ГОСТ 32492-2013. Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Методы определения физико-механических характеристик
Композитная арматура – легкий, прочный и коррозионностойкий материал, активно используемый для армирования бетонных конструкций. ГОСТ 32492-2013 регламентирует методы испытаний физико-механических характеристик таких материалов, определяя их прочностные свойства, устойчивость к деформации и другие параметры, важные для строительной отрасли.
Арматура композитная (АК) представляет собой стержень, изготовленный из стеклянных, базальтовых или углеродных волокон, склеенных термостойкими полимерами. По видам классифицируется на:
- АСК (стеклокомпозитная, из стекловолокна и специальных смол);
- АБК (базальтокомпозитная, из волокон базальта и органических смол);
- АУК (углекомпозитная, из производных углерода);
- ААК (арамидокомпозитная, из полиамидных волокон);
- АКК (комбирированная композитная, стержни из стекловолокна, внешняя намотка из базальтопластика).
Композитная арматура в подавляющем большинстве случаев заметно отличается в лучшую сторону от стальной.
Характеристики композитной арматуры
АК имеет два вида профиля – условно-гладкий и периодический. В первом случае поверхность арматуры покрывается кварцевым песком мелких фракций, во втором – на стержень наматывается жгут из стекловолокна. Оба профиля существенно улучшают адгезионные свойства арматуры. Особенно ярко это проявляется при выполнении бетонных работ.
Основные преимущества композитной арматуры:
- Небольшой вес (легче однотипной металлической в восемь раз);
- Высокая прочность (прочнее стальной в три раза);
- Экономичность (дешевле металлической, низкие расходы при транспортировке, экономия электроэнергии при монтаже – нет необходимости в электросварке);
- Длительный срок эксплуатации (не взаимодействует с кислотами и щелочами, устойчива к коррозии);
- Радиопрозрачность (не создает препятствий для прохождения радиоволн);
- Низкая теплопроводность (в 100 раз ниже, чем у металлической);
- Коэффициент расширения идентичен коэффициенту расширения бетона (исключает возникновение трещин в бетонных конструкциях).
К положительным свойствам АК следует отнести простоту ее монтажа в ЖБК. Для вязки арматуры не требуются электросварка или соединительные муфты.
Наряду с положительными свойствами в АК присутствуют и отрицательные. Наиболее значимым из них является низкий модуль упругости (в четыре раза ниже, чем у стальной). Это говорит о том, что композитную арматуру при изготовлении перекрытий необходимо использовать крайне осторожно, поскольку она легко изгибается.
Следующий недостаток – низкая термостойкость. При температуре выше 200 °С происходит изменение физико-механических свойств арматуры. Таким образом, высокотемпературный нагрев конструкции с АК исключается.
Физико-механические и химические свойства композитной арматуры
Основные характеристики и их числовые значения указаны в таблице 1.
| Наименование характеристики | Значение для АК вида | |||
| АСК | АБК | АУК | АКК | |
| Предел прочности при растяжении, МПа, не менее | 1000 | 1000 | 1400 | 1000 |
| Модуль упругости при растяжении, МПа, не менее | 50000 | 50000 | 130 | 60 |
| Предел прочности при сжатии, МПа, не менее | 300 | 300 | 300 | 300 |
| Предел прочности при поперечном срезе, МПа, не менее | 150 | 150 | 200 | 150 |
| Предел прочности сцепления с бетоном, МПа, не менее | 12 | |||
| Снижение предела прочности при растяжении после выдержки в щелочной среде, %, не более | 20 | |||
| Водопоглощение, %, не более | 0,15 | |||
| Концентрация выделяемых летучих веществ в воздухе по фенолу и формальдегиду, мг/м³, не более | 0,003 | |||
| Концентрация выделяемых летучих веществ в воздухе по толуолу, мг/м³, не более | 0,600 | |||
| Эффективная удельная активность природных радионуклидов, Бк/кг, не более | 370 | |||
Таблица 1
Применение АК в народном хозяйстве
В сравнении с металлической композитная арматура имеет ряд качеств, делающих ее более приемлемой во многих аспектах применения. Наиболее широкое использование АК нашла в строительстве. В настоящее время без нее невозможно представить:
- Армирование ЖБК и изделий;
- Укрепление насыпей, откосов дорог, железнодорожных путей;
- Берегоукрепление;
- Армирование дорожных плит;
- Армирование кирпичных и блочных кладок;
- Строительство водоканалов, морских и припортовых сооружений;
- Сельское хозяйство, обустройство дачных участков.
