КОМПОЗИТНАЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ АРМАТУРА: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ

Сегодня у специалистов строительной отрасли все больший интерес вызывает неметаллическая композитная арматура для армирования бетона. Интересно то, что это материал, история разработки которого насчитывает уже около полувека. В настоящее время активную позицию по продолжению его исследования и внедрения занимают такие ведомства и научные институты, как БНТУ, БеЛНИИС, Полоцкий государственный университет, РУП «Стройтехнорм», БеЛГИМ, а также Министерство жилищно-коммунального хозяйства и ряд других организаций.

На вопросы корреспондента «Строительной газеты» о свойствах и области применении этого материала отвечает учредитель белорусского предприятия по производству неметаллической композитной арматуры «Композит-«Уручье» Игорь Станиславович Борисенко.

– Чем интересна для строителей неметаллическая композитная арматура и давно ли появился этот вид арматуры?

– Представьте себе материал, который во многих областях может заменить металл. Достоинства неметаллической композитной арматуры неоспоримы: этот материал прочнее и легче металла, не подвержен коррозии и плюс к этому является диэлектриком, магнитоинертен и не оказывает влияния на биополе человека и животных.

Идея создания материала с такими характеристиками получила развитие в Беларуси в 60–80‑е годы XX века. В то время лаборатория бетонных и железобетонных конструкций Института строительства и архитектуры Госстроя БССР ИСиА под руководством кандидата технических наук, доцента Николая Прохоровича Фролова проводила научно-исследовательские работы в области создания высокоэффективных видов неметаллической арматуры для бетонных конструкций. Исследованиями по данной тематике в СССР совместно с ИСиА под координационным руководством НИИЖБ СССР занимались также союзные организации, например: НИИПМ, ВНИИСВ, НИИстекла, ЦНИИС МТС, ЦНИИС МПС, украинские организации ЮЖНИИ, ХИИКС, Промстройпроект (Харьков).

В 1962–1968 годах созданием теории расчета и внедрения предварительно напряженных конструкций, армированных стеклопластиковой арматурой (плиты перекрытия, шпалы, колонны), занимался Тимофей Максимович Пецольд. Исследования про­водились в творческом контакте с ведущими научно-исследовательскими и проектными институтами бывшего СССР.

К сожалению, после развала СССР в Беларуси, активно занимавшейся разработкой и внедрением стеклопластиковой арматуры, научно-внедренческие работы были прекращены. Сегодня на постсоветском пространстве ни в одной из стран бывшего СССР нет сформированной нормативной базы по применению композитной арматуры, отсутствует системная методология внедрения данного материала и его аналогов, а рынок сбыта не развит. Только в конце XX века в России и Украине начали появляться первые предприятия, производящие стеклопластиковую арматуру. Возрождение началось именно в тех центрах, где некогда создавалась идеология и велись практические исследования новых материалов, в том числе стеклопластиковой арматуры: в Москве, Харькове, Бийске, Чебоксарах, Киеве, Дубно, Перми.

В нашей стране специалисты только в последние два-три года обратили внимание на потребность строительной отрасли в композитных неметаллических материалах, которые позволяют увеличить энергоэффективность, коррозионную стойкость и долговечность конструкций и зданий в целом.

– А насколько распространены композитные неметаллические материалы за рубежом?

– В период развала СССР в странах Западной Европы и США продолжалось планомерное развитие новых технологий. Сами материалы за счет внедрения инновационных решений, совершенствования технологических процессов и применения новых сырьевых компонентов трансформировались, приобрели новые качества и эксплуатационные показатели. А технические показатели материалов позволили расширить область их применения. Сегодня во многих странах мира ученые и практики работают над совершенствованием и расширением сфер применения стеклопластиковой арматуры и арматуры на основе базальтовых волокон. Наиболее преуспели в данном направлении Бельгия, Англия, США, Канада, Франция, Германия.

– Какие меры принимаются сегодня в нашей стране для возобновления работы в области изучения и применения композитной арматуры?

– Исследования рынка, проведенные нашей компанией, показали, что рынок Беларуси готов к принятию нового продукта. В частности, наша компания готова вывести школу изучения и применения «обновленной» стеклопластиковой арматуры и ее аналогов в Республике Беларусь на более высокий уровень. Около года мы проводили детальную разработку стратегии внедрения и применения композитной арматуры. Кроме того, нами пройден подготовительный этап по созданию собственного производства на территории Беларуси.

Итоги участия нашей компании в выставке «Стройэкспо 2011», состоявшейся недавно в Минске, показали, что «новый» продукт заинтересовал потребителей всех категорий: частных застройщиков, строительные организации всех форм собственности, проектные организации, предприятия различных отраслей экономики, а также представителей органов управления.

