Дослідження ефективності застосування полімеркомпозитної арматури в бетонних конструкціях

Кравцов, Олександр Миколайович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6111
Title:	Дослідження ефективності застосування полімеркомпозитної арматури в бетонних конструкціях
Authors:	Демессіе , Мекуріа Келкай Кравцов, Олександр Миколайович
Keywords:	полімеркомпозитна арматура;бетонні конструкції;випробування арматури;корозійна стійкість;експериментальні дослідження
Issue Date:	Jan-2025
Abstract:	Актуальність теми. Довговічність залізобетонних конструкцій при експлуатації забезпечується корозійною стійкістю і стійкістю шару бетону, що захищає її. Як відомо, сталь інтенсивно корродує у воді, водних розчинах солей та кислот, у вологій атмосфері. Цементний бетон також не стійкий до кислих середовищ, яке карбонізація під впливом вуглекислого газу атмосфери знижує захисні функції, чому сприяє його підвищена капілярна пористість. В результаті при тривалій експлуатації залізобетонних конструкцій в атмосферних умовах починається процес корозії арматури, продукти корозії, накопичуючись у контактній зоні, викликають відшаровування та руйнування захисного шару бетону. Як наслідок, відбувається оголення та швидка глибока корозія сталевої арматури -- залізобетонна конструкція втрачає несучу здатність і руйнується під дією зовнішніх навантажень. Ще один недолік сталевої арматури – велика щільність – близько 7850 кг/м3, яка робить істотний внесок у збільшення ваги залізобетонної конструкції, підвищуючи розрахункові навантаження. Метою магістерської роботи є обґрунтування досліджень спільної роботи полімеркомпозитної арматури з цементним бетоном у різних умовах виготовлення та експлуатації для експериментальної оцінки реальних можливостей її застосування у конструкціях: 1. Аналіз наявних у літературі та мережі Internet експериментальних та аналітичних даних про спільну роботу полімеркомпозитної арматури з бетоном. Оцінка найбільш значних технологічних та експлуатаційних факторів, що впливають на її зчеплення з бетоном. 2. Дослідження зчеплення ПКА різного поверхневого профілю з бетоном. 3. Обґрунтування оцінки впливу класу бетону за міцністю на стиск зчеплення з ПКА (порівняно зі сталевою). 4. Обґрунтування виявлення характеру та картини руйнування бетону та арматури в контактній зоні при її вириві. Вибір оптимального профілю ПКА за величиною зчеплення з бетоном. 5. Обґрунтування практичних рекомендацій щодо виробництва ПКА та її застосування в бетонних конструкціях на основі досліджень впливу питомої поверхні стрижнів ПКА в розтягнутій зоні бетонних балок, що згинаються на їх жорсткість і міцність. 6. Обґрунтування можливої апробація результатів роботи з прикладу армування дорожніх плит, бетонних балок та інших конструкцій. Практичне значення: обґрунтовано відомі рекомендації за видами поверхневих профілів ПКА, що найбільш повно реалізують їх високий потенціал міцності; обґрунтовано рекомендації з проектування бетонних конструкцій, армованих ПКА.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6111
Appears in Collections:	192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Magisterska robota Kravcov.pdf Restricted Access		2.54 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
ВСТУП 
Підвищення надійності та довговічності будівельних конструкцій 
будівель та споруд різного призначення – досить актуальна та багатогранна 
проблема, що потребує комплексного вирішення. Головний конструкційний 
будівельний матеріал у всьому світі – цементний бетон, і він використовується 
головним чином для виготовлення залізобетонних конструкцій. Залізобетон, у 
свою чергу - це конструкція (виріб), що складається з двох матеріалів, що 
працюють спільно завдяки гарному зчепленню по поверхні їх контакту та 
поділу силових функцій: бетон добре працює на стиск, арматурна сталь - на 
розтяг. 
Спільній їхній роботі сприяють вдале поєднання трьох фізико-хімічних 
факторів:  
1) Надійне зчеплення рифленої арматури з бетоном; 
 2) Захист сталевої арматури від корозії та температурних впливів 
щільним захисним шаром цементного бетону, що має лужне середовище (рН 
≈ 12-13); 
 3) Практично однаковими коефіцієнтами лінійного температурного 
розширення (близько 10-5 0С). 
Актуальність роботи. Довговічність залізобетонних конструкцій при 
експлуатації забезпечується корозійною стійкістю і стійкістю шару бетону, що 
захищає її. Як відомо, сталь інтенсивно корродує у воді, водних розчинах 
солей та кислот, у вологій атмосфері. Цементний бетон також не стійкий до 
кислих середовищ, яке карбонізація під впливом вуглекислого газу атмосфери 
знижує захисні функції, чому сприяє його підвищена капілярна пористість. В 
результаті при тривалій експлуатації залізобетонних конструкцій в 
атмосферних умовах починається процес корозії арматури, продукти корозії, 
накопичуючись у контактній зоні, викликають відшаровування та руйнування 
захисного шару бетону. Як наслідок, відбувається оголення та швидка глибока 
корозія сталевої арматури -- залізобетонна конструкція втрачає несучу 
здатність і руйнується під дією зовнішніх навантажень. Ще один недолік 
сталевої арматури – велика щільність – близько 7850 кг/м3, яка робить істотний 
внесок у збільшення ваги залізобетонної конструкції, підвищуючи 
розрахункові навантаження. 
У сучасній світовій практиці, поряд із традиційною сталевою, все більше 
застосування знаходить неметалічна полімеркомпозитна арматура, стійка до 
більшості середовищ, агресивних для сталі та бетону (вода, кислі середовища, 
водні розчини електролітів та інші). 
Полімеркомпозитна арматура (ПКА) являє собою стрижні, відформовані 
з просочених полімерним сполучним скляних, базальтових або вуглецевих 
волокон у вигляді пучка з кількох ровінгів (безперервних пасмів одноосно 
орієнтованих волокон). Її головною перевагою перед сталевою є висока 
корозійна стійкість, забезпечена стійкістю полімерного (в основному 
епоксидного) сполучного і більш міцного волокнистого армуючого 
наповнювача. 
Істотною техніко-економічною перевагою ПКА є низька щільність 
(1800-2000кг/м3), що робить внесок у вирішення завдання зниження ваги 
будівельних конструкцій. 
ПКА є одним із різновидів полімерних композиційних матеріалів 
(ПКМ), а саме одновісно орієнтованих волокнистих композитів з високим 
ступенем наповнення скляними або базальтовими волокнами (70-80%). ПКМ 
є важливим чинником інноваційного розвитку економіки будь-якої країни. 
 Враховуючи ситуацію в будівельній галузі, частка ПКМ будівельного 
призначення в їх загальному обсязі має бути переважаючою. В якості 
перспективних областей практичного використання полімеркомпозитної 
арматури в будівництві вітчизняні та зарубіжні дослідники [1-7] виділяють 
наступні:  
1) гнучкі зв'язки та забивні дюбелі – елементи тришарових стінових 
конструкцій, що захищають; 
 2) армування малонавантажених фундаментів, цоколів, силових підлог 
промислових, торгових та адміністративних будівель; 
 3) армування дорожніх плит, настилів мостів, основ доріг, а також 
інших конструкцій, що працюють на пружній основі; 
 4) армування бетонних конструкцій спеціального призначення 
(кислотостійких та електроізолюючих) та ін; 
 5) армування блоків обробки (тюбінгів) тунелів метро та інших 
подібних споруд; 6) геотехнічне будівництво (крім прогонових конструкцій). 
Незважаючи на те, що історія досліджень та застосування ПКА в нашій 
країні почалася ще в 60-70-х рр., а в США серійне виробництво 
склопластикової композитної арматури розпочато у 70-х роках минулого 
століття [1-3], ПКА досі не отримала широкого поширення у відповідальних 
конструкціях, досвід її застосування у світі зводиться до одиничних дослідних 
конструкцій – насамперед до мостів, точніше для армування їх настилів. 
Загальновідомо, що цілісність, здатність і надійність армованої бетонної 
несучі конструкції,  визначається міцним зчепленням (адгезією) цементного 
бетону з поверхнею арматурного стрижня на весь період експлуатації. Саме ця 
властивість є критерієм спільної роботи двох матеріалів у несучій будівельній 
конструкції: суцільного бетонного каменю і арматурного каркаса, що 
«пронизує», з високоміцних стрижнів. До цих пір відсутня масив 
експериментальних даних, що характеризують тривалу поведінку ПКА бетоні, 
дані про спільну роботу різних типів ПКА з бетоном при різних 
експлуатаційних факторах зараз також відсутні, у зв'язку з чим складно, а 
часом неможливо прогнозувати ймовірність настання граничного стану 
конструкції та «закласти» відповідні коефіцієнти запасу при призначенні 
довжин анкерування стрижнів у бетонній конструкції та їх розташування у 
перерізі. 
В Україні за останні 10 років кількість організацій, що займаються 
виробництвом ПКА, перевищила декілька десятків, при цьому 
використовуються різні типи волокон (або їх комбінацій), сполучні та різні 
технології виробництва. Але відносна простота технології, мала 
матеріаломісткість виробництва, що приваблює підприємців, не гарантує 
широкого та різноманітного застосування ПКА, що дає максимальний техніко-
економічний ефект. Головним «бар'єром» є відсутність нормативно-технічної 
бази, яка б гарантувала отримання арматури необхідної якості та її 
застосування в конструкціях різного призначення. Прийнятий в Україні ДСТУ 
Б В.2.7-312:2016 «Арматура неметалева композитна базальтова періодичного 
профілю. Загальні технічні умови», ДСТУ 9065:2021 «Арматура композитна 
для армування бетонних конструкцій. Загальні технічні умови», регламентує 
лише загальні вимоги до ПКА: фізико-механічні характеристики, щільність, 
параметри зчеплення з бетоном та лугостійкість. Вимоги до складу, 
полімерного в'яжучого, технологічного процесу, геометричних параметрів 
стрижнів, що впливають на зчеплення з бетоном, таким як крок та глибина 
пазів (навивки), можливість опіскування, не обґрунтовано. У зв'язку з цим, 
потрібне у майбутньому проведення комплексу експериментальних 
досліджень та натурних випробувань конструкцій, армованих різними типами 
ПКА. Однією з головних завдань у цих дослідженнях є оцінка експлуатаційної 
сумісності ПКА з цементним бетоном і, в першу чергу - зчеплення ПКА з 
бетоном, як у процесі виготовлення конструкцій, так і за їх тривалої 
експлуатації в різних умовах. 
Мета роботи – обґрунтування досліджень спільної роботи 
полімеркомпозитної арматури з цементним бетоном у різних умовах 
виготовлення та експлуатації для експериментальної оцінки реальних 
можливостей її застосування у конструкціях. 
Для досягнення цієї мети вирішувалися такі завдання: 
1. Аналіз наявних у літературі та мережі Internet експериментальних та 
аналітичних даних про спільну роботу полімеркомпозитної арматури з 
бетоном. Оцінка найбільш значних технологічних та експлуатаційних 
факторів, що впливають на її зчеплення з бетоном.  
2. Дослідження зчеплення ПКА різного поверхневого профілю з 
бетоном.  
3. Обґрунтування оцінки впливу класу бетону за міцністю на стиск 
зчеплення з ПКА (порівняно зі сталевою).  
4. Обґрунтування виявлення характеру та картини руйнування бетону та 
арматури в контактній зоні при її вириві. Вибір оптимального профілю ПКА 
за величиною зчеплення з бетоном.  
5. Обґрунтування практичних рекомендацій щодо виробництва ПКА та 
її застосування в бетонних конструкціях на основі досліджень впливу питомої 
поверхні стрижнів ПКА в розтягнутій зоні бетонних балок, що згинаються на 
їх жорсткість і міцність.  
6. Обґрунтування можливої апробація результатів роботи з прикладу 
армування дорожніх плит, бетонних балок та інших конструкцій. 
Практична значущість роботи:  
Обґрунтовано відомі рекомендації за видами поверхневих профілів 
ПКА, що найбільш повно реалізують їх високий потенціал міцності; 
обґрунтовано рекомендації з проектування бетонних конструкцій, армованих 
ПКА. 
.
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ ДАНИХ ПРО СУМІСНУ РОБОТІ ПКА 
З ЦЕМЕНТНИМ БЕТОНОМ 
1.1 Короткий опис полімеркомпозитної арматури та досвіду її 
застосування 
 
За останні 30 років полімеркомпозитна арматура (ПКА) «пройшла 
шлях» від експериментальних зразків до промислово випускається 
ефективного матеріалу, здатного замінити сталь у багатьох областях 
будівництва, завдяки таким властивостям як: 
 - висока міцність при осьовому розтягуванні (тимчасовий опір при 
розтягуванні можна порівняти з міцністю сталей марок А-800с та А-1000с); 
 - стійкість до агресивних середовищ; 
 - низький коефіцієнт теплопровідності (у 100 разів менший, ніж у сталі); 
 - діелектричність, радіопрозорість; 
 - мала щільність (1800-2000кг/м3); 
- ПКА за структурою та властивостями відноситься до волокнистих 
високоорієнтованих полімерних композиційних матеріалів (композитів), 
висока міцність на розтяг яких обумовлена міцністю одноосно-орієнтованих 
волокон, пов'язаних в моноліт полімерною матрицею. Висока адгезія і 
«податливість» останньої забезпечує їх спільну роботу і сприйняття зсувних 
напруг під навантаженням, що розтягує. 
Як сполучні і матриці в полімерних волокнисто-армованих матеріалах 
використовують і термопласти і реактопласти [8]. Термопласти - 
високомолекулярні поліаміди, полііміди, поліпропілен, полісульфон та інші - 
мають високотемпературну переробку високою в'язкістю (при кімнатній 
температурі є твердими матеріалами). Однак висока в'язкість розплавів 
вимагає силових методів формування (пресування, прокат), що значно 
ускладнює процес. При цьому лінійні полімери, на відміну від густосітчастих 
(епоксидних, поліефірних, фенолформальдегідних) менш теплостійкі, схильні 
до великої повзучості під навантаженням. 
Термореактивні сполучні – олігомерні смоли при переробці 
низьков'язкої рідини, а після затвердіння – тверді, жорсткі, теплостійкі сітчасті 
полімери. 
Властивості основних полімерних сполучних наведені у табл. 1.1. 
 
 
 
 
 
Таблиця 1.1. Властивості сполучних для армованих полімерів [9] 
Тип Щільніс Міцніс Модуль Коефіціє Коефіцієнт 
матриці/смоли ть кг/м3 ть на пружнос нт температурно
розтяг ті ГПа Пуассона го 
МПа розширення 
10-6/ºС 
Поліефірна 1200- 34.5- 2.1-3.45 0.35-0.39 55-100 
смола 1400 104 
Епоксидна смола 1200- 55-130 2.75-4.10 0.38-0.40 45-65 
1400 
Вінілефірна 1150- 73-81 3.0-3.5 0.36-0.39 50-75 
смола 1350 
Поліефірефіркет 1320 100 3.24 0.40 47 
он 
Поліфеніленсуль 1360 82.7 3.30 0.37 49 
фід 
Полісульфон 1240 70.3 2.48 0.37 56 
 
Хімічна природа волокон, використовуваних для армованих пластиків, 
різноманітна. Це можуть бути полімери, силікатні стекла різного складу, 
базальт, вуглець, бор, кераміка та ін. 
Властивості волокнистих армуючих матеріалів різної хімічної природи 
суттєво відрізняються один від одного (табл. 1.2). 
Спочатку найбільш широке застосування знайшли стрижні на основі 
скляного волокна, що обумовлено техніко-економічними перевагами 
склопластиків у порівнянні з іншими матеріалами, оскільки волокна зі скла є 
найдешевшими. В даний час в Україні нарівні зі склопластиком почали 
виробляти ПКА з базальтового волокна. Вуглецеві волокна в армованих 
пластиках будівельного призначення, зважаючи на їх високу вартість, 
застосовуються в основному для посилення конструкцій в системах, так 
званого, зовнішнього армування, хоча по комплексу характеристик вони 
перевершують скляні та базальтові волокна (табл. 1.2). Їх основною перевагою 
перед силікатними (скло, базальт) та полімерними волокнами є відносно 
високий модуль пружності (350-650 МПа проти 85-89 МПа). 
 
