 W/(m°C); indikátor ukazuje, kolik tepla půjde ven z budovy.
Pozitivní aspekty kompozitní výztuže
Kompozitní výztuž má velké množství výhod, které z ní dělají oblíbený stavební materiál.
- Lehký materiál: Kompozitní výztuž je 4x lehčí než kovové tyče. Z toho plynou hned dvě výhody: doprava (abyste dovezli výztuž k objektu, vystačíte si s osobním automobilem) a lití základu (menší zatížení základu, je zde také možnost ušetřit na jeho lití) .
- Síla: Vysoká pevnost v tahu kompozitní výztuže naznačuje, že riziko prasklin v materiálu je minimalizováno. Konvenční výztuž je v tomto ukazateli výrazně horší – kompozitní výztuž je 2.5krát pevnější. Kromě minimalizace rizika vzniku trhlin tato vlastnost snižuje náklady na stavbu. Protože je v tomto případě potřeba menší množství materiálu, lze použít i menší průměr výztuže.
- Energetická účinnost: dům postavený s kompozitní stavební výztuž šetří energetické zdroje. To je důležitý bod pro budovy v provozu: obytné, kancelářské nebo továrny.
- Odolnost proti korozi: tato skutečnost výrazně prodlužuje životnost konstrukcí, zejména těch, které jsou ve vodě nebo v její blízkosti. Materiál je také odolný vůči agresivnímu chemickému prostředí – soli, zásady, kyseliny.
- Transparentnost rádia: Další užitečnou aplikací kompozitní výztuže jsou kanceláře ve zdravotnických zařízeních, kde se provádějí vyšetření elektrickými přístroji. Na rozdíl od kovu kompozit neinterferuje s vlnami, což umožňuje provádět studie s maximální přesností.
- Malá tepelná vodivost: při zalévání kovových tyčí betonem se mohou v budoucnu objevit studené mosty. Budou odebírat teplo z domu. To se nestane s výztuží ze skelných vláken – její tepelná vodivost je 100krát nižší než u kovu.
- Pružnost: materiál je stočen do tvaru bobu a po odvinutí nabývá původního rovného tvaru.
- Trvanlivost: materiál může sloužit 60-80 let bez sebemenší změny i v agresivních podmínkách.
- Certifikace kvality: jak v Rusku, tak ve světě byla kompozitní výztuž certifikována a testována.
- Žádný silný vliv teplot: v betonu výztuž vydrží od -70° do 135°, díky čemuž je materiál mrazuvzdorný a ohnivzdorný.
- Levná stavba: Kromě toho, že je poloviční cena sklolaminátových výztuží než kovových výztuží stejného průměru, ušetříte ještě více na pevnosti materiálu. V tomto případě můžete skutečně vzít menší průměr, což dále sníží náklady na konečnou kontrolu.
Jak je vidět z působivého seznamu, kompozitní výztuž má vynikající vlastnosti a právem není horší než konvenční kovová výztuž.
Nevýhody kompozitní výztuže
Stále však existují nedostatky v řešení. Je důležité je vyslovit, než učiníte konečné rozhodnutí; zejména proto, že tyto nedostatky lze snadno vyrovnat jednoduchými stavebními řešeními.
- Modul pružnosti materiálu je mnohem nižší než u kovové výztuže. To nezasahuje do výstavby základů, silnic, ale při zpevňování podlah jsou zapotřebí další výpočty inženýrů.
- Nízká teplotní odolnost. Například při 600° výztuž zcela ztrácí své vlastnosti (elasticitu, pevnost). Pokud je tedy známo, že v budově bude vysokoteplotní vytápění, měli byste věnovat pozornost kovu a dodatečné ochraně.
- Pevnost a nebezpečnost materiálu: na stavbě nikdo nemůže ohnout výztuž. To je ale vyřešeno tím, že ve fázi výroby objednáváte výztuž již ohnutou podle vašich výkresů. Nebezpečí spočívá v prachu, který při řezání materiálu poletuje vzduchem – stavitel musí mít brýle, respirátor a helmu, aby se odstranily problémy s dýchacími cestami a riziko vniknutí úlomků do těla.