– Чем привлекла композитная арматура потребителей?

– Частный застройщик, например, сразу оценил долговечность и коррозионную стойкость материала, а также возможность сэкономить на транспортных расходах: арматуру можно свернуть в бухты по 400 м. п. и транспортировать к месту строительства на легковом автомобиле. Кроме того, монтаж каркасов и сеток сравнительно прост: не требуются сварочные работы, применение механизмов при погрузочных работах и подъеме на этаж (вес 1 м. п. композитной арматуры диаметром 8 мм в 5,5 раза меньше веса стальной арматуры).

Интересный факт: различных потребителей интересовала определенная группа характеристик нового продукта, и мнения высказывались различные.

Мнение строителя: «А зачем мне гарантия на 80 лет? Пусть этим интересуются те, кто будет эксплуатировать. Мне нужен материал подешевле, чтобы не менять в корне технологию производства».

Мнение работника ЖКХ: «Пусть будет дороже, лишь бы не переделывать каждый год. В этом – моя экономия и доход».

Мнение «дорожника»: «Если я сделаю один раз и надолго, чем будут заниматься работники в ближайшие годы?».

Мнение государственного чиновника: необходим сбалансированный и обоснованный подход при применении материала с учетом сопоставления стоимости с долговечностью и надежностью конструкции или сооружения.

Именно по причине различия интересов, задач и мотиваций специалистов различных категорий в решении данного вопроса должна быть проявлена государственная воля, направленная на экономию средств налогоплательщиков. Именно государству должен быть интересен долговременный экономический эффект от внедрения инновационных технологий.

– Может ли композитная арматура в будущем полностью заменить металл?

– При широкомасштабном внедрении композитных материалов необходимо помнить одну заповедь: «не навреди». Нельзя бездумно использовать композитную арматуру, которая не является универсальным материалом. Наибольший эффект при ее применении возможен в том случае, если при изготовлении конструкций и сооружений учтены ее особые физико-механические и иные свойства. Использование композитной неметаллической арматуры в различных отраслях народного хозяйства может дать не только экономический, но и экологический, и иные позитивные эффекты, недоступные при применении традиционных материалов.

Композитную арматуру нельзя рассматривать как конкурента металлу по разным причинам.

Во‑первых, композиты можно использовать совместно с металлом.

Во‑вторых, наибольшая экономическая эффективность будет в тех случаях, когда отличительные свойства арматуры могут проявиться в максимальной степени. Например, с помощью композитов можно решить проблему коррозии в бетонных и иных конструкциях, так как эти материалы имеют высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах, таких как кислоты, щелочи, соли, аммиачная вода, сернистый газ. Можно решать вопросы снижения нагрузки на фундамент зданий (композитная арматура в 4 раза легче стальной) и экономии бетона. Необходимо обратить внимание и на более комфортное биополе для человека в таких зданиях (арматура является диэлектриком и не создает экранирующего эффекта). Обоснованным будет применение данной арматуры в строительстве зданий специального назначения (медицина, электроника и т. д.) а также в области энергетики.

– Какие меры, на ваш взгляд, необходимы для продвижения технологии применения композитной арматуры?

– В последнее время многие динамично развивающиеся предприятия России и Украины проявляют интерес к рынку композитной арматуры в Беларуси, но их сдерживает слабая, практически неразвитая нормативная база. Я предполагаю, что, как только будет сформирована полноценная нормативная база, рынок «взорвется». Работникам строительной отрасли необходимо быть готовыми к этим переменам, так как это новый продукт и только узкий круг специалистов может отличить качественный материал от некачественного. Необходимы некий «координационный центр» и развитая нормативная база, которые помогут специалистам ограничить распространение в Беларуси некачественного продукта, – ведь применение такого материала может привести к дискредитации данного направления. Но самое главное, стало окончательно понятно, что без четкой внедренческой работы, даже при наличии нормативной базы, продвижение на рынок неметаллической композитной арматуры невозможно.

– В течение последних нескольких месяцев вы побывали на различных международных выставках строительных материалов. Какие выводы вы сделали после их посещения?

– Посещая международные выставки строительных материалов в различных странах мира, можно определить основные проблемы, связанные с применением нашей продукции.

Так, например, в марте этого года представители нашей компании побывали на ежегодной выставке композитных материалов в Париже. Именно Франция с 1963 года является мировым центром проведения ежегодных выставок композитных материалов JEC Composites Show. Выставка собрала 1100 экспонентов из многих стран мира и подтвердила лидерство Англии, США, Франции, Бельгии и Германии. Остальные страны в той или иной степени кооперируются с лидерами или предоставляют свои территории для размещения производств.