 
 
 
 
 
Таблиця 1.2. Основні характеристики волокон, що використовуються 
для армування композитної арматури [9] 
Тип волокна Щільні Міцні Модул Граничн Коефіцієнт Коефіці
сть сть на ь а температур єнт 
кг/м3 розтяг пружно відносн ного Пуассо
МПа сті ГПа а розширенн на 
деформа я 10-6/ºС 
ція 
% 
Скло (Е) 2500 3450 72.4 2.4 5 0.22 
Скло (S) 2500 4580 85.5 3.3 2.9 0.22 
Лугостійке 2270 1800- 70-76 2.0-3.0 - - 
скло 3500 
Вуглець 1950 2500- 350- 0.5 -1.2…-0.1 0.2 
(високомодул 4000 650 
ьний) 
Вуглець 1750 3500 240 1.1 -0.6…-0.2 0.2 
(високомодул
ьний) 
Арамід 1440 2760 62 4.4 -2.0 (59*) 0.35 
(Kevlar 29) 
Арамід 1440 3620 124 2.2 -2.0 (59*) 0.35 
(Kevlar 49) 
Арамід 1440 3450 175 1.4 -2.0 (59*) 0.35 
(Kevlar 149) 
Арамід 1390 3000 70 4.4 -2.0 (59*) 0.35 
(Technora H) 
Базальт 2800 4840 89 3.1 8 - 
 
Властивості основних конструкційних матеріалів, що утворюються 
різними сполучними та армуючими матеріалами, наведені в таблиці 1.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Таблиця 1.3. Властивості конструкційних матеріалів 
Матеріал Щільніс Міцність Модуль Питома міцність σр Питомий модуль 
ть, при пружності / ρ , пружності Ер / ρ 
ρ, кг/м3 розтягуван при 
ні σр, МПа розтягуваннМПа / ρ х % к ЭП- МПа / ρ % к 
-3
і, Ер, МПа см  679 х см-3 АМГ-6 
Полимерні армовані матеріали 
1. Склопластики:       100-127 
- односпрямовані (1:0) 2,1 1,6-2,1 56-70 0,76-1,0 314-413 27-33 67-74 
- перехресні (2:1)       
2,0 1,0-1,2 36-42 0,5-0,6 206-250 18-20 
2. Органопластика        
- односпрямовані (1:0) 1,35 1,9-2,5 80-95 1,40-1,85 578-764 59-70 218-260 
- перехресні (2:1)        
1,35 1,2-1,6 53-63 0,88-1,18 363-487 39-46 144-170 
3. Вуглепластики: 1,5 1,0-1,5 120-180 0,66-1,0 275-413 80-120 296-444 
- односпрямовані (1:0)        
- перехресні (2:1) 1,5 0,6-1,0 80-120 0,40-0,67 165-275 53-80 200-300 
4. Боропластика: 2,0 1,5 240 0,75 300 120 444 
- односпрямовані (1:0)        
- перехресні (2:1) 2,0 0,9 160 0,45 185 80 300 
Металеві сплави 
5. Алюмінію АМГ-6 2,64 0,34 72 0,13 55 27 100 
6. Магнію МА-2-1 1,8 0,34 43 0,18 75 24 90 
7. Титауа ВТ-3-1 4,5 1,25 110 0,28 115 22 80 
8. Бериллія АБМ-1 2,35 0,42 140 0,18 75 60 220 
9. Сталі ЕП-679 7,89 1,9 200 0,24 100 25 95 
Неметалічну композитну арматуру виготовляють методами фільєрної 
(пултрузія) та безфільєрної (нідлтрузія, плейнтрузія) протяжки [10]. 
Метод пултрузії (рис. 1.1.) полягає у витягуванні попередньо 
просоченого сполучною пучка з паралельно орієнтованих волокон (ровінгу) 
через фільєри заданого профілю та розміру (зазвичай круглого) з наступним 
гарячим затвердінням в камері полімеризації [10]. Для пултрузійної технології 
характерна висока лінійна швидкість протяжки, яка може досягати 60-120 
м/год (залежить від часу затвердіння сполучного та діаметра арматури). 
 
Рис. 1.1. Схема пултрузійної установки 
Безфільєрний спосіб виготовлення композитної арматури періодичного 
профілю - метод нідлтрузії (рис. 1.2) [11]. При такому способі виробництва 
стрижень, що складається з волокнистих ниток, просочених полімерним 
сполучним, спочатку розділяють на окремі частини, пропускають по 
роздільних каналах, після чого знову з'єднують з одночасною спіральною 
оплеткою і натягом обмотувального джгута, радіально впроваджується в 
пучок волокон. Арматура, виготовлена методом нідлтрузії, має яскравіше 
виражений профіль поверхні, а відповідно, надійне кріплення спіральної 
обмотки на силовому стрижні. Швидкість процесу формування становить 65-
98 м/год і також визначається часом затвердіння та геометричними 
параметрами арматури. 
 
 
Рис. 1.2. Схема нідлтрузійної установки 
Існує також метод плейнтрузії, розроблений в 2006 [12], надалі ця 
технологія була вдосконалена [13]. При плейнтрузії формування профілю 
стрижня проходить першому етапі у формувальному вузлі (втулці), але в 
другому – рахунок виконання спіральної обмотки зазвичай у двох і більше 
напрямах у його формування. Різновид плейнтрузії [13], при якій арматура 
формується багатошаровою. 
Технологічна лінія плейнтрузії забезпечена одним або декількома 
додатковими блоками обладнання для виконання спіральних обмоток 
внутрішніх шарів арматури, що включають блок підготовки та просочення 
ровінгів полімерним сполучним, вузол спіральної обмотки, камеру 
полімеризації. Лінійна продуктивність лінії становить до 120 м/годину. 
Історія дослідження та застосування ПКА в нашій країні та за кордоном 
почалася ще в 60 -70х роках минулого століття [14]. 1974 року в США 
розпочато серійне виробництво склопластикової композитної арматури. 
Тоді ж було запроваджено термін «склопластбетон» - для бетонних 
конструкцій, армованих склопластиковою арматурою. 
У 70-х роках XX століття неметалічна арматура почала застосовуватися 
в конструкціях з легких бетонів (комірчастих бетонів, арболіту та ін.), а також 
у фундаментах, палях, електролізних ваннах, балках та ригелях естакад, в 
опорних конструкціях конденсаторних батарей, плитах кріплення укосів , 
безізоляторних траверсах опор високовольтних ліній та інших конструкціях. 
У 1976 р. побудовано два насувні склади в районах м. Чернгіова. Несучі 
похилі елементи верхнього пояса арок армовані чотирма попередньо 
напруженими склопластиковими стрижнями діаметром 6 мм. Стрижні 
розташовані у двох пазах перетином 10х18 мм, вибраних у нижній пластині 
елементів. Приопорні ділянки елементів (у коньковому та опорних вузлах) 
посилені дерев'яними накладками з дошок товщиною 20 мм. Вартість споруди, 
порівняно з існуючими типовими рішеннями складів такої ж ємності, 
знизилася в 1,7 рази. 
У 1975 р. збудовано перший у світі клеєний дерев'яний міст довжиною 
9 м, балки якого з поперечним перерізом 20х60 см виготовлені з деревини 
ялини та армовані чотирма попередньо напруженими пучками із чотирьох 
склопластикових стрижнів діаметром 4 мм. 
Другий міст у СРСР зі склопластиковою арматурою побудований у 
1981р. у Приморському краї через нар. Шкотівка. Пролітна будова мосту 
складається із шести металевих двотаврів №45, попередньо напружених 
затяжками із 12 склопластикових стрижнів діаметром 6 мм. Балки поєднані 
монолітною залізобетонною плитою проїжджої частини. Пролітна будова має 
довжину 12 м, габарити проїжджої частини та тротуарів – Г8+2х1 м, 
розрахункові навантаження Н-30, НК-80. 
Армування балок пролітної будови моста було прийнято комбінованим: 
створення початкових напруг у них здійснювалося чотирма пучками по 24 
склопластикових стрижня діаметром 6 мм у кожному та одним типовим 
пучком із сталевих дротів. Армування балок ненапружуваною арматурою 
класів А-240с та А-300с було залишено без змін. 
У Німеччині на початку 80-х років склопластикову арматуру також 
почали застосовувати для армування бетонних мостів. У Дюссельдорфі 
автодорожній двопролітний міст шириною 15 м на Уленбергштрассе, 
армований склопластиковими стрижнями, відкритий для руху в 1987 р (рис. 
1.3). Максимальне нерухоме навантаження для транспорту становить 600 кН. 
Довжина прольотів - 21,3 і 25,6 м. Несучі конструкції прольотів були армовані 
59 пучками склопластикових стрижнів, кожен з яких складався з 19 стрижнів 
діаметром 7,5 мм із попередньою напругою. 
 
 
Рис. 1.3. Liinen'sche Gasse (а) и Ulenbergstrasse (б) (Дюссельдорф, Німеччина) 
 
У 1986 р. і 1988 р. в Японії компанією «Sumitomo» побудовано мости, в 
конструкції яких застосована вуглепластикова арматура, що напружується. 
Структура мостів і двох паралельних прольотів. Перший 25 метрів 
завдовжки і 3,59 метра завширшки, прогонові конструкції армовані за 
допомогою десяти пучків композитного матеріалу на основі арамідних 
волокон та шести зовнішніх пучків, розташованих у нижній зоні. Другий міст 
12,5 метра також із шістнадцятьма переднапруженими стрижнями. 
Арматура «V-ROD» компанії Pultrall (Канада) використовувалася у 
будівництві мосту на шосе I-65 у Графстві Ньютон (Newton County), штат 
Індіана. Міст складається з трьох прольотів, завдовжки 58 метрів, завширшки 
10,5 метрів, з армуванням ПКА. Полотно моста є бетонною плитою товщиною 
200 мм армованою сталевою арматурою з антикорозійним епоксидним 
покриттям у нижній зоні, а у верхній зоні використані композитні стрижні «V-
ROD», внаслідок того, що в цій (верхній) половині плити дуже висока 
ймовірність контакту з солями. , що використовуються для боротьби з 
зледенінням. 
При реконструкції Addington Avenue Bridge (США) полімеркомпозитна 
арматура діаметром 16 та 19 мм була укладена у нижній зоні з кроком 300 та 
150 мм відповідно (рис. 1.4). 
На рис. 1.5, 1.6 показані приклади використання ПКА для армування 
бетонного настилу мостів у Skagit River Bridge (США) та Emma Park Bridge, 
Pleasant Grove, Utah (США). 
 
 
 Рис. 1.4. Мост  Addington Avenue (США) 
 
Рис. 1.5. Міст Skagit River (США) 
 
 
 Рис. 1.6. Міст Emma Park (США) 
 
 Полімеркомпозитна арматура у 2020 р. також використана для 
армування основи дорожнього полотна на ділянці автодороги «Умань-
Вінниця», що проходить через територію Республіки Татарстан (Е-50) (рис. 
1.7) 
 
Рис. 1.7. Автотраса в Умань-Вінниця (Е-50) (а), дорога в Вінницькій 
області (б) 
У 2021 році на об'єкті м. Вінниця було проведено будівництво 
експериментальної ділянки автомобільного покриття з влаштуванням каркасів 
із ПКА у плитах автодорожнього комплексу. Досвідчена ділянка включала в 
собі чотири бетонні монолітні плити покриття аеродромної конструкції Ц2 з 
розмірами 7.5х7.5х0.35м, в яких робоча сталева арматура була замінена на 
рівноміцну полімеркомпозитну. На даний момент, згідно програми 
моніторингу, ведеться спостереження за дослідною ділянкою бетонної 
конструкції перону і включає геодезичний контроль і перевірку технічного 
стану плит [15]. 
 
Рис. 1.8. Вид каркасів ПКА перед Рис. 1.9. Процес вирівнювання та 
бетонуванням ущільнення бетонної суміші 
 
За результатами випробувань [16], встановлено, що з усього переліку 
виготовлених і випробуваних конструкцій критеріям щодо міцності та 
тріщиностійкості задовольняють такі елементи: · дорожні плити 2П30-18-30 
за ДСТУ Б В.2.6-156:2010; · дорожні плити ПД 30-15-18; · Плита ПСК1-СКН 
розміром 3.0х1.4х0.22м; · Балка БСК1-СКН розміром 6.0х0.8х0.22м; · Плита 
ПСК-СКД розміром 5.6х1.4х0.20м; · Балка БСК-СКД розміром 
5.6х1.25х0.20м. 
У даних конструкціях заміна сталевої арматури на рівноміцну 
полімеркомпозитну не призводить до зниження експлуатаційних властивостей 
виробів. На основі проведених досліджень виготовлено технічні умови та 
отримано сертифікати відповідності. 
 
Рис. 1.10. Армування плити ПСК1- Рис. 1.11. Бетонування зразків 
СКН.Загальний вигляд  ПСК1-СКН 
 
На даний момент основними тенденціями розвитку ПКА та технології її 
виробництва в нашій Країні є вдосконалення поверхні стрижня, збільшення 
модуля пружності, лугостійкості та інших експлуатаційних характеристик. На 
будівельному ринку України в даний час існує більше 10 виробників 
полімеркомпозитної арматури, що випускають стрижні з різним типом 
волокна, полімерного зв'язуючого та поздовжнього профілю, різноманітність 
якого пояснюється, з одного боку, зовнішньою подобою періодичного 
профілю сталевої арматури, з іншого - відносно простою, технологією 
формування (гвинтовою навивкою просоченою ниткою або тонким ровінгом), 
з третьою – прагненням запатентувати технологічні нюанси профілювання. 
При цьому, якщо в сталевій арматурі силовий стрижень і ребра 
представляють єдиний елемент, то композитна арматура незалежно від 
технології її виготовлення має набагато складнішу структуру: вона 
складається з безлічі не пов'язаних між собою волокон і обмотувального 
джгута, який також є складовою. Таким чином, якість ПКА, його основні 
фізико-механічні властивості істотно залежать від матеріалів і технології 
виготовлення. 
Провідними учасниками українського ринку неметалевої арматури є такі 
компанії, як: - "IMPERATYV", м. Івано-Франківськ; - ТОВ " УкрАрмПласт", 
м. Київ; - ТОВ "УкрАрмПласт" та інші. 
Основні властивості полімеркомпозитної арматури різних українських 
виробників (згідно з офіційно публікованими даними) мають близькі значення 
по щільності (1,9-2,1 г/см3), межі міцності на розтяг (800-1200 МПа), 
відносному подовженню при розриві (2-3 %), модулю пружності (40000-60000 
МПа) та відповідають вимогам прийнятого у 2021 році ДСТУ 9065:2021 (табл. 
1.4). 
Таблиця 1.4. Основні вимоги до ПКА згідно з ДСТУ 9065:2021 
Величина по 
Контрольний показник Позначення Розмірність 
ДСТУ 9065:2021 
Геометричні розміри 
Не 
Зовнішній діаметр d мм 
регламентується 
Номінальний діаметр d мм 4-32 
0.5-12.0 та 
Довжина l м 
більше 
Фізико-механічні характеристики 
Не менше 800-
Межа міцності при розтягу @П МПа 
1400 
Модуль пружності при розтягу Ef ГПа Не менше 50-130 
Межа міцності при стисненні One МПа 300 
T Не менше 150-
Межа міцності при зрізі sh МПа 
350 
Межа міцності зчеплення з 
Ts МПа Не менше 12 
бетоном 
Характеристики стійкості до лугів 
Зниження межі міцності при  
розтягу % Не більше 25 
Межа міцності зчеплення с 
бетоном T МПа Не менше 10 
Характеристики термостійкості 
Гранична температура 
експлуатації Тэ °С Не менше 60 
Характеристики зовнішнього вигляду 
Сколи -  Не допускається 
Розколювання   Не допускається 
Раковини   Не допускається 
Задири с поривом навивки   Не допускається 
Вм’ятини з руйнуванням волокон   Не допускається 
 
Особливістю ПКА є практично прямолінійна, аж до руйнування, 
діаграма «напруга-деформація» при розтягуванні, на відміну від сталі, яка має 
зону пружної роботи, майданчик плинності, зону самозміцнення і розриву. Це 
означає, що при роботі під навантаженням в конструкціях, що згинаються, 
армованих ПКА, значення прогинів будуть зростати рівномірно аж до 
руйнування пропорційно збільшенню зовнішнього навантаження на відміну 
від конструкцій, армованих сталевою арматурою. Особливістю роботи 
сталевої арматури є наявність майданчика плинності (σт) на діаграмі напруга 
– деформація «σ-ε», що означає, що прогини армованих балок при досягненні 
межі плинності стали ростуть без збільшення зовнішнього навантаження. 
 
