Історія створення та застосування композитної арматури в країнах світу

Починаючи з шістдесятих років двадцятого століття, у будівельній індустрії почало порушуватися питання про створення матеріалу та виробництво з нього замінника металевої арматури. Таким матеріалом став склопластиковий композит. Нова композитна арматура багато в чому виправдала і навіть передбачила очікування будівельників.

Причини, які стали каталізатором і прискорили наукове та технологічне забезпечення у цьому напрямі, були такі:

Стрімке збільшення обсягів будівельних споруд із елементами конструкцій з армованого бетону. У процесі експлуатації він піддається впливу агресивних середовищ. Тому зі сталевою арматурою та її недостатньою стійкістю до корозії завдання продовження термінів служби залізобетонних об'єктів ставало важкоздійсненним.
Наростаюча потреба сучасного суспільства в наявності будівель для медичних установ та науково-дослідних центрів зі стінами, що мають високі антимагнітні та діелектричні показники.
Виявилася тенденція зростання дефіциту заліза і легуючих металів для виробництва арматурної сталі через збільшення її витрати і зростання цін на саму арматуру.

Розробка та застосування композитної арматури в СРСР та РФ

Основним матеріалом для нової арматури у СРСР стало скловолокно. Воно мало круглий переріз діаметром 10-15 мкР і залишалося абсолютно інертним до дії багатьох лугів. Для формування арматурного стрижня зі скловолокон як зв'язування використовувалася поліефірна, епоксидна або інша подібна синтетична смола.

У 60-ті роки радянськими вченими було організовано експериментальне виробництво першої неметалевої арматури. Його метою було ретельневивчення фізичних та технічних особливостей виробу. В результаті різних спостережень та дослідів, проведених над стрижнем п'ятиміліметрового склопластикового композиту, було визначено такі значення його основних характеристик:

початковий модуль Юнга – 50 гПа;
опір на розрив - 15 ГПа;
щільність матеріалу – 2 т/м³;
тривале збереження міцності у оптимальному температурно-вологісному режимі – 65%.

З деяких організаційних причин налагодити масштабний випуск великої кількості композитної арматури не вдалося. Але все ж таки будівельники змогли побудувати і ввести в дію цілу низку промислових цивільних об'єктів з її застосуванням. Деякі їх експлуатуються і зараз. Так у радянський період та перші роки перебудови були створені пробні споруди:

Досвідчені сектори ЛЕП з бетонними траверсами, армованими склопластиковими стрижнями у столиці, Ставрополі, Батумі, а також Гродно (1969-1979 р.).
У місті Рогачові та одночасно в Червені були побудовані оригінальні конструкції насувні склади. Похилі елементи арок у них армовані композитним дротом діаметром 6-8 мм (1976).
У Радянському союзі вперше було збудовано клеєний з деревини міст. У ньому використовувалася 4-міліметрова арматура з композиту. Проект належить Хабаровському політехнічному інституту (1975).
У Примор'ї й досі функціонує міст на річці Шкотівка, армований композитними стрижнями (1981 р.).
Ще один такий міст зданий в експлуатацію в Хабаровському краї (1981).

За результатами тестування ефект попередньої напруги для композитної арматури в мостах, збудованих у 1975-1989 р., залишився тим самим.

Починаючи здвохтисячного року, в Україні після тривалої паузи були продовжені дослідження з розробки технологій для нових зразків АСД. Такі наукові центри, як НДІЖБ, ФГУП «НІЦ МАТИ» спільно з ТОВ «Ярославський завод композитів» стали авангардним ядром у цьому питанні. Завдяки їх зусиллям розроблено та засновано метод безфільєрної технології. Виробники вважають його одним із найбільш перспективних і перспективних методів.

Створення та освоєння склопластикової арматури за кордоном

Міцні та хімічно нейтральні композитні матеріали, розроблені для аерокосмічної індустрії, стали фундаментом у народженні нових технологій у будівництві. Вчені та інженери заходу та СРСР почали придивлятися до скловолокна як альтернативного матеріалу для армування бетону в один час. Але до 1970 року отримати дешеву АСП не вдавалося, тому її застосування було обмежене.

У 80 та 90 роки за розробку та виробництво арматури з FRP взялася корпорація США Marshall-Vega Inc. Її продукція була задіяна у будівництві наступних об'єктів:

мостів у містах Поттер Каунті, Беттендорф;
припортових споруд;
медичних будівель з розташованим у них обладнанням та приладами резонансної томографії (лікарня Майо в Рочестері та інститут охорони здоров'я у Бетезді).

У Південній Америці використання композитної арматури звелося до будівництва у Колумбії виноробного заводу 1998 року. А ось у Канаді досвід впровадження арматури з FRP багатший. Там у 90-ті роки 20-го століття було реалізовано чотири проекти автодорожніх мостів. У всіх цих об'єктах застосовувалася композитна арматура. Канада і сьогодні залишається лідером на американському континенті щодо споживання неметалевої арматури для будівництва мостового полотна.

УЄвропі пальма першості в освоєнні армування бетону склопластиком належить Німеччині. Перший автодорожній міст, армований склопластиковими переднапруженими стрижнями, був збудований у 1986 році. Зараз у країнах Євросоюзу програму покращення волоконних композитів та створення нових будівельних технологій із їх застосуванням очолює та курирує компанія EUROCRETE.

Різні види неметалевої арматури стали особливо популярними і набули великого поширення в розвинених країнах далекосхідної Азії. Наприклад, наприкінці минулого століття Японія мала вже сто з лишком побудованих бетонних об'єктів, укріплених композитною арматурою. Найбільшим споживачем склопластикової арматури в наш час вважається Китайська Народна Республіка. Тут цей будматеріал застосовується у всіх сучасних мега конструкціях, починаючи з мостів та всіх видів транспортних магістралей та закінчуючи різними промисловими будинками та спорудами.