Центр — Армированные противопожарные стёкла

В настоящее время в противопожарных дверях и остекленных противопожарных перегородках применяются пожаростойкие стекла обеспечивающие при испытаниях и эксплуатации показатели огнестойкости элементов заполнения противопожарных преград по целостности и теплоизолирующей способности. В ряде действующих нормативных документов (см. ссылки ниже) указано обязательное использование армированных стекол, которые в традиционном их исполнении не соответствуют основным требованиям предъявляемым к противопожарным конструкциям, т.к. только некоторые из них могут выдержать огневые испытания и только по показателю целостности (до 30 минут).

         Можно предположить, что «традиция» использования армированных стекол уходит в те времена, когда противопожарные конструкции изготавливались обивкой деревянных дверей «железом по асбесту» или любая металлическая дверь признавалась противопожарной, т.к. была изготовлена из негорючих материалов, также ранее не существовало требований к обязательной сертификации и методик испытаний данных конструкций. Но их использование, в первую очередь, обусловлено требованиями безопасности.

         Кроме противопожарных конструкций армированные стекла предписаны к использованию в обычных дверях с остеклением, расположенных на путях эвакуации, с целью обеспечения защиты от поражения людей осколками стекол при возможном разрушении в период проведения экстренной эвакуации. В этих целях допускается использование специальных термоупрочненных стекол и многослойных ударопрочных стекол стойких к удару мягким телом, имитирующим механическое воздействие тела человекадвижущегося с различной скоростью при столкновении со стеклом. 

          При расчете скорости движения людей во время эвакуации, эти показатели должны соответствовать требованиям класса защиты СМ 2 или СМ 3, в зависимости от средней расчетной скорости движения людских потоков при эвакуации.  Стекло, армированное стальной проволокой (сеткой), предназначенное для заполнения световых проемов и устройства ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения должно соответствовать ГОСТ 7481-2013 «Стекло армированное. Технические условия».

          В настоящий момент нормативными правовыми актами Российской Федерации по пожарной безопасности и нормативными документами по пожарной безопасности не регламентирована возможность применения специальных пленок для армирования остекления дверей на путях эвакуации.  Это, возможно, сделано потому, что все материалы, используемые при отделке на путях эвакуации должны быть не горючими с классом их пожарной опасности К0 — для конструкций, выполненных только из негорючих материалов (НГ), при этом показатели пожарной опасности материалов уплотнителей и герметиков не учитываюся.

          Важным фактором для игнорирования требований по использованию армированных стекол является практическое отсутствие на российском рынке полированных армированных стекол, а светопропускание узорчатых стекол существенно ухудшает их эстетические и эксплуатационные показатели на путях эвакуации, где визуальный контроль состояния задымленности и наличия других опасных факторов пожара является одним из важнейших в экстренных ситуациях.

Таким образом нормативные требования по использованию армированных стекол в противопожарных конструкциях, как правило, не исполняются ввидуотсутствия на российском рынке армированных пожаростойких стекол отвечающих противопожарным требованиям по теплоизолирующей способности, а также полированных армированных стекол, которые можно использовать в составе многослойных пожаростойких стеклопакетов.

           Технология изготовления пожаростойких многослойных стекол с использованием заполнения межслойного пространства специальным фотоотверждаемым полимером, собственного производства, позволяет компании ДВР ЦЕНТР устанавливать внутри стеклопакетов стальные сварные арматурные сетки, покрытые порошковой полимерной краской.  

        В результате проведенных лабораторных испытаний установлено соответствие следующим показателям:

• Огнестойкость – от 15 до 120 минут (в зависимости от толщины и сочетаний слоев заполненных огнестойким полимером камер), при этом общая толщина стеклопакетов уменьшена за счет уменьшения слоя полимера на 25%, т. к. сетка максимально долго удерживает от разрушений фотоотверждаемую композицию при огневом воздействии, что соответственно повышает огнестойкость.
• Светопропускание – не менее 86% (в зависимости от общей толщины стеклопакета).
• Безопасность при эксплуатации (ударопрочность стекол – стойкость к удару мягким телом) – до показателя СМ 3.