1- ПКА зі скляними волокнами 
2- ПКА з комбінованими волокнами 
3- ПКА з вуглецевими волокнами 
Рис. 1.12. Діаграми «σ-ε» для різних марок сталі та композитної арматури 
[10] 
Значення межі міцності на розтяг (тимчасового опору) у ПКА 
знаходяться в інтервалі 700-1300 МПа і значно перевершують цей показник 
для сталі 35ГС, що дорівнює ДСТУ 9130:2021- 590МПа, але відповідають 
параметрам високоміцних сталей класу А-V і А-V мають значення 
тимчасового опору 1030 МПа та 1230 МПа відповідно. 
Міцність на стиск ПКА суттєво нижча, ніж міцність при розтягуванні, 
що обумовлено механізмом руйнування композиту внаслідок втрати стійкості 
поздовжніх волокон та зминання полімерного сполучного [12]. При цьому 
міцність при стисканні може суттєво відрізнятися залежно від форми та 
наявності зовнішньої обмотки. 
Значення межі міцності при зрізі ПКА обумовлені міцністю матриці на 
зріз і знаходяться в межах 30-130 МПа [10]. 
Коефіцієнт температурного розширення α для ПКА залежить від типів 
волокна і сполучного, крім того, ПКА має яскраво виражені ортотропні 
властивості. Дані про коефіцієнти температурного розширення представлені у 
таблиці 1.5. 
Таблиця 1.5. Значення коефіцієнтів температурного розширення різних 
матеріалів, 10-6/0С 
Напрям Сталь Бетон Вуглепластик Орілно- Склопластик 
пластик 
Уздовж стрижня 1 ] 7-13 -9..0 -2.-6 6-10 
(подовжнє) 
Поперек перерізу 1 ] 7-13 74-104 60-80 21-23 
(радіальний) 
 
Таким чином, за фізичними, фізико-хімічними та механічними 
властивостями полімеркомпозитна арматура, що випускається в 
промисловому обсязі, відрізняється від сталевої, що застосовується в сучасних 
залізобетонних конструкціях, що, безумовно, позначиться на характері її 
роботи в бетонних конструкціях. Необхідно виявити і відобразити дані 
особливості в рекомендаціях щодо її застосування в несучих бетонних 
конструкціях при їх проектуванні та розрахунку та почати, перш за все, зі 
зчеплення ПКА з бетоном, що є «запорукою» можливості їхньої спільної 
роботи. 
 
1.2 Роль зчеплення арматури з бетоном як головного чинника їхньої 
спільної роботи в конструкціях 
 
Як відомо [17], зчеплення арматури з бетоном є суцільним зв'язком по 
поверхні контакту між арматурою і бетоном. 
Зчеплення грає «ключову» роль забезпеченні спільної роботи арматури 
з бетоном всіх етапах життєвого циклу конструкцій. 
Достатнє зчеплення повинно забезпечувати передачу зусиль від 
арматури на бетон або у зворотному напрямку до руйнування конструкції, 
зумовлюючи роботу армованого бетону як конструкційного матеріалу. Крім 
того, зчеплення забезпечує перерозподіл зусиль між арматурою та бетоном у 
разі розвитку в останньому пластичних деформацій, а також при виникненні 
та розвитку тріщин. Завдяки зчепленню в більшості випадків забезпечується 
передача зусиль обтискання від арматури, що напружується, на бетон. 
Разом з розвитком залізобетону спочатку дослідниками вивчалося 
зчеплення гладкої арматури. Опір зсуву арматури пояснювалося наявністю 
адгезійних зв'язків та силами тертя. Причиною появи останніх вважали 
радіальний тиск від усадки бетону. 
У розвитком будівельних технологій та появою профільованої 
арматури, спочатку А300с, а потім і А400с, що мають підвищену межу 
плинності, для використання всього потенціалу арматури знадобилося 
збільшення її зчеплення з бетоном, що було забезпечене за рахунок 
періодичного кільцевого профілю на поверхні стрижнів. При переході до 
масового застосування профільованої арматури початкові уявлення про 
зчеплення намагалися зберегти, ввівши додатково опір з допомогою 
«зачеплення» виступів арматури. Однак незабаром виявилася ненадійність 
адгезійних зв'язків та другорядна роль тертя на ділянці між виступами. 
Зчеплення профільованої арматури, таким чином, виявилося обумовленим в 
основному зачепленням, а значить опором бетону зім'яттю на малих площах 
[18]. Згодом кільцевий профіль поступився місцем більш перспективному - 
серповидному профілю, в якому поперечні виступи сходять нанівець і не 
перетинаються з поздовжніми ребрами. За рахунок цього ліквідуються 
концентратори напруг у місцях перетину поздовжніх ребер і поперечних 
виступів, знижується дія профілю, що розклинює, на бетон при збереженні 
порівнянних з кільцевим профілем параметрах зчеплення [18]. 
В даний час обсяг досліджень, присвячених оцінці впливу типу 
поверхневого профілю на зчеплення ПКА з бетоном, незрівнянно малий 
порівняно з аналогічними дослідженнями сталевої арматури. 
Незважаючи на пробні вироби, виготовлені у 70-х роках минулого 
століття, активне використання та, відповідно, випробування ПКА розпочато 
за кордоном на початку 1990-х років, у нашій країні – з початку 2000-х. 
Переважна більшість досліджень, вкладених у оцінку спільної роботи 
ПКА з бетоном виконано в закордонних дослідженнях. При цьому як основні 
види арматури використовувалися зразки композитної арматури зі скляними 
та вуглецевими волокнами, що мають різні види поверхневого профілю, які 
можна умовно розділити на такі основні групи:  
- опіщані з вдавленими пазами (гвинтовими); 
 - із вдавленими пазами (гвинтовими);  
- з пазами, виконаними фрезою (на токарному верстаті); 
 - опіщані; 
 - гладкі (рідше з наклеєною навивкою). 
 
Рис. 1.13. Закордонні зразки ПКА 
Випробування щодо визначення зчеплення проводяться балочним 
методом, та методом прямого вириву за ДСТУ 9065:2021.  
а) метод прямого вириву зразків ПКА з бетонних циліндрів проводять 
згідно зі схемою випробувань наведеною на рис. 1.14 
1 - вимірювач прослизання на вільному 
кінці стрижня; 
2 – зразок; 
3 – опорна плита; 
4 – м'яка прокладка; 
5 - рухома траверса випробувальної 
машини; 
6 – нерухома траверса випробувальної 
машини; 
7 - випробувальна муфта (за потреби) 
 
 
 
 
Рис. 1.14. Схема випробування зразка при 
 осьовому вириві з бетону 
 
б) принципова схема балочного методу випробувань наведено на рис. 1.15; 
 
1 – зразок ПКА 2 – вкладиш (ПВХ – трубка); 3 – вимірювач прослизання на 
вільному кінці стрижня; 4 – шарнір; 5 - балка з бетону 25 П3; 
Рис. 1.15. Схема випробування зразка балочним методом 
 
У ході випробувань визначають середню напругу зчеплення, що 
викликає прослизання вільного кінця стрижня на 0,05; 0,10 і 0,25 мм і 
максимальну напругу зчеплення. Як основний параметр, за яким проводиться 
оцінка відповідності арматури ДСТУ, приймаються максимальні величини 
незалежно від значення ковзання. 
В результаті аналізу проведених досліджень встановлено, що раніше 
авторами в більшості досліджень оцінювався вплив поверхневого профілю, 
що випускається в основному зарубіжними виробниками, довжини закладення 
арматури в бетоні, діаметра арматури, розташування її в перерізі та інших. 
Так, у роботах [19-25] відзначався значний вплив поверхневого 
профілю на міцність зчеплення ПКА з бетоном та характер руйнування при 
вириві. Багато авторів відзначили найкращі параметри зчеплення у зразків 
ПКА з розвиненим профілем: вдавленими або виконаними фрезою пазами, 
менші значення у гладких і з наклеєною навивкою зразків незалежно від 
методу випробувань. 
У дослідженнях [1, 19, 24, 25], проведених методом прямого вириву та 
балочним методом встановлено, що величини зчеплень ПКА збільшуються із 
зменшенням діаметра стрижнів. Висловлено припущення про те, що цей ефект 
викликаний нелінійною структурою ПКА і, як наслідок, нерівномірним 
розподілом напруги в перерізі композитних стрижнів, а також ефектом 
Пуассона. Dave Ametrano [29] підтвердив наявність тенденції збільшення 
зчеплення при зменшенні діаметра, але встановив, що даний ефект знижується 
при збільшенні міцності бетону і «зникає» у високоміцних бетонах із міцністю 
на стиск понад 50 МПа. 
Відповідно до досліджень [21, 30, 31, 31-35] встановлена залежність 
величини зчеплення від довжини анкерування арматури в бетоні: незалежно 
від методики випробувань та виду поверхневого профілю при збільшенні 
довжини анкерування величина середніх напруг зчеплення знижується. Так, 
при випробуваннях [32] балочним методом зразків ПКА діаметром 15.9 мм, 
при збільшенні зони контакту ПКА з бетоном з 3d до 7d величина середніх 
дотичних напруг склала 62-83%, а для зразків діаметром 19.1 мм – 68-71% від 
первісних значень. При випробуванні тих самих зразків методом прямого 
вириву зниження величини дотичних напруг для зразків діаметром 15.9 мм 
становило 24%, для зразків 19.1 мм – 31 %. 
Цей факт пояснено нелінійним розподілом дотичних напруг по довжині 
композитної арматури у зоні контакту з бетоном. 
Також у ході випробувань встановлено, що величини середньої 
дотичної напруги не змінюються при довжині закладення арматури в бетоні 
більше 20 діаметрів. 
У [32, 35] зазначено, що міцність бетону також впливає на величину 
зчеплення: при збільшенні міцності бетону на стиск, міцність зчеплення ПКА 
зростає практично прямо пропорційно. При цьому вплив міцності бетону на 
зчеплення ПКА найбільш помітно випробуванні зразків методом прямого 
вириву. При випробуванні зразків балочним методом, коли арматура 
знаходиться з розтягнутою зоною бетону, вплив міцності бетону на величину 
дотичних напруг не настільки очевидний. 
Більше того, за даними [19], на відміну від результатів [27] збільшення 
міцності зчеплення відбувається при збільшенні міцності бетону лише до 
величин 30-40 МПа, після чого міцність бетону ролі не відіграє через 
руйнування зразків композитної арматури по поверхневому шару епоксидного 
сполучного при вириві . 
Ряд авторів [36, 37] повідомляють про зниження величини зчеплення 
при зниженні товщини захисного шару. В ході досліджень зразків 
склопластикової арматури діаметром 8 мм [33], проведених балочним 
методом, на всіх етапах випробувань зразки з товщиною захисного шару 
бетону 30 мм показували зчеплення на 10-15% більше, ніж зразки з величиною 
захисного шару бетону 15 мм. 
Вплив штучно змодельованих агресивних середовищ на величину 
зчеплення ПКА з бетоном оцінювалося рядом авторів [31, 38, 39]. [38] 
визначали вплив зчеплення чотирьох типів ПКА після витримки у воді. 
У ході випробувань отримано суперечливі результати: після витримки 
зразків у воді протягом 90 днів зафіксовано зниження величини зчеплення в 
межах 0-19% залежно від типу профілю ПКА, а після витримки тих самих 
зразків у воді протягом 90 днів при температурі +600С зафіксовано зниження 
всього на 2-9%. Термоциклічні випробування зразків у водонасиченому стані 
в діапазоні -20/600С протягом 30 циклів призвели до зниження міцності 
зчеплення всього на 4-17%. Дані дослідження суперечать раніше отриманим 
результатам у Механічній лабораторії ім. проф. Н.А.Белелюбського [40]. У 
ході досліджень щодо можливості використання ПКА для армування тюбінгів 
обробки метро, проведено випробування щодо визначення зчеплення ПКА з 
бетоном методом прямого вириву. Для випробувань використовувався бетон 
марок М500, М600 за міцністю. Композитна арматура склопластикова 
діаметром 5 мм з навивкою. За результатами випробувань встановлено, що 
міцність зчеплення «задовільна» і знаходиться в інтервалі 43-50, 57-58 кг/см2 
для бетону марок М500, М 600 відповідно. При цьому вказано на суттєве 
падіння міцності самої арматури при зберіганні її у повітряно-водному 
середовищі або у воді протягом місяця та більше. Ця обставина обумовлена, 
ймовірно, застосуванням ровінгу з нелугостійкого Е-скла для виготовлення 
зразків ПКА. Однак автори [40] не повідомляють про стан поверхні арматури 
в зоні контакту з бетоном під час випробування ПКА у воді. 
У роботі [31] Mohamed A.A. досліджував вплив поперемінного 
«заморожування – відтавання» у воді на зчеплення зразків склопластикової та 
базальтопластикової арматури з бетоном. Методом прямого вириву після 100 
та 200 циклів були випробувані зразки склопластикової арматури діаметром 
10 мм, базальтопластикової арматури діаметром 8, 10, 12 мм. За результатами 
випробувань встановлено, що значення середньої напруги зчеплення для всіх 
типів арматури після 100 і 200 циклів збільшилися щодо контрольних значень. 
При цьому у зразків БПА діаметром 10 та 12 мм середні значення напруги 
зчеплення у зразків після 100 циклів суттєво зросли щодо контрольних, а після 
200 циклів відбулося їхнє зниження. Крім того, встановлено, що для зразків 
СПА та БПА діаметром 8 мм після 200 циклів відбулося збільшення значень 
прослизання при максимальних напругах щодо контрольних. А у зразків БПА 
діаметром 10 і 12 мм величина прослизання при максимальних напругах, 
навпаки, зменшилися. 
 
