複合ファイバーグラス補強。 グラスファイバー補強材：複合ガラス補強材の特徴と用途 プラスチック補強材の直径

比較的最近国内市場に登場したグラスファイバー補強材は、従来の金属製ロッドに代わる価値のある代替品となっています。 ガラス強化材とも呼ばれるこの素材には、同様の目的の他の製品とは異なる多くのユニークな特徴があります。 一方で、選択には非常に慎重に取り組む必要があります。

グラスファイバー強化とは

設計上の特徴を理解すれば、グラスファイバー補強材は非金属の棒であり、その表面にグラスファイバーの巻き線が施されています。 複合材料で作られた補強材のスパイラルプロファイルの直径は、4 ～ 18 mm の範囲で変化します。 このような補強材のロッドの直径が 10 mm を超えない場合は、コイル状で顧客に販売されますが、それを超える場合は、長さが最大 ​​12 メートルに達するロッドで顧客に販売されます。

複合強化材の製造には、さまざまな種類の強化フィラーを使用できます。これに応じて、いくつかのカテゴリに分類されます。

  • ASK – グラスファイバーをベースに作られた製品。
  • AUK – カーボン複合材強化製品。
  • ACC – 複合材料を組み合わせて作られた補強材。

国内市場では、グラスファイバー強化材が最も普及しています。

構造の特徴

グラスファイバー補強材は単なる複合材料で作られたロッドではありません。 これは 2 つの主要な部分で構成されます。

  • インナーロッドは、ポリマー樹脂を使用して互いに接続された平行なグラスファイバー繊維で構成されています。 一部の製造業者は、内部幹の繊維が互いに平行ではなく、ピグテールにカールしている補強材を製造しています。 強度特性を形成するのはグラスファイバー強化材の内側ロッドであることに注意してください。
  • ガラス繊維で作られた鉄筋の外層は、複合材料の繊維を二方向に巻いた形で、または微細な研磨粉末をスプレーした形で作ることができます。

グラスファイバー補強バーの設計は、その技術的特性と強度特性を大きく決定し、メーカーの想像力とこの材料に使用する製造技術に依存します。

基本特性

有能な組織によって実施された多数の研究の結果によると、グラスファイバー強化材には、同様の目的の他の材料と有利に区別する多くの特徴があります。

  • グラスファイバー補強バーは軽量で、同様の金属製品の重量の 9 分の 1 です。
  • ガラス繊維強化材は、金属製品とは異なり、耐腐食性が非常に高く、酸性、アルカリ性、塩分の多い環境に完全に耐えます。 このような強化材の耐食性を鋼製品の同様の特性と比較すると、10倍も優れています。
  • グラスファイバー強化材の熱伝導特性は金属製品よりも大幅に低いため、使用中にコールドブリッジが発生するリスクが最小限に抑えられます。
  • グラスファイバー強化材は輸送がはるかに簡単で、耐用年数が金属よりもはるかに長いという事実により、その使用は経済的な観点からより有益です。
  • グラスファイバー強化材は、電流を通さず、電磁波を完全に透過する誘電体素材です。
  • このような材料を使用して補強構造を作成することは、金属棒よりもはるかに簡単であり、溶接装置や金属を切断するための技術的装置を使用する必要はありません。

紛れもない利点のおかげで、比較的最近国内市場に登場したグラスファイバー補強材は、すでに大規模な建設組織と民間開発者の両方の間で高い人気を獲得しています。 ただし、このようなフィッティングには多くの欠点もあり、その最も重大な欠点は次のとおりです。

  • かなり低い弾性率。
  • 熱安定性はそれほど高くありません。

グラスファイバー補強材の弾性率が低いことは、基礎を強化するフレームの製造には利点がありますが、床スラブの補強に使用する場合は大きな欠点になります。 このような場合にこの特定の補強に頼る必要がある場合は、最初に慎重な計算を実行する必要があります。

グラスファイバー強化材の熱安定性の低さは、その使用を制限するさらに深刻な欠点です。 このような補強材は自己消火性材料のカテゴリーに属し、コンクリート構造物に使用すると延焼源として機能しないという事実にもかかわらず、高温では強度特性が失われます。 このため、このような補強は、動作中に高温にさらされない構造を強化するためにのみ使用できます。

グラスファイバー製の強化材のもう 1 つの重大な欠点は、時間の経過とともに強度特性が失われることです。 アルカリ環境にさらされると、このプロセスが大幅に加速されます。 一方、希土類金属を添加して作られたグラスファイバー強化材を使用すれば、この欠点を回避できます。

グラスファイバー強化材は何からどのように作られますか?

