Plastiks_10_2019

w w w . p l a s t i c s . r u 20 ТЕМА НОМЕРА /НАВСТРЕЧУ ВЫСТАВКЕ К-2019 П Л А С Т И К С № 1 0 ( 1 9 4 ) 2 0 1 9 итак уже выступает вторым (после упаков- ки) по значимости потребителем полимеров (около 20% в мире), а во-вторых, является самым крупным потребителем конструкци- онных материалов среди всех видов экономи- ческой активности человека.Мировое произ- водство бетона составляет около 4,2 млрд т, стали — 1,6 млрд т. 49% стали в мире исполь- зуется именно в строительной сфере, то есть чуть менее 800 млн т ежегодно. Можно срав- нить с глобальнымпроизводствомполимеров всех типов для всех применений— 322 млн т, в том числе 269 млн крупнотоннажных пла- стиков (по данным Plastics Europe). При этом на долю строительства приходится 20% по- лимерного сырья. Таким образом, очевиден перевес в пользу традиционных конструк- ционных строительных материалов: в 100 раз для бетона и в 20 раз для стали. Очевидно, что полимерам довольно трудно составить конкуренцию бетону: он исключительно дешев и почти идеально от- вечает потребностям строительства. Впро- чем, вероятно, это кажущееся впечатление: скорее, существующие технологии идеально адаптированы под бетон. Что касается арма- туры и металлических силовых конструкций, то некоторая альтернатива просматривается. Связана она, как и почти во всех отраслях, которые рассматривались ранее, с полимер- ными композитами. Арматурные стержни из композитов При наличии коррозионных сред арма- турные стальные стержни в бетонных кон- струкциях могут сильно изнашиваться из-за коррозии: появляются трещины, которые растут и в дальнейшем приводят к раскалы- ванию бетона. Конструкции, построенные с использованием черной стали, как правило, нуждаются в ремонте спустя 5-10 лет после начала эксплуатации и часто в серьезной ре- конструкции уже через 20 лет. Поэтому ин- тересна возможность замены стальных арма- турных стержней альтернативной арматурой, которая обладает высокими прочностными характеристиками, но лишена недостатков стальной. В качестве такой замены может использоваться арматура из армированного волокнами полимера (FRP). Армирующие стержни из композитных материалов имеют ряд преимуществ перед обычной армирующей сталью, а именно: — отсутствие коррозионной активности; — высокая прочность на растяжение; — малый вес; — высокое сопротивление усталости; — магнитная и электрическая изоляция; — малая деформация ползучести. В результате арматурные стержни из уси- ленных волокнами полимеров находят при- менение в бетонных конструкциях, подвер- женных воздействиюагрессивных сред, таких как установки для очистки сточных вод и от- ходов химических производств, дамбы, пир- сы, плавучие доки, подводные сооружения. Однако более широкого применения эти из- делия пока не получили, и одной из основных проблем, сдерживающих их повсеместное внедрение, является отсутствие унифициро- ванных стандартов как для самих стержней (прочность, модуль упругости, свойства сце- пления, долговечность и так далее), так и для бетонных конструкций с их использованием. Это, впрочем, не единственные ограничения. При воздействии растягивающего усилия в направлении волокон FRP демонстрирует линейно упругую работу вплоть до разруше- ния. Таким образом, полимерные композиты не имеют предела текучести и не обладают пластичностью. Модуль упругости для некоторых типов полимерных композитов, а именно армиро- ванных арамидным волокном (AFRP) и сте- кловолокном (GFRP), значительно ниже, чем модуль упругости стали, поэтому стержни из пластика не могут быть легко согнуты в диа- пазоне форм, которые в настоящее время ис- пользуются в строительстве. Прочность сцепления арматуры из по- лимерных композитов с бетоном отличается от свойств сцепления стальных арматурных стержней из-за анизотропии свойств мате- риала и разной текстуры поверхности арма- турных стержней. Играет роль и более высокая стоимость материала по сравнению со сталью. Очевидна также слабая информированность отрасле- вых специалистов о возможностях арматуры из таких материалов. Окончание в следующем номере Полная версия исследования опубликована на сайте www.rupec.ru Is the Polymer Revolution Over? Andrey Kostin Our expert discusses the decreasing impor- tance of the so-called structural factor — that is, replacing traditional materials with plastics. For example, all the modern research aimed at expanding the use of polymers in the automo- tive is already focused on advanced materials such as polyester and epoxy resin-based com- posites or high-temperature plastics. Similarly, the potential for expanding the use of base plastics globally seems to have been exhaust- ed in aerospace and construction industries.