V souvislosti s výskytem takového nového konstrukčního stavebního materiálu – sklolaminátové výztuže na trhu, která je navržena jako náhrada tradičních válcovaných kovových výztužných tyčí, mají lidé mnoho otázek o tomto materiálu.
A jedna z hlavních otázek samozřejmě zní: jaké nevýhody má sklolaminátová výztuž a jaké nevýhody?
Výztuž ze skelných vláken jako taková nemá žádné nevýhody, existují materiálové vlastnosti a technické vlastnosti, které se liší od válcovaných kovových výztužných tyčí a které je třeba vzít v úvahu při navrhování, a to:
- vysoká pevnost v tahu – 1000 – 1100 MPa;
- nízký modul pružnosti – 50000 MPa,
- koeficient prodloužení – 2,2%, u kovové výztuže je toto číslo 14 – 25%,
Na základě těchto charakteristik je nutné provést výpočty pro vyztužení betonové konstrukce výztuží ze skelných vláken. Ale přesto má výztuž ze skelných vláken určité významné nevýhody.
Nevýhody sklolaminátové výztuže
Nejzávažnější nevýhodou a nevýhodou sklolaminátové výztuže je, že do výroby tohoto materiálu se dnes zapojuje každý, a to je právě ta nejzávažnější a nejnebezpečnější nevýhoda, lidé kupují použité linkové stroje na výrobu výztuže, dávají je do garáže a vyrábějí kompozitní tvarovky, přestože nemají znalosti potřebné k výrobě tohoto materiálu.
Výroba výztuže ze skelných vláken je přitom velmi high-tech proces, který vyžaduje striktně definovaný přístup ke všem jeho fázím, počínaje výběrem surovin, například vlákna musí být třídy E – borosilikát, pryskyřice pro jejich připojení musí být na epoxidové bázi.
Při navíjení výztuže do svitků je nutné dodržet určité požadavky, aby se zabránilo vzniku trhlin na povrchu tyče, a to je pouze špička ledovce, ve skutečnosti je takových aspektů mnohem více výroba sklolaminátové výztuže. To vše přitom mohou dělat i lidé, kteří takové znalosti nemají.
Další významnou nevýhodou sklolaminátové výztuže je, že po velmi dlouhou dobu byl tento materiál vyráběn výhradně podle technických specifikací – TU, neexistoval pro něj žádný regulační dokument GOST upravující požadavky na to, jaká by měla být výztuž ze skelných vláken, takže mnoho výrobců se uchýlilo k různým trikům. snížit náklady na své výrobky a prodat je levněji, čímž přiláká zákazníky.
Můžete například výrazně podcenit průměr samotné tyče (těla výztuže) a změřit průměr vnějším vinutím, které zajistí přilnavost výztuže k betonu, ale neunese silové zatížení. Plocha průřezu výztužné tyče je tedy odpovídajícím způsobem menší, a proto odolá menšímu zatížení v lomu a tahu. To je takový pseudomarketingový tah.
Nevýhody sklolaminátové výztuže
To je jedna z významných nevýhod sklolaminátové výztuže. Zvětšení vzdálenosti mezi závity periodického profilu výztuže, které zajišťuje přilnavost výztužné tyče k betonu, je naštěstí poměrně vzácné, i když od některých výrobců můžete slyšet, že periodický profil – vinutí, neposkytuje přilnavost k beton, ale plní další funkce, ale není tomu tak, zde je citace z GOST 31938-2012: “P. 3.24 Kotevní vrstva: Příčné výstupky tvořené navinutím vrstvy souvislého vlákna na nosnou tyč, určené ke zvýšení adhezní pevnosti výztuže k betonu.“
Níže na fotce jsou prezentovány vzorky výztuže od pěti různých výrobců (klikněte pro zvětšení), všechny vzorky o průměru d 8 mm, i pouhým okem vidíte, že všechny mají různé tloušťky výztužné tyče (těla ) a různé periodické profily.
Zdá se, že všechny tyto podvody by měly zmizet se zavedením GOST pro nekovovou výztuž: GOST 31938-2012, tento regulační dokument dává jasné požadavky na to, jaká kompozitní výztuž by měla být, jak se měří jmenovitý průměr, jaká je tažná, tlaková a pevnost tyče by měla být. průřez před a po alkálii, stanovení adhezní pevnosti k betonu před a po alkálii, stanovení odolnosti proti alkáliím a stanovení maximální provozní teploty nekovové výztuže, a zkoušky v souladu s GOST určují dlouhodobou pevnost výztuže v agresivním prostředí a charakteristiky trvanlivosti.
Ale všechno se ukázalo být přesně naopak, okamžitě byli všichni výrobci certifikováni pro shodu s GOST a začali své certifikáty rozptylovat všemi směry. Budeme mluvit o tom, co se skutečně děje a jak nespadnout na padělek, ale „GOST“ armatury v jiném článku.
Níže jsou fotografie (pro zvětšení klikněte), kde můžete vidět, jak prodávají výztuž ze skelných vláken „GOST“ o průměru 10 mm, což ve skutečnosti není, protože pevnostní tyč je 8 – 8,5 mm a pouze podél vnějšího obrysu periodického profilu je tyč rovna 10 mm.
Taková výztuž nemůže splňovat požadavky GOST, neprojde zkouškou na stanovení jmenovitého průměru metodou hydrostatického vážení, ne, samozřejmě projde, ale bude to výztuž jiného jmenovitého průměru, v nejlepším případě 8 mm. 9 mm, bude plocha průřezu menší, proto taková výztuž nevydrží zatížení, které by měla vydržet tyč o průměru 10 mm.
Naše společnost prodává sklolaminátovou výztuž “ROCKBAR”, kterou vyrábí závod Galen, výrobky tohoto výrobce prošly sadou testů na shodu s řadou požadavků GOST na NIIZHB pojmenovaném po něm. Gvozdev, právě tento institut vyvíjel standard pro nekovové výztuže.
Závod Galen vyrábí kompozitní materiály již 12 let a to už o něčem vypovídá, z jeho produktů byly postaveny výškové budovy ve Spojeném království a most v Severním Irsku, výrobky jsou dlouhodobě certifikovány normami ISO, BBA, a při dodržení všech nezbytných požadavků není pochyb.
Například na fotografii níže (pro zvětšení klikněte) je výztužná tyč z kompozitu Rockbar o průměru 10 mm a plně odpovídá deklarovanému průměru.
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.