Использование базальтопластика в строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Государственное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Кафедра «АД и ТСП»

Реферат

по предмету «Технология строительного производства с использованием современных материалов»

на тему:

«Базальтопластик»

Выполнил ст. группы ПГ-10-02 Шигапов Р.Р.

Проверил доцент Балобанов А.В.

Уфа 2013



Содержание

Введение

1. Общие сведения

2. Базальтопластиковая арматура (АБП)

2.1 Общие сведения

2.2 Технические характеристики базальтопластиковой арматуры

2.3 Применение композитной арматуры

3. Характеристика продукции компании «Гален»

3.1 Общие сведения

3.2 Типы гибких связей «Гален»

Литература



Введение

В настоящее время при производстве композиционных материалов используются в основном стеклянные, органические и угольные волокна. Каждое из них имеет свои преимущества. Органические, например, обеспечивают наибольшую прочность, а угольные - наибольшую жесткость. И по стоимости они отличаются существенно, что сказывается на себестоимости конструкций из композиционных материалов. В области гражданского и промышленного строительства в основном используются композиционные материалы на основе стеклянных волокон - стеклопластики, наиболее приемлемые по параметру "свойства/стоимость", которые обеспечивают довольно высокую прочность строительных конструкций.

Прочность конструкций из композиционных материалов определяется и процессами изготовления: прессованием, намоткой, формованием, пултрузией (получение длинномерных профилей различного поперечного сечения) и другими методами.

В последнее время производители и, главное, потребители строительных конструкций всё больший интерес проявляют к композиционным материалам на основе базальтовых волокон.



1. Общие сведения

Базальтопластик -- современный композитный материал на основе базальтовых волокон и органического связующего. Базальт -- горная порода, составляющая 30% земной коры, его запасы неисчерпаемы.

Сегодня базальтопластик успешно конкурирует с изделиями из металла, превосходя их по коррозионной, щелче-, кислотостойкости и ряду других характеристик.

Свойства базальтопластика:

1. Высокая прочность базальтовых волокон, которая приближается к прочности углеродного волокна. Базальтопластиковые изделия в 3 раза прочнее изделий из стали и при этом в 4 раза их легче. Низкая плотность (легкость) материала, в свою очередь, позволяет возводить более высокие конструкции и экономить на транспортировке.

2. Долговечность, коррозионная, щелче- и кислотостойкость, стабильность состояния -- вот следующие чрезвычайно важные свойства базальтопластика. Изделия из этого материала служат более 100 лет без потери качеств. Применение полимерной арматуры увеличивает срок службы конструкции и межремонтный период.

3. Термо- и огнестойкость. Он выдерживает длительное воздействие температуры до 700°С и кратковременное воздействие до 1000°С (стекловолокно теряет прочность при температуре выше 300°С). Фактический предел огнестойкости составляет не менее 151 мин.

4. Низкая теплопроводность (в 100 раз меньше металла). Теплопроводность базальтопластика 0,46 Вт/м, тогда как у металла в среднем - 56 Вт/м. Его применение позволяет повысить теплоэффективность стен здания до 35%.Ранее применяемые в строительстве зданий металлические стержни из-за высокой теплопроводности были заменены прочным нетеплопроводным стеклопластиком. Третьим поколением строительных материалов стал еще более совершенный материал - базальтопластик. За счёт низкой теплопроводности в разы снижается образование конденсата при перепаде температур.

5. Экономическая целесообразность

Благодаря этим свойствам стеклопластиковый профиль находит широкое применение в гражданском и промышленном строительстве, транспортном машиностроени и, энергетике, индустрии развлечений и т.д.

Рисунок 1 - Диаграмма распределения композитных материалов на потребительском рынке

В настоящее время количество используемой композитной арматуры за рубежом, за небольшой период времени, увеличилось в несколько раз. Доля композитной арматуры сейчас составляет 25-30% от всего рынка арматуры и продолжает расти.

В России использование композитной арматуры незначительно. Причина этого в отсутствии стандартов, но, безусловно, за композитной арматурой будущее.



