Стеклопластиковый арматурный стержень
Пултрузионный стержень из стекловолокна S в винилэфирной матрице. Не корродирует, не магнитится и весит примерно вчетверо меньше стали.
Характеристики вкратце
FSGR и FSGS — это стержни из стеклопластика, изготовленные пултрузией из непрерывного ровинга стекловолокна S в винилэфирной матрице и поставляемые рифлёными или гладкими в диаметрах Ø 6–32 mm. Паспортная прочность на растяжение 950 MPa, модуль упругости при растяжении 47 GPa; характеристики при растяжении испытаны по ASTM D7205, стержни также изготавливаются и испытываются по GB/T 26743-2011. При плотности 2,1 g/cm³ стержень весит примерно вчетверо меньше стали того же диаметра, не несёт риска коррозии от хлоридов, карбонизации или щелочей и не является ни электропроводным, ни магнитным.
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Models | FSGR (ribbed) / FSGS (smooth) |
| Diameter | Ø 6 / 8 / 10 / 12 / 14 / 16 / 20 / 22 / 25 / 28 / 32 mm |
| Fibre | S-glass continuous roving, min 70% by weight |
| Resin Matrix | Vinyl-ester |
| Tensile Strength | 950 MPa (datasheet value, ASTM D7205) |
| Tensile Elastic Modulus | 47 GPa (datasheet value, ASTM D7205) |
| Elongation at Break | 2.1% (ASTM D7205) |
| Density | 2.1 g/cm³ (about 1/4 of steel) |
| Corrosion | Non-corrosive — immune to chloride, carbonation and alkali attack |
| Electromagnetic | Non-conductive, non-magnetic |
| Packaging | 6 m and 12 m straight bars; bent shapes to order |
| Shelf Life | 2 years from manufacture, stored flat and out of direct sunlight |
Где применяется
Морские и береговые сооружения
Причальные стенки, пирсы, волноотбойные стены и плиты в зоне заплеска, где хлориды доходят до арматуры и определяют срок службы сооружения.
Плиты проезжей части мостов и парапеты
Элементы, которые каждую зиму получают противогололёдную соль. Соль по-прежнему доходит; просто в стержне нечего разрушать.
Химические, очистные и опреснительные объекты
Резервуары, лотки и плиты в контакте с агрессивной технологической водой, где один только защитный слой бетона никогда бы не уберёг сталь на весь расчётный срок службы.
Кабинеты МРТ, подстанции и фундаменты радаров
Места, где сталь не допускается вовсе. Стержень не проводит ток и не магнитится, поэтому не искажает поле и не переносит ток.
Участки soft eye при проходке тоннелей
Временные стены, которые тоннелепроходческий комплекс должен прорезать насквозь. GFRP щиту по зубам, а сталь нет — поэтому soft eye армируют именно им.
Постоянные сооружения с долгим расчётным сроком службы
Любой элемент, у которого срок службы ограничивает коррозия, а не прочность — и где ремонт потом обойдётся дороже, чем стоит стержень сейчас.