Необходимо отметить, что композитная арматура еще не полностью проявила себя во всех сферах жизнедеятельности, поскольку является относительно новым материалом. Но уже сейчас можно с уверенностью прогнозировать ее более широкое применение в ближайшем будущем.
Испытания качества АК
Методы определения физико-механических характеристик (соответственно качества арматуры композитной) закреплены в ГОСТ 32492-2013.
В качестве примера рассмотрим порядок испытания АК на осевое растяжение.
Образцы для испытаний подбираются методом случайного отбора от контролируемой партии в количестве шести ед. См. рис. 1, где: d – внутренний диаметр; h – высота поперечных выступов; t – шаг поперечных выступов; b – ширина выступа.
Для арматуры такого профиля (периодического по форме 3ф) стандартом установлены следующие значения размеров (см. табл. 2).
| Номинальный диаметр dН | Внутренний диаметр d | Высота поперечных выступов h | Шаг поперечных выступов t | ||
| 6,0 | 5,8 | + 0,40 - 0,30 | 0,55 | ± 0,15 | 10 |
| 6,5 | 6,3 | ||||
| 7,0 | 6,8 | ||||
| 7,5 | 7,3 | ||||
| 8,0 | 7,8 | ||||
| 8,5 | 8,3 | ||||
| 9,0 | 8,8 | ||||
| 9,5 | 9,3 | ||||
| 10,0 | 9,8 | ||||
| 11,0 | 10,8 | 0,65 | ± 0,25 | ||
| 12,0 | 11,8 | ||||
| 13,0 | 12,8 | ||||
| 14,0 | 13,8 | ||||
| 15,0 | 14,8 | ||||
| 16,0 | 15,8 | ||||
| 17,0 | 16,8 | ||||
| 18,0 | 17,8 | + 0,40 - 0,30 | 0,70 | ± 0,40 | 10 |
| 20,0 | 19,7 | ||||
| 22,0 | 21,7 | ||||
Таблица 2
Длину испытательных муфт подбирают таким образом, чтобы разрыв образца происходил в пределах рабочего участка без проскальзывания в муфтах. Рекомендуемая ГОСТ конструкция муфты показана на рис. 2.
Рисунок 2
Одновременно ГОСТ устанавливает размеры опытных образцов и испытательных муфт (см. табл. 3).
| Номинальный размер АК | Испытательная муфта | ||
| Внешний диаметр, мм | Минимальная длина, мм | Толщина стенки, мм | |
| от 4 до 10 | 35 | 300 | от 3 до 5 |
| « 12 « 16 | 42 | 350 | |
| « 18 « 22 | 48 | 450 | |
| « 22 « 30 | 60 | 500 | |
Таблица 3
Аппаратура и лабораторные принадлежности включают:
- Испытательная машина МИМ – подбирается по ГОСТ 28840-90, обязательные параметры – измерение нагрузки и расстояния между траверсами до 0,5 %, регулируемую скорость перемещения траверсы 5-100 мм/мин;
- Экстензометр – должен обеспечивать запись удлинения образца с точностью до 0,01 %;
- Штангенциркуль – для измерения геометрических размеров образца, подбирается по ГОСТ 166-89;
- Рулетка – для измерения длины пробы, подбирается по ГОСТ 7502-98.
Испытания проводятся при температуре 25 ± 10 °С, относительной влажности воздуха 45-80 % (ГОСТ 15150-69).
Образец надежно фиксируется в захватах испытательной машины. Экстензометр устанавливается посередине рабочего участка. Включается система регистрации данных. После этого к образцу прикладывается нагрузка до его полного разрушения. Время испытания от 3 до 10 минут при постоянной скорости нагружения.
Системой регистрации строится диаграмма «нагрузка – деформация».
После разрушения образца испытательная машина выключается и производится обработка полученных данных с использованием специальных математических формул.
Кроме испытания АК на осевое растяжение ГОСТ определяет методы:
- Определения номинального диаметра;
- Испытания на сжатие;
- Испытания при поперечном срезе;
- Определения предела прочности сцепления с бетоном;
- Испытания на продольный изгиб.
После проведения всех испытаний АК составляется протокол, в котором отражаются:
- Сведения об образцах;
- Наименование организации, проводившей испытания;
- Дату проведения испытаний;
- Геометрические характеристики образцов;
- Значения измеряемых характеристик;
- Значения определяемых характеристик и результаты их статической обработки;
- Диаграмма «нагрузка – деформация» каждого образца;
- Сведения о специалистах, проводивших испытания и их подписи.
Подходящее оборудование