Особенность выставки в том, что большинство экспонентов представляли последние инновации, касающиеся применения композитных материалов в авиастроении, автомобилестроении, судостроении, строительстве новых энергетических установок. Ее посетителям было предложено множество новейших роботизированных линий, полностью исключающих участие человека в процессе производства. Кроме того, проявилась тенденция внедрения в строительство материалов с базальтовыми и углеродными волокнами. Производство строительных материалов в ведущих странах уже отлажено и является лишь малой составной части огромнейшего рынка композитных продуктов.

Выставка JEC Composites Show – это широкий обзор всего мирового рынка композитов, взгляд на современные технологии «с высоты птичьего полета». Беларусь была представлена Полоцким ОАО «Стекловолокно» и РУП «Светлогорское ПО «Химволокно». В последние годы объем производства композитных материалов и изделий из них в нашей стране неуклонно растет. Зарубежные страны с интересом наблюдают за событиями в экономике Беларуси, понимая, что она обладает мощнейшим научно-практическим потенциалом. На выставке экспонировались также ряд производителей России и Украины. Выставка JEC Composites Snow – «шоу» самых активных игроков на рынке композитных материалов, например компаний авиа- и автомобилестроения, представляющих собой наиболее доходные отрасли в экономике мировых стран.

Посещение крупнейшей строительной выставки «Мосбилд», проходившей с 5 по 8 апреля в Москве, позволило нам получить еще одно подтверждение того, что краеугольным камнем в теории применения композитной арматуры является решение проблемы ее внедрения. К сожалению, вопросы внедрения и разработки национальных стандартов решаются крайне медленно по причине отсутствия финансовой поддержки со стороны государства. Без финансовой помощи государства рынок композитных материалов не сможет развиваться, и производители данной продукции будут более походить на кустарей-одиночек. Этот парадокс на выставке подтверждается малым количеством представленных экспонентов с композитной арматурой.

Завершением выставочного марафона стала выставка «Строительная неделя», проходившая в Минске с 19 по 22 апреля. В отличие от «Стройэкспо 2011» эта выставка вызвала наибольший интерес у строителей – частных предпринимателей. В частности, многие посетители заинтересовались стеклопластиковой и базальтопластиковой арматурой. Несмотря на то, что ряд посетителей относился к новой продукции с некоторой опаской, после изучения вопроса появились первые экспериментальные шаги по применению арматуры на объектах.

– В каких областях строительства может применяться композитная арматура?

– Спектр применения очень широк. Небольшие частные строительные компании могут применять данный материал в малоэтажном строительстве, при армировании малых архитектурных форм, – в конструкциях, которые подвержены воздействию перепада температур и других неблагоприятных условий эксплуатации.

Некоторые крупные компании заинтересованы в применении композитной арматуры при армировании промышленных полов, эксплуатируемых в агрессивных средах, так как при ее использовании можно снизить потребление бетона и существенно увеличить срок эксплуатации здания.

Сегодня руководители заводов крупнопанельного домостроения обеспокоены отсутствием отечественных стеклопластиковых «гибких связей» для стеновых панелей: в основном этот материал импортируется из России, а первые опытные партии, производимые ОАО «Минпласт», составляют лишь малую часть необходимого объема нашего рынка.

Вопросы применения композитной арматуры интересуют и управленцев предприятий энергетической отрасли: этот материал является диэлектриком, поэтому может применяться в различных сегментах производства. В этой отрасли существуют успешные наработки прошлых лет по применению стеклопластиковой арматуры. Кроме того, в свое время Полоцкий государственный университет провел обследование электроизолирующих конструкций и балок-траверс, армированных стеклопластиковой арматурой, на некоторых существующих объектах. Результаты обследования показали, что спустя несколько десятков лет эксплуатации конструкции находятся в хорошем техническом состоянии, так что практически подтвердились длительные сроки службы данных изделий.

– Каким вы видите будущее строительной отрасли?

– Одна из тенденций дальнейшего развития строительной отрасли – это широкое применение композитных материалов, при этом должен использоваться белорусский научный и производственный потенциал и учитываться практический опыт России, Украины и других стран, активно работающих в данной области.

В условиях стремительного роста массового строительства композитные материалы могут получить широкое применение в различных областях строительства, таких как:

• строительство зданий и сооружений различного назначения, в том числе конструкций, которые подвергаются воздействию агрессивных сред (например, предприятия химического производства, сельскохозяйственные комплексы, склады для хранения удобрений);

• ремонт и реставрация зданий и конструкций;

• дорожное строительство, в том числе строительство мостов, тоннелей;

• железнодорожное строительство;

• строительство мелиоративных сооружений;

• строительство специальных сооружений и помещений (в медицинской, радиоэлектронной промышленности);

В настоящее время Россия и Украина проводят формирование нормативной базы по применению в строительстве композитов, в том числе композитной арматуры и фибры. Будущее композитной арматуры – в кооперации всех заинтересованных лиц и организаций Беларуси, России и Украины – стран, где наиболее высок научный и практический потенциал в указанной отрасли.

– Как вы полагаете, какие факторы станут решающими при внедрении композитных материалов? И какие меры необходимо предпринять для того, чтобы этот продукт получил широкое распространение в строительстве нашей страны?

– Важным фактором в решении задач по внедрению данного продукта является использование опыта и технологий мировых лидеров – производителей многофункциональных линий, позволяющих выпускать широкий ассортимент изделий на основе композитных материалов.

Я полагаю, что, в первую очередь, следует разработать соответствующие национальные технические нормативные правовые акты и межгосударственные нормативы по композитным материалам для строительства.

Необходимо, чтобы отраслевые научные учреждения занялись изучением этих материалов в целях последующего внедрения технологий с использованием базальтового волокна, в частности, для получения высокомодульной арматуры.

На территории Беларуси должно быть создано современное производство композитных материалов, продукция которого может быть ориентирована и на зарубежный рынок. Кроме того, необходимо создать в нашей стране производство базальтового волокна.

 

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА АРМАТУРЫ

• Расчетное сопротивление разрыву стеклопластиковой арматуры превышает расчетное сопротивление разрыва стальной арматуры класса A‑III в 3 раза.
• Арматура обладает высокой коррозионной стойкостью к воздействию агрессивных сред (кислоты, щелочи, соли, сернистые газы, аммиачная вода и т. д.).
• Удельный вес в 4 раза меньше, чем у стальной арматуры (снижение нагрузки на фундамент).
• Коэффициенты теплового расширения арматуры и бетона практически совпадают (снижает трещинообразование в конструкциях).
• Является диэлектриком (конструкции в энергетической отрасли).
• Теплопроводность в 100 раз меньше, чем у стали (отсутствие «мостиков холода» в конструкциях).
• Не теряет свойств при низких температурах.
• Радиопрозрачна (арматура не создает экранирующего эффекта).
• Магнитоинертна (исключено изменение прочностных свойств конструкций под воздействием электромагнитных и электрических полей).
• Длина арматурного стержня не ограничена (оборудование позволяет обеспечить любую мерную длину по требованиям проекта).
• Отсутствуют сварочные работы.

 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

• При армировании предварительно напряженных и ненапряженных бетонных конструкций (пористые, крупнопористые, тяжелые и ячеистые бетоны), а также каменных конструкций, работающих при систематическом воздействии температур не выше + 1000 оС и не ниже — 700 оС, эксплуатируемых в различных средах, в том числе агрессивных.
• Для изготовления коррозионностойких сооружений и конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах (электролизные ванны, кабельные тоннели, канализационные кольца, коллекторы, теплоцентрали и т. п.).
• При устройстве (ремонте) дорожного полотна и мостовых перекрытий; армировании асфальтобетонного дорожного покрытия.
• При проведении работ по содержанию и ремонту жилого фонда.
• При изготовлении конструкций малых архитектурных форм, опор дорожных ограждений, тротуарных плит, бордюров, заборов.
• При изготовлении стен с применением мелкоштучных материалов: кирпича, блоков ячеистого бетона и гипсобетона, камней и т. п., – за исключением пустотелых бетонных камней (в том числе в зимнее время, когда в раствор вводятся различные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры).
• При строительстве зданий с повышенными требованиями к немагнитности и отсутствию экранирующего эффекта (ограждающие конструкции для помещений с высокочувствительным электронным оборудованием, радиолокационные здания аэропортов, больницы и т. д.).
• При изготовлении электроизолирующих конструкций (осветительные опоры, опоры ЛЭП, изолирующие траверсы и т. п.).
• При изготовлении тонкостенных конструкций различного назначения (перегородки, ограждения, звукоизолирующие панели).
• При проведении реставрационных работ.
• При устройстве сооружений берегоукрепления водоемов, подпорных стен, откосов, припортовых и других сооружений в акватории озер и рек, в том числе сооружений мелиорации.
• Укрепление грунта на склонах при благоустройстве улиц и дворовых территорий.
• Для усиления деревянных конструкций.
• Арматуру можно применять для изготовления связевых элементов (гибких связей) используемых в слоистой кладке кирпичных зданий, пространственных сеток, каркасов и стержней для армирования конструкций.