Руководство по выбору
| Модель | Поверхность | Когда выбирать |
|---|---|---|
| FSGR | Рифлёная — рёбра по всей длине стержня | Вариант по умолчанию для рабочего армирования. Рёбра создают механическое сцепление с бетоном за счёт зацепления, ровно так же, как стальной стержень периодического профиля. Гнутые изделия поставляются, форма задаётся на заводе по заказу. |
| FSGS | Гладкая — чистый круг, прямо после пултрузии | Там, где сцепление не является определяющим фактором, или там, где нужна чистая круглая поверхность для перемещения либо для нанесения покрытия на объекте. Механические характеристики те же, что у FSGR. |
| В сравнении со стальной арматурой | GFRP (FSGR / FSGS) | Что это меняет для вас |
|---|---|---|
| Коррозия | Отсутствует — невосприимчива к хлоридам, карбонизации и щелочам | Ради этого её и берут. Там, где срок службы определяет коррозия стали — море, противогололёдные соли, стоки, опреснение — такого механизма отказа просто нет. |
| Вес | 2,1 g/cm³ против 7.85 у стали | Примерно четверть веса на метр. Меньше людей на укладку, дешевле перевозка, и стержень длиной 12 m несёт один рабочий. |
| Прочность | 950 MPa на растяжение (по паспорту) против 400 MPa предела текучести стали | Больше чем вдвое от крупной рекламной цифры — но прежде чем её использовать, прочитайте расчётную таблицу ниже. Нормативные коэффициенты откусывают от неё изрядный кусок. |
| Жёсткость | 47 GPa против примерно 200 GPa у стали | Вот на чём и спотыкаются. При модуле примерно вчетверо меньше стального расчёт обычно определяют прогиб и ширина раскрытия трещин, а не прочность. |
| Пластичность | Линейно-упругая до разрушения, удлинение 2,1% — площадки текучести нет | GFRP не течёт, поэтому сечения обычно проектируют с разрушением по сжатой зоне (бетон дробится первым), а не по растянутой арматуре. Сбалансированный коэффициент армирования составляет около 0.0078 против 0.0335 у стали (ACI 440.1R-15 Table 7.2.1, f'c = 34.5 MPa). |
| Электромагнетизм | Не проводит ток, не магнитится | Кабинеты МРТ, подстанции, фундаменты радаров и антенн, железнодорожная сигнализация — места, где сталь не допускается вовсе. |
Обе модели поставляются прямыми стержнями длиной 6 m и 12 m; гибы формуются на заводе по заказу, потому что GFRP нельзя гнуть на объекте — смола уже отверждена. Срок хранения 2 года с даты изготовления, при хранении плашмя на подкладках, над землёй и вне прямых солнечных лучей.
Значения на этой странице — это характеристики материала из нашего технического паспорта, а не расчётные значения. Бетон, армированный GFRP, рассчитывают по ACI 440.1R / ACI 440.11 или по местному аналогу, и нормы вводят понижения, которых в паспорте нет — см. вторую таблицу ниже. В TDS сказано прямо: расчёты должны быть заверены независимым лицензированным инженером.
Диаметры стержней и расчётные значения
Диаметры стержней и отгрузочный вес
| Ø стержня (mm) | Номинальная площадь (mm²) | GFRP (kg/m) | Сталь того же Ø (kg/m) | Стержень 12 m (kg) | Ближайший № стержня ASTM (номин. Ø) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 28.3 | 0.059 | 0.222 | 0.7 | #2 (6.3 mm) |
| 8 | 50.3 | 0.106 | 0.395 | 1.3 | — |
| 10 | 78.5 | 0.165 | 0.617 | 2.0 | #3 (9.5 mm) |
| 12 | 113.1 | 0.238 | 0.888 | 2.9 | #4 (12.7 mm) |
| 14 | 153.9 | 0.323 | 1.208 | 3.9 | — |
| 16 | 201.1 | 0.422 | 1.578 | 5.1 | #5 (15.9 mm) |
| 20 | 314.2 | 0.660 | 2.466 | 7.9 | #6 (19.1 mm) |
| 22 | 380.1 | 0.798 | 2.984 | 9.6 | #7 (22.2 mm) |
| 25 | 490.9 | 1.031 | 3.853 | 12.4 | #8 (25.4 mm) |
| 28 | 615.8 | 1.293 | 4.834 | 15.5 | #9 (28.7 mm) |
| 32 | 804.2 | 1.689 | 6.313 | 20.3 | #10 (32.3 mm) |
Площадь — это номинальная площадь круга πd²/4; масса посчитана по паспортной плотности 2,1 g/cm³ (сталь 7.85 для сравнения). Пользуйтесь этим для перевозки и такелажа, но не для расчёта — спецификация ASTM на стержни GFRP задаёт для каждого номера стержня собственную номинальную площадь, и расчётную площадь надо брать из заводского сертификата на те стержни, которые вы реально получили. Номера стержней ASTM в последнем столбце — ближайшее обозначение по номинальному диаметру; номинальная площадь ASTM для этого номера отличается от πd²/4 нашего метрического стержня.