2. Базальтопластиковая арматура (АБП)

2.1 Общие сведения

АБП -- композитная арматура, изготавливаемая из базальтового волокна и смолы. Существенным отличием данного строительного материала от перечисленных выше -- является более высокая стойкость к агрессивным средам. Однако, несмотря на высокую огнестойкость базальтового волокна, жаропрочность базальтовой арматуры не отличается от стеклопластиковой, т.к. полимерная матрица не в состоянии выдержать температуры выше 160 С. А также стоимость АБП в значительной степени превышает не только арматуру из металла и стеклопластика.

Рисунок 2 - Композитная арматура

Для сцепления с бетоном на поверхности композитной арматуры в процессе производства формируются специальные рёбра или наносится покрытие из песка.

Благодаря своим физико-механическим характеристикам и техническим преимуществам композитная арматура является значимой альтернативой арматуре из металла, как обладающую сочетанием высокой прочности и коррозионной стойкости. Композитная арматура также применяется в виде гибких связей для трёхслойных кирпичных и других штучных материалов, монолитных железобетонных стен с кирпичной облицовкой.

Однако, у композитной арматуры есть и слабое место - низкий модуль упругости - примерно в 3-4 раза ниже, чем у стальной (для базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры).

2.2 Технические характеристики базальтопластиковой арматуры

По многим показателям (прочности, жесткости, стойкости к агрессивным средам, теплостойкости) базальтопластики превосходят стеклопластики на основе волокон из простого безщелочного стекла. Производство непрерывных базальтовых волокон существует только в России, Украине и небольшое - в Грузии, но объемы изготовления в настоящее время незначительны для выхода на конкурентоспособные цены.

В стоимости базальтовых волокон заключается потенциал развития. Дело в том, что для производства базальтовых волокон необходим один компонент - базальт, который в природе имеется в неограниченном количестве. В виду этого, при широком промышленном производстве цена базальтовых волокон должна быть ниже стекловолокон, и при повышенных характеристиках базальтопластики станут серьёзными конкурентами стеклопластиков.

Таблица 1 - Сравнительные характеристики базальтопластиковой арматуры

Характеристики	Металлическая арматура класса А-III (А400С) ГОСТ 5781-82	АСПЭТ -- Арматура полимерная стеклоармированная ТУ BY691148143.001-2011	Неметаллическая композитная арматура (АСП -- стеклопластиковая, АБП -- базальтопластиковая)
Материал	Сталь 35ГС, 25Г2С и др.	Стеклянные волокна диаметром 13-16микрон, связанные термопластичным полимером	АСП -- стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером; АБП -- базальтовые волокна диаметром 10-16 микрон связанные полимером
Вес	По строительным нормам	В 4 раза легче металлической арматуры	Легче металлической арматуры
Временное сопротивление при растяжении, МПа	360	255 -- АСПЭТ-СВ30 510 -- АСПЭТ-СВ50	600-1200 -- АСП (с увеличением диаметра временное сопротивление растяжению уменьшается
Модуль упругости, МПа	200 000	11 000 и выше	45 000-АСП 60 000-АБП
Относительное удлинение, %	от 14	2,5	2,2-АСП и АБП
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация»)	Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой	Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения	Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коэффициент линейного расширения бх*10-5/°C	13-15	-	9-12
Плотность, т/мі	7,85	1,4	1,9-АСП и АБП
Коррозионная стойкость к агрессивным средам	Корродирует с выделением продуктов ржавчины	Нержавеющий материал первой группы химической стойкости	Нержавеющий материал первой группы химической стойкости.
Теплопроводность	56	< 1	<0,46
Огнестойкость	200	60	51
Электропроводность	Электропроводна	Диэлектрик	Диэлектрик
Магнитопроводность	Есть	-	-
Выпускаемые профили	6-80	5-10 в перспективе до 20	Россия: 4-12 в перспективе до 20. Иностранные поставщики 6-40
Длина	Стержни длиной 6-12 м	Любая длина по требованию заказчика	Любая длина по требованию заказчика
Долговечность	По строительным нормам	-	Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам (кроме величины удлинения под нагрузкой)	5Вр-1 проволока 6А-III 8А-III 10А-III 12А-III 14А-III 16А-III		- АСП-4, АБП-4 АСП-6, АБП-6 АСП-8, АБП-8 АСП-8, АБП-8 АСП-10, АБП-10 АСП-12, АБП-12

