Физические свойства
Плотность (удельный вес) композитной арматуры варьируется от 1.25 - 2.1 г/см3, то есть одна шестая одна четверть от плотности стали . Уменьшенная масса снижает затраты на транспортировку, а также упрощает работу с арматурой на строительной площадке.
Коэффициент термического расширения - коэффициент термического расширения композитной арматуры варьируется в продольном и поперечном направлениях в зависимости от типа волокна и смолы, а также объёмной доли волокна. Продольный коэффициент термического расширения большей частью зависит от свойств волокон, в то время, как поперечный коэффициент в большей мере зависит от смолы . Обратите внимание на то, что отрицательный коэффициент термического расширения указывает на усадку материала при повышении температуры и его расширение при понижении температуры. В качестве справки, коэффициент термического расширения бетона варьируется от 7.2 ‡ 106 до 10.8 ‡ 106/`C и обычно принимается как ненаправленный.
Механические свойства и характер их изменения
P Свойства при растяжении - нагруженная в натянутом состоянии, композитная арматура не проявляют никакой пластичности до разрыва. Свойства при растяжении композитной арматуры, состоящей из одного типа волокна, характеризуются линейно-упругой зависимостью деформации от напряжения до разрушения.
Прочность на разрыв композитной арматуры зависит от нескольких факторов. Поскольку волокна в этом материале представляют собой основной компонент, несущий нагрузку, соотношение объёма волокон и общего объёма прута (объёмная доля волокна) оказывает значительное влияние на его механические свойства при растяжении. Вариации прочности прута достигаются за счёт изменения объёмной доли волокна в нём, даже в арматуре того же диаметра, внешнего вида и состава. Коэффициент отверждения, производственный процесс и система контроля качества на производстве также влияют на механические свойства композитной арматуры.
В отличие от стали, прочность на разрыв одного прута композитной арматуры может варьироваться в зависимости от диаметра.
Например, композитная арматура из стекловолокна, демонстрируетPснижение прочности на разрыв до 40% при увеличении диаметра.
С другой стороны, аналогичные изменения сечения, очевидно, не влияют на прочность скрученных нитей в арматуре, армированного углеродным волокном.
Определение степени прочности композитной арматуры представляется сложным, так как концентрации напряжения в точках крепления и вокруг них на испытуемом образце могут привести к его преждевременному разрушению. Адекватное тестовое воздействие должно допускать разрушение в средней части испытуемого образца.
Обычно, при проведении испытаний, фиксируется прочность целого набора тестовых образцов композитной арматуры.
P Типичные значения плотности арматуры, (г/см3)
| Сталь | Стеклопластиковая арматура | Арматура из углеродного Pволокна |
| 7.90 | от 1.25 до 2.10 | от 1.50 до 1.60 P |
P
Типичные значения коэффициента температурного расширения арматуры*
| P Направление | ‡ 106 /`C | ||
| Сталь | Арматура стеклопластиковая | Арматура из углеродного волокна | |
| Продольное, aL | 11.7 | от 6.0 до 10.0 | от 9.0 до 0.0 |
| Поперечное, aT | 11.7 | от 21.0 до 23.0 | от 74.0 до 104.0 |
* Типичные данные для объёмной доли волокна от 0.5 до 0.7.
P
Типичные значения прочностиPпри растяжении арматуры*
| P | Сталь | Арматура стеклопластиковая | Арматура из углеродного волокна |
| Номинальная величина нагрузки, (MPa) | от 276 до 517 | Нет данных | Нет данных |
| Прочность на разрыв, (MPa) | от 483 до 690 | от 483 до 1600 | от 600 до 3690 |
| Модуль упругости, P(GPa) | 200.0 | от 35.0 до 51.0 | от 120.0 до 580.0 |
| Пластическая деформация, % | от 0.14 до 0.25 | Нет данных | Нет данных |
| Деформация при разрыве, % | от 6.0 до 12.0 | от 1.2 до 3.1 | от 0.5 до 1.7 |
* Типичные данные для объёмной доли волокна от 0.5 до 0.7.
P
Свойства при сжатии хотя не рекомендуется подвергать композитные арматуры компрессионному испытанию, определение этих показателей помогает характеризовать поведение материала при сжатии.
Испытания композитных арматур показали, что прочность при сжатии ниже прочности на разрыв . Характер разрушения композитной арматуры, возникающего вследствие сжатия в продольном направлении, может включать поперечные разрывы при растяжении, небольшие перекосы волокна или разрушения при сдвиге. Вид разрушения зависит от типа волокна, объёмной доли волокна и типа смолы.
Прочность на сжатие стеклопластиковой арматуры составляет 55% от прочности на разрыв.
Арматура из углеродного волокна 78% прочности на разрыв.
В общем, величина прочности на сжатие выше у арматуры с большей прочностью на разрыв.
Модуль упругости при сжатии композитной арматуры представляет собой величину меньшую, чем модуль упругости при растяжении этого же продукта.
P
Работа на срез (скалывание) многие виды композитной арматуры характеризуются относительно невысокой устойчивостью к межслойному сдвигу, особенно в случае, когда слои неармированной смолы находятся между слоями волокон. Поскольку обычно слои материала не связаны армирующими элементами, прочность при межслойном сдвиге обеспечивается относительно слабой полимерной составляющей.
Прочность сцепления Прочность сцепления прута композитной арматуры с бетоном зависит от конструктивных особенностей, производственного процесса, механических характеристик самого прута и условий окружающей среды.
P
Прочность и градации композитной арматуры
Рельеф поверхности.
Для изготовления композитной арматуры используется целый ряд производственных процессов. Каждый способ производства позволяет добиваться состояния поверхности, отличного от остальных. Физические характеристики поверхности прута арматуры важное свойство, играющее большую роль для механического сцепления с бетоном. Некоторые типы поверхностей поставляемого прута арматуры показаны на рисунке .
В настоящее время не существует стандартизированной классификации видов рельефа арматуры.
- Образцы поверхностей поставляемой композитной арматуры: ( a) рифлёная поверхность; ( b) поверхность, «покрытая песком»; и ( c) поверхность, «покрытая песком», с намоткой.
P
Размеры прута арматуры
Размеры прута арматуры обозначаются числом, содержащим приблизительную номинальную величину диаметра , аналогично маркировке стальной арматуры.
Номинальный диаметр композитной арматуры эквивалентен диаметру гладкого, круглого прута той же площади. Если прут арматуры имеет форму, отличную от стандартной цилиндрической (например, прямоугольную или полую форму), наружный диаметр прута или его максимальный наружный размер указывается дополнительно к эквивалентному номинальному диаметру. Номинальный диаметр этих нестандартных арматур эквивалентен диаметру гладких, круглых арматур той же площади.
Стеклопластиковую арматуру, соответствующую описанным выше свойствам, можно приобрести в нашей компании .