       Также установлено существенное улучшение эксплуатационных показателей по сравнению с традиционными армированными стеклами:

• Шлифованные края стеклопакетов с арматурной сеткой внутри позволяют исключить повреждения людей при раскрое стекла и его монтаже в строительную конструкцию
• Шлифованные поверхности стеклопакетов, в отличии от узорчатого стекла, позволяют изготавливать сборные стеклопакеты с воздушными камерами для наружного применения
• Выбор цвета сетки внутри по стандарту РАЛ и возможность расположения линий сетки по диагонали дает архитекторам и дизайнерам дополнительные эстетические возможности 

        В соответствии с вышеизложенным можно утвердительно сказать, что исполнение нормативных требований к остеклениям конструкций, используемых на путях эвакуации, армированными стеклами соответствующими требованиям безопасности и огнестойкости возможно и должно исполняться, т. к. технология изготовления огнестойких стеклопакетов с использованием фотоотверждаемых композиций (полимеров), имеющая широкое распространение в Российской Федерации, позволяет обеспечить данные требования, подтвердить заявленные показатели соответствующими протоколами испытаний на огнестойкость, светопропускание и безопасность при эксплуатации, причем данные технические решения не приведут к увеличению стоимости готовых конструкций и изделий, что существенно в сегодняшней экономической ситуации на строительном рынке Российской Федерации.

Генеральный директор ДВР Центр  В.Баралейчук

07.02.2019

           Нормативные ссылки:

СП 2.13130.2012 «СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ ОБЪЕКТОВ ЗАЩИТЫ».

5.4.16. В лестничных клетках зданий высотой не более 15 м и зданий классов функциональной пожарной опасности Ф1.3 и Ф1.4, независимо от их высоты, допускается предусматривать двери с ненормируемым пределом огнестойкости. При этом в зданиях высотой более 15 м указанные двери должны быть глухими или с армированным стеклом.

 СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. ЭВАКУАЦИОННЫЕ ПУТИ И ВЫХОДЫ».

4. Общие требования 

4.2 Эвакуационные и аварийные выходы 

4.2.7 Двери эвакуационных выходов из поэтажных коридоров, холлов, фойе, вестибюлей и лестничных клеток не должны иметь запоров, препятствующих их свободному открыванию изнутри без ключа. В зданиях высотой более 15 м указанные двери, кроме квартирных, должны быть глухими или с армированным стеклом. 

 5.4 Многоквартирные жилые дома (Ф1.3) 

5.4.5 В лестничных клетках и лифтовых холлах допускается предусматривать остекленные двери, при этом в зданиях высотой четыре этажа и более — с армированным стеклом. 

6. Зрелищные и культурно-просветительские учреждения (класс Ф2) 

6.1.42 Внутренние стены и перегородки (в том числе из светопрозрачных материалов), отделяющие пути эвакуации, следует предусматривать из негорючих материалов с пределом огнестойкости не менее (R)EI 45.

СП 54.13330.2016 «ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ МНОГОКВАРТИРНЫЕ» (Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003)

7. 2. Обеспечение эвакуации

7.2.3 В лестничных клетках и лифтовых холлах необходимо предусматривать остекленные двери с армированным стеклом. Допускается применять другие виды противоударного остекления, обеспечивающие безопасность людей и соответствующие требованиям стандартов по классу защиты.

  Постановление Правительства РФ от 25.04.2012г. №390 (в ред. от 30.07.2017 г.)

«О противопожарном режиме»

36. При эксплуатации эвакуационных путей, эвакуационных и аварийных выходов запрещается:

е) заменять армированное стекло обычным в остеклении дверей̆ифрамуг;

 ГОСТ 30826-2001 Стекло многослойное строительного назначения. Технические условия

4.1.6 Многослойное стекло, стойкое к удару мягким телом (мешком), имитирующим механическое воздействие тела человека, движущегося с различной скоростью при столкновении со стеклом, должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 7. 

Таблица 7

Ударостойкие стекла сохранят вас от бесцеремонного вторжения

Москва и Московская область

+7 (495) 108-06-84

с 9-00 до 20-00

Можно принимать разные меры по обеспечению безопасности помещения со стороны окон квартиры или дома: ставить взломостойкую фурнитуру, датчики сигнализации, решетки, рольставни. Один из способов решения проблемы — установка ударопрочных окон. Это идеальный вариант для тех, кто не любит решетки за окнами.

Можно ставить сколько угодно взломостойкой фурнитуры, но если существует реальная опасность того, что по окну может быть нанесен удар и оно будет разбито, за сохранность имущества всегда будет болеть сердце. Сохранить спокойствие, нервы и материальные ценности поможет установка ударопрочных окон. Что такое ударопрочные окна и какие они бывают?