インターネット上の写真だけでなく、建築現場での実際の使用からもグラスファイバー強化材についてよく知っている人は多いですが、それがどのように製造されるかを知っている人はほとんどいません。 ガラス繊維鉄筋の製造技術プロセスは、ビデオで見ると非常に興味深いもので、自動化が容易で、大企業と中小企業の両方で導入できます。

このような建材を製造するには、まず原料であるアルミノホウケイ酸ガラスを準備する必要があります。 原材料に必要な延性を与えるために、原材料は特殊な炉で溶解され、得られた塊から厚さ 10 ～ 20 ミクロンの糸が引き出されます。 できあがった糸の太さは非常に薄いため、写真やビデオに撮ると画像を拡大しないと見えなくなります。 特殊な装置を使用して、油分を含む組成物をガラス繊維に塗布します。 次に、ガラスロービングと呼ばれる束に成形されます。 多くの細い糸から組み立てられたこれらの束がグラスファイバー強化の基礎であり、主にその技術的および強度的特徴を形成します。

ガラス繊維ストランドが準備された後、それらは生産ラインに供給され、そこでさまざまな直径とさまざまな長さの鉄筋に加工されます。 インターネット上の多数のビデオから見ることができるさらなる技術プロセスは次のとおりです。

  • 特別な装置 (クリール) を介して糸は張力装置に供給され、この装置は 2 つのタスクを同時に実行します。ガラス糸に存在する張力を均等にし、糸を特定の順序で配置し、将来の鉄筋を形成します。
  • 表面に油分を含む組成物が事前に塗布された糸の束に熱風が吹き付けられますが、これは糸を乾燥させるだけでなく、わずかに加熱するためにも必要です。
  • 必要な温度に加熱された糸の束は特別な槽に入れられ、そこでバインダーが含浸され、同様に特定の温度に加熱されます。
  • 次に、糸の束が機構を通過し、その助けを借りて、必要な直径の鉄筋の最終的な形成が実行されます。
  • 補強材が滑らかではなく、レリーフプロファイルで製造されている場合は、校正機構を出た直後に、ガラス繊維の束がメインロッドに巻き付けられます。
  • バインダー樹脂の重合プロセスをスピードアップするために、完成した鉄筋はトンネルキルンに送られ、その後、コイル状に巻かずに作られた鉄筋に細かい砂の層が適用されます。
  • 炉から出た後、グラスファイバー強化材の準備がほぼ完了すると、ロッドは流水で冷却され、切断またはコイルに巻き付ける機構に送られます。

したがって、ガラス繊維強化材の製造技術プロセスは、個々の段階の写真やビデオからでも判断できるほど複雑ではありません。 一方、そのようなプロセスでは、特別な機器の使用とすべての体制の厳守が必要です。

以下のビデオでは、TLKA-2 生産ラインの操作例を使用して、複合ガラス強化材の生産プロセスをより明確に理解することができます。

パラメータ – 重量、直径、巻きピッチ

ガラス繊維が使用される製造用継手は、その適用範囲を決定する多くのパラメータによって特徴付けられます。 最も重要なものには次のものがあります。

  • 鉄筋1リニアメートルの重量。
  • レリーフプロファイルを持つ製品の場合 - 表面にガラス繊維の束を巻き付けるピッチ。
  • 鉄筋の直径。

現在、レリーフプロファイルを備えた補強材は主に 15 mm の巻きピッチで製造されています。

鉄筋の外径は、製品の製造に関する技術条件に従って製品に割り当てられる番号によって特徴付けられます。 技術仕様に従って、グラスファイバー鉄筋は現在、次の番号で製造されています。 5; 5.5; 6; 7; 8; 10; 12; 14; 16; 18. 現在の市場で入手可能なグラスファイバー鉄筋のリニア メーターの重量は、0.02 ～ 0.42 kg の間で変化します。

グラスファイバー強化材の種類とその応用分野

ガラス繊維が使用される製造用の継手には多くの種類があり、直径やプロファイル形状（滑らかで波形）だけでなく、使用領域も異なります。 したがって、専門家はグラスファイバー強化材を次のように区別しています。

  • 働く;
  • 設置室。
  • 分布;
  • コンクリート構造物を補強するために特別に設計されています。

解決するタスクに応じて、このようなフィッティングは次の形式で使用できます。

  • ピースロッド。
  • 補強メッシュの要素。
  • さまざまなデザインと寸法の補強フレーム。

グラスファイバー製の補強材が最近国内市場に登場したという事実にもかかわらず、企業、建設会社、個人はすでにさまざまな問題を解決するためにそれを非常に積極的に使用しています。 したがって、建築におけるグラスファイバー補強材の使用が人気を集めています。 基礎やその他のコンクリート構造物（排水井、壁など）の補強に使用され、レンガやブロック材料で作られた石積みの強化に使用されます。 グラスファイバー補強材の技術的特性により、路面の補強、堤防や弱い基礎の強化、モノリシックコンクリート基礎の作成など、道路建設にうまく使用できます。