Рис. 1.16 а, б. Графіки середніх значень зчеплення (а) та величин 
прослизання при максимальній напругі зчеплення (б) 
У ході випробувань [39] зразки склопластикової та вуглепластикової 
арматури піддавалися тривалому навантаженню статичним навантаженням, 
що становить 25 і 50% від максимального протягом не менше 350 діб. У ході 
досліджень встановлено, що зростання деформацій прослизання арматури в 
бетоні «загасає» протягом перших днів і надалі при постійних навантаженнях 
не виявляється. На другому етапі досліджень, коли зразки витримувалися при 
навантаженні 75% від максимальної та дії агресивних середовищ (води та 
лужного розчину) встановлено зростання величин ковзань і вирив зразків на 
ранньому етапі - 300-320 днів. 
У роботі А. Katz в 1999 [41], досліджено вплив підвищеної температури 
на зчеплення ПКА з бетоном, побудовані діаграми «зусилля-деформація», що 
свідчать про істотне зниження величини зчеплення при температурах більше 
1000С, що на нашу думку цілком природно, враховуючи відому температурну 
чутливість органічних полімерів, особливо вище температури склування [41]. 
 
 
 
Рис. 1.17. Графіки "напруга-зчеплення" для різних температурних режимів 
при випробуванні двох типів ПКА 
 У дослідженнях [42] проводилося нагрівання зразків ПКА до +500С, 
перед замонолічуванням їх у бетон і помічена зворотна тенденція: у результаті 
випробувань встановлено збільшення міцності зчеплення на 5-7%. Зразки 
бетону з ПКА, що зазнали термовологості при температурі в режимі 2+4+6+2 
при температурі ізотермічної витримки 80°С також показали приріст міцності 
зчеплення в межах 7-10%.  
Таким чином, на підставі раніше проведених досліджень спільної 
роботи ПКА з цементним бетоном можна зробити такі висновки:  
1. Збільшення діаметра стрижня та довжини його анкерування у бетоні 
призводить до зниження середніх значень зчеплення ПКА з бетоном.  
2. Тип поверхневого профілю відіграє істотну роль у визначенні 
величини зчеплення ПКА з бетоном та характері руйнування при вириві з 
бетону. На підставі досліджень зарубіжних авторів найбільші параметри 
зчеплення встановлені у зразків з розвиненою поверхнею стрижня: 
вдавленими або виконаними фрезою пазами. Дані про зчеплення зразків з 
поверхневим профілем, подібним що випускаються вітчизняними 
виробниками: з опіщаною поверхнею, з наклеєною на основний сердечник 
гвинтовою одно- та двозахідною ниткою, мінімальні або зовсім відсутні.  
3. Збільшення міцності бетону зчеплення зразків ПКА з бетоном 
зростає. При цьому встановлено, що існує межа міцності бетону, після 
досягнення якого значення зчеплення не змінюються. Єдиної думки про 
величину цієї межі немає.  
4. Результати випробувань зчеплення ПКА з бетоном після витримки в 
агресивних середовищах, проведені рядом авторів, свідчать про суперечливі 
результати, що залежать багато в чому від типу застосованої для випробувань 
арматури та умов середовища. Так, за даними [39] відбувається зниження 
міцності, як самої арматури, так і зчеплення її з бетоном, [40] також виявлено 
прискорення процесів руйнування зчеплення ПКА з бетоном при впливі 
водного або лужного розчину, при цьому в дисертації [31] зазначено на 
зростання величин зчеплення після 100 та 200 циклів заморожування та 
відтавання. Дані про вплив агресивних середовищ на зчеплення з бетоном 
зразків ПКА, які випускають вітчизняні виробники, мінімальні.  
5. Підвищення температури понад 100°С [43- 45] призводить до 
зниження міцності зчеплення, при цьому в результатах [42] відбувається 
збільшення зчеплення при нагріванні зразків перед їх укладанням у бетон, а 
також після термовологої обробки. 
Аналізуючи вищесказане, можна констатувати, що досі мало вивчено 
вплив таких факторів як: короткочасне нагрівання, що відбувається при 
температурно-вологості бетонних виробів, циклічні експлуатаційні 
температурні коливання, вплив витримки у воді, не визначена гранична 
міцність бетону, при перевищенні якої з бетоном не зростає. 
 
1.4 Висновки по розділу 1 
 
Узагальнюючи наведені вище дані, слід констатувати, що, незважаючи 
на великий обсяг досліджень, проведених в основному зарубіжними авторами, 
недостатньо вивченими залишаються такі питання:  
- характер вириву та величина зчеплення ПКА з поверхневими 
профілями, що випускаються вітчизняними виробниками: з опіщаною 
поверхнею, з наклеєною на основний сердечник гвинтовою одно- та 
двозахідною ниткою;  
- вплив міцності бетону на зчеплення з ПКА. Не встановлена верхня» 
межа міцності бетону, понад яку її вплив на зчеплення з ПКА не проявляється; 
- вплив температур як підвищених, так і негативних, а також 
термоциклічних впливів в діапазоні знижених і підвищених температур, що 
часто навіть більш важливо, враховуючи спеціалізовану сферу застосування 
ПКА;  
- вплив температурно-вологісного режиму твердіння бетону, зокрема 
пропарювання в термокамері на міцність зчеплення ПКА з бетоном;  
- вплив агресивних середовищ: води та лужних розчинів на ПКА, 
вітчизняного виробництва та відрізняється від зарубіжної типом поверхневого 
профілю, застосовуваними матеріалами та технологією виготовлення;  
- загально відомі методики щодо визначення довжини анкерування, 
ширини та відстані між тріщинами в бетонних конструкціях, армованих ПКА, 
вимагає уточнення в частині обліку межі впливу міцності бетону, типу 
поверхневого профілю.
РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ 
ПОЛІМЕРКОМПОЗИТНОЇ АРМАТУРИ В БЕТОННИХ 
КОНСТРУКЦІЯХ 
 
2.1. Характеристика об'єктів дослідження 
 
При аналізі представлених над ринком України типів ПКА 
встановлено, більшість з них випускаються за двома принципово різним 
технологіям виготовлення з варіантами, що забезпечують різні види 
поверхневого рельєфу. У зв'язку з цим для проведення експериментальних 
досліджень прийняті зразки ПКА з найбільш характерними та популярними на 
ринку країни типами профілю.  
Геометричні параметри та фото використаних зразків у дослідженні 
ПКА наведено у таблиці 2.1. 
Таблиця 2.1. Геометричні параметри та фото використаних зразків 
№ D Перетин стрижня Фото 
проф. номінальний зразків 
Тип (по Зміст 
волокна та сердечнику), волокна 
сполучного мм по масі, % 
1 2 3 4 5 6 
1 Скляне 8 (8) 82 
волокно, 
Епоксидне 
сполучне 
 
 
  
1 2 3 4 5 6 
2 Скляне 8 (7.8-8) 84,5 
волокно, 
Епоксидне 
сполучне 
 
і  
3 Скляне 8 (7.5) 79,87 
волокно, 
Епоксидне 
сполучне 
  
4 Скляне 8 (8) 76,36 
волокно, 
Епоксидне 
 
сполучне 
 
 
5 Сталь 8  
А 400 
  
Фізико-механічні властивості зразків, згідно з офіційними даними 
виробників, наведені в табл. 2.2. 
 
 
 
 
 
 
Табл. 2.2. Фізико-механічні властивості зразків (відповідно до офіційних 
даних) 
Відносне 
Тимчасовий опір Модуль пружності 
подовження при 
Тип арматури (міцність при при розтягуванні, 
осьовому 
розтягуванні), МПа МПа 
розтягуванні, % 
ПКА № 1 
890 50000 1,78 
Пригнічена обмотка 
ПКА № 2 
1200 55000 2,18 
Наклеєна обмотка 
ПКА № 3 
1260 50000 2,52 
Наклеєна обмотка 
ПКА № 4 Піщані 1120 50800 2,2 
Стальна арматура 
590 200000 14 
А 400 ' 
 
2.2. Дослідження відомих випробувань на осьове розтягування зразків 
ПКА 
 
 Випробування у більшості випадків проводилися відповідно до вимог 
ДСТУ 9065:2021. Методика заснована на руйнуванні зразка на робочій 
ділянці, при додатку до нього осьової сили, що розтягує, без руйнування або 
прослизання стрижня в зоні захоплень, для чого на кінцях його виконуються 
спеціальні анкера. 
Довжина робочої зони зразка при випробуванні Le приймалася рівною 
400 мм. Довжина двох кінцевих анкерів La, призначених для кріплення зразків 
із захватами випробувальної машини, прийнята рівною 300 мм.  
Анкери виконувалися зі сталевих трубок, в які замонолічувалися на 
епоксидному компаунді кінці стрижнів, що випробовуються. 
Конструкція анкера щодо випробувань показано на рис. 2.1 
 
Рис. 2.1. Вид типового дослідного зразка 
Як випробувальна апаратура використовувалася розривна машина 
РМУ-50 за ДСТУ 3760:2006 з постійною швидкістю навантаження. У ході 
випробувань до досягнення навантаження 50% від розривного відбувається 
постійна фіксація деформацій зразка за допомогою навісних індикаторів 
деформацій з точністю 0.02 мм. 
 
2.3. Дослідження методик проведення випробувань з визначення 
величини зчеплення ПКА з бетоном 
 
Враховуючи кількість зразків і факторів, що підлягають оцінці, 
методом випробувань прийнято більш продуктивний метод прямого вириву 
зразків з бетонних циліндрів. 
Для цього попередньо відібрані стрижні ПКА нарізалися на відрізки 
завдовжки 350 мм. Довжина сполучення зразків з бетоном приймалася рівною 
50 мм, що відповідає 6.25 d і дозволяє отримати дотичні напруги при вириві, 
близькі за значеннями середніх величин. Регулювання величини сполучення 
ПКА з бетоном виконувалася за допомогою тонкої труби ПВХ, що 
нанизується на стрижні ПКА перед їх укладанням у форми. Для партій зразків, 
що випробовуються на вирив з бетону марок М 600, М 800 і М 1000, для 
запобігання руйнації зразків у захватах, на вільному кінці встановлювалися 
додаткові анкерні муфти - сталеві трубки довжиною 200 мм, в які 
замонолічували випробувані стержні. 
Фіксація зразків у вертикальному положенні та їх центрування щодо 
опалубних форм виконували за допомогою спеціально виготовлених 
дерев'яних упорів (див. рис. 2.2). Заливка бетону виконувалася поліетиленові 
циліндричні форми висотою 100 мм і діаметром 110, мм по центру яких 
вертикально встановлювалися зразки ПКА як показано на рис. 2.3. Для зразків 
ПКА № 1 з гвинтовим стрижнем (вдавленою навивкою), через ефект, що 
розклинює при вириві з бетону, для виключення його розтріскування при 
малих зусиллях, бетонування виконувалося у сталевих формах – трубах 
діаметром 108 мм, висотою 100 мм. 
 
Рис. 2.2. Дерев'яний упор та зразки Рис. 2.3. Зразки ПКА, поліетиленові 
ПКА перед бетонуванням форми перед бетонуванням 
 
 
Виготовлення бетонної суміші виконувалось у лабораторних умовах з 
використанням змішувальної установки ЛС-ЦБ-10. Укладання готової 
бетонної суміші у форми виконувалося пошарово 3-4 шарами, з обов'язковою 
багнетом після укладання кожного шару металевим стрижнем діаметром 16 
мм. Після ущільнення верхнього шару поверхня загладжувалася і захищалася 
від випаровування вологи, як показано на рис 2.4, 2.5. 
Для отримання зразків використовувався важкий бетон класу за 
міцністю на стиск В 25 (М350), з рухливістю П 3 (за винятком серії 
випробувань № 7, в якій марка бетону змінювалася: М250 М 450 М600 М800 
М1000). 
Як в'яжучий використовувався портландцемент ПЦ 500 Д0-Н 
бездобавковий нормованого складу клінкеру Вольського та Мордовського 
цементних заводів. Дрібний заповнювач – пісок фракції менше 5 мм. Великий 
заповнювач - щебінь фракції 5-20 мм, марки дробимості М1200. Як 
пластифікатор використовувався суперпластифікатор С-3. Для випробування 
зразків на вирив з бетону марок М800 та М1000 виготовлявся високоміцний 
піщаний бетон із спеціально підготовленим та просушеним піском фракцій 
1,25 до 0; 0,315 до 1,25; фр. <0,315. Гіперпластифікатор – Melflux, наповнювач 
– Мікрокремнезем. 
Для бетону марки М1000 використовувався наповнювач метакаолін. 
Водоцементне співвідношення - 0,35-0,4. 
 
Рис. 2.4. Зразки ПКА у процесі Рис. 2.5. Зразки ПКА у процесі 
формування формування 
 
Умови зберігання та набору міцності всіх зразків, за винятком 2 та 8 
серій прийняті природні при кімнатній температурі 22±20С та вологості 
60±5%. Набір міцності бетону зразків 2-ї серії проводився при температурно-
вологості. Витримка покладених у форми зразків серії 8 проводилася в камері 
нормального твердіння протягом 30 днів. 
Випробування зразків на вирив проводилося після набору міцності 
бетоном, що відповідає програмі випробувань. Міцність бетону 
контролювалася за наслідками випробувань кубів розміром 100х100 мм 
кількістю 3 шт. 
Таблиця 2.3. Міцність бетону контрольних кубів для кожної серії 
випробувань 
№ Наведена 
Вік зразків, міцність 
серії Вид випробувань Клас бетону 
діб (середнє за 3-ма 
п/п зразками), МПа 
Контрольні 
1 28 33,0 В 25 
випробування 
2 Набір міцності при ТВО 7 34,1 В 25 
3 Нагрів до +800С 30 30,6 В 25 
4 Охолодження до -400С 35 33,6 В 25 
Термоциклічні 
5 70 34,6 В 25 
коливання, 40 циклів 
Витримка у водному 
6 150 36,2 В 25 
середовищі, 60 циклів 
Витримка в лужному 
7 60 34,6 В 25 
середовищі, 30 циклів 
20 20,3 В15 
26 46,7 В35 
Оцінка впливу міцності 
8 бетону на міцність 28 59,2 В45 
зчеплення під час вириву 
30 79,5 В60 
30 98,9 В80 
 