Что такое ударопрочные окна

Ударопрочные окна — отличный вариант для установки на нижних жилых этажах, в магазинах и офисах, в ресторанах, в образовательных учреждениях. Ударостойкие стеклопакеты не только защитят от случайного попадания ветки или камня брошенного порывом ветра, но и от прицельного удара тяжелым инструментом.

Стойкость стеклопакета к внешнему воздействию определяется наличием в нем упрочненного стекла. Вариантов упрочнения стекла существует три:

• армирование стекла пленкой из поливинилбутираля PVB;
• триплекс — склеивание нескольких стекол в один блок. Степень ударопрочности триплекса зависит от его толщины, то есть, от количества слоев стекла. Если триплекс все-таки разбить, осколки стекла останутся налипшими на связующем клеящем материале;
• из закаленного термически стекла.

Армирование пленкой

Армирование пленкой увеличивает стойкость стекла в 3-5 раз. Если стекло разрушить, осколки останутся на полимерной пленке. Армирующая пленка недорого стоит и не прибавляет веса конструкции, она увеличивает тепло- и звукоизоляционные характеристики стекла. На стекле пленка практически незаметна — коэффициент светопропускания равен 85%, в то время как у обычного стекла — 90%.

Класс защиты стекла определяют испытания на ударостойкость. На армированный стеклянный лист сбрасывается стальной шар массой 4110г. Шар, сброшенный с определенной высоты, не должен пробить стекло. Высота сбрасывания шара и является определяющей для классификации защиты.

Закаленное стекло

У термически закаленного стекла предел ударостойкости в 4-6 раз больше, чем у обычного. Прочностные качества усиливаются в результате термообработки: лист нагревается до + 600°С и остужается. В результате появляется напряжение поверхности стекла, увеличивающее стойкость изделия к механическому воздействию. Каленое стекло отличается высокой степенью безопасности — если его все-таки разбить, оно рассыпется на затупленные, полностью безопасные фрагменты. Каленое стекло обладает высокой прозрачностью (до 90%), однако после его изготовления его уже невозможно обработать или просверлить в нем отверстие.

Закаленное термически, безопасное стекло отвечает регламентируемому стандартами набору требований, которые определяют его класс защиты. В зависимости от толщины листа оно должно выдерживать без разрушений падение стального шара с высоты от 2м до 3м и давление от падения 45-килограммового мягкого тела.

Триплекс

Триплекс имеет наиболее высокие ударопрочные характеристики и степень безопасности. Состоит триплекс из нескольких, склеенных листов стекла. Для склеивания берется полимерный состав или пленка из винила. То есть, несколько листов стекла и нескольких слоев поливинилбутиральной или этиленвинилацетатной пленок между ними склеиваются в температурной камере. При одинаковой толщине — триплекс и закаленное стекло по прочности равнозначны, но при разрушении триплекс не теряет целостность — то есть, не разрушается. Иначе говоря, даже если разрушается триплекс, проем все равно остается закрытым.

По ГОСТУ многослойные стекла разделяются на несколько классов:

1. Ударостойкое стекло классов: А-1, А-2, А-3 или P1A — P5A сохраняют безопасность людей, если стекло разбито случайно. Для этого класса характерен начальный уровень антивандальной стойкости.
2. Стекло безопасное в эксплуатации класса CM1 — CM4 обеспечивает средний уровень антивандальной защиты. Это стекло обычно устанавливается в витринах, в стеклянных перегородках, в дверях и в ограждениях.
3. Взломостойкое стекло разделяется на классы Б-1, Б-2, Б-3 или P6B — P8B и способно противостоять многократным ударным воздействиям. Оно обладает высокой степенью антивандальной защиты и применяется для защиты объектов с размещенными материальными ценностями.

В качестве слоев триплекса могут устанавливаться специальные стекла: низкоэмиссионные, тонированные, закаленные, матированные, окрашенные, с пескоструйной обработкой, узорчатые, с шумозащитной пленкой.

Комбинированные решения

Часто закаленное стекло и триплекс устанавливаются в одном стеклопакете: с наружной стороны устанавливается триплекс, а с внутренней ставится закаленное стекло. Возможны в составе многослойных конструкций следующие решения:

• армированные пленкой закаленные стекла; — многослойные триплексы только из закаленных стекол;
• многослойные триплексы с несколькими ПВБ-пленками;
• триплексы с 3-4 листами стекла.