自分の敷地やカントリーハウスで独立して建設に従事している個人も、この材料の利点を理解することができました。 興味深い経験は、ダーチャや民家の庭で温室を建設するための円弧としてグラスファイバー補強材を使用したことです。 インターネット上では、腐食せず、設置も解体も簡単な、このようなきちんとしていて信頼性の高い構造の写真がたくさん見つかります。

このような材料を使用する大きな利点 (特に個人の場合) は、輸送が容易であることです。 コンパクトなコイル状に巻かれたグラスファイバー補強材は、金属製品には当てはまらないが、乗用車での輸送も可能です。

グラスファイバーとスチールのどちらが優れていますか?

鋼とグラスファイバーのどちらの強化材を使用するのが良いかという質問に答えるには、これらの材料の主なパラメータを比較する必要があります。

  • 鋼鉄筋が弾性と塑性を併せ持つとすれば、ガラス繊維製品は弾性のみを持ちます。
  • 引張強度の点では、グラスファイバー製品は金属製品よりも大幅に優れており、それぞれ 1300 MPa と 390 MPa です。
  • 熱伝導率の点でもガラス繊維がより好ましい: 0.35 W/m*CO - 対して鋼の場合は 46。
  • 鉄筋の密度は 7850 kg/m3、グラスファイバーの密度は 1900 kg/m3 です。
  • グラスファイバー製品は、鉄筋とは異なり、優れた耐食性を備えています。
  • グラスファイバーは誘電体であるため、グラスファイバーで作られた製品は電流を通さず、電磁波を完全に透過します。これは、特定の目的 (研究所、研究センターなど) の構造物を建設する場合に特に重要です。

一方、グラスファイバー製品は曲げ加工が苦手なため、床スラブやその他の荷重のかかるコンクリート構造物の補強への使用が制限されています。 複合材料で作られた鉄筋を使用することの経済的実現可能性は、必要な量を正確に購入できるため、事実上無駄なく使用できるという事実にもあります。

以上をまとめてみましょう。 複合強化材のユニークな特性をすべて考慮したとしても、この材料が最も優れた性能を発揮する領域でのみ、非常に慎重に使用する必要があります。 コンクリート構造物を強化するためにこのような補強材を使用することは望ましくありません。コンクリート構造物は、運転中に破壊を引き起こす可能性のある非常に深刻な負荷を受けることになります。 他のすべてのケースでは、グラスファイバー強化材とその他の複合材料の使用がその有効性を証明しています。

比較的最近になって建設市場に登場したものには長所と短所の両方があり、消費者はそれを認識しておく必要があります。 この製品は金具の完全な代替品であるとメーカーが保証しているにもかかわらず、あらゆる状況でその使用が正当であるとは見なされません。

グラスファイバー強化とは

いわゆる複合補強材は、カーボンファイバーの糸が巻き付けられたグラスファイバーロッドであり、このような製品の構造を強化するだけでなく、コンクリートモルタルへの信頼性の高い接着を確保するのにも役立ちます。 このタイプの継手には長所と短所の両方があるため、その使用には非常に慎重に取り組む必要があります。

プラスチック製のクランプは、炭素繊維補強バーを互いに固定するための要素として機能します。 便利なことに、このような継手の要素を接続するには溶接を使用する必要がなく、これは間違いなく大きな利点です。

グラスファイバー強化材の使用の実現可能性を評価するときは、個々の状況におけるその使用の長所と短所をすべて考慮する必要があります。 このアプローチにより、さまざまな目的で建築構造を強化する手段としてこの材料の高い効率が保証されます。

グラスファイバー補強材の特性を考慮せず、金属製の同様の製品のパラメータと比較しない場合、将来の建物の構造や仕上げ要素に重大な損傷を引き起こす可能性があります。 そのため、コンクリート構造物を補強するための要素の選択を開始する前に、どのような場合に特定の製品の使用がより適切であるかを理解する必要があります。