Види випробувань Відповідно до програми досліджень проведено такі 
серії випробувань:  
Серія №1. Випробування контрольних зразків. 
Умови твердіння бетону - природні при температурі (230С) і вологості 
(60%). Випробування з вириву зразків з бетонних циліндрів проводилося за 
кімнатної температури (+230С). Кількість випробуваних зразків кожної серії – 
6 шт. 
Серія № 2. Оцінка впливу температурно-вологості на зчеплення ПКА з 
бетоном. 
Набір міцності бетону зразків проводився при температурно-
влажностной обробці за режимом: 2год – підйом до температури 800С 6ч – 
ізотермія за температури 800С 2ч – остигання до температури 250С. 
Випробування зразків проводилося через 24 години після ТВО при 
кімнатній Кількість випробуваних зразків кожного типу ПКА – 6 штук. 
Серія № 3. Оцінка впливу температури на зчеплення з бетоном. 
Умови набору міцності бетону зразків – кімнатні при температурі 
(+230С) та вологості (60%) протягом 28 діб.  
Подальші випробування зразків виконували в умовах, що моделюють 
різну температуру експлуатації:  
- після витримки при температурі -400С протягом 3 годин (умови 
Півночі);  
- після нагрівання за температури +400С протягом 3 годин (умови 
Півдня);  
- після нагрівання при температурі +800С протягом 3 годин (умови 
виробництва виробу на ЗБВ); Охолодження зразків виконувалося в 
лабораторній морозильній камері, процес випробувань зразків відбувався по 
черзі протягом 2-3 хвилин після виїмки їх із камери, завдяки чому зниження 
температури в тілі бетонного циліндра було мінімальним. 
Нагрів зразків виконувався у лабораторній сушильній шафі «СНОЛ-
20» при температурах +400С, +800С. 
Після нагрівання зразки вкривалися спеціальним теплоізоляційним 
покриттям і почергово випробовувалися. Кількість зразків – по 3 штуки 
кожного типу. 
Серія №4. Оцінка впливу термоциклічних коливань на зчеплення з 
бетоном. 
Умови набору міцності бетону зразків – кімнатні при температурі 
(+230С) та вологості (60%) протягом 28 діб. Після набору бетоном класу за 
міцністю 25, зразки поперемінно поміщалися в лабораторну морозильну 
камеру з температурою -400С і лабораторну сушильну шафу з температурою 
ізотермії +600С за наступним режимом:  
- витримка в морозильній камері при температурі -4;  
- витримка при кімнатній температурі +250С протягом 3 годин; - 
нагрівання у шафі при температурі +600С протягом 3 годин; 
- витримка при кімнатній температурі +250С протягом 3 годин; 
Прийнята кількість циклів випробувань – 20 та 40.  
Кількість зразків – по 3 штуки кожного типу. 
Серія № 5. Оцінка впливу витримки у водному середовищі. 
Умови твердіння зразків – кімнатні при температурі (+230С) та 
вологості (60%) протягом 28 діб. Після набору бетоном класу за міцністю 25, 
зразки витримувалися 30-60 циклів за режимом: 1 цикл - зразки насичувалися 
водою протягом 24 год, після чого зразки зберігалися в природних умовах 
протягом 24 год. Кількість зразків - по 3 штуки кожного типу. 
Серія № 6. Оцінка впливу лужного середовища. 
Умови твердіння зразків – кімнатні за температури (+230С) та вологості 
(60%) протягом 28 діб. Після набору бетоном класу за міцністю 25, зразки 
поміщалися в лужний розчин згідно з ДСТУ 9065:2021. Водний розчин 
готували з 8.0г NaOH та 22,4KOH на 1л дистильованої води. Значення рН 
лужного розчину контролювали лабораторним рН-метром, утримуючи в 
діапазоні рН = 12,6 - 13. 
Температуру розчину підтримували (60±3) 0С. Витримка зразків у 
лужному розчині проводилася протягом 30 діб. 
Крім того, для оцінки ступеня деструкції поверхні ПКА в лугах, разом 
з основними зразками, у ванну були занурені і зразки ПКА № 4 (піщані) та 
ПКА № 3 (з навивкою) довжиною по 350 мм, не замонолічені в бетон. Дані 
зразки витримувалися в лужному розчині за тих же умов протягом 30 діб, після 
чого були забетоновані та набирали міцність у природних умовах. Кількість 
зразків для випробування – по 6 штук кожного типу. 
Серія №7. Оцінка впливу міцності бетону на зчеплення з ПКА. 
Набір міцності зразків виконувався у спеціальній «камері нормального 
твердіння» при температурі (+230С) та вологості (95%) протягом 28 діб. Після 
набору бетоном необхідної міцності, зразки переміщалися до лабораторного 
приміщення, де кондиціонувалися протягом 2-х діб і потім випробовувалися. 
Кількість випробуваних зразків кожного класу бетону – 6 штук. 
Таблиця 2.4. Зведена таблиця видів випробувань 
№ серії Вид випробувань Підготовка зразків, метод 
Кількість 
випробувань 
зразків у серії 
1. Контрольні Умови твердіння зразків  
випробування – кімнатні. (28 діб., t=+230C, 
w=65%). по 6 зразків 
Умови випробування зразків - 
природні (t=+230C). 
2. Оцінка впливу Набір міцності бетону при ТВО. 
температурно- Умови випробування зразків - 
вологості обробки природні (t=+230C). по 6 зразків 
на зчеплення з 
бетоном 
3. Оцінка впливу Умови твердіння зразків –  
температури на кімнатні. (28 діб, t=+230C,  
зчеплення з w=65%).  
бетоном Випробування після нагрівання по 3 зразка 
зразків до (t=+400C)  
Випробування після нагрівання по 3 зразка 
зразків до (t=+800C)  
Випробування після по 6 зразків 
охолодження зразків до (t=-400C) 
4. Оцінка Умови твердіння зразків – 
температурних кімнатні. (28 діб, t=+230C, 
коливань на w=65%). 
зчеплення з Випробування зразків після 
бетоном термоциклічних коливань в 
інтервалі t= -400С ~ +600С 
Кількість циклів - 20 по 3 зразка 
Кількість циклів - 40 по 3 зразка 
5. Оцінка впливу Умови твердіння зразків –  
витримки у кімнатні (28 діб, t=+230C,  
водному w=65%).  
середовищі Випробування зразків після  
циклічного водонасичення за  
кімнатної температури t=+230C.  
Кількість циклів - 30 по 3 зразка 
Кількість циклів - 60 по 3 зразка 
6. Оцінка впливу Умови твердіння зразків –  
лужної середи кімнатні (28 діб, t=+230C,  
w=65%).  
Випробування після витримки в  
лужному розчині при по 6 зразків 
температурі +600С протягом 30 
діб. 
по 6 зразків 
Випробування зразків після 
витримки стрижнів ПКА №3, №4 
у лужному розчині з подальшим 
їх бетонуванням 
та витримкою у природних 
умовах. 
7. Оцінка впливу Умови твердіння зразків - у по 6 зразків 
міцності бетону спеціальній камері (28 діб, 
t=+230C, w=95%) до 
досягнення необхідної міцності В 
15, В 35, В 45, В 60, В 80. до 
досягнення необхідної міцності 
(t=+230C). 
Випробування образів ПКА на вирив із бетонних циліндрів 
виконувалося на розривній машині Р-5 зі швидкістю переміщення активної 
траверси в діапазоні від 5 до 10 мм/хв. Вимірювання ковзання ПКА в бетоні 
виконувалося з використанням індикатора переміщень з точністю показань до 
0,01 мм, що встановлюється на вільному (ненавантаженому) кінці стрижня. 
Реєстрація показань вимірювача прослизання і навантаження, що 
додається, проводилося з рівним інтервалом, який становить ≈ 10 % від 
передбачуваного навантаження прослизання стрижня на значення 0,25 мм. На 
кожному кроці навантаження зразки для випробувань витримувалися 15 
секунд, після яких фіксувалися показання вимірювачів прослизання. 
Випробування зразка проводилося до настання одного із граничних 
станів, якими вважалися: а) розрив стрижня; б) руйнування бетону; в) 
прослизання вільного кінця стрижня на величину більше 2,5 мм. 
При кожному з цих значень реєструвалося навантаження та значення 
прослизання. Загальну схему випробувальної установки наведено на рис. 2.6. 
 
Рис. 2.6. Схема випробувальної установки 
 
На підставі вимірювань навантаження та розрив, що реєструються 
силовимірювальним датчиком та вимірювачами прослизання для кожного 
зразка та серії зразків, будується діаграма «напруга зчеплення – прослизання». 
Також для серії зразків фіксувалися усереднені навантаження, що 
відповідають розриву вільного кінця стрижня на 0,1; 0,3 мм і значення 
прослизання при максимальній напрузі зчеплення. 
РОЗДІЛ 3. ВПЛИВ АГРЕСИВНИХ СЕРЕДОВИЩ І МІЦНОСТІ 
БЕТОНУ НА ЗЧЕПЛЕННЯ ПКА З ЦЕМЕНТНИМ БЕТОНОМ 
Як було встановлено в розділі 1, в ході виробництва та експлуатації 
армованих бетонних конструкцій, на них впливає ряд факторів: короткочасне 
нагрівання, що відбувається при температурно-вологості обробки бетонних 
виробів, циклічні експлуатаційні температурні коливання, насичення водою. 
Для оцінки впливу даних факторів на зчеплення ПКА з бетоном 
виконані такі випробування: 
 - Випробування зразків за природних умов набору міцності бетону та 
випробувань; 
 - Випробування зразків після набору міцності бетону при ТВО; 
 - Випробування зразків при підвищених та негативних температурах, 
а також після термоциклічних впливів у діапазоні знижених та підвищених 
температур, що часто навіть важливіше, враховуючи спеціалізовану сферу 
застосування ПКА; 
 - Випробування зразків після витримки в агресивних середовищах: 
воді та лужних розчинах; 
 - Крім того, для визначення граничної міцності бетону, при 
перевищенні якої зчеплення ПКА з бетоном не збільшується, проведено 
випробування зразків при вириві з бетону класів від 15 до 80. 
 Попередньо було визначено фактичні механічні параметри зразків 
полімеркомпозитної арматури згідно з ДСТУ 9065:2021. 
 
3.1 Механічні властивості арматури 
 
Для оцінки фактичних механічних параметрів полімеркомпозитної 
арматури проведено випробування зразків арматури на розтяг згідно з 
методикою ДСТУ 9065:2021. За результатами випробувань встановлено 
фактичні дані щодо міцності (тимчасового опору) та модулю пружності 
арматури при розтягуванні. Також для оцінки міцності ПКА в діапазоні 
діаметрів 6-12 мм проведено вибіркові випробування зразків арматури 
діаметром 6, 8, 10, 12 мм. 
Результати випробувань наведено у таблиці 3.1. 
На рис. 3.1. наведено графік зміни міцності при розтягуванні від 
діаметра арматури. 
 
 
 
Таблиця 3.1. Результати випробувань зразків на розтягування 
Межа міцності Характер руйнування 
Діаметр Модуль 
при 
№ п/п Тип ПКА зразка, пружності 
розтягуванні 
мм E, 'МПа 
Omax, МПа 
1 2 3 4 5  
ПКА № 1 Розрив стрижня по 
перерізу у зоні 
1 8 1190,1 52 123,8 
сполучення вільної 
зони з анкером 
ПКА № 2 6 1150,2 49 075, 2 1. Відшарування 
обплетення від 
стрижня на крайніх 
ділянках, прослизання 
2 стрижня в зоні 
8 1092,1 51 878,6 
анкерування. 
2. Розрив стрижня по 
перерізу 
ПКА № 3 Розрив стрижня по 
перерізу у зоні 
6 1477,3 50724 
сполучення вільної 
зони з анкером 
8 1189,83 51003,5 1. Відшарування 
обплетення від 
3 10 1003,1 48682,0 
стрижня на крайніх 
ділянках, прослизання 
стрижня в зоні 
12 966,43 48989,5 анкерування. 
2. Розрив стрижня по 
перерізу. 
6 1268 51281 Розшарування стрижня 
по всій довжині, або 
4 ПКА № 4 8 1169,5 50242,8 
розрив стрижня по 
10 889,1 50 288,5 перерізу 
 
 
 
Рис. 3.1. Зміна міцності ПКА при розтягуванні із зростанням її діаметра. 
За результатами обґрунтування випробувань встановлено, що міцність 
при розтягуванні залежить від діаметра стрижня. Чим менший діаметр 
арматури, тим вища її міцність. Даний факт пояснюється тим, що 
полімеркомпозитна арматура складається зі скляних або базальтових волокон, 
склеєних полімерним сполучним, деформативність якого в кілька разів вища, 
ніж волокна. При розтягуванні стрижня ПКА розривне зусилля сприймається 
зовнішніми волокнами, розташованими на поверхні стрижня, а потім 
послідовно через прошарки сполучного передається волокнам, що знаходяться 
в серцевині. У зв'язку з цим, у процесі розтягування зразка найбільшу напругу 
отримують волокна, розташовані на поверхні стрижня [14]. Внутрішня 
напруга при розтягуванні у перерізі стрижня ПКА розподіляється 
нерівномірно, як показано на рис. 3.2. Фактично у стрижнів великих діаметрів 
середні волокна (серцевина) перерізу ПКА включається в роботу після того, 
як зовнішні волокна вже мають значну внутрішню напругу. 
Руйнування зразків починається з розриву найбільш навантажених 
волокон, розташованих по зовнішньому периметру стрижня, після чого за 
рахунок перерозподілу напруг відбувається розрив волокон в перерізі 
стрижня, що залишився. 
 
 
1 - навколишній бетон, 2 - волокно, 3 - полімерне сполучне 
Рис. 3.2. Напружений стан у перерізі стрижня ПКА при розтягуванні 
Отже, чим менше діаметр стрижня, тим рівномірніше напруга і повніше 
включені в роботу волокна по перерізу стрижня, і більше значення max. А чим 
більший діаметр стрижня, тим більша кількість внутрішніх волокон 
«серцевини», «вимкнених» із роботи на розтяг. 
Висновки за результатами випробувань:  
1. Визначено фактичні характеристики зразків ПКА, які 
використовуються під час випробувань на вирив із бетону.  
2. Встановлено, що міцність зразків на розтяг залежить від їх діаметра. 
При зниженні діаметра зростає міцність зразка розтягування.  
3. Модуль пружності ПКА від їхнього діаметра практично не залежить. 
 
3.2 Випробування зразків на вирив із цементного бетону 
Відповідно до програми експериментальних досліджень проведено 
випробування на вирив із бетону зразків ПКА наступних серій:  
1. Зразки, набір міцності та випробування яких відбувається за 
нормальних умов (контрольні зразки);  
2. Зразки з моделюванням різних умов виготовлення або реальної 
експлуатації, включаючи:  
- зразки, набір міцності бетону, у яких відбувається при ТВО;  
- зразки, нагріті при випробуванні до температури +400С та +800С;  
- зразки, охолоджені під час випробування до температури -400С;  
- зразки після термоциклічних коливань у діапазоні -400С ~ +600С; 
- зразки після витримки у водному середовищі з поперемінним 
висиханням та зануренням у воду протягом 30 та 60 циклів;  
- зразки після витримки у лужному середовищі протягом 30 діб;  
3. Зразки, при вириві їх з бетону класів С 15, 35, 45, 60, В 80. 
Зважаючи на великий масив даних, отриманих при випробуваннях, 
результати випробувань зразків для наочності наведені у вигляді кривих 
«напруга – прослизання», що відображають характер роботи різних типів ПКА 
при вириві їх з бетону. На кривих вісь ординат відбиває зростання дотичних 
напруг зчеплення «τ», вісь абсцис – величину прослизання «∆» у сотих частках 
мм. 
Крім того, варто відзначити, що на наведених нижче кривих «τ-∆» 
значення дотичних напруг прийняті усередненими по довжині закладення. 
Ступінь нерівномірності розподілу напруги по довжині закладення 
оцінювалася додатково в п. 3.3. магістерської роботи. 
 
3.2.1. Випробування зразків у нормальних умовах 
Випробування зразків набір міцності бетону та випробування яких 
відбувалося за нормальних умов показали специфіку поведінки та характер 
руйнування ПКА, які були надалі прийняті за контрольні. Для даних зразків як 
найбільш характерних на рис. 3.3 -3.7, криві «напруга зчеплення – 
прослизання» наведено для кожного з 6 зразків у серії. Надалі, зважаючи на 
великий масив інформації, для наочності, результати випробувань будуть 
показані як середнє за 6-ма зразками. 
Також на прикладі контрольних зразків виконано дослідження реальної 
картини руйнування поверхні зразків та бетону у зоні їх контакту. 
 
Рис. 3.3. Криві «напруга – прослизання» для контрольних зразків ПКА 
№ 1 із вдавленою навивкою 
Як видно із рис. 3.3. для зразків ПКА № 1 з вдавленою навивкою 
(деформованим стрижнем) основне зростання «τ» до значень порядку 15 МПа 
відбувається при розриві ПКА менш ніж 0.3 мм, після чого відбувається 
прослизання зразка ПКА в бетоні на величину 1-3 мм при невеликому 
зростанні «τ », що досягає максимальних значень ≈ 20 МПа та 
характеризується на кривих перегинанням кривих «τ-∆». Далі відбувається 
вирив стрижня з бетону, що супроводжується хвилеподібним зниженням та 
наростанням навантаження, викликаного послідовним включенням у роботу 
витків, віддалених від навантаженого кінця ПКА. 
 