В зависимости от стекол, толщины каждого листа, различают разные типы триплекса по свойствам ударопрочности. Стекло 1 класса защиты может выдержать 30-50 ударов топором масса которого 2кг, стекло 2 класса – может выдержать до 70 ударов. Стекло 3 класса может перенести больше 70 ударов. К примеру, 18-ти мм триплекс, состоящий из 4 стекол в состоянии удержать пистолетную пулю.

Можно вспомнить еще армированные окна, которые сейчас редко где встречаются, но в недавнем прошлом были достаточной популярны. В комбинированное склеенное стекло впаивается еще и армирующая металлическая сетка. Такие стекла утяжеляются за счет сетки, вдобавок имеют неэстетичный внешний вид. Однако у этой системы достаточно высокая функциональность. При нанесенном сильном ударе по стеклу могут пойти трещины, но оно не разлетится осколками. Даже если злоумышленники разобьют стекло, справиться с металлической сеткой у них может не хватить времени.

Комплексная защита ваших окон

Все меры защиты окон по отдельности не являются 100%-но эффективными. Даже, казалось бы, зарекомендовавшие себя на протяжении веков решетки не являются абсолютной панацеей. Если дом старый, решетки можно легко раскачивая, выдернуть из стен. Многое зависит от длины анкеров, крепящих решетки в стены — даже из хороших стен с недостаточно длинными креплениями решетки можно выдернуть, просто зацепив тросом за автомобиль. Если толщина прутов решеток недостаточно велика, их можно перекусить болторезом. Не нужно забывать и о том, что если возникнет пожар, решетки могут стать непреодолимым препятствием для людей запертых внутри.

Взломостойкая фурнитура ничего не стоит, если есть вероятность, что можно незаметно для окружающих выбить стекло битой или монтировкой. Ударопрочное стекло само по себе не будет эффективным, если незащищенную створку можно отжать простой металлической линейкой. Ну и уж, конечно, охрана, приехавшая на вызов, может оказаться заблокированной в пробке.

Статистика показывает, что больше 70% квартирных краж осуществляются через окна. Только комплексное решение защиты окон приведет вас к искомому результату — безопасности имущества. Взломостойкая фурнитура и ударостойкий стеклопакет смогут продержать натиск взломщиков до тех пор, пока не подъедет охрана. Чтобы нанести 50-70 ударов по стеклу требуется достаточно большая сила и выносливость. Столкнувшись с ударостойким стеклопакетом, взломщик даже не будет продолжать попытку проникновения, а убежит.

К другим статьям

Конструкции ПВХ

Алюминиевые изделия

Информация

+7 (495) 108-06-84 [email protected]

Контакты:
Адрес: 143980, Автозаводская, 50 А 143980 Балашиха, микрорайон Железнодорожный

Сертификаты

Армирующие волокна — Vectorply

Введение

Стекловолокно: Е-стекло

Е-стекло («электрическое» стекло) на сегодняшний день является наиболее используемым волокном в армированных пластиковых композитах. Во многих отраслях промышленности он составляет более 90% используемого армирования. Его основные преимущества:

• Низкая стоимость
• Высокая прочность
• Малый вес (относительно стали)
• Высокая химическая стойкость

Основные недостатки:

• Низкий модуль (по сравнению с другими армирующими волокнами)
• Низкая усталостная прочность (по сравнению с углеродными волокнами)
• Большой вес (по сравнению с другими армирующими волокнами)
• Высокая абразивность при механической обработке
• Склонность к коррозии под напряжением

Из-за его широкого использования преимущества имеют тенденцию перевешивать недостатки. Почти все стекловолокна продаются в виде прядей сгруппированных волокон или ровингов, связанных с определенным выходом. Урожайность — это количество ярдов ровинга на фунт. Метрической единицей измерения является TEX, который представляет собой вес в граммах на километр (1000 метров). Уравнение для преобразования между TEX и доходностью (YPP):

Для армирующих тканей, соединенных стежками, типичные размеры используемых ровингов варьируются от 1800 до 113 (от 276 до 4390 TEX). Некоторые распространенные значения выхода стекла и диаметры нитей приведены в таблице ниже:

Диаметр отдельных нитей может быть важен, поскольку он представляет собой отношение площади поверхности волокна к его объему. Меньшие диаметры нитей обеспечивают более высокое отношение площади поверхности к объему, что означает, что у смолы больше площади для связывания. В некоторых случаях филаменты меньшего размера могут давать несколько лучшие свойства.

Стекловолокно: стекло E-CR

Стекло E-CR («электрическое» стекло, устойчивое к коррозии) представляет собой разновидность стекловолокна E, которое более устойчиво к разложению в сильнокислых средах. Основное различие между стеклом E и E-CR заключается в исключении оксида бора (B2O3) из базовой рецептуры. Это отличие привело к тому, что свинцовое стекло E-CR обычно называют «стеклом, не содержащим бора», и его можно найти во многих применениях, связанных с коррозией композитов, таких как трубы, отверждаемые на месте (CIPP), а также резервуары и трубы для хранения химикатов.

Стекловолокно: S-стекло

S-стекло (высокопрочное стекло) — это улучшенное стекловолокно, предназначенное для использования в приложениях с более высокими структурными требованиями. Он имеет значительно более высокую прочность и умеренно более высокую жесткость, чем стандартное волокно из Е-стекла. Плотность S-стекла немного ниже, чем у Е-стекла (2,49 г/см против 2,54 г/см), следовательно, можно ожидать, что ламинат будет на 20-35% легче, чем эквивалент из волокна Е-стекла. Стекло S-2 (а теперь и S-1) — это коммерческая версия стекла S, изготовленная с менее строгими невоенными спецификациями, но по своим свойствам она аналогична. Существуют и другие варианты высокопрочного стекловолокна, такие как базальтовое (также известное как R-стекло), которые также пытаются получить эквивалентные свойства S-стекла по более низкой цене.

Арамид

Арамидные волокна представляют собой высококристаллический ароматический полиамид, производимый экструдированием кислого раствора запатентованного предшественника. Арамидные волокна имеют очень низкую плотность и высокую удельную прочность на растяжение по сравнению с общедоступными армирующими волокнами. Они наиболее известны своим использованием в пуленепробиваемых жилетах, штанах для бензопилы, защитных перчатках и других устройствах, где требуется устойчивость к порезам и устойчивость к повреждениям. Основные преимущества арамидных волокон:

• Легкий вес
• Высокая устойчивость к ударным повреждениям
• Высокая прочность на растяжение
• Умеренно высокий модуль упругости при растяжении (средний между E-стеклом и HS-углеродом)
• Отличное гашение вибрации
• Низкое (отрицательное) продольное тепловое расширение

Основными недостатками арамида являются:

• Очень низкая прочность на сжатие
• Восприимчивость к УФ-излучению
• Труднообрабатываемый
• Высокое влагопоглощение
• Очень высокое поперечное тепловое расширение

Арамидные волокна часто используются в сочетании с другими типами волокон. Это позволяет конструктору использовать их уникальные свойства и малый вес, избегая при этом недостатков. Арамидные волокна продаются в некрученых жгутах по денье (г/9000 м), что связано с пределом текучести или текс следующими уравнениями: аэрокосмической, спортивной, морской и инфраструктурной за последние несколько десятилетий. Сочетание отличной жесткости, прочности, сопротивления усталости и легкого веса делает его идеальным армирующим волокном для высокоэффективных композитов.

Свойства

По сравнению со всеми другими коммерчески доступными армирующими волокнами, углеродное волокно обеспечивает самый высокий удельный модуль и удельную прочность (модуль и/или прочность, деленные на плотность волокна), а также самый широкий диапазон этих свойств.

Другие свойства, такие как высокая усталостная прочность, тепло- и электропроводность, а также низкое тепловое расширение, позволяют использовать углеродное волокно там, где стандартное E-стекло или арамиды не могут. Многоосное армирование, такое как VectorUltra™, позволяет адаптировать эти уникальные свойства к конкретным потребностям любого применения.

Типы углеродного волокна на основе ПАН

На основе ПАН: Наиболее широко доступный и используемый тип углеродного волокна производится из волокна-предшественника полиакрилонитрила (ПАН) специального состава. Углеродное волокно PAN, как правило, классифицируется по трем различным группам в зависимости от модуля:

*Примечание: модуль, прочность и относительное удлинение клюва углеродного волокна являются идеальными значениями, полученными в результате испытаний пропитанной нити, и могут не применяться непосредственно к соответствующей ткани. /композитные свойства из-за смещения волокон, совместимости со смолой и повреждения во время обработки.

Углеродное волокно со стандартным модулем (SM) или высокой прочностью (HS) является наиболее широко используемым и экономичным волокном для промышленных применений, таких как судостроение, ветроэнергетика и транспорт. Этот тип волокна получил свое название от первых лет существования углеродного волокна, когда прочность на растяжение значительно снизилась при увеличении модуля. За это время прочность на растяжение стандартного модульного волокна достигла максимума около 500 тысяч фунтов на квадратный дюйм (3450 МПа), тогда как высокомодульные волокна были намного ниже, около 275 тысяч фунтов на квадратный дюйм (189 МПа). 0 МПа). Углеродные волокна HS по-прежнему имеют одни из самых высоких значений прочности среди всех армирующих волокон промышленного класса, а также модуль примерно в 3 раза больше, чем у стандартного E-стекла. Относительно высокое удлинение до разрыва (1,5-2,0% идеального волокна) углеродных волокон HS также позволяет использовать их в высокодинамичных приложениях, таких как корпуса яхт, мячи для софтбола и кожухи лопастей реактивных двигателей.

Волокна с промежуточным модулем (IM) были разработаны для высокоэффективных аэрокосмических применений, которые требовали более высокой прочности и модуля, чем стандартные углеродные волокна HS. Несмотря на то, что углеродные волокна IM по-прежнему используются в основном в аэрокосмической отрасли, они также используются в высокопроизводительных сосудах высокого давления, лонжеронах парусных лодок и других промышленных применениях, где производительность перевешивает цену.

Высокомодульные (HM) волокна обычно используются в высококачественных спортивных товарах и космических конструкциях, где высокая жесткость и низкое или нулевое тепловое расширение обеспечивают оптимальный вес и характеристики. Как правило, по мере увеличения модуля прочность снижается из-за повышенной кристаллизации волокна. За прошедшие годы были сделаны разработки для увеличения прочности волокон из ТМ, снижения их хрупкости (идеальное удлинение волокна до разрыва все еще составляет около 0,5-1,4%) и увеличения их использования. По мере увеличения модуля растет и цена, что делает HM-волокна самыми дорогими и наименее производимыми углеродными волокнами на основе PAN. Углеродные волокна IM и HM меньше в диаметре, чем волокна HS (5 мкм и 7 мкм соответственно), что обеспечивает более тонкий выход или значение TEX для того же размера жгута.

Размер жгута

Количество нитей на пряжу углеродного волокна обозначается как размер его жгута. Размер жгута обычно указывается в единицах «К» или тысячах нитей. Стандартные размеры жгута варьируются от 1К (1000 нитей) до 48К (48000 нитей) и иногда выше. В большинстве аэрокосмических приложений используются небольшие жгуты углерода, такие как 3K и 6K, в то время как в более промышленных приложениях используются жгуты 12K, 24K и 48K. Как правило, жгуты меньшего размера производят более легкие ткани с хорошим покрытием, в то время как жгуты большего размера производят более тяжелые ткани. Производство жгутов меньшего размера также обходится дороже, чем жгутов большего размера (меньше материала производится при заданной настройке процесса), и, следовательно, они дороже.

В чем разница между армированным стекловолокном полимером (GFRP) и стальной арматурой?

Так как бетон прочен при сжатии и слаб при растяжении, его обычно армируют для создания однородного строительного материала, устойчивого как к сжатию, так и к растяжению.

Эта арматура традиционно состоит из стали из-за ее высокой прочности, низкой стоимости и высокой пластичности. Однако уязвимость стали к коррозии обходится правительствам и владельцам активов в миллиарды долларов затрат на техническое обслуживание для ремонта или замены устаревшей инфраструктуры. В тяжелых случаях коррозия может привести к разрушению конструкции и гибели людей.

Благодаря достижениям в области технологии материалов многие другие материалы стали применяться в железобетоне вместо стальной арматуры. К ним относятся стальные или углеродные волокна, кабели из углеродного волокна, арматура из армированного стекловолокном полимера (GFRP) и даже бамбук. Арматура из стеклопластика

, в частности, все чаще используется в качестве альтернативы стальной арматуре, поскольку она не подвержена коррозии, чрезвычайно легка и не проводит электричество. Эти характеристики делают его долговечным в агрессивных средах, простым в транспортировке и установке, а также полезным для применения в электрических средах, таких как рельсовые конструкции.

Состав стеклопластика и стальной арматуры

Полимер, армированный стекловолокном (GFRP), иногда называемый пластиком, армированным стекловолокном, или стекловолокном, состоит из полимерно-пластиковой матрицы со встроенными стекловолокнами. Полимер для арматуры из стеклопластика обычно состоит из винилэфирной, эпоксидной или полиэфирной термореактивной пластмассы. Сталь представляет собой металлический сплав, состоящий из железа с небольшим процентом углерода.

Различия материалов между стеклопластиком и сталью означают, что их структурные характеристики и долговечность различаются при использовании в качестве армирования в бетоне.

Структурные характеристики стеклопластика по сравнению со стальной арматурой

Арматура из стеклопластика может иметь более чем вдвое большую прочность на растяжение, чем сталь; однако он имеет более низкую прочность на изгиб (изгиб), более низкий предел текучести и более низкий модуль упругости.

Это означает, что стеклопластик может выдерживать более высокие уровни силы, чем сталь, при использовании в ситуациях, когда элемент подвергается растяжению, например, в нижней части свободно опертой балки или в верхней части консольной плиты. Тем не менее, стальная арматура выдерживает более высокие уровни упругого отклонения, чем стеклопластик, прежде чем произойдет текучесть или остаточная деформация.

Сталь характеризуется высокой пластичностью, что означает пластическую деформацию перед разрушением. По сравнению со сталью стеклопластик обладает упругими свойствами и не пластичен, что означает, что он имеет точку разрыва, а не предел текучести.

Эти характерные различия означают, что бетон, армированный стеклопластиком, обычно рассчитан на разрушение бетона при сжатии, в то время как бетон, армированный сталью, обычно рассчитан на предел текучести.

Прогиб в конструкциях, армированных стеклопластиком, больше, чем в стали, из-за более низкого модуля упругости стеклопластика. Это может потребовать больших размеров сечения или более высокого коэффициента армирования для использования в конструкционных приложениях.

Стеклопластик имеет значительно большую прочность сцепления с бетоном, чем сталь, что делает бетон, армированный стеклопластиком, более устойчивым к растрескиванию. Кроме того, устойчивость к растрескиванию в водной среде у конструкций из стеклопластика (0,7 мм) выше, чем у стали (0,4 мм) из-за коррозионной стойкости стеклопластика.

Стеклопластик обладает в 20 раз большей усталостной прочностью, чем сталь, что делает стеклопластик более долговечным при циклических нагрузках — 420 684 цикла для стеклопластика по сравнению с 23 162 циклами для стали.

Стеклопластик в четыре раза легче стали, что облегчает его транспортировку и обработку рабочими, а также снижает собственный вес бетонных конструкций.

Характеристики долговечности стеклопластика по сравнению со стальной арматурой

Долговечность стальной арматуры в конечном счете зависит от количества бетонного покрытия, обеспечивающего ее защиту в стабильной щелочной среде внутри затвердевшего бетона. Со временем углекислый газ и хлориды из воздуха или воды проникают в поры бетона и снижают щелочность или уровень рН затвердевшего бетона.

В конце концов, эти углеродные и хлоридные агенты проникают вглубь стальной арматуры и снижают уровень pH вокруг стали, разрушая защитную «пассивацию»

слой, защищающий сталь от коррозии.

Проектирование железобетонной конструкции со сроком службы 100 лет в прибрежных, соленых или других суровых условиях часто требует указания высокого защитного слоя бетона (значительно превышающего / превышающего структурные требования), нанесения покрытия на бетон или использование/принятие системы катодной профилактики.

Коррозионная стойкость стеклопластика устраняет коррозию, вызванную углеродом и хлоридами, устраняя необходимость в чрезмерном бетонном покрытии, защитных покрытиях или дорогостоящей системе катодной защиты. В результате арматура из стеклопластика немного снижает расход бетона и существенно снижает затраты на техническое обслуживание активов в течение всего срока службы, связанные с железобетонными конструкциями.

Эти характеристики делают стеклопластик наиболее подходящим и экономичным для суровых условий и ситуаций, в которых растрескивание и коррозия имеют больший приоритет, чем прочность конструкции. Например, в условиях погружения, в зонах брызг и в прибрежной среде, вокруг коррозионно-активных химикатов и солей против обледенения, где существует высокий уровень углекислого газа, а также для плит на уровне земли.