主な利点

カーボンファイバー強化の利点の中で、次の点を強調する価値があります。

  • グラスファイバー補強材の重要な利点は比重が低いことであり、これにより気泡コンクリートやその他の建築材料で作られた軽量構造物の補強に使用することが可能になります。 これにより、補強された構造物の重量を大幅に軽減できます。 一方、ガラス繊維補強材を使用すると、建築材料自体の質量が非常に大きいため、従来のコンクリート構造物の重量はわずかに減少します。
  • 熱伝導率が低いこともグラスファイバー強化の利点です。 コンクリート構造物にこのような補強材を使用すると、コールドブリッジが形成されず（金属補強要素については言えません）、断熱パラメータが大幅に向上します。
  • グラスファイバー強化材は柔軟性が高いため、個々のロッドに切断するのではなく、コイルの状態で顧客に出荷できます。 コンパクトな梱包形態のおかげで、このような補強材の輸送は非常に簡単になり、乗用車のトランクを使用できるため、建設現場に資材を配送するコストが大幅に削減されます。 カットロッドではなくコイル状で出荷される補強要素を使用することにより、重なり部分の数が減り、材料コストを削減することも可能になります。 これは、将来のコンクリート構造物の強度特性とコストの両方にプラスの効果をもたらし、これは建設作業を行う際に特に重要です。
  • コンクリート構造体内での耐久性など、グラスファイバー補強の利点については、かなり議論の余地があると考えられています。 また、金具は独立した状態にあるため、外的要因の影響を受けにくく、耐久性が確保されています。
  • カーボンファイバー強化材は誘電体材料であり、これがこの材料で作られた製品の利点です。 導電性の金具は腐食しやすく、耐久性に悪影響を及ぼします。
  • 金属強化要素と比較して、グラスファイバー製品は化学的に活性な環境にさらされません。 グラスファイバー補強のこの利点は、さまざまな塩溶液がコンクリートに添加され、硬化プロセスが促進される冬季に建物を建設する場合に特に重要です。
  • カーボンファイバー補強材は誘電体であるため、金属棒とは異なり、建物内に電波干渉を引き起こしません。 この利点は、コンクリート構造物に多くの補強要素がある場合に重要です。 それ以外の場合、複合補強材の使用は不利にはなりませんが、それほど重要ではありません。

グラスファイバー強化には欠点もあり、潜在的な消費者もそれを認識しておく必要があります。

主な欠点

グラスファイバー強化の欠点は、次の特性に関連しています。

  • グラスファイバー強化の欠点には、特に高温に耐えられないという事実が含まれます。 同時に、コンクリートの中に配置された鉄筋ケージが 200 度の温度に加熱される状況を想像することは困難です。
  • コンクリート構造物の補強には、金属製品と比較してより小さな直径のグラスファイバー補強材を使用できるという事実を考慮すると、コストがかなり高いことが欠点です。
  • カーボンファイバー補強材はよく曲がりません。 この欠点により、コンクリート構造物の補強フレームを作成する際の使用が制限されます。 一方、補強フレームの曲げ部分はスチール要素で作成し、グラスファイバーロッドを使用して延長することができます。
  • グラスファイバーで作られた補強材は、コンクリート構造物にとって非常に重要な破壊荷重に十分耐えることができません。 したがって、補強フレームはそのような荷重にうまく耐える必要があり、複合材料で作られた補強では自慢できません。
  • 金属製の強化フレームとは異なり、グラスファイバー製品は剛性が低くなります。 この欠点のため、車用ミキサーを使用して注ぐときに発生する振動負荷には耐えられません。 この技術を使用すると、補強フレームに大きな機械的負荷がかかり、破損や要素の空間的位置の乱れが生じる可能性があるため、このようなコンクリート構造物の剛性には非常に高い要求が課せられます。

グラスファイバー強化の長所と短所を考慮すると、金属製の方がどの程度優れているのか劣っているのかを判断するのは困難です。 いずれにせよ、この材料の選択は非常に合理的に行われ、それを使用して実際に意図されている問題を解決する必要があります。

グラスファイバー強化材の適用分野

複合材料で作られた補強材は、その設置ルールを対応するビデオから簡単に学ぶことができ、資本建設と民間建設の両方で使用されています。 資本の建設は、特定の建築材料の使用のニュアンスと欠点をよく知っている資格のある専門家によって実行されるため、民間の低層建物の建設におけるそのような材料の使用の特徴について詳しく説明します。