2.3 Применение композитной арматуры

Композитную арматуру, в том числе и базальтопластиковую арматуру рекомендуется применять для:

· строительства различных фундаментов сооружений и зданий;

· ремонта и усиления железобетонных и кирпичных стен и конструкций;

· армирования опор;

· армирования бетонных полов;

· укрепления дорожного полотна;

· армирования плит мостового настила;

· мостовых ограждений;

· пешеходных дорожек;

· дорожных плит.

· кирпичной кладки

· монолитного строительства

· крепление термоблоков

Композитная арматура применяется в промышленном и гражданском строительстве для возведения жилых, общественных и промышленных зданий, в малоэтажном и коттеджном строительстве для применения в бетонных конструкциях, для слоистой кладки стен с гибкими связями, для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций, а также при работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры.

В дорожном строительстве применяется для сооружения насыпей, устройства покрытий, для элементов дорог, которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов, для смешанных элементов дорог (типа «асфальтобетон -- рельсы»). Также применяется для укрепления откосов дорог, в строительстве мостов (проезжая часть, ездовое полотно пролётных строений, опоры диванного типа), для берегоукрепления.

Существуют следующие мировые бренды стеклопластиковой арматуры, производимые в ряде стран: Aslan, V-rod, DACOT, TUF-Bar.

Базальтопластиковая арматура обоснованно рекомендуется для использования в различных типах трехслойных ограждающих конструкций:

· кирпичной кладки с утеплителями из пенополистирола и минеральной ваты;

· монолитных стенах с облицовкой кирпичом;

· при изготовлении трехслойных железобетонных панелей типа «сэндвич».

· фасады систем мокрого типа с тонкослойной штукатуркой

Применение базальтопластиковой арматуры в технологии ТИСЭ

Наиболее целесообразно использовать базальтопластиковую арматуру при строительстве по ТИСЭ. Используются гибкие связи 350-6-2П, что несомненно делает конструкцию стен прочной, надёжной и долговечной:

6-миллиметровые гибкие связи при строительстве по ТИСЭ используются при возведении трехслойных стен для соединения их друг с другом.

Базальтопластиковая арматура (гибкие связи) - это большое количество базальтовых нитей склеенных в один стержень специальным составом, делающим связь твёрдой и прочной.

Для фиксации в стене на концы связи напылён песок, который выполняет роль анкера и прочно удерживает связь в бетоне.

Фундамент ТИСЭ

Фундамент ТИСЭ представляет собой свайно-ленточную конструкцию, причем лента(ростверк) подвешена над землей для исключения давления мерзлого грунта на возводимое здание.

Изготовить такой фундамент можно с помощью ручного фундаментного бура ТИСЭ-Ф. Бур ТИСЭ это конструкция из двух штанг с рыхляще-режущей чашкой внизу. Максимальная глубина бурения составляет 2 метра. Возможно приобрести дополнительные штанги и бурить глубже.

Основным отличием бура ТИСЭ от остальных ручных буров является наличие плуга , с помощью которого можно делать расширение опоры сваи. Это расширение во много раз увеличивает несущую способность сваи и предотвращает выдавливание её при замерзании грунта.

Преимущества фундамента ТИСЭ

Фундамент ТИСЭ можно возводить практически в любых грунтах (исключение составляют плывуны). Здесь нет необходимости рыть котлованы , делать сложную планировку , задействовать тяжёлую технику , делать дренаж и т. д.