От паспортного числа к расчётному (ACI 440.1R-15)
| Коэффициент среды CE | Расчётное ffu (MPa) | Предел при длительной нагрузке (MPa) | На гибе 90°, rb/db = 4 (MPa) | Предел для хомутов на поперечную силу (MPa) | Доля от рекламных 950 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.8 | 760 | 152 | 380 | 188 | 80% |
| 0.7 | 665 | 133 | 333 | 188 | 70% |
CE 0.8 — бетон, не подверженный воздействию грунта и погоды, CE 0.7 — подверженный (Table 6.2). Расчётная прочность равна ffu = CE × ffu* (Eq. 6.2a), где за ffu* принято наше паспортное значение 950 MPa (паспортное значение, а не гарантированное для каждого диаметра — см. примечание о контроле качества). Длительное напряжение вместе с усталостным ограничено величиной 0.20 ffu для стекловолокна (Table 7.4.1, коэффициент запаса уже учтён). Гиб 90° сохраняет 0.50 ffu при rb/db = 4 (Eq. 6.2.1). Хомуты на поперечную силу ограничены пределом деформации 0.004, ffv = 0.004 Ef (Eq. 8.2d).
Читайте два правых столбца второй таблицы вместе: стержень, заявленный как 950 MPa, после применения нормативных коэффициентов ограничен 133 MPa при длительной нагрузке в открытом элементе — это примерно седьмая часть рекламной цифры. Это не дефект продукта, так GFRP рассчитывают везде, и любой поставщик, который называет вам крупную цифру без этого контекста, вам не помогает. Расчёт сечения и проверки по прогибу и по ширине раскрытия трещин — дело инженера проекта.
Укладка арматуры GFRP в шесть шагов
Заказывайте гибы вместе со стержнями
GFRP нельзя гнуть на объекте. Смола отверждена; попытка согнуть силой разрушает матрицу, и стержень теряет прочность, при этом внешне может выглядеть целым. Хомуты, крюки и гнутые стержни формуются на заводе, поэтому формы и количества надо определить на этапе заказа, а не на стройплощадке.
Храните плашмя и в тени
Держите пачки на ровных подкладках над землёй, защищая от ударов и длительного УФ. Срок хранения при правильных условиях 2 года с даты изготовления. Волочение стержней по плите обдирает рёбра, а именно рёбра создают сцепление.
Режьте, но никогда не сваривайте и не грейте
Режьте в размер абразивным диском или полотном с мелким зубом; работайте в защитных очках и респираторе и соблюдайте SDS при обращении со стеклянной пылью. Торцы после реза не нужно герметизировать от коррозии — в стержне нечему корродировать — но держите их вне зоны анкеровки, где важна полная длина сцепления.
Вяжите пластиком или проволокой в оболочке
Используйте пластиковые клипсы или проволоку с покрытием. Голая стальная вязальная проволока в контакте со стержнем перечёркивает часть того, ради чего вы выбрали GFRP, а стальные фиксаторы и подставки возвращают путь коррозии прямо в зону защитного слоя. Применяйте пластиковые или армированные волокном фиксаторы.
Соблюдайте защитный слой и нахлёст
GFRP набирает сцепление иначе, чем сталь: нахлёсты, как правило, заметно длиннее, и ACI 440.1R рекомендует длину анкеровки в диапазоне 20–100 диаметров стержня в зависимости от защитного слоя и диаметра (Eq. 10.3a). Не переносите по привычке длину нахлёста от стали — берите её из расчёта по GFRP для вашего сечения.
Бетонируйте и проверяйте как обычно
Укладка, вибрирование и уход за бетоном такие же, как при стальном армировании. Поскольку стержень всплывает — он вчетверо легче стали — проверьте, что подставки и вязка действительно держат положение до и во время бетонирования.
Частые вопросы
Можно ли заменить стальную арматуру на GFRP один к одному?
Нет, и любой поставщик, который говорит иначе, продаёт вам проблему. Стержень прочнее стали, но примерно вчетверо менее жёсткий, и площадки текучести у него нет. Из-за этого меняется определяющее предельное состояние: обычно решают прогиб и ширина раскрытия трещин, сечения проектируют с разрушением по сжатой зоне, а не по растянутой арматуре, а сбалансированный коэффициент армирования составляет около 0.0078 против 0.0335 у стали (ACI 440.1R-15 Table 7.2.1, f'c = 34.5 MPa). Сечение нужно пересчитать по ACI 440.1R / ACI 440.11 или по местному аналогу, а не просто подменить материал.