  • 複合材料で作られた補強材は、高さが土壌の凍結深さよりも高いストリップやスラブなどのタイプの基礎構造を強化するためにうまく使用されています。 基礎を強化するために炭素繊維補強材を使用することは、構造物が良好な土壌上に建設されており、コンクリート基礎がグラスファイバー要素では耐えられない破壊荷重を受けない場合にのみ推奨されます。
  • グラスファイバー補強材を使用して、レンガ、ガスケイ酸塩、その他のブロックで作られた石積みの壁を強化します。 壁の接続要素として、複合補強材は民間開発者の間で非常に人気があり、耐荷重構造の石積みを強化するだけでなく、対面するパーティションとの接続を確実にするためにも使用されていることに注意してください。
  • この材料は、多層パネルの要素を結合するためにも積極的に使用されます。 後者の構造には、断熱材の層とコンクリート要素が含まれており、グラスファイバー補強材を使用して相互に接続されています。
  • このタイプの補強材には腐食しやすいなどの欠点がないため、さまざまな水力構造物（ダムやプールなど）の補強によく使用されます。
  • 集成材の梁の剛性を効果的に高める必要がある場合には、グラスファイバー補強材で梁も強化されます。
  • この材料は道路建設にも使用されており、走行中に負荷が増加するアスファルト層を強化するために使用されます。

上記をすべて要約すると、ガラス繊維強化材は、メーカーが指定するその欠点とそれに伴う制限を考慮すれば、非常に効果的に使用できることに注意する必要があります。

グラスファイバー強化材は金属製の強化材に取って代わることができますか?

複合材料から作られた補強材は建設市場ではかなり新しい材料であるという事実にもかかわらず、その使用法についてはすでに多くの推奨事項（さらにはビデオ）を見つけることができます。 これらの推奨事項を考慮すると、レンガやビルディングブロックで作られた壁を強化したり、耐力壁を内部の間仕切りに接続したりするには、グラスファイバー補強材を使用するのが最善であると結論付けることができます。

複合補強材を鋼鉄に置き換えることについてはまだ議論があるにもかかわらず、大多数は複合補強材を選択しています。 それは否定できない利点があるので、無駄ではありません。 設置と輸送が容易で、耐食性があり、熱伝導率が低いため、金属製の継手を複合材料に置き換えると、コストがほぼ 60% 節約されます。 強化 複合補強材規制および技術文書に従って作成されます。


複合補強材「アームプラスト」の製造

Armplast 工場では、非金属複合ポリマー補強材を独自に製造しています。 グラスファイバー、玄武岩プラスチック、ガラス玄武岩など、いくつかのデザインとタイプで作成します。

グラスファイバー強化材はガラスロービングから作られ、周期的なプロファイルとして玄武岩強化糸を備えたグラスファイバーロッドで構成されています。

複合補強材と玄武岩補強材は玄武岩ロービングから作られています。 複合グラスファイバー強化材は、周期的プロファイルを備えた古典的なグラスファイバー強化材、砂コーティングを施したグラスファイバー強化材、および砂コーティングと周期的プロファイルを備えたグラスファイバー強化材に分類されます。 これらのタイプの複合鉄筋は、コンクリートへの接着性を高めるために砂のドレッシングと周期的なプロファイルを使用します。 直径 12 mm を超える場合は、顧客と合意した長さのロッドで製造され、直径 12 mm 未満の場合はコイルで製造されます。

非金属複合補強材は、表面にリブのあるグラスファイバーロッドの形の補強材です。 このような補強材の外形はらせん状であり、その直径は 4 ～ 18 ミリメートルの範囲にあります。 この建築材料の長さは12メートルに達することもあります。

ポリマーロッドの外観。

グラスファイバー強化材は、市場に大量導入される前に多くの深刻なテストを受けています。 その結果、このような研究により、この建築材料には次のような多くの利点があることが証明されました。

  • 軽量。従来の金属補強材の重量の 9 分の 1 です。
  • 腐食や酸に対する高い耐性。
  • エネルギー効率の点で優れたパフォーマンス。
  • コスト効率の高い配送。
  • 電磁波および無線の影響に対する不活性性。
  • グラスファイバー強化材は誘電体として分類されます。

もちろん、この建築材料には利点に加えて、いくつかの欠点もあります。 このような欠点は重大であるとは考えられませんが、特定のタイプの建物を建設する際には考慮することが重要です。

複合補強材の欠点:

  • 弾力性が低い。
  • 耐熱性パラメータが低い。

さらに、このような材料の欠点は、道路や建物の基礎の建設での使用にはまったく影響しません。

基礎工事におけるこの技術の活用（メリット・デメリット、適用方法）

基礎を敷設するプロセスでは、金属補強材と同じ方法で複合補強材が使用されます。 最初の段階では、将来の基礎のフレームがこの材料から組み立てられ、その後特別な紐で締められます。