Стоимость столбчато-ленточного фундамента ТИСЭ существенно ниже традиционного мелкозаглубленного. Один погонный метр обойдется в 1,5-2 т.рублей по стоимости материалов. Столбы бурят ниже границы промерзания , при этом фундамент не подвержен сезонным явлениям пучения грунтов и всегда стоит на месте.

Возведение стен по технологии ТИСЭ

Рисунок 4 - Возведение стен по технологии ТИСЭ



3. Характеристика продукции компании «Гален»

3.1 Общие сведения

В настоящее время рынок отечественной пластиковой арматуры представлен следующими производителями, это - «Бийский завод стеклопластиков» («БЗСП») г. Бийск, «Матек» г. Москва и ООО «Гален» г. Чебоксары.

Продукция вышеперечисленных компаний различается композиционным составом и, соответственно, свойствами. Компания «Гален» г.Чебоксары до недавнего времени производила высококачественную стеклопластиковую арматуру, которая известна на рынках Казани, Нижнего Новгорода, Чувашии и других регионов.

В течение 12 лет компания «Гален» широко внедряет базальтопластик в строительную отрасль России, являясь основным производителем гибких связей, фасадных дюбелей, арматуры и кладочной сетки. Сочетание отличных свойств материала открывает возможности для применения его во всех жизненно важных сферах деятельности человека. Учитывая это, завод продолжает разрабатывать изделия для других отраслей. Новыми продуктами «Гален» являются шахтная крепь и композитные опоры освещения.

В конце 2001 года фирма «Гален» разработала новую технологию и испытала опытные образцы арматуры на основе базальторовинга и эпоксидной смолы.

Получив положительные результаты испытаний, но стремясь к совершенствованию продукции, в 2002 году «Гален» разработал рецептуру с новым типом связующего, основой которого является винилэфирная смола, используемая для изготовления корпусов щелочных аккумуляторов. В результате получился новый высокопрочный материал, способный противостоять агрессивным средам, что позволяет использовать его для армирования опор мостов, фундаментов и стен химических предприятий и других объектов специального назначения.

3.2 Типы гибких связей «Гален»

1. Для трехслойной кирпичной кладки.

базальтопластик строительство композиционный

Это стержень диаметром 6 мм, имеющий круглое сечение с нанесенной песчаной массой на концы анкера. Песок обеспечивает адгезию со строительным раствором и прочную фиксацию в швах кладки. Применяются в трехслойных конструкциях с внутренним утеплителем, который крепится специальными фиксаторами из ударопрочного и морозостойкого полипропилена, и соединяет между собой несущий и облицовочный слои.

Чтобы правильно подобрать анкер необходимо учесть следующее:

- рекомендуемая глубина заделки в несущую стену составляет 90мм

- толщина утеплителя

- рекомендуемая глубина заделки в облицовочную стену составляет 3/4 от толщины кирпича

- глубина вентилируемого зазора (при утеплении минеральной ватой)

Таблица 2 - Технические характеристики

Минимальная глубина анкеровки	90мм
Модуль упругости при растяжении	51 000 МПа
Разрушающее напряжение при растяжении, не менее	1 000 МПа
Разрушающее напряжение при изгибе, не менее	1 000 МПа
Усилие вырыва из раствора М100	4 000 Н
Относительная деформация при разрыве, не менее	3%
Коэффициент теплопроводности	0,46 Вт/м

2. Для утепления и облицовки монолитной стены кирпичом с использованием анкерной гильзы

Данный анкер отличается от предыдущего наличием дюбельной гильзы на одном из концов. Установка производится путем забивания дюбеля в отверстие, просверленное в основании через утеплитель. Крепление утеплителя осуществляется посредствам фиксатора.

Таблица 3 - Технические характеристики

Минимальная глубина анкеровки	90мм
Модуль упругости при растяжении	51 000 МПа
Разрушающее напряжение при растяжении, не менее	1 000 МПа
Разрушающее напряжение при изгибе, не менее	1 000 МПа
Усиление вырыва из бетона (В25) гильзы, не менее	700 Н
Усилие вырыва из раствора М100	12 010 Н
Относительная деформация при разрыве, не менее	3%
Коэффициент теплопроводности	0,46 Вт/м

3. Для утепления и облицовки монолитной стены кирпичом с использованием полимерного анкера

Предназначен для крепления облицовочного кирпича к стене из малопрочного материала при не совпадении швов кладки таких, как газобетон, пенобетон, керамзитобетон, пористая керамика, пеногипс, кирпич, дерево.

