Преимущества конструкций из железобетона
Бетон — очень прочный материал. Прекрасные примеры его первого структурного использования римлянами до сих пор сохранились, и бетон сейчас, вероятно, самый широко используемый строительный материал в мире. В римские времена и в течение многих столетий его использование ограничивалось конструкциями из-за его низкой прочности на разрыв. Но в 19-м веке введение железных прутков в материал привело к железобетону, как мы его знаем сегодня, с его невероятно широким спектром применения.
Армирование железом и сталью в бетоне
Однако железные и стальные стержни в жби колоннах вызывают потенциальные проблемы с коррозией и долговечностью. Закладная сталь, как правило, очень долговечна, так как она защищена от коррозии щелочной средой бетона. Но в очень агрессивных средах защита, обеспечиваемая бетоном, часто недостаточна. Защитный слой разрушается, и начинается коррозия, начальные признаки — растрескивание и разрушение бетона. Для устранения этого повреждения требуются дорогостоящие ремонтно-восстановительные работы, если конструкция должна достичь запланированного срока службы. Такие ремонтные работы составляют основную часть рабочей нагрузки строительной отрасли.
Решение проблемы коррозии стали в железобетоне
Решение проблемы коррозии стальной арматуры обычно означало улучшение качества самого бетона, но этот подход имел лишь ограниченный успех. Совсем недавно строительная индустрия рассмотрела альтернативные стали, материалы для армирования, заменив углеродистую сталь нержавеющей сталью или используя стержни с эпоксидным покрытием. В крайних случаях устанавливается катодная защита, хотя это обычно является частью ремонтной системы, а не для новых конструкций.
Армирование платиковым волокном железобетона
Теперь последняя идея заключается в замене стали на армированные волокном пластики (FRP). Эти материалы, которые состоят из стеклянных, углеродных или арамидных волокон, уложенных в подходящую смолу для формирования стержня или решетки, хорошо применяются в аэрокосмической и автомобильной промышленности и должны обеспечивать очень прочное армирование бетона. Долговечность зависит как от смолы, так и от волокна, а количество и тип волокна являются ключевыми для определения механических свойств FRP. Прочность армирования FRP, как правило, находится между прочностью арматурной стали с высоким пределом текучести и предварительно напряженной арматурой — около 1000 МНм -2 для стекловолокна и 1500 МНм -2 для углеродных волокон. Тем не менее, жесткость, как правило, намного ниже — около 45 ГНм -2 для стекловолокна и 150 ГНм.-2 для углеродных волокон. Все материалы FRP имеют прямой ответ на отказ без пластичности.