グラスファイバー補強材のメーカー自体は、特定のタイプの基礎への使用に制限を設けていません。 つまり、あらゆる低層建築物に自由に使用できるのです。

最小限の推定によれば、このようなポリマー要素の耐用年数は少なくとも 80 年です。 この建築材料のコストは従来の金属棒よりも若干高くなりますが、重量がはるかに軽いため、納品中に一定の資金を節約できることに注意してください。

施工方法や施工条件も様々です。 建設現場で、金属部品にとって攻撃的な環境に常に金属部品が存在する場合には、複合補強材を使用するのが理にかなっています。

プラスチック補強材を正しく選択すると、金属と同等の強度が得られます。

コンクリートを流し込む前の棒です。

主な使用分野

複合強化材の製造には主に 2 つの形式があります。

  • 固定の質を向上させるためにガラススパイラルを追加した滑らかなプラスチックロッド。
  • 金具は金属製の構造を再現した見慣れた形状です。

ほとんどの専門家は、2 番目のタイプを優先するようアドバイスしています。

グラスファイバー補強の主な適用分野は、低層建物の基礎の建設です。 基礎を構築するときは、それぞれの場合に特定の直径の鉄筋が使用されます。

さらに、そのような材料はレンガ積みを結合するためによく使用されます。 この場合、コールドブリッジの形成を回避できるため、建物の全体的な効率が向上します。

施工者の意見

現在、建設業者や大規模開発業者の間で複合補強材の普及に向けた着実な傾向が見られます。 ほとんどの場合、この資料について肯定的な意見が見つかります。 専門家は、このようなロッドは建設作業中に実質的に無駄がないと指摘しています。 もう 1 つの重要な要素は使いやすさです。

ほとんどの専門家は、特定の建設分野では、そのような材料が金属鉄筋よりも大きな利点があることに同意しています。 これらのプラスチックロッドの主な利点は、ほぼあらゆる長さで使用できることです。

橋床版の補強材としての複合材料の使用

複合補強材の高い強度と信頼性を裏付ける主な要因の 1 つは、一定の重荷重に耐える建設現場 (橋、海岸線の構造物、道路) で広く使用されていることです。

これは、そのような材料が地球の地震活動に対して優れた耐性を持っているという事実によるものです。 グラスファイバー補強材はマグニチュード 10 の地震でも基本的な技術特性を失わないことが実験的に証明されており、コンクリート橋の床版を補強するのに最適です。

さらに、金属とは異なり、プラスチックは腐食を受けにくいことに注意する必要があります。これは、水や湿気の多い環境と常に接触する橋の建設において重要な要素です。

ポリマー鉄筋と金属鉄筋の特性の違い

プラスチック鉄筋の主な競合相手は、コンクリートのスラブや床に使用される従来の金属補強材です。 一般に、これら 2 つの建築材料は互いに非常に似ています。 同時に、いくつかの点では、グラスファイバー補強材は金属補強材よりも顕著に優れた性能を発揮します。 このような状況では、金属とポリマーの補強材の技術的特性を簡単に比較する価値があります。

  • 変形インジケーター。 鋼棒は弾塑性材料ですが、複合補強材は理想的に弾性のある建築材料です。
  • 究極の強さの指標。 金属は次のパラメータを示します: 390 MPa、グラスファイバーは 1300 MPa。
  • 熱伝導率の大きさ。 金属の場合、このパラメータは 46 W/mOS、複合材料の場合は 0.35 W/mOS です。
  • 構造密度の指標。 スチールの場合、このパラメータは 7850 kg/m3、グラスファイバーの場合は 1900 kg/m3 です。
  • 熱伝導率パラメータ。 鋼構造とは異なり、グラスファイバーは熱をまったく伝えません。
  • 耐食性。 グラスファイバー補強は全く錆びません。 同時に、鋼は比較的錆びやすい素材でもあります。
  • 製品の導電率。 複合強化建築材料は本質的に誘電体です。 同時に、金具の欠点の 1 つは、電流が流れることです。

金属ロッドと複合ロッドの外観の違い。

ガラス繊維強化材の物理パラメータ

今日の要件によれば、複合ロッドは 3 つの主要な物理パラメータによって特徴付けられる必要があります。

  • 元素の質量。
  • 巻取り距離;
  • 外径も内径も。

個々のプロファイル番号にはそれぞれ独自の物理的インジケーターがあります。 唯一の一定のパラメータは、15 ミリメートルに等しい巻き取り距離です。 現在の仕様では、プロファイル サイズが異なる複合ロッドには次のデジタル表示があることが規定されています: 4、5、5.5、6、7、8、10、12、14、16、18。これらのデジタル値は外径パラメータに対応します。 。 鉄筋の質量は 0.02 ～ 0.42 kg/1 ランニング メートルの範囲で変化します。