Рис. 3.4. Криві "напруга - прослизання" для контрольних зразків ПКА 
№ 2 з навивкою 
 
Рис. 3.5. Криві «напруга – прослизання» для контрольних зразків ПКА 
№3 з навивкою 
Зразки ПКА № 2, № 3 (рис. 3.4, 3.5), що мають наклеєну на сердечник 
навивку, подібно до попереднього типу зразків, основну частину зростання «τ» 
до 12 - 13 МПа, мають при невеликих прослизаннях, що досягають 0.3 мм, далі 
зростання напруг до 14-15 МПа супроводжується порушенням зчеплення ПКА 
з бетоном та суттєвими прослизаннями, що досягають 2 мм (для ПКА № 2) та 
4.5 мм (для ПКА № 3). Після досягнення максимальних значень відбувається 
різкий спад навантаження та висмикування зразків з бетону при мінімальних 
зусиллях, обумовлених лише тертям поверхні осердя стрижня об бетонну 
поверхню. 
 
Рис. 3.6. Криві «напруга – прослизання» для контрольних зразків ПКА № 4 із 
обпіщаним покриттям 
 
Зразки ПКА № 4 з опіщаною поверхнею (рис. 3.6) при випробуванні 
контрольних зразків мають наступний характер вириву: наростання дотичних 
напруг до максимальних величин ≈ 16-20 МПа відбувається без прослизу, 
після чого відбувається різкий спад напруги і вирив стрижня при мінімальних 
зусиллях. 
 
Рис. 3.7. Криві "напруга - прослизання" для контрольних зразків 
сталевої арматури А 400с 
При вириві сталевої арматури (рис. 3.7) значення дотичних напруг «τ» 
збільшуються до ≈ 20 МПа практично без ковзання, після чого відбувається 
викривлення кривої «τ-∆» і починається поступове вислизання арматури. 
Максимальні значення τ досягають ≈ 22-26 МПа при прослизанні на вільному 
кінці арматури 0.3-0.5 мм, після чого відбувається плавне висмикування 
зразків з бетону, що супроводжується зниженням дотичних напруг. 
Як видно з кривих на рисунках 3.3-3.7, характер зміни дотичних напруг 
«τ» на межі «ПКА – бетон» при вириві контрольних зразків суттєво залежить 
від типу поверхневого профілю ПКА, відповідно змінюється і характер їх 
руйнування при вириві з бетону. 
Висмикнуті з бетонних циліндрів стрижні ПКА № 1 мають часткове 
поверхневе пошкодження витків між вдавленою навивкою (зріз зовнішніх 
шарів епоксидного покриття) і, в цілому, характер руйнування на кордоні 
можна оцінити як когезійний (за матеріалом стрижня ПКА), як показано на 
рис. 3.8 а б. 
Розтріскування бетонних циліндрів завдяки використанню сталевих 
оболонок – труб при вириві зразків не зафіксовано. 
 
Рис. 3.8а, б. Зріз бетонного циліндра та поверхня зразка ПКА № 1 після 
вириву 
Картина руйнування зразків ПКА №2 та №3 видно на рис. 3.9, 3.10. У 
висмикнутих з бетонних циліндрів зразках ПКА залишається лише основний 
сердечник, джгути навивки зрізані та частково залишаються в бетоні (що 
особливо чітко видно на рис. 3.10). Варто зазначити, що через незначні 
зусилля, що розклинюють, що виникають при вириві стрижнів ПКА № 2, 3, 
розтріскування бетонних циліндрів практично не відбувається, або 
спостерігається при зусиллях, близьких до максимальних середніх по партії. 
 
Рис. 3.9 а, б. Випробувані зразки ПКА № 2, зріз витків навивки після вириву 
арматури 
 
Рис. 3.10 а б. Випробувані зразки ПКА № 3, зріз витків навивки після вириву 
арматури 
Висмикнуті з бетону стрижні піщаної арматури, як видно на рис. 3.11 
частково мають зріз поверхневого шару, включаючи піщане покриття та 
зовнішні шари епоксидного сполучного на площі до 50 % від зони контакту, 
на решті площі фіксується зріз бетону зернами піску покриття. Розколювання 
жодного з бетонних циліндрів при вириві зразків ПКА №4 не відбувалося. 
 
Рис. 3.11 а, б. Випробувані зразки ПКА № 4, зріз бетонного циліндра після 
вириву арматури 
Як бачимо на рис. 3.12 вирвані з бетону зразки сталевої арматури не 
мають пошкоджень, ні самого стрижня, ні серповидних витків, руйнування 
зчеплення на кордоні «арматура-бетон» відбувається за рахунок зрізу бетону 
між витками. 
 
Рис. 3.12 а, б. Випробувані зразки сталевої арматури, зріз бетону в 
циліндрі після вириву арматури 
 
Рис. 3.13. Криві середніх значень «τ-∆» для контрольних зразків 
Усереднені криві "напруга - прослизання" при вириві арматурних 
стрижнів з бетону, показані на рис. 3.13 дозволяють зробити порівняльний 
аналіз їх зчеплення і поведінки при висмикуванні аж до повного руйнування 
контактної зони. Якщо взяти за стандарт сталеву арматуру, вирив якої 
супроводжується лише руйнуванням бетону контактної зони, (зрізом між 
профільованими виступами – витками) і напруга вириву досягає максимуму 
при деформації до 0.3 мм, то стрижні ПКА висмикуються при менших 
напругах, а руйнування в контактній зоні відбувається або за змішаним 
виглядом: по бетону та поверхні ПКА (ПКА № 1, № 4) або тільки за матеріалом 
ПКА (типу ПКА № 2, 3). 
Таким чином, отримані результати випробувань на вирив ПКА з бетону 
за нормальних умов свідчать про те, що ближче за інші до поведінки сталевої 
арматури знаходяться ПКА № 4 з піщаним покриттям і ПКА № 1 з вдавленою 
навивкою. За критерієм міцності зчеплення з бетоном у нормальних умовах 
піщана арматура та арматура з деформованим профілем мають явну перевагу 
перед іншими видами поверхневого профілю. ПКА № 2 і № 3 висмикуються в 
результаті зрізу наклеєних витків при істотно менших напругах. 
З урахуванням отриманих результатів для оцінки параметрів зчеплення 
різних типів ПКА при різних експлуатаційних факторах проведено комплекс 
випробувань, наведений у п.3.2.2. 
 
3.2.2. Вплив агресивних середовищ на зчеплення ПКА з бетоном 
Відповідно до розробленої програми досліджень для оцінки впливу 
різних експлуатаційних та технологічних факторів на зчеплення ПКА з 
бетоном виконані випробування зразків після набору міцності бетону при 
ТВО, при підвищених та негативних температурах, а також після 
термоциклічних впливів у діапазоні знижених та підвищених температур, 
після витримки в агресивних середовищах: воді та лужних розчинах. 
Результати випробувань зразків наведено на рис. 3.14-3.18 у вигляді 
зведених кривих «τ-∆» усереднених значень для кожного типу ПКА при їх 
випробуваннях у різних умовах. На кривих показані усереднені для кожного 
типу ПКА значення випробувань за різних умов. Для наочності низхідні гілки 
кривих на графіках «напруга τ – прослизання ∆» через схожість із кривими 
контрольних зразків, не показані. 
Додатково у таблиці 3.2. наведено зведену відомість результатів 
випробувань у вигляді значень напруги при контрольних прослизаннях на 0.1, 
0.3 мм. 
 
Рис. 3.14. Усереднені криві «τ-∆» вириву ПКА із цементного бетону за 
різних умов (ПКА № 1 – вдавлена навивка) 
Як видно із рис. 3.14 для ПКА № 1 з вдавленою навивкою найбільший 
вплив на величину зчеплення при вириві вплинув нагрівання зразків при 
випробуванні до температури +800С: зниження величин зчеплення щодо 
контрольних зразків склало 6-16%, обумовлене як зниженням міцності бетону 
зразків, так і зниженням міцності полімерного покриття на зсув. 
Охолодження зразків до -400С також відбилося на величинах 
зчеплення - воно збільшилося в межах 21-29%, що пояснюється відомим 
ефектом збільшення міцності полімерного композиту. 
Інші з параметрів, що оцінюються: насичення водою, витримка в 
лужному розчині, поперемінні температурні коливання та інші, істотного 
впливу на зчеплення не мали. 
 
 
Рис. 3.15. Усереднені криві «τ-∆» вириву ПКА із цементного бетону за різних 
умов (ПКА № 2 –навивка з кутом 350) 
 
Рис. 3.16. Усереднені криві «τ-∆» вириву ПКА із цементного бетону за різних 
умов (ПКА № 3 –навивка з кутом 800) 
Як бачимо на рис. 3.15, 3.16 ПКА № 2, № 3, що мають схожий профіль: 
наклеєну на сердечник навивку, показали близькі значення і характер роботи 
під час вириву з бетону. Істотні відхилення від контрольних значень 
зафіксовані при наступних випробуваннях:  
- при нагріванні стрижнів до +800С відбулося зниження меж міцності 
зчеплення на 48-53% щодо контрольних значень, що обумовлено, як зазначено 
вище, як «розм'якшенням» полімерного зв'язуючого у поверхні стрижня 
зниженням міцності самого бетону, зафіксоване не більше 7,3 %;  
- при охолодженні зразків до -400С, навпаки, зафіксовано збільшення 
параметрів зчеплення на 26-36% щодо контрольних значень; 
- при випробуваннях на лугостійкість, коли зразки попередньо 
замонолічувалися в бетон, після чого проводилася витримка в лужному 
розчині та випробування, у зразків ПКА № 3 зафіксовано зниження міцності 
зчеплення на 39-41%, що свідчить про суттєву деструкцію полімеру даного 
типу ПКА у зоні контакту з бетонною оболонкою. Зразки ПКА №2 показали 
зниження в межах 3-5%. У той же час витримка стрижнів ПКА №2 у лужному 
розчині з подальшим їх бетонуванням призвела до зниження міцності 
зчеплення на 51-69%. 
 
Рис. 3.17. Усереднені криві «τ-∆» вириву ПКА із цементного бетону за 
різних умов (ПКА № 4 – опіщані) 
Для ПКА № 4 з опіщаною поверхнею (рис. 3.17) найбільший вплив на 
зчеплення надали, перш за все, температура та витримка у лугу. 
При нагріванні до +800С встановлено зниження міцності зчеплення на 
9-13%, а при охолодженні до -400С – навпаки, зростання напруг зчеплення на 
21-32%, що зумовлено вищеописаними факторами. 
Витримка зразків арматури в лугу з подальшим бетонуванням стрижнів 
ПКА призвела до падіння напруг зчеплення «τ» на контрольних відмітках 0,1 
та 0,3 мм у межах 68-79%, що викликано руйнуванням контакту як на межі 
«стрижень – бетон», так і та «полімер – зерна піску». 
 
Рис. 3.18. Усереднені криві «τ-∆» вириву сталевої арматури із цементного 
бетону за різних умов 
З малюнка 3.18 випливає, що зразків сталевої арматури істотних змін 
величин зчеплення щодо контрольних внаслідок випробувань встановлено. 
Тільки при нагріванні до +800С встановлено зниження величин зчеплення в 
межах 11-15%, зумовлене зниженням міцності бетону.
Таблиця 3.2. Зведена таблиця результатів випробувань 
Міцність зчеплення, МПа для різних зразків, при контрольних значеннях 
ПКА № 1 Пригнічена 
ПКА № 2 обмотка ПКА № 3 обмотка ПКА № 4 Піщані Сталь 
Вид випробувань обмотка 
при 0.1 при 0.3 при 0.1 при 0.3 при 0.1 при 0.3 при 0.1 при 0.3 при 0.1 при 0.3 
max max max max max 
мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм 
Контрольні зразки 10,8 15,1 18,1 9,6 11,8 14,1 10,1 10,9 13,6 19,01 19,01 19,01 19,7 23,3 23,3 
10,9 14 21 9,4 11,3 14,5 8,8 10,2 15,8 20,6 22,5 24,2    
Зразки після ТВО 
100,9% 92,7% 116,0% 97,9% 95,8% 102,8% 87,1% 93,6% 116,2% 108,4% 118,4% 127,3%    
10,8 13,2 18,6 10,9 12,8 14 10,6 11,25 12,6 21,7 22,4 23,4 18,8 22,8 22,8 
+40 С 
100,0% 87,4% 102,8% 113,5% 108,5% 99,3% 105,0% 103,2% 92,6% 114,2% 117,8% 123,1% 95,4% 97,9% 97,9% 
Температу 10,2 12,8 14,56 5,9 7,3 8,85 4,8 5,9 12,76 16,6 17,4 17,4 17,6 20 20 
рний +80 С 
94,4% 84,8% 80,4% 61,5% 61,9% 62,8% 47,5% 54,1% 93,8% 87,3% 91,5% 91,5% 89,3% 85,8% 85,8% 
вплив 
14 18,3 21,4 12,5 14,9 16,4 13,5 14,9 15,6 23 25,1 25,1 20,2 25,3 25,3 
-40С; 
129,6% 121,2% 118,2% 130,2% 126,3% 116,3% 133,7% 136,7% 114,7% 121,0% 132,0% 132,0% 102,5% 108,6% 108,6% 
13,8 15,9 20,05 9 11,6 14 10,2 10,8 15,3 16,2 16,2 16,2 22,2 24,3 24,3 
Термоцикл20 циклів 
127,8% 105,3% 110,8% 93,8% 98,3% 99,3% 101,0% 99,1% 112,5% 85,2% 85,2% 85,2% 112,7% 104,3% 104,3% 
ічні 
12,4 15,4 18,5 10,2 12,6 14,4 10,69 11 18,42 21,6 22,8 22,8 20,4 22,3 22,8 
коливання 40 циклів 
114,8% 102,0% 102,2% 106,3% 106,8% 102,1% 105,8% 100,9% 135,4% 113,6% 119,9% 119,9% 103,6% 95,7% 97,9% 
12,7 16,9 21,4 10,5 14,05 16,08 11,43 12,8 17,5 19,3 21,02 21,02 22,7 25,8 25,8 
30 циклів 
Водна 117,6% 111,9% 118,2% 109,4% 119,1% 114,0% 113,2% 117,4% 128,7% 101,5% 110,6% 110,6% 115,2% 110,7% 110,7% 
витримка 12,6 17,8 21,8 10,4 11,95 14,67 10,8 11,9 17,7 18,1 18,5 18,5 21,9 24,9 25,4 
60 циклів 
116,7% 117,9% 120,4% 108,3% 101,3% 104,0% 106,9% 109,2% 130,1% 95,2% 97,3% 97,3% 111,2% 106,9% 109,0% 
Витримка Витримка 11,5 16,8 23,4 10,5 11,5 14,4 6 6,7 13,8 18,9 19,6 19,6    
у лужному в бетоні 106,5% 111,3% 129,3% 109,4% 97,5% 102,1% 59,4% 61,5% 101,5% 99,4% 103,1% 103,1%    
середовищ Витримка    3 5,8 13,4    4,1 6,18 16,2    
і стрижнів    31,3% 49,2% 95,0%    21,6% 32,5% 85,2%    
Як видно з наведених кривих, вплив факторів, що оцінюються, на 
міцність зчеплення ПКА з бетоном неоднаково і обумовлено особливостями 
поверхневого профілю стрижнів. Динаміка зміни «τ» оцінювалася за 
величинами, що відповідають контрольним значенням прослизання: 0,1 та 0,3 
мм. Порівняльний аналіз цих графічних даних свідчить про неоднаковий 
«відгук» різних типів ПКА на зовнішні впливу. Так для стрижнів з «вдавленим 
профілем» (ПКА № 1) найбільший вплив на зчеплення з бетоном, що 
послаблює, робить нагрівання до +400С і до +800С. 
Міцність зчеплення стрижнів з наклеєною навивкою ПКА №2 та ПКА 
№3 майже вдвічі знижується після попередньої витримки в лужному розчині 
та при нагріванні до +800С. 
Охолодження зразків до -400С значно підвищує міцність зчеплення з 
бетоном ПКА всіх типів. 
ПКА № 4 (опіщана), перевершуючи всі інші профілі за стійкістю до 
зовнішніх факторів, включаючи нагрівання до +800С, ТВО та іншим, різко та 
кратно знижує зчеплення з бетоном після попередньої витримки стрижнів у 
лугу, що пов'язано, очевидно, з хімічною взаємодією кварцового піску 
посипання з цим агресивним середовищем і невисокою лугостійкістю 
епоксидного сполучного, затвердженого ангідридом фталевої кислоти.89 
Зчеплення сталевої арматури суттєво знижується лише при нагріванні 
зразків до +800С (і менше при нагріванні до +400С). Інші види зовнішніх 
впливів до зниження міцності зчеплення не наводять. 
Характер руйнування всіх зразків після агресивних впливів був схожим 
з даними для контрольних зразків. Так, для ПКА № 1 у всіх випадках вирив 
зразків з бетону супроводжувався лише зрізом епоксидного покриття на 
поверхні витків, що виступають, зі збереженням початкової конфігурації 
стрижня і його профілю, що свідчить про виконання профілеутворюючої 
обмоткою своїх функцій і достатності її адгезії до сердечника. У зразків ПКА 
№2 та №3 у всіх випадках вирив з бетону супроводжувався зрізом навивки та 
«оголенням» сердечника. 
При випробуванні ПКА № 4 відбувалося змішане руйнування поверхні 
арматури, подібно до контрольних зразків: зріз поверхневого шару, 
включаючи піщане покриття та зовнішні шари епоксидного сполучного на 
площі до 50 % від зони контакту, на залишній площі - зріз бетону зернами 
піску покриття, але після витримки даних зразків у лугу на відміну інших 
випробувань, фіксувалися великі, до 100 % від контакту з бетоном, області 
поверхні ПКА, з відшаруванням поверхневого шару полімеру і оголенням 
волокон стрижня як показано на рис. 3.28 
 