Všechny tyto nevýhody lze vyřešit správnou konstrukcí a plánováním.
Na jakých stavbách pracují s kompozitní výztuží
Sklolaminátová výztuž se používá v různých odvětvích průmyslové a individuální výstavby, jejíž provoz probíhá v různých agresivních prostředích.
Zvláště oprávněné je použití sklolaminátu v konstrukcích, které jsou neustále v kontaktu s vodou nebo provozované v podmínkách vysoké vlhkosti: přehrady, mola, vlnolamy, kolektory, pásy pro zpevnění pobřeží, čistící zařízení, kanály, fontány, bazény, nádrže, studny .
Může být sklolaminátová výztuž rovnocennou náhradou za kovové protějšky?
V některých aplikacích je dokonce výhodnější vyztužení skelnými vlákny. V první řadě se to týká konstrukcí, které jsou vystaveny vysoké vlhkosti nebo chemickému napadení.
Kromě toho je charakteristickým rysem vyztužení skelnými vlákny absence studených mostů. Proto s ní můžete pracovat v kteroukoli roční dobu i v zimě. Materiál je doporučen pro použití i v seismických oblastech.
Ale pro posílení těžkých a vysokých konstrukcí, stejně jako na bažinatých a mobilních půdách, je preferován kov. Sklolaminát se může pod velkou hmotností konstrukce rozbít.
Sklolaminátová výztuž tak bude plnohodnotnou náhradou kovové výztuže při výstavbě svislých konstrukcí a základů nízkopodlažních budov. A je vhodné jej používat v agresivním a vlhkém prostředí.
Díky vyztužení získává monolitický betonový základ zvýšenou pevnost a trvanlivost. Dříve se jako výztuha používaly pouze kovové tyče propojené do rámu, nyní se v prodeji objevily plastové nebo kompozitní výztužné rámy. Tyto produkty jsou vyrobeny z čedičových, uhlíkových nebo skleněných vláken s přídavkem polymerních pryskyřic. Plastové armatury, jejichž výhody a nevýhody budou diskutovány níže, jsou vyráběny v souladu s požadavky mezinárodní normy, které stojí za to podrobněji prostudovat.
Formy uvolnění plastových tvarovek
Norma 31938-2012, která upravuje technické požadavky týkající se výrobků z polymerové výztuže, definuje prvky tohoto typu jako plné kruhové tyče. Tyčinky se skládají ze základu, plniva a pojivové složky.
Kompozitní výztuž se vyrábí ve formě tyčí o průřezu 4 až 32 mm. Takové produkty se prodávají buď v krájené formě, nebo ve svazcích či zátokách o délce až 100 m.
Existují dva typy plastových profilů:
- Periodické – vlnité tyče získané metodou spirálového vinutí.
- Podmíněně hladké. V tomto případě jsou sklolaminátové tyče posypány křemičitým pískem, takže hotové výrobky mají lepší lepicí vlastnosti.
Důležité! Sklolaminátové tvarovky musí svými parametry odpovídat GOST 30247.0-94 pro požární odolnost a GOST 30403-2012 pro požární bezpečnost.
Chcete-li určit, zda použít kompozitní materiály místo kovu, zvažte výhody a nevýhody vyztužení skelnými vlákny.
Výhody kompozitní výztuže
Mezi výhody výrobků ze skleněných vláken ve srovnání s kovovými protějšky patří:
- Lehká váha. Pro vyztužení plastovými tyčemi se používají tyče menšího průřezu, díky čemuž je celková hmotnost konstrukce téměř poloviční. Například sklolaminátová tyč o průměru 8 mm bude vážit pouze 0,07 kg / p m, zatímco kovová tyč se stejným průřezem váží 0,395 kg / p m. Díky nižší hmotnosti lze plastové výrobky přepravovat i v automobil, zatímco pro kovové armatury je vyžadován těžký stroj.
- Odolnost proti korozi. Výrobky ze skelných vláken neoxidují a nepůsobí vlhkostí.