Полимерный анкер состоит из самоовердевающегося состава в пластиковых тубах и гибкой связи «Гален», что дает возможность корректировки опоры в период затвердевания раствора.

Монтаж полимерного анкера очень прост и осуществляется в несколько этапов, сначала сверлится отверстие в основании, прочищается при помощи груши, заполняется составом из тубы, затем анкер монтируется одним концом в отверстие, другим закладывается в кладочный шов облицовки.



Таблица 4 - Прочностные характеристики

Характеристики анкера	Тип и марка базового материала	Среднее значение усилия вырыва, кН
Марка анкера	Диаметр с песчаным покрытием, мм	Глубина заделки, мм	Диаметр бура (отверстия), мм
БПА-6-П	6	80	8	Железобетонная плита (класс бетона по прочности на сжатие В25)	4,2
БПА-6-П	6	100	8	Ячеистобетонные блоки (класс бетона В25)	3,5
БПА-6-П	6	200	8	Ячеистобетонные блоки (класс бетона В25)	5,8
БПА-6-П	6	100	8	Кирпич	3,4
БПА-6-П	6	100	8	Дерево (сосна сухая)	1,9
БПА-5-П	5	100	7	Дерево (сосна сухая)	1,4

4. Фасадный дюбель.

Дюбель строительный забивной состоит из распорного элемента - базальтопластикового стержня, фиксатора - ударопрочного и морозостойкого полипропилена и анкерного элемента - гильзы из полиамида. Фасадный дюбель используется для крепления наружной теплоизоляции в различных конструкциях, а так же для ремонта и реконструкций.

Монтаж рекомендуется производить при температуре выше -25°Сє, путем забивания молотком собранного дюбеля в просверленное отверстие.

Рекомендуемый расход 4 штуки на 1м2 глухой стены.



Таблица 5 - Технические характеристики

Длина распорного элемента, мм	100-260
Длина анкерного элемента дюбеля, мм: Кирпич Бетон В25 Газобетон	45 45 -
Диаметр отверстия под анкер, мм: Кирпич, бетон Газобетон	10 -
Усилие вырыва из бетона, Н	Не менее 700
Температура эксплуатации, С	-40…+54

5. Дюбель «Termosave»

Конструкция данного дюбеля отличается надежностью и простотой применения, благодаря использованию в конструкции распорного сердечника (базальтопластикового распорного элемента). Что делает его прочным и нетеплопроводным и позволяет применять при креплении теплоизоляционных плит различной толщины.

Таблица 6 - Технические характеристики

Диаметр отверстия, мм	10
Диаметр шляпки, мм	60
Распорная зона, мм	45
Усилие вырыва, Н	Не менее 800
Температура эксплуатации, С	-40…+45

6. Гибкие связи из базальтопластика диаметром 4 мм

Отличается от анкеров представленных ранее малым диаметром 4 мм и сплошным покрытием песком, используется для производства теплоэффективных блоков «теплостен».



Таблица 7 - Технические характеристики

Минимальная глубина анкеровки, мм	65
Модуль упругости при растяжении, МПа	51 000
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	не менее 1 000
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа	не менее 1 200
Усилие вырыва из бетона В25, Н	не менее 2 000
Коэффициент теплопроводности, Вт/м С	0,46



Литература

1. http://galen.su/produktsiya/

2. http://www.steklo-tech.ru/About/art_1.htm

3. http://www.rextrom-k.ru/info/152/

4. http://www.ti-se.ru/walls/armatura/

5. http://www.specpolymer.com/arm/articles/page4.php

6. http://www.slav-dom.ru/useful/articles/97545.html

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/Композитная_арматура

Размещено на Allbest.ru