Рис. 3.28. Поверхня зразка ПКА № 4 в результаті випробування після 
витримки в лугу 
Характер руйнування зразків сталевої арматури за всіх випробувань – 
зріз бетону між витками профілю. 
 
3.2.3. Вплив міцності бетону на його зчеплення з ПКА.  
 
Зріз епоксидного покриття з гвинтового профілю (ПКА № 1), зріз зерен 
піску з епоксидним покриттям (у ПКА № 4) або руйнування бетону (в 
основному цементного каменю) – у ПКА № 1 та № 4. Вирив сталевої арматури 
відбувається тільки внаслідок зрізу бетону. 
Логічно очікувати, що зі зростанням міцності бетону – жорсткої твердої 
матриці «що охоплює» більш м'який і менш твердий полімерний композит, 
ступінь руйнування ПКА в контактній зоні зростатиме, досягаючи 100%. 
Отримані експериментальні результати, подані нижче, підтверджують це 
припущення. 
На рис. 3.29 – 3.34 наведено результати випробувань зразків ПКА на 
вирив із бетону різних класів за міцністю на стиск. 
Зведені результати випробувань наведено у таблиці 3.3. 
 
Рис. 3.29. Усереднені криві «τ-∆» при випробуванні на вирив зразків з 
бетону С15 
 
Рис. 3.30. Усереднені криві «τ-∆» при випробуванні на вирив зразків з 
бетону С25 
 
Рис. 3.35. Залежність міцності зчеплення різних типів арматури від міцності 
бетону 
 
Таблиця 3.3. Зведена таблиця результатів випробувань зразків за різної 
міцності бетону 
Міцність зчеплення для різних зразків, при контрольних значеннях, 
МПа 
ПКА № 1 
ПКА № 2 ПКА № 3 ПКА № 4 
Клас Пригнічена Сталь 
обмотка обмотка Піщні 
бетону обмотка 
при при 
при 0.3 при при 0.3 
max 0.3 max max max 0.3 max 
мм 0.3 мм мм 
мм мм 
В 15 10,6 12,6 8,3 11,3 7,8 10,8 14,3 14,3 18,6 19,4 
В 25 13,6 15,3 11,8 14,1 9,7 13,6 19 19 23 23 
В 35 14,8 21,7 12,5 15,8 9,8 17,8 22,7 22,7 25,6 27,3 
В 45 17,1 22,5 14,1 17,1 17,8 21,2 23,2 23,3 27,3 27,3 
В 60 17,8 24,3 15,5 19,5 16 22,5 25,9 25,9 27,3 33,3 
В 80 18,4 24,7 16,2 20,8 15,6 21,5 25,6 25,6 30,7 35,7 
 
Як випливає з графіків, представлених на рисунку 3.35, є яскраво 
виражена динаміка збільшення міцності зчеплення арматури з бетоном зі 
збільшенням його міцності. Причому для зразків, що мають різний тип 
поверхневого профілю, цей ефект проявився не однаково. 
Для зразків із вдавленою навивкою (деформованим профілем) ПКА № 
1 зі збільшенням міцності бетону з 20,3 до 46,7 МПа збільшення максимальних 
значень міцності зчеплення відбулося з 12,6 до 21,7 МПа (72,2%), після чого 
при подальше збільшення міцності бетону до 98,9 МПа максимальне значення 
зчеплення ПКА з бетоном становило лише 24,7 МПа (збільшення на 13,8%). 
Зразки ПКА з наклеєної на основний стрижень навивкою № 3 при 
випробуванні показували динаміку збільшення міцності зчеплення до 59,2 
МПа: збільшення міцності зчеплення склало з 10,8 до 21,2 МПа (зростання 
96,3%). У зразків з навивкою ПКА № 2 суттєве зростання напруги зчеплення з 
11,3 до 19,5 МПа фіксувалося при зростанні міцності бетону до значення 79,5 
МПа. 
Для зразків з опіщаною поверхнею ПКА № 4 встановлено схожу 
динаміку зміни міцності зчеплення: основне зростання максимальних значень 
зчеплення відбулося зі збільшенням міцності бетону з 20,3 до 46,7 МПа, коли 
зчеплення ПКА збільшилося з 14,3 до 22,7 МПа (збільшення на 58,7%). При 
подальшому підвищенні міцності бетону до 98,9 МПа зростання міцності 
зчеплення становило лише 14%. 
У зразків сталевої арматури межа міцності зчеплення зростала 
пропорційно зростанню міцності бетону. Так, при збільшенні класу бетону з 
15 до 80, величини максимального зчеплення арматури з бетоном збільшилися 
з 19,4 до 35,7 МПа (зростання на 84%). 
Характер руйнування зразків ПКА зі збільшенням класу бетону також 
змінювався. Так, при вириві з бетону класів 15, і навіть 25 спостерігалися 
мінімальні пошкодження поверхні зразків (рис. 3.36): опіщані зразки 
виривалися зі зрізом бетону, що знаходиться між зерен піску, зразки № 1 з 
вдавленою навивкою також виходили без пошкоджень зі зрізом бетону , що 
знаходиться між витками. У зразків ПКА № 2, 3 відбувався зріз лише нижніх 
(далеких від площини застосування навантаження) витків. 
 
Рис. 3.36. Характер пошкодження зразків після вириву з бетону класу С15 
 
При вириві зразків з бетону класів С35, С45, як було показано вище, 
образи з навивкою виходили зі зрізом навивки по всій зоні контакту. 
У зразків ПКА №1 із вдавленою навивкою фіксувалися пошкодження 
поверхневого епоксидного покриття (рис. 3.37-3.39). У зразків з піщаним 
покриттям № 4 на площі до 50% відбувалося руйнування контакту у вигляді 
зрізу поверхневого шару епоксидного покриття та піщаного посипання, 
частково зернами піску зрізався бетон (рис. 3.40). При вириві зразків сталевої 
арматури її ушкоджень не відбувалося (рис. 3.41) 
 
Рис. 3.37. Характер пошкодження зразків ПКА № 1 при випробуванні 
виривом з бетону С35 (τmax = 21,7 МПа)
 
Рис. 3.38. Характер пошкодження зразків ПКА № 2 при випробуванні 
виривом з бетону С35 (τmax = 15,8 МПа) 
 
Рис. 3.39. Характер пошкодження зразка ПКА № 3 при випробуванні 
виривом з бетону С35 (τmax = 17,8 МПа)
 
Рис. 3.40. Характер ушкодження зразків ПКА № 4 при випробуванні 
виривом з бетону С35 (τmax=22,7 МПа) 
 
 
Рис. 3.41. Характер пошкодження зразків сталевої арматури при 
випробуванні виривом з бетону 35 (τmax=27,3 МПа) 
 
При вириві зразків з бетону класів С60, С80 стрижні з вдавленою 
навивкою мали великі пошкодження у вигляді зрізу епоксидного покриття, на 
окремих ділянках разом з поверхневими волокнами (рис. 3.42). Зразки з 
обігрітим покриттям при вириві з бетону, як видно на рис. 3.43 виходили зі 
значними, що доходять до 100%, пошкодженнями (зрізом) піщаного 
посипання і поверхневого шару епоксидного покриття. У ПКА № 2, 3, які 
мають навивку, характер руйнування був «класичним» – з повним зрізом 
витків навивки. 
 
Рис. 3.42. Характер пошкодження зразків ПКА № 1 при випробуванні 
виривом з бетону С60 (τmax = 24,3 МПа)
 
Рис. 3.43. Характер пошкодження зразків ПКА № 4 при випробуванні 
виривом з бетону С60 (τmax = 25,9 МПа) 
У ході випробувань сталевої арматури зі збільшенням міцності бетону 
зафіксовано зростання зчеплення майже пропорційно до міцності бетону. 
Характер руйнування всіх зразків – зріз бетону між витками арматури. 
Таким чином, зі зростанням міцності бетону «лімітуючим» фактором 
його зчеплення з ПКА є міцність на зріз (зсув) її поверхневого профілю, 
зрештою, міцність епоксидного зв'язуючого на зріз або зсув. А це визначає і 
міцність на розтяг самої полімеркомпозитної арматури. 
Висновки за результатами випробувань:  
1. За підсумками проведених випробувань контрольних зразків 
встановлено, що характер роботи при вириві з бетону, що наближається до 
вириву сталевої арматури, мають зразки з опіщаним покриттям: наростання 
дотичних напруг до максимальних величин ≈ 16-20 МПа відбувається без 
прослизу , При цьому максимально досягаються значення у ПКА № 1 і ПКА 
№ 4 близькі і знаходяться в межах 19 МПа. 
ПКА тип №2, №3 з наклеєною навивкою мають максимальні значення 
зчеплення 13.6 – 14.1 МПа та досягають дані значення при 100 
Значно більших прослизаннях - до 4 мм, що свідчать про фактичну 
втрату зчеплення з бетонів на даному етапі.  
2. З оцінених параметрів, незалежно від типу поверхневого профілю 
найбільший вплив має температура: при нагріванні до +80 відбувається 
зниження зчеплення на 49%, а при охолодженні до мінус 400С навпаки його 
зростання на 21-36%. 
Також значний вплив на зчеплення витримує стрижнів у розчині їдких 
лугів з подальшим бетонуванням. 
Максимально падіння міцності на 79% зафіксовано на зразках ПКА 
№4. 
Вплив ТВО, витримки зразків у воді, термоциклічних коливань на 
міцність зчеплення є несуттєвим для всіх типів ПКА незалежно від виду 
профілю.  
3. Зростання міцності бетону призводить до пропорційного збільшення 
міцності зчеплення ПКА з бетоном, викликаного рядом факторів: зниженням 
усадки та пористості бетону, збільшенням механічного зачеплення, а також 
тертя, викликаного збільшенням бічного тиску. 
Зчеплення ПКА з бетоном лімітоване міцністю самого композитного 
матеріалу, зокрема адгезією волокон до епоксидного покриття, внаслідок чого 
після досягнення певних меж (різних для кожного типу ПКА), незважаючи на 
збільшення міцності бетону, значення зчеплення практично не збільшувалися.  
4. Руйнування зразків з навивкою при випробуванні супроводжується, 
як правило, повним зрізом навивки по зоні контакту з основним стрижнем, 
зразки з деформованим профілем зріз витків відсутній, при цьому відбувається 
пошкодження зовнішнього шару епоксидного покриття. У зразків з піщаним 
покриттям відбувається одночасно зріз бетону зернами піску і відшарування 
поверхневого епоксидного шару разом з піском, при 101 
При цьому зі зростанням міцності бетону відсоток пошкоджень 
стрижня зростає, досягаючи при класі В80 - 100%. 
 
3.3 Аналіз результатів досліджень на вирив зразків з бетону 
 
Аналіз результатів досліджень контрольних зразків Як відомо [17, 46], 
зчеплення арматури з бетоном є безперервним зв'язком по поверхні контакту 
між арматурою і бетоном. Сили зчеплення викликають у прилеглому до 
арматури бетоні складний напружено-деформований стан і можуть бути 
зведені до розподіленого навантаження, спрямованого по осі арматури, 
внаслідок чого величина поздовжніх зусиль в арматурі стає змінною по 
довжині стрижня. Це навантаження в наших експериментах оцінювалося 
величиною дотичних напруг «τ», що діють поверхнею контакту. Величини 
поперечних зусиль, що надають дію, що розклинює на бетон, в рамках цих 
досліджень не вивчалися. 
Раніше встановлено [17, 19], що зчеплення композитної арматури з 
бетоном забезпечується завдяки одночасному впливу трьох факторів: - адгезії 
(приклеювання) цементного каменю до поверхні ПКА (Fd); - механічне 
зачеплення поверхневого рельєфу арматури за бетон (Fb); - Тертя (Ff). 
На початковому етапі застосування навантаження працює адгезійна 
складова та механічне зачеплення, а після початку прослизання (у наших 
дослідженнях, за критерій втрати адгезії прийнято прослизання на 
ненавантаженому кінці ПКА величиною 0,1 мм) адгезія відсутня, опір вириву 
здійснюється за рахунок тертя та механічного арматури. 
- адгезія (приклеювання) цементного каменю до поверхні ПКА (Fd) 
виникає в період схоплювання та твердіння бетону та визначається хімічними 
та фізичними процесами, що призводять до виникнення на контактній 
поверхні «цементний камінь – епоксидний полімер» міжмолекулярних 
(фізичних) зв'язків [17]. Сили адгезії порушуються при порівняно невеликих 
напругах зчеплення та величинах зміщення стрижня. Ці зв'язки (фізичні), як 
відомо, зумовлюють більш високу чутливість самого полімеру до температури 
та рідких агресивних середовищ. 
Для чисельної оцінки величини адгезії епоксидного покриття 
проведено випробування на вирив з бетону класу С25 спеціально 
виготовлених зразків ПКА діаметром 8 мм з гладкою поверхнею, що імітує 
відсутність механічного зачеплення. Опір вириву даних зразків на 
початковому етапі здійснюється лише за рахунок адгезії, після початку 
прослизання – завдяки тертю. Паралельно випробувані на вирив зразки гладкої 
сталевої арматури діаметром 8 мм з нанесеним шаром епоксидного покриття, 
а також зразки без додаткового покриття. 
Результати випробувань, представлені на рис. 3.44, свідчать про те, що 
адгезія (за величину адгезії прийняті початкові напруги зчеплення, що 
відповідають прослизу 0.1мм) епоксидного покриття при вириві зразків з 
бетону знаходиться в межах 1.6-2.0 МПа. 
 
