Композитная арматура
С самого начала своей деятельности, которую можно назвать инженерной, он занимался строительными материалами. Сначала, конечно, это были природные материалы, такие как дерево и камень, а затем искусственно созданные материалы, такие как кирпич, бетон, сталь. Цивилизация и индустриальное развитие привели к необходимости создания все более ответственных и сложных структур, что, в свою очередь, требовало использования более технологичных материалов. Поэтому были предприняты усилия по улучшению материалов как за счет улучшения технологии их производства, так и за счет соединения различных материалов друг с другом.
Одним из первых видов оружия, еще в древности, была солома. Было замечено, что путем склеивания его глиной достигается более высокая прочность кирпича на разрыв. Сегодня широко применяемым строительным материалом является так называемый железобетон, который благодаря дополнительно введенным стальным вставкам имеет гораздо более высокую прочность на разрыв, чем сам бетон. Идея комбинирования разных материалов легла в основу создания композитов.
В 1930 году разработка методов производства стекловолокна и синтетического получения смол положила начало развитию материаловедения в области создания композиционных материалов. Вкладом в развитие этой области стали военные действия, связанные со Второй мировой войной, а также периодом холодной войны и соревнованием за покорение космоса. Потребности авиации, флота и ракетной техники ускорили поиск высокопрочных пластмасс. В результате углеродные волокна были получены в 1960-х годах, арамидные волокна в 1970-х годах и полиэтиленовые волокна в 1980-х годах. Были обнаружены свойства направленности волокон, которые открыли промышленное применение. Композит древесной муки с полиэтиленом, полипропиленом и поливинилхлоридом в 90-х годах привел к созданию материала WPC, который используется, в частности, для производства искусственных плит.
Композитная арматура была создана для нужд промышленного строительства, где постоянная влажность и близость химических соединений вызывали быструю коррозию стальной арматуры. Первыми подобными решениями заинтересовались ВМС США. Цель заключалась в эффективной защите конструкций причалов и доков от воздействия соленой морской воды. Укрепление мостов, плиты аэродромов у береговых линий быстро разрушались из-за того, что соленая вода с легкостью ускоряла коррозию стальной арматуры. Кроме того, изменение температуры отрицательно сказывается на ослаблении стальной арматуры. На самом деле мы только начинаем знакомиться с использованием композитных волокон. Речь идет не только об армировании стержнями из пластика, но и о добавлении дисперсных волокон непосредственно в бетон. Изготовленный таким образом бетон имеет большую ударную и термическую стойкость. Стены, выполненные с добавлением волокон, более огнестойки против образования трещин и царапин.
Основными преимуществами композитных стержней являются легкость, прочность и гораздо более высокие прочностные параметры. В девять раз меньший вес значительно снижает транспортные расходы. Композитные стержни могут быть примерно на 30% тоньше стальных стержней. Композитные стержни имеют гораздо большую способность прилипать к бетону. Бетон лучше сцепляется с материалом и не меняется со временем, как это происходит с арматурой из коррозионно-стойкой стали.
Лидером по применению композитной арматуры, безусловно, являются Япония, США, Канада, Китай, Турция, Франция, Дания, Великобритания, Италия и Германия. Эти страны также являются лидерами в использовании полимерных композитов в различных областях. В целом, на сегодняшний день наиболее популярны два метода строительства мостов с использованием композитной арматуры, это традиционный метод с использованием композитных стержней, подобных стальным, и строительство корзин и арматурных сеток на строительной площадке.
Из-за легкости армирования обычно используется второй метод, заключающийся в изготовлении готовых сборных композитных модулей на заводе-изготовителе, которые затем доставляются на строительную площадку, собираются в готовый объект и заливаются бетоном. . В технологии строительства модульных мостов используются не только композитные стержни для армирования бетона, но и различные типы профилей и ламината. Каждый из модулей может быть укомплектован готовыми элементами дорожной инфраструктуры, такими как барьеры безопасности, розетки для осветительных ламп и другие.