Почему расчётная прочность настолько ниже 950 MPa?
Потому что так требуют нормы — для любого стержня GFRP от любого поставщика. Расчётная прочность равна коэффициенту среды, умноженному на гарантированную прочность (0.8 или 0.7, ACI 440.1R-15 Table 6.2), а длительное напряжение вместе с усталостным затем ограничивается величиной 0.20 от неё для стекловолокна (Table 7.4.1). В открытом элементе остаётся около 133 MPa. Таблица выше показывает эту арифметику, чтобы на стадии расчёта это не стало неожиданностью.
Можно ли гнуть или резать на объекте?
Резать да, гнуть нет. Смола уже отверждена, поэтому гиб на объекте разрушает матрицу, и стержень теряет прочность, при этом внешне может выглядеть целым. Все гибы, хомуты и крюки формуются на заводе по заказу — а значит, спецификацию гибов надо закрыть до изготовления, а не подгонять на стройплощадке.
Ослабляет ли гиб стержень?
Да, и нормы это оцифровывают: прочность на гибе равна (0.05 × rb/db + 0.3) × ffu, то есть при радиусе гиба в четыре диаметра стержня гиб несёт половину расчётной прочности прямого стержня (ACI 440.1R-15 Eq. 6.2.1). Гибы надо проверять по этому пониженному значению, а не по цифре для прямого стержня.
Как он ведёт себя при пожаре?
Хуже стали, и это надо оценивать под конкретный случай. Винилэфирная матрица размягчается вблизи температуры стеклования, а без работающей матрицы стержень не может передать напряжение в волокна. Защитный слой, тип элемента и требуемый предел огнестойкости решают, допустим ли GFRP вообще — это отдельная оценка по проекту, которую делает инженер, а не то, на что отвечает технический паспорт.
Чем FSGR отличается от FSGS?
Только поверхностью. У FSGR есть рёбра по длине стержня, и он набирает механическое сцепление с бетоном за счёт зацепления рёбер, как стальной стержень периодического профиля; FSGS — гладкий круг, прямо после пултрузии. Волокно, смола, прочность, модуль и плотность одинаковы. Для рабочего армирования по умолчанию берут рифлёный стержень.
По каким стандартам он изготовлен и испытан?
Характеристики при растяжении испытываются по ASTM D7205 (метод испытаний на растяжение композитных стержней FRP), стержни изготавливаются и испытываются по GB/T 26743-2011. Полного комплекта квалификационных документов по ASTM D7957 (Tg, степень отверждения, поперечный сдвиг, сцепление, водопоглощение, сохранение прочности после щелочной выдержки) у нас сейчас нет; если ваша спецификация требует D7957, скажите об этом на стадии запроса, и мы прямо укажем, какие пункты можем подтвердить документами. Расчёт — отдельная тема: ACI 440.1R-15 это руководство, а ACI 440.11-22 первый строительный кодекс по GFRP, написанный обязательным языком, рядом с ACI 318.
Есть ли у вас стороннее одобрение на этот продукт?
Нет. Стержни отгружаются со своими техническими паспортами, характеристики в которых испытаны по перечисленным выше методам ASTM, плюс Mill Test Certificate и Certificate of Analysis на партию. Если ваша спецификация требует конкретного стороннего одобрения, скажите об этом на стадии запроса, и мы прямо ответим, можем мы его обеспечить или нет.
Документы и Загрузки
Два паспорта, по одному на каждую поверхность
FSGR на рифлёный стержень и FSGS на гладкий. В обоих полная таблица характеристик, с указанием метода испытаний ASTM напротив каждого значения.
MTC + COA с каждой поставкой
Каждая партия отгружается с сертификатами Mill Test Certificate и Certificate of Analysis. Запросите их при заказе, если ваша спецификация требует их подшить в дело.
Запросить Цену
Пришлите диаметры, длины и количества — и гибы, потому что их формуют на заводе. Инженер ответит в течение одного рабочего дня с коммерческим предложением, весами для расчёта перевозки и техническими паспортами. Если сечение под GFRP ещё предстоит рассчитать, скажите об этом, и мы перечислим, что понадобится инженеру.
