Композитная арматура «ROCKBAR®» представляет собой композитные стержни диаметром от 2,5 до 32 мм, длиной до 12 метров (скрученные в бухты или барабаны в зависимости от диаметра и длины) с различным финишным покрытием. Бетонные конструкции, армированные  арматурой «ROCKBAR®» обладают рядом преимуществ перед бетонными конструкциями с арматурой из черного металла или углеродистой стали,  а именно:

• высокая долговечность (за счет абсолютной коррозионной стойкости композитного материала, а также щелочестойкости в среде бетона);
• повышенная прочность и легкость конструкций (за счет наилучшего соотношения веса и усилия на разрыв);
• повышение безопасности строящихся объектов (за счет высокой прочности, пожаробезопасности и экологичности);
• решение проблемы энергетической эффективности зданий и сооружений (за счет низкой теплопроводности);
• сокращение транспортных расходов (за счет низкой плотности композитного материала).

Использование композитной арматуры в бетонных конструкциях регламентировано СНиП 52-01-2003  «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», п. 5.3. «Требования к арматуре». Рассмотрим сравнение композитной арматуры «ROCKBAR®» с аналогами:

Таблица 1. Сравнительные характеристики арматуры «ROCKBAR®»

* при однократном воздействии с последующим разрушением

Результаты испытаний

Композитная арматура «ROCKBAR®» прошла коррозионные и физико-механические испытания в различных университетах мира:
Испытания на долговечность проходили на факультете гражданского и конструкционного проектирования Универститета Шеффилда, Великобритания (The University of Sheffield, UK). Прогноз длительной долговечности был основан на методе "Полимерная арматура в железобетонных конструкциях". Коэффициент снижения прочности от воздействия окружающей среды за период 100 лет в среде влажного бетона при температуре 200С составляет 1,25, что соответствует сохранению прочности на 79,61%, и стандартное  снижение на десятичный логарифм составило 4,28%.

Испытания механических свойств при рстяжении проводились в Департаменте проектирования гражданских объектов, зданий и сооружений Универститета Шеффилда, Великобритания (The University of Sheffield Department of Civil & Structural Engineering, UK). Тест на растяжение, модуль упругости и предельную деформацию  был разработан и проверен согласно стандарту Американского института по бетону: ACI 440.3R-04:B.2 - "Методы испытаний волокнистополимерных стержней на продольное растяжение".  По результатам  испытаний получили следующие данные:

Таблица 2. Испытания прочности на растяжение арматуры «ROCKBAR» некоторых диаметров:

Испытания рабочих характеристик на ползучесть проводились в Университете города Бат  в Департаменте архитектуры и гражданского строительства, Великобритания (Department of Architecture and Civil Engineering, University of Bath, UK).  По предварительным результатам предел постоянных нагрузок при эксплуатационном сроке 50 лет, составляет 40-45% от кратковременной прочности базальтового волокна.

Изучение поведения бетонных минибалок, армированных стекло- и  базальтопластиковыми стержнями при высоких температрах проводилось в Университете Кингстона, Лондон, Великобритания (Kingston University, London, UK). По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

1. Максимальный изгиб при нагревании до температуры в указанных пределах ограничен предварительным напряжением. После нагревания и охлаждения максимальный прогиб меньше остаточного изгиба.
2. После охлаждения большая часть остаточного прогиба характеризуется упругостью. В процессе снятия напряжения прогиб уменьшается.
   
3. Уровень остаточной деформации после нагревания и снятия нагрузки находится в диапазоне допустимых значений отклонений предельного эксплуатационного состояния.
4. Способность к деформациям образцов, прошедших нагревание и испытанные в условиях для охлаждения, увеличивается на 29% в базальтопластике и на 332% в стеклопластике.
5. Снижение мощности (предельной нагрузки) нагретых до 3000С образцов составляет 21% в базальтопластике и 41% в стеклопластике.

Безопасность зданий, сооружений, дорог, мостов

В связи с постоянно растущими требованиями, предъявляемыми к коррозионной стойкости и безопасности зданий, сооружений, дорог, мостов существует потребность в высокопрочных и долговечных материалах для строительной отрасли, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение.