複合補強材を用いた建築構造の計算手順

複合鉄筋が使用される構造を計算するプロセスは、鋼鉄筋 D12 mm を使用した梁の仕事を計算する例で説明できます。

このような鉄筋 A500C は直径 12 ミリメートルで、次の特徴があります。

  • 弾性率の値は 200 GPa です。
  • 標準的な抵抗指標は 500 MPa で、これはこれらのロッドの製造に使用される鋼の流動性パラメーターよりわずかに低くなります。

これらのデータに基づいて、ロッドにかかる最大荷重は 4.5 トンと推定されます。 このような荷重がかかると、補強材の引張パラメータは 2.5 mm/m に達します。

グラスファイバー補強材に付属する文書には、鋼鉄補強棒への適合性を示す標識が必ず記載されています。

したがって、直径 12 mm の鋼 A500C のパラメータに適合するには、ガラス繊維強化材の直径は 10 mm でなければなりません。

言い換えれば、プラスチック棒を使用した建物を計算するプロセスは、鋼棒を使用した計算と完全に似ており、唯一の違いは対応表を使用することです。

複合強化材はどのようにして作られるのでしょうか?

すべての複合補強材は、厚さ 4 ～ 32 ミリメートルのロッドの形式で製造されます。 このような建築材料は、ロッドの形でも、100メートルを超える長さのコイルの形でも販売できます。

プラスチック鉄筋には主に 2 つのタイプがあります。

  • 周期的。スパイラル巻きを使用することで得られます。
  • 滑らかで、接着の品質を向上させるために珪砂が散布されています。

接続技術

複合建材のさらなる利点の 1 つは、溶接の必要がないことです。 接着技術により全てのロッドを単一のフレームに成形。

建設現場では、特殊な結束ワイヤーが使用されることが多く、プラスチック製の結束バンドが使用されることはあまりありません。

タイワイヤーの使用方法は次のとおりです。

  • 特殊な自動拳銃を使用する。
  • 建設用のかぎ針編みフックを使用します。
  • 機械化された構造のかぎ針編みフックの使用。

最後の 2 つのオプションは、建設で最もよく使用されます。 これは、誰もが結束用の特別な自動銃を購入する余裕があるわけではないため、その入手可能性によるものです。

プラスチックタイを使用した接続。

プラスチック継手の直径

特定の設計上の特徴により、グラスファイバー補強材にはその直径を特徴付けるいくつかのパラメーターがあります。

  • 複合ロッドの外径のサイズは、プロファイルに沿って突出するリブの位置に従って決定されます。
  • 内径とは特にロッド自体を指します。
  • 呼び径は、特定のプロファイルのデジタル指定を指します。

これらのパラメータはすべて互いに一致しません。 呼び径は、突出するリブによって測定される外径よりも小さくなります。 これらのパラメータには特に注意する必要があります。 これにより、必要以上に小さな鉄筋を購入することを避けることができます。

グラスファイバー補強材のこれらのサイズを決定するには、いくつかの微妙な違いがあります。 製品の外径は鋼と同様に決定されます。 内径に関しては、ロッドの断面が完全な円形ではないため、決定するのがより困難になります。

グラスファイバー補強材は西洋では建築に広く使用されていますが、国内産業での使用はあまり普及していません。 しかし、最近この材料の人気が高まっています。その理由は、従来の圧延金属と比較して多くの操作上の利点があるためです。

この記事では、ガラス繊維強化材 (FRP) について説明します。 複合補強材の技術的特徴、メリット・デメリット、規格サイズ、用途などを検討します。

1 品揃えとGOST規格

非金属複合強化材は 60 年代にソ連で開発されましたが、当時のグラスファイバーのコストが高かったため、この材料の大量生産は確立されませんでした。 しかし、複合補強材は、モスクワのバトゥミの送電線やハバロフスクの橋など、いくつかの大きなオブジェクトの建設に使用されました。

現在まで、この材料に関する技術要件を規定した GOST 規格はありません (プロジェクトは開発中です)。 主な規制法は、 SNiP No. 52-01-2003 「複合補強材」、それによると、ガラス繊維製品は圧延金属の代替品として建設に使用できます。 各メーカーには製品の仕様があり、それに伴ってテストレポートと承認証明書も提供されます。

複合補強材は直径 4 ～ 20 mm の範囲で製造されます。 ロッドの輪郭は波形であっても滑らかであってもよい。 製造材料に応じて、次の種類の非金属製品が区別されます。

