IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

На сегодняшний день в строительство активно внедряют инновационные технологии и высокотехнологичные материалы. Их качественные и эксплуатационные параметры на порядок превышают аналогичные показатели обычного строительного сырья. Одним из перспективных направлений развития передовых материалов является создание стеклопластиковой арматуры, которая, несмотря на свое недавнее появление, уже успела стать достойной альтернативой металлическому аналогу.

Стеклопластик представляет собой композиционный материал, в состав которого входит стекловолокно и связующее вещество. Стекловолокно является армирующим элементом, обеспечивающим необходимые прочностные характеристики, а связующее вещество – это наполнитель, равномерно распределяющий усилия между армирующими волокнами и обеспечивающий их защиту от воздействий окружающей среды [1].

Основные плюсы композитной арматуры заключаются в её малом весе, высокой прочности на разрыв, высокой химической и антикоррозионной устойчивости, низкой теплопроводности, малом коэффициенте теплового расширения и в том, что она является диэлектриком. Высокая прочность на разрыв, значительно превышающая аналогичный параметр у стальной арматуры при равном диаметре, позволяет применять композитную арматуру меньшего диаметра взамен стальной. Тем не менее, этот материал имеет и определенные недостатки, которые обычно не являются критическими, но учитывать их все же необходимо. Одним из таких недостатков является низкий модуль упругости [2].

С целью расширения области применения стеклопластиковой арматуры в строительстве

Целью данной работы является расширение области применения стеклопластиковой арматуры в строительстве. На первом этапе работы выполнено экспериментальное определение модуля упругости растяжению стеклопластиковой арматуры.

Для исследования были подготовлены образцы стеклопластиковой арматуры диаметром 10 мм и длиной 330 мм. Перед началом эксперимента был определён действительный диаметр образцов путем взвешивания их на гидравлических весах и затем вычислена площадь сечения арматуры по формуле (1).

(1)

где – масса образца, кг;

– плотность стеклопластика, 1900 ;

– длина образца, м.

Испытание образцов стеклопластиковой арматуры на осевое растяжение с целью определения модуля упругости производилось в соответствии с требованиями ГОСТ 31938-2012 [3]. Испытание производилось на разрывной машине Р-5 соответствующей требованиям ГОСТ 28840-90 [4]. В первом опыте для измерения деформаций использовался экстензометр модели EDP-5A-50 (рис.1) тезометрического типа производства TML Tokyo Sokki Kenkyujo Co. Ltd. В качестве регистрирующего устройства использовалась тензостанция Zet 017-T8 производства ЗАО «ЭТМС». Во втором для измерения деформаций использовался рычажный тензометр Гугенбергера (рис.2). По результатам испытаний оба прибора показали приблизительно одинаковый результат относительного удлинения образца, разница в показаниях составила 3,3%.

Рис.1. Измерение деформации с помощью экстензометра EDP-5A-50	Рис.2. Измерение деформации с помощью рычажного тензометра Гугенбергера

При проведении первого опыта экстензометр подключался к тензостанции Zet 017-T8 через мост Уитстона. Испытание проводились по четверть мостовой схеме. Схема моста Уитстона, используемая при проведении испытаний, приведена на рисунке 3.

Рис.3. Схема подключения тензорезистора с использованием моста Уитстона.

Модуль упругости Е стеклопластиковой арматуры определялся как отношение напряжений σ к соответствующей относительной деформации ε. Деформация замерялась при трехкратном нагружении-разгружении образца в диапазоне нагрузок в пределах начального линейного участка диаграммы. Удлинение образца l₂, l₁ измерялись при уровне 30% и 10% соответственно. Обработанные результаты занесены в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений

№ опыта	Название прибора	База, мм	Удлинение при нагрузке 10% ,мм	Удлинение при нагрузке 30% ,мм	Относительная деформация	Модуль упругости , МПа
1	Экстензометр EDP-5A-50	50	0,033433	0,16915	0,00267	36270
			0,032858	0,16591
			0,032015	0,16375
2	Рычажный тензометр Гугенбергера	20	0,0033	0,0463	0,00215	37510
			0,0035	0,0468
			0,004	0,0468

Анализ результатов проведенных исследований показал, что стеклопластиковая арматура имеет сравнительно низкий модуль упругости 36,27 ... 37,51 ГПа (в сравнении у стали 200 ГПа). В следствии чего при применении стеклопластиковой арматуры в качестве элемента армирования в изгибаемых элементах из бетона или древесины высокие прочностные показатели стекловолокна остаются нереализованными, разрушение конструкции будет происходить по сжатой зоне сечения (по бетону, древесине). Для увеличения процентного включения стеклопластиковой арматуры в работу необходимо ее применять в конструкциях с предварительным напряжением.

Литература

1. Стеклопластик, его свойства и области применения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://polimerinfo.com/kompozitnyematerialy/stekloplastik-svojstva.html

2. Недостатки стеклопластиковой арматуры [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tdbazalt.com/

3. ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия. - Введ. 2014-01-01. - М.: Стандартинформ, 2014. 35 с.

4. ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования. - Введ.1993- 01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 8 с.

5. Крицин А.В., Лихачева С.Ю., Торопов А.С., Лобов Д.М., Тихонов А.В. Исследования на прочность малоразмерных образцов из бамбукового композита // Приволжский научный журнал. №3(31). Н.Новгород, ННГАСУ, 2014. С. 26-31.

Код для цитирования: Скопировать