Коррозия металлической арматуры начинается с разрушения бетонного слоя. Проникающая через микротрещины влага или агрессивная среда создают условия для образования оксидов металла, вследствие чего начинается коррозия металлической арматуры. Под давлением растущей на арматуре ржавчины начинается, так называемое, «отстреливание» бетона, вследствие чего происходит дальнейшее разрушение бетонной конструкции. Это приводит к аварийному состоянию объекта и опасному для жизнедеятельности человека.

Ремонт аварийных сооружений требует значительных затрат, увеличивая при этом ремонтный период. Примером может случить  мост на Ленинградском шоссе г. Москвы, закрытый в срочном порядке в июне 2010 года на ремонтный период, вследствие чего образовались многокилометровые пробки. Решением проблемы коррозии металла является использование в бетонных конструкциях композитной арматуры «ROCKBAR®» производства компании «Гален».

Вопрос цены

Использование композитной арматуры «ROCKBAR®» оправдано с экономической точки зрения. Связано это не столько с экономией на транспортировке, погрузочно-разгрузочных и монтажных работах, сколько со снижением расходов на обслуживание бетонных конструкций. Несмотря на прилагаемые усилия (цинкования), сталь ржавеет, и в конечном итоге, бетонная конструкция теряет свою целостность, что приводит к  необходимости полной её замены или проведения дорогостоящего ремонта. Композитная же арматура «ROCKBAR®» благодаря своим физико-техническим характеристикам, практически полностью избавляет от необходимости проведения ремонта или замены строительной конструкции. Также арматура «ROCKBAR®» обладает прочностью на растяжение выше (1300 МПа), чем у металлической арматуры (550 МПа) (табл. 1). Благодаря этому в некоторых случаях, по расчетам проектировщика, можно заменить больший диаметр металлической арматуры меньшим диаметром арматуры «ROCKBAR®».

Таким образом, изначально более высокая стоимость арматуры «ROCKBAR®» с течением времени окупается отсутствием необходимости в проведении ремонта или замены бетонной конструкции.

Стоимость арматуры обычно определяется ее размерами и типом. У многих компаний, специализирующихся на продаже арматуры, разработана тарифная сетка стоимости на основе технических нормативов (табл. 3).

Таблица 3. Стоимость арматуры различных типов

*Перерасчет произведен с учетом более низкого веса композитной арматуры относительно других типов арматуры

Области применения композитной арматуры «ROCKBAR®»

Жилищно-гражданское строительство:

• фундаменты зданий, сооружений;
• повышение жесткости верхней части деревянных напольных покрытий;
• ремонт и усилие несущей способности кирпичных и железобетонных конструкций.

Промышленное строительство:

• армирование бетонных емкостей и хранилищ очистных сооружений;
• элементы инфраструктуры химических производств.

Дорожное строительство:

• укрепление дорожного полотна;
• армирование крышек канализационных колодцев;
• опоры контактной сети.

Мостостроение и ремонт мостов (в качестве внутренней арматуры в конструкционных элементах из бетона):

• плиты мостового настила;
• мостовые ограждения;
• пешеходные дорожки;
• в составе бетонных шпал для высокоскоростных поездов и метрополитена;
• укрепление береговых сооружений.

Железнодорожное строительство:

• в составе бетонных шпал для высокоскоростных поездов и метрополитена.

Реализованные объекты

Строительство моста в Северной Ирландии (2009-2010 г)

Композитная арматура "ROCKBAR®" применяется для армирования плит мостового настила Томпсонского моста (Thompson’s bridge) в графстве Фермана, Северная Ирландия. Арматура "ROCKBAR®",  по сравнению со стальной арматурой, устойчива к коррозии, имеет малый удельный вес и высокопрочна. Поэтому замена обычной стальной арматуры  композиционными материалами  снижает количество ремонтных работ, а следовательно и финансовые затраты на них.

Проект Томпсонского Моста разработан для того, чтобы показать эффективность композитной арматуры "ROCKBAR®" в повышении долговечности и экологичности инфраструктуры. Инновационный проект предполагает использование  «сжимающего действия» на снижение жесткости мостовых настилов. Мост состоит из одного пролета с армированной бетонной концевой опорой  на свайном основании. Верхняя часть конструкции состоит из преднапряженных балок, мостового настила с плитами, армированного стержнями  "ROCKBAR®". 