  • ASP - グラスファイバー強化材。合成樹脂の層で結合されたグラスファイバーで作られています。
  • ABP - グラスファイバーコアが玄武岩繊維の溶融物で置き換えられた玄武岩プラスチック製品。
  • ASPET - グラスファイバーとポリマー熱可塑性プラスチックで作られた製品。
  • AUP - カーボンファイバー補強材。

構造で最も一般的なのは ASP と ABP ですが、材料の機械的強度が低いため、カーボンファイバー補強材はあまり使用されません。

1.1 応用分野

sp.の適用 建設における補強は、住宅、公共、産業用建物、および低層建物の建設で実践されており、ASP は以下の目的で使用されます。

  • 鉄筋コンクリート構造物（壁および床スラブ）の補強。
  • レンガや鉄筋コンクリートの表面の修復。
  • 柔軟な接続技術を使用した壁の層ごとの石積み。
  • すべてのタイプ (スラブ、ストリップ、柱);
  • 壁と気泡コンクリートブロックを強化し、モノリシック補強ベルトを設置します。

sp.の使用は広く行われています。 ASP が使用される継手、道路および鉄道建設の分野:

  • 堤防や路面を建設するとき。
  • 道路の斜面を強化する場合。
  • 橋の建設中。
  • 海岸線を強化する場合。

コンクリート構造物を補強するための複合ポリマー補強材は、腐食や化学的に攻撃的な物質に対して完全に耐性があり、その適用範囲が大幅に拡大します。

1.2 TSAの利点

複合補強材には次のような操作上の利点があります。


SPのデメリット 補強材 - 弾性率が低い（鋼の 4 倍低い）ため、垂直補強への使用の可能性が制限され、600 度以上に加熱されると強度が低下する傾向があります。 複合なのでご注意ください 鉄筋は建設現場の条件下で曲げられません— 曲がった要素を使用する必要がある場合は、メーカーに個別に注文する必要があります。

2 ASPと金属類似体の比較

複合材料と鋼鉄筋の技術的特性の比較について説明します。

継手の種類 金属 グラスファイバー(FRP)
製造材料 鋼グレード 25G2S または 35 GS グラスファイバーを合成樹脂で接着したもの
重さ 7.9kg/m3 1.9kg/m3
360 1200
弾性率(MPa) 200 000 55 000
相対伸び(%) 24 2.3
応力とひずみの関係 収量プラトーのある曲線 破壊までの弾性線形依存性のある直線
線膨張(mm/m) 14-15 9-11
腐食環境に対する耐性 低い、錆びやすい 高くて錆びない
材料の熱伝導率 (W/mK) 47 0.46
電気伝導性 現在 誘電
直径 6～80mm 4～20mm
測定長さ 6～12メートル お客様のご要望に応じて任意の長さ

ロッドを例に、複合製品と金属製品の交換可能な直径を比較してみましょう。

  • A3 6 mm - ASP 4 mm;
  • A3 8 mm - ASP 6 mm;
  • A3 10 mm - ASP 8 mm;
  • A3 12 mm - ASP 8 mm;
  • A3 14 mm - ASP 10 mm;
  • A3 16 mm - ASP 12 mm。

2.1 グラスファイバー強化の概要 (ビデオ)


3 複合製品の製造技術

グラスファイバー補強材は、ロービング（元の原料の繊維）、バインダー材料であるポリマー樹脂、硬化剤、硬化促進剤から作られています。 材料の具体的な比率は、生産室内の温度と湿度によって異なります。

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生産ラインには次の設備が含まれています。

  1. 加熱ホッパー - ここで繊維を加熱して樹脂への接着力を高めます。
  2. 含浸槽 - ロービングに樹脂と硬化剤の混合物を含浸させます。
  3. ラッパー - 原材料をダイを通してプレスし、所定の直径のロッドが形成されます。
  4. 砂を塗布する装置。砂粒をロッドの表面に均一に分散させ、余分な砂を空気流によって除去します。
  5. ロッドが設計上の強度を得る重合炉。
  6. 製品を冷却するための装置は、重合炉の出口に設置された長さ 3 ～ 5 メートルのラインです。
  7. ブローチ加工装置、切断機構、およびコイルを巻くための設置 - 完成したグラスファイバー補強材は、必要な長さのセクションに切断されるか、長さ 50 ～ 100 m の商用コイルに巻かれます。

市場には、必要なすべての機器を備えた標準ソリューションが数多く存在します。 新しい回線のコストは次のように異なります。 300万～500万ルーブル.

中生産性の設備では、1 日の稼働中に最大 15,000 m の鉄筋を生産できます。