- Диэлектрические показатели. Композитные пруты – это радиопрозрачные диэлектрики, которые отличаются инертностью к электричеству и радиоволнам. Именно поэтому пластиковая арматура считается самым хорошим материалом для возведения медицинских центров, лабораторий и прочих специализированных сооружений.
- chemická odolnost. Agresivní složky, jako jsou: betonové mléko, bitumen, mořská voda, sloučeniny rozpouštědel nebo solí, mají v průběhu času negativní vliv na kovové profily. Na druhé straně kompozitní materiály zůstávají vůči takovému „sousedství“ inertní.
- Teplotní rozsah. Kompozity lze používat v režimu od -60 do +120 stupňů.
- Vysoká tepelná vodivost. Index tepelné vodivosti pro sklolaminát je 47 W / m * K a pro kov – 0,5 W / m * K.
- Zvýšené indikátory síly. Pevnost v tahu kompozitního materiálu je mnohem vyšší než u kovového produktu. Plastová výztuž při stejném průměru odolává 3-4krát většímu podélnému zatížení.
- Dlouhá životnost. Výrobci kompozitních materiálů tvrdí, že takové vyztužení vydrží více než 150 let. Zatím to nelze ověřit, nicméně rekordní zaznamenaná životnost plastového pancéřování byla 40 let.
- Rychlost montáže. Sklolaminátové pruty se rychle řežou běžnou bruskou a pletou plastovými svorkami.
Navíc díky zvýšené elasticitě se plastové výrobky vyrábějí téměř v jakékoli délce.
Nespěchejme však se závěry o tom, které kování je lepší. V zájmu spravedlnosti je také třeba zvážit negativní aspekty sklolaminátových tyčí pro vyztužení monolitických betonových budov.
Nevýhody kompozitní výztuže
Среди минусов композитных материалов, используемых при закладке арматуры, выделяют следующие:
- Nízká pružnost v ohybu. Vzhledem k tomu, že plastové prvky mají nízký modul pružnosti, může to vést k deformaci betonové konstrukce. Při instalaci výztuže v rozích základu je obtížné použít ohýbací prvky. Pro srovnání, modul pružnosti kompozitu je 55 000 MPa, zatímco u plastu tento údaj dosahuje 200 000 MPa.
- Malý rozsah velikostí. Dnes je spotřebitelům při výběru ocelových armatur nabízena větší rozmanitost produktů různých sekcí.
- Nedostatek SNiP. Přestože jsou výrobky ze skelných vláken standardizovány podle GOST, neexistuje žádný jiný regulační rámec pro stavební prvky tohoto typu. Na základě toho je proces navrhování objektů komplikovaný, protože je stále poměrně problematické provádět výpočty.
- V některých oblastech nelze použít. Plastové výrobky se nedoporučují používat při stavbě zařízení v oblastech, kde jsou v zimě zaznamenány příliš nízké teploty.
- Nestabilita. Konstrukci výztužného rámu komplikuje špatná stabilita plastových tyčí. Struktura se začíná viklat, takže se musíte uchýlit k “trikům” k upevnění rámu před nalitím betonové směsi.
- Relativně vysoká cena materiálu. Sklolaminát bude stát 2krát více než ocelové protějšky.
Když už mluvíme o plastových armaturách, jejich výhodách a nevýhodách, mnozí připisují nevýhodám těchto výrobků věci, jako je: nemožnost použití svařovacího zařízení a nízká odolnost vůči teplu. Ve skutečnosti se však svařování při montáži armovací klece prakticky nepoužívá. Stejně absurdní je teorie o nestabilitě materiálu vůči vysokým teplotám. Sklolaminát při zahřátí nad 600 stupňů zcela ztrácí své vlastnosti, ale ne každý beton je schopen takové teplotě odolat.
Na základě výše uvedeného je zřejmé, že při zpevňování betonových konstrukcí, abyste mohli určit, která výztuž je vhodnější – kov nebo sklolaminát, musíte objasnit, pro jaké účely potřebujete vyztužený rám. Na jednu stranu jednoznačně vítězí nejnovější kompozitní materiály, ale z hlediska nákladů může být výhodnější pořízení ocelových výrobků.