Организатором проведения исследований является Отделение проектирования, архитектуры и гражданского строительства Королевского университета Белфаста, Северная Ирландия, где были проведены испытания настилов. Во время испытаний в мостовые настилы были  вмонтированы волокнистые оптические сенсоры, что позволяло отслеживать "поведение" арматуры в бетоне.

По результатам проведенных исследований  были сделаны следующие выводы:

1. Композитная арматура "ROCKBAR®"  имеет повышенные рабочие показатели, а так же   прочность по сравнению с ранее испытанными аналогичными стальными армированными плитами, что обусловлено влиянием сводообразования.
2. Прочность тестированных плит превысила показатели по теории изгиба данного стандарта.
3. Плиты,  армированные  композитной арматурой "ROCKBAR®" соответствуют всем требованиям различных нормативных документов, например Канадского стандарта, руководства АИБ (с армированием 0,6%)
   
4. Предельное разрушение было выражено растрескиванием бетона в центральном пролете  плиты, что является лучшим индикатором по сравнению с разрушением ПАВ (полимеры, армированные волокном).
5. Арматура на основе ПАВ может стать  износостойкой альтернативой, использующейся в мостовых настилах, поскольку обладает преимуществом  сводообразующего эффекта, что повышает рабочие характеристики и прочность, а значит, сокращает недостатки ПАВ материала.
   

Закладка опытного участка дороги «Европа-Западный Китай» (2010г).

Композитная арматура «ROCKBAR®»  применена при армировании оголовков трехочковой оцинкованной гофрированной водопропускной трубы на участке автодороги «Европа-Западный Китай», проходящей через территорию Республики Татарстан «Шали (М-7) – Бавлы (М-5)» взамен металлической арматуры.  Данный участок является опытным и предназначен для изучения поведения композитной арматуры в дорожном полотне.
По результатам опытной эксплуатации тестового участка, срок которой  составит не менее года, будет принято решение о дальнейшем использовании композитной арматуры «ROCKBAR®» в дорожной отрасли Республики Татарстан и Чувашской Республики.

Реконструкция фонтанов в г. Варшава, Польша (2010 г)

Композитная арматура была использована для замены металлической арматуры при реконструкции фонтанов в Мультимедийном Парке Фонтанов, расположенном в провинции Подзамче (Podzamcze) в г. Варшава, Польша. Композитная арматура «ROCKBAR®» отличается от стальных аналогов увеличенным сроком эксплуатации, при этом снижаются расходы на обслуживание фонтанов. Также она более эстетична, так как исключает вероятность коррозии.

Масштабный проект реконструкции парка включает в себя ремонт прогулочных дорожек, приведение в порядок аллей. Но главной особенностью парка станут реконструированные мультимедийные фонтаны, которые сочетают в себе свет, музыку и воду. Строительные работы планируется завершить в начале 2011 года.

Заключение

Композитная арматура "ROCKBAR®"  применяется для армирования бетонных конструкций и представляет собой композитные стержни диаметром от 2,5 до 32 мм, длиной до 12 метров (скрученные в бухты или барабаны в зависимости от диаметра и длины) с различным финишным покрытием.

Арматура "ROCKBAR®"  имеет повышенные рабочие показатели по сравнению с аналогами из углеродистой и нержавеющей стали, а именно:

• Высокая прочность на растяжение (1300 МПа);
• Низкая теплопроводность (менее 0,46);
• Низкая плотность (1,60 -2,10 г/см³);
• Очень высокая коррозионная и щелочная устойчивость;
• Не проводит электричество и не намагничивается.

По результатам испытаний композитной арматуры "ROCKBAR®" были сделаны следующие выводы:

• При нормальных условиях эксплуатации долговечность композитной арматуры "ROCKBAR®" составляет около 100 лет;
• Средний показатель прочности на растяжение составляет 1300 МПа;
• Предел постоянных нагрузок при эксплуатационном сроке 50 лет, составляет 40-45% от кратковременной прочности базальтового волокна;
• Уровень остаточной деформации после нагревания и снятия нагрузки находится в диапазоне допустимых значений отклонений предельного эксплуатационного состояния.

Изначально более высокая стоимость арматуры «ROCKBAR®» с течением времени окупается отсутствием необходимости в проведении ремонта бетонной конструкции, уменьшением транспортных расходов, увеличением срока эксплуатации объекта. 
Таким образом, композитная арматура "ROCKBAR®"  является эффективной заменой металлической арматуры при армировании бетона.