Výztuž ze skelných vláken – v blogu společnosti Ural-Stroy

Pokrok se nezastavuje, a to i ve stavebnictví. Díky tomu se na trhu objevil nový typ výztuže – ASC (sklo-kompozitní výztuž, známá také jako laminát). V tomto článku se pokusíme na to přijít a pochopit, kde lze tento nový produkt použít a kde nikoli.

ASK je vyroben z rovingu – speciálního skleněného vlákna o tloušťce 10-20 mikronů. Ke spojení velkého množství skleněných vláken do silné tyče se používají speciální pryskyřice. K tomu se po vyrovnání napětí všech vláken nitě ponoří do lázně zahřátých pojiv. Dále jsou nitě impregnované pryskyřicí protaženy mechanismem, který nastavuje průměr budoucí tyče. V případě výroby tyče s vinutím (žebra jako výztuž) se na ni spirálovitě navíjejí další vlákna. A poslední fáze – tyčová struktura je ponořena do pece, kde dochází k polymeraci všech složek.

V roce 2012 byl v Ruské federaci a dalších blízkých zemích přijat GOST 31938.

Tato GOST stanoví všeobecné technické podmínky a vztahuje se na kompozitní polymerní výztuž periodického profilu (APP), určená pro vyztužení konvenčních a předpjatých stavebních konstrukcí a prvků pracujících v prostředí s různým stupněm agresivního vlivu.

Podle této GOST je kompozitní výztuž klasifikována podle typu spojitého výztužného prvku do následujících typů:
ASK – skleněný kompozit;
ABK – čedič-kompozit;
AUK – uhlíkový kompozit;
AAK – aramidokompozit;
ACC – kombinovaný kompozit.

Fyzikální a mechanické vlastnosti automatických převodovek různých typů musí splňovat požadavky uvedené v tabulce:

A zde je třeba poznamenat, že kompozitní výztuž je lepší než ocel pouze z hlediska pevnosti v tahu. Z hlediska pevnosti v tlaku není o moc horší. Ale co se týče pružnosti v tahu, zaostává 4x!

Podívejme se na 2 nejdůležitější ukazatele v pořadí.

Pevnost v tahu je důležitým ukazatelem, který pak přechází do pevnosti v tahu. A tady je ten marketingový háček.

Takzvaná pevnost v tahu je dočasná pevnost výztuže v tahu. A ve vztahu k oceli se vůbec nejedná o pevnost v tahu, ale o tažnost na hranici úměrnosti. To je, když prodloužení již není úměrné aplikovanému zatížení. Ale zároveň je tažnost relativně malá – do cca 0,2 %. A dále ocel prochází velkým protažením bez zvýšení zatížení (ocel teče). Poté ocel ztvrdne a pro další protažení je opět nutné zvýšit zatížení. A teprve potom dojde k prasknutí při prodloužení přibližně 14% nebo více (různé hodnoty pro různé oceli). Toto chování materiálu umožňuje zachovat vyztužené konstrukce bez výrazné deformace při zatížení, často až na hranici. A při překročení zatížení se ocelová výztuž značně prodlouží bez destrukce, což zabrání náhlému zhroucení železobetonových konstrukcí. To kompozitní výztuž neumí. Snese větší pevnost v tahu (maximum), ale díky nižšímu relativnímu prodloužení o 2,2 % (14 % ocel 35GS) dochází k přetržení rychleji.

Graf napětí ve výztuži (napětí) versus relativní prodloužení (přetvoření)

Z grafu je také zřejmé, že v zóně působení výztuže v betonu (zóna je označena tečkovanou čarou) má ocelová výztuž mnohonásobnou výhodu (graf v této zóně je vyšší). Ocelová výztuž při protažení o 0,2-0,3% již funguje při plném zatížení. Zatímco kompozitní výztuž v této zóně prakticky nepřebírá zátěž a natahuje se dále, jako elastický pásek od spodků. Průsečík grafů se vyskytuje blízko 1.5% rozšíření. Pro rozpětí 6 metrů je to téměř 80 mm. Při takovém prodloužení se v betonu objevují trhliny a průhyb desky je viditelný pouhým okem.

Abychom to vysvětlili jednodušeji, ocelová výztuž přebírá zatížení rychleji (s menším prodloužením) a má také tekutost, což jí umožňuje déle odolávat zatížení při extrémních hodnotách. Kompozitní výztuž toto nemá. Zatáhneme za něj, aby se zlomil, graf ukazuje přímku a zlomí se s třeskem.

Nepříliš chytří manažeři a marketéři si přitom do srovnávacích tabulek konkrétně píší slovo STRENGTH LIMIT, o síle v provozním rozsahu mlčí.

Neméně důležitým a možná ještě důležitějším ukazatelem je modul pružnosti v tahu. Modul pružnosti ukazuje, jak moc se výztuž natáhne při konkrétním zatížení. K tomu stačí jednoduše vydělit zatížení výztuže (v MPa) jejím modulem pružnosti (v MPa). Sklolaminát má modul pružnosti, který je téměř čtyřikrát menší než u oceli, sklolaminát stejného průřezu jako ocel se roztáhne téměř čtyřikrát více než ocel a takové deformace jsou pro konstrukce nepřijatelné. V tomto ohledu je použití kompozitní výztuže vhodné pouze v případě, že je předepnuto na hodnoty blízké limitu. Dodržet takovou technologii v podmínkách individuální výstavby (na staveništi) je technicky nemožné.

Existuje několik dalších faktorů, které nejsou ve prospěch kompozitní výztuže.

Dotvarování výztuže. Protože kompozitní výztuž sestává z vláken a polymerního pojiva, její vlastnosti v betonu jsou značně ovlivněny vlastnostmi tohoto pojiva. V případě kompozitní výztuže je pojivo tekuté a časem se vrchní vrstva přilnutá k betonu dotvaruje vzhledem ke středovým vláknům a škodlivé prodloužení se ještě prohloubí.

Nemožnost výroby rohů ve tvaru L a U na místě. Kompozitní výztuž se neprohýbá. Nebo spíše se ohne, ale po odstranění zátěže se okamžitě narovná. To znamená, že není možné vyrábět G- a P-prvky na místě. Bude nutné je objednat u výrobce.

Teplotní odolnost. Při přiblížení k 60 stupňům prudce vzroste tekutost pojiva ve výztuži kompozitu, což vede k jeho zeslabení a snížení odolnosti a již při sto stupních se voda v pojivu a v přilehlých vrstvách betonu vaří a ničí kompozit. zesílení. To znamená, že pokud je deska nebo konstrukce vyztužená kompozitní výztuží vystavena vysokým teplotám (požáru), konstrukce se jednoduše zhroutí.

Chemická odolnost. Zásaditá povaha betonu ničí pojivo a časem snižuje přilnavost vnějších vrstev kompozitní výztuže k betonu.

• Nízká hmotnost – s kompozitní výztuží se lépe pracuje, o transportu nemluvě. Vždyť se prodává v zátokách.
• Nízká tepelná vodivost je ideální variantou pro zpevnění konstrukcí z dvojitého blokového nebo cihelného zdiva.
• Dielektrikum – neabsorbuje rádiové vlny. Žádný efekt Faradayovy klece.

Jaké závěry lze vyvodit ze všeho výše uvedeného? Kompozitní výztuž rozhodně není vhodná pro konstrukci monolitických podlahových desek, nosníků a jiných kritických konstrukcí. S velkou opatrností as nárůstem o 1-2 velikosti můžete riskovat použití jako základové mříže, ale pouze v případě, že je na mřížku nalita monolitická deska s ocelovou výztuží. No, a samozřejmě, kompozitní výztuž je vhodná pro nalévání skleníků a plotů. Obecně v konstrukci, kde spolehlivost není kritickým ukazatelem.