Рис. 3.44. Усереднені діаграми «τ-∆» під час випробування на вирив 
«гладких» зразків 
Якщо зіставляти отримані величини з результатами контрольних 
зразків, представленими на рис. 3.13, то можна побачити, що для типів ПКА з 
навивкою внесок адгезії складає 20-22%, для зразків з деформованим профілем 
– 18-20%, для зразків із обпіщаним покриттям – 10-12%, для сталевої арматури 
– 7-9% , Що очевидно відбивається на характері вириву: що менше внесок 
адгезії (внаслідок більш розвиненого профілю арматури), то більший внесок 
механічного зачеплення і, менша величина прослизання при досягненні 
максимальних величин зчеплення. 
 
Рис. 3.45. Зразки після випробувань на вирив з бетону: а - гладкі ПКА, 
покриття епоксидним покриттям, б-сталь А 240 з епоксидним покриттям, - 
сталь А 240 без покриття 
 
Вплив агресивних середовищ на міцність зчеплення 
 
При аналізі результатів випробувань різних типів ПКА та впливу на 
них факторів, що моделюють різні умови експлуатації, встановлено наступне: 
Для ПКА тип № 1 з вдавленою навивкою (гвинтовим профілем основного 
стрижня) найбільший вплив на величину зчеплення при вириві зразків при 
випробуванні до температури +800С: зниження величин зчеплення щодо 
контрольних зразків становило 6-16%. 
Дане зниження обумовлено з одного боку зниженням міцності бетону 
зразків на 7,3%, з іншого - зниженням міцності полімерного покриття на зсув 
(зріз) та, як наслідок, адгезії цементного каменю до поверхні ПКА (Fd). 
Охолодження зразків до -400С також відбилося на величинах 
зчеплення - воно збільшилося в межах 21-29%, що пояснюється збільшенням 
міцності полімерного композиту [21] і відповідно вкладу Fb - механічного 
затискання стрижня в бетоні. 
Крім того, слід зазначити той факт, що при охолодженні поперечні 
деформації бетонних циліндрів знаходяться в межах: ∆l=l0 · ∆t · α = 50 мм · 
600С · 9 · 10-6/0С = 0,027мм, що більше температурних деформацій, що 
виникають у стрижні ПКА: ∆l=l0 · ∆t · α = 5 мм · 600С · 22 · 10-6/0С = 0,007мм. 
Цей факт викликає утворення додаткових стискаючих зусиль у стрижні 
арматури, викликаних поперечними температурними деформаціями 
бетонного циліндра. 
Інші з параметрів, що оцінюються: насичення водою, витримка в 
лужному розчині, поперемінні температурні коливання та інші, істотного 
впливу на зчеплення не мали. 
При аналізі характеру руйнування встановлено, що у всіх випадках 
вирив зразків з бетону супроводжувався лише зрізом покриття епоксидного на 
поверхні виступаючих витків, зі збереженням початкової конфігурації 
стрижня і його профілю, що свідчить про виконання профілеобразующей 
обмоткою своїх функцій і достатності її адгезії до сердечника. 
ПКА тип № 2, № 3 мають схожий профіль: наклеєну на сердечник 
навивку, показали близькі значення та характер роботи при вириві з бетону. 
Істотні відхилення від контрольних значень зафіксовані при наступних 
випробуваннях: - при нагріванні стрижнів до +800С відбулося зниження меж 
міцності зчеплення на 48-53% щодо контрольних значень. 
Даний факт обумовлений насамперед «розм'якшенням» полімерного 
сполучного біля поверхні стрижня, і як наслідок, зниженням адгезійних 
зв'язків Fd і тертя Ff його з бетоном. Враховуючи практично повну відсутність 
механічного зачеплення Fb (профілювання поверхні) у даних типів арматури, 
зниження міцності полімеру на поверхні призводить до суттєвого зниження 
величин зчеплення. 
Крім того, на зниження величин зчеплення вплинуло зниження 
міцності самого бетону, зафіксоване в межах 7,3 %. - при охолодженні зразків 
до -400С, навпаки, зафіксовано збільшення параметрів зчеплення на 26-36 % 
щодо контрольних значень, обумовлене в першу чергу збільшенням міцності 
композиту, і як наслідок складової Fb; - при випробуваннях на лугостійкість, 
коли зразки попередньо замонолічувалися в бетон, після чого проводилася 
витримка в лужному розчині та випробування, у зразків ПКА № 3 зафіксовано 
зниження міцності зчеплення на 39-41%, що свідчить про суттєву деструкцію 
полімеру даного типу ПКА в зоні контакту з бетонною оболонкою, та 
руйнування адгезійних зв'язків Fd, навіть незважаючи на «захист» бетонною 
оболонкою. Зразки ПКА №2 показали зниження в межах 3-5%. У той же час 
витримка стрижнів ПКА №2 у лужному розчині з подальшим їх бетонуванням 
призвела до зниження міцності зчеплення на 51-69%. 
У всіх випадках при випробуваннях зразків ПКА № 2 та № 3 вирив з 
бетону супроводжувався зрізом навивки та «оголенням» сердечника, що 
свідчить про недостатню міцність клейового шару та основну роль адгезії та 
тертя у забезпеченні зчеплення даних типів ПКА 
Для ПКА тип № 4 з опіщаною поверхнею найбільший вплив на 
зчеплення надали, перш за все, температура та витримка у лугу. 
При нагріванні до +800С встановлено зниження міцності зчеплення на 
9-13%, а при охолодженні до -400С – навпаки, зростання напруг зчеплення на 
21-32%, що зумовлено вищеописаними факторами. Характер руйнування при 
вириві зразків – частковий зріз бетону між зернами піску, часткове 
відшарування епоксидного покриття. 
Витримка зразків арматури в лугу з подальшим бетонуванням стрижнів 
ПКА призвела до падіння напруг зчеплення «τ» на контрольних відмітках 0,1 
та 0,3 мм у межах 68-79%, що викликано руйнуванням контакту як на межі 
«стрижень – бетон», так і та «полімер – зерна піску». На відміну від інших 
випробувань зразків ПКА № 4, при вириві даних стрижнів після витримки в 
лугу фіксувалися великі, до 100% контакту з бетоном області поверхні ПКА, з 
відшаруванням поверхневого шару полімеру і оголенням волокон стрижня. 
Ця обставина обумовлена низькою лугостійкістю як епоксидного шару, 
так і самого кварцового піску. 
Безумовно, стійкість ПКА до агресивних середовищ забезпечує 
епоксидне сполучне, отверждаемо всіма виробниками ізо-МТГФА.  
Однак при цьому утворюються складноефірні угруповання, які в 
принципі не стійкі до лужного середовища. У зв'язку з цим великий інтерес 
становлять ароматичні аміни. 
Оцінка стійкості затверділих полімерів проводилася після їх витримки 
в лужному середовищі, що моделює середовище цементного бетону (водно-
цементної суспензії з pH=13), щодо зміни наступних показників: 
мікротвердості, міцності при згинанні та набуханні. 
Встановлено, що лужне середовище цементного бетону є фізично 
(набухання) та хімічно (деструкція) агресивним середовищем щодо полімерів 
обох типів. При цьому епоксиамінні полімери (смола ЕД-20+ароматичний 
амін) показали не тільки велику стійкість до лужного середовища бетону, а й 
велику механічну міцність та твердість. Тому для забезпечення більшої 
довговічності та міцності зчеплення стрижнів ПКА в цементному бетоні 
доцільно використовувати як затверджувач епоксидних смол ароматичні 
аміни. 
Для зразків сталевої арматури істотних змін величини зчеплення щодо 
контрольних в результаті випробувань не встановлено. Тільки при нагріванні 
до +800С встановлено зниження величин зчеплення в межах 11-15%, 
зумовлене зниженням міцності бетону. Характер руйнування зразків – зріз 
бетону між витками профілю. 
Вплив міцності бетону  
При оцінці результатів випробувань зразків при вириві з бетону різної 
міцності встановлено, що у всіх зразків ПКА незалежно від виду поверхневого 
профілю, міцність зчеплення з бетоном пропорційно міцності бетону. Ця 
обставина обумовлена низкою чинників. 
Адгезія цементного каменю до поверхні ПКА (Fd) – як було сказано 
вище – фізико-хімічні зв'язки, що виникають поверхнею контакту «полімерне 
покриття – цементний камінь». Загальна величина зв'язків безпосередньо 
пов'язана з площею контакту, величиною ущільнення бетонної суміші, і як 
наслідок, кількістю пор усередині бетону. 
Для проведення випробувань виготовлялися бетонні суміші, в яких зі 
збільшенням міцності зменшувалося значення В/Ц, а як відомо [108] зі 
зменшенням водоцементного відношення, в тілі бетону зменшується 
відсотковий вміст великих пор розміром 50 · 10-4мм. У зв'язку з цим, 
пропорційно збільшувалася площа контакту цементного каменю з полімерним 
покриттям стрижня ПКА. 
Механічне зачеплення арматури в бетоні (Fb), обумовлене наявністю її 
рифлення, головним чином проявляється у зразків № 1 з вдавленою навивкою 
і № 4 з поверхнею. У даних зразків відповідно до виразів (3.1, 3.3) збільшення 
міцності бетону на зріз Rsh призводить до пропорційного зростання вкладу Fb 
і, як наслідок, сумарного значення зчеплення. У зразків ПКА № 2 та 3 величина 
механічного зачеплення, обмежена міцністю склеювання навивки до 
сердечника, зі зміною міцності бетону не змінюється. 
Значення N зі збільшенням міцності бетону збільшується з низки 
причин: - згідно з даними [39, 109, 110] усадка бетону негативно позначається 
на зчепленні арматури з бетоном через утворення на її поверхні мікротріщин і 
порожнин. При аналізі складів бетону, застосованих для випробувань 
встановлено, що значення усадки знижується при застосуванні більш міцних 
бетонів. При цьому збільшується поверхня контакту і відповідно тертя та 
адгезія; - у прийнятій схемі випробувань методом прямого вириву зразок 
бетону знаходиться в стислому стані, арматура зазнає значних зусиль 
обтиснення, що є похідною величиною від зовнішнього зусилля. У свою чергу 
збільшення бічних зусиль характеризує ступінь обтиснення зразка арматури 
бетоном, як показано на рис. 3.51. 
 
 
Рис. 3.51. Схема обтиснення зразка під час випробування методом прямого 
вириву 
Відповідно, зростаючий разом із міцністю модуль пружності бетону 
призводить до збільшення ефекту обтиснення і відповідно тертя ковзання, 
навіть після втрати адгезійних зв'язків. 
Через цей ефект, абсолютні значення зчеплення, отримані при 
випробуваннях, дещо перевищують значення, одержувані при випробуванні 
балочним методом, коли ПКА знаходиться в розтягнутому бетоні і де відсутнє 
бічне обтиснення. 
Аналізуючи все сказане вище, можна стверджувати, що зростання 
міцності бетону призводить до зростання всіх трьох факторів (за винятком 
механічного зачеплення у зразків ПКА № 2, 3) і, в сукупності, до зростання 
зчеплення, що і було встановлено. При цьому зростання величин зчеплення 
суттєво уповільнюється або припиняється при досягненні максимально 
можливої величини міцності бетону, різної для кожного типу ПКА: 
У ПКА № 1 - 46 МПА 
У ПКА № 2 – 59 МПА 
У ПКА № 3 – 59 МПА 
У ПКА № 4 – 46 МПА 
Після досягнення цих значень, незважаючи на збільшення міцності 
бетону, значення зчеплення практично не зростало. Даний факт пояснюється 
тим, що міцність зчеплення композитної арматури лімітується на відміну від 
сталевої арматури міцністю композитного матеріалу, зокрема адгезією 
волокон до епоксидного покриття. Як було встановлено [42], адгезія 
епоксидного клею до волокон становить у середньому 18.8 МПа, що близько 
до зафіксованих у ході цих випробувань максимумів, що відповідають межі 
зчеплення ПКА з бетоном. 
З іншого боку, максимальні величини зчеплення досягнуто різними 
типами ПКА на різних значеннях міцності бетону. Зразки № 1 і № 4 показали 
значення, близькі до максимуму вже при міцності бетону 46,7 МПа, тоді як у 
зразків з навивкою величини зчеплення суттєво зростали до міцності бетону 
59,2 МПа, що свідчить про ефективніший профіль у ПКА № 1, 4, здатному 
передавати максимальну дотичну напругу при меншій міцності бетону. 
 
Оцінка розподілу дотичних напруг за довжиною закладення В 
рамках експериментів, проведених у нашій роботі для оцінки ступеня 
нерівномірності розподілу дотичних напруг по довжині закладення стрижнів, 
а також аналізу напруг, що виникають у бетонному зразку та арматурі, 
виконано їх чисельне моделювання в ПК ANSYS зразків. При цьому 
аналізувалися як напруги в арматурі, так і в бетонному циліндрі та на межі 
контакту. За базовий зразок при моделюванні прийнято стрижень ПКА 
діаметром 8 мм. Довжина закладення прийнята 50 мм. Об'єм бетону у вигляді 
циліндра з вирізаною частиною (муфта) розбивається на кінцеві елементи типу 
Solid65 (рис. 3.52, 3.53). 
 
Рис. 3.52. Загальний вигляд моделі Рис. 3.53.  Перетин центральної осі 
 
Площа контакту моделювалася кінцевими елементами типу TARGE170 
та CONTA174. Обмеження переміщень прикладено на верхню поверхню 
бетонного циліндра. Навантаження з кроком 1кН прикладалося до стрижня 
розподілено по довжині. Результати досліджень представлені у вигляді 
характерних малюнків, що показують розподіл напруг у бетоні, арматурному 
стрижні та на поверхні контакту. 
 
Табл. 3.4. Ізополь напруг σyz - у площині поздовжнього зрізу бетону на 
різних етапах навантаження зразків з довжиною контакту 50 мм 
 
 
 
 
 
 
Табл. 3.5. Епюри розтягуючих напруг у стрижні по довжині закладення 
 
Табл. 3.6. Епюри дотичних напруг зчеплення (зразки з довжиною контакту 50 
мм) 
 
З представлених у таблиці 3.4 ізополів слід, що як припущено вище, 
розподіл напруг в бетонному циліндрі при випробуванні методом прямого 
вириву відбувається таким чином, що стрижень, що виривається, знаходиться 
в умовах додаткового обтиснення, через що абсолютні значення величин 
зчеплення виходять вище реальних величин. 
Встановлено, що для моделі з довжиною закладення 50 мм розподіл 
дотичних напруг по довжині сполучення з бетоном значною мірою 
нерівномірно, як наслідок, внутрішні напруги в самому стрижні на ділянці, 
монолітному в бетоні, як показано в табл. 3.5 також розподіляються 
нерівномірно, залежно від стадії навантаження і величини зчеплення, що 
передає навантаження від стрижня на бетон. Аналіз даних, отриманих у ході 
випробувань на вирив, дозволив виділити три основні стадії напружено-
деформованого стану на контакті ПКА-бетонний циліндр: 
1 стадія - пружна, при якій деформації навантаженого стрижня 
пропорційні зусилля, що прикладається, і в основному оборотні. При цьому 
напруги в стрижні при віддаленні від завантаженого кінця швидко 
знижуються, як і напруги зчеплення, максимальна напруга яких у 
навантаженого кінця арматури на ділянках довжиною не більше 30 мм при 
відносно низьких значеннях зчеплення на інших ділянках. На даному етапі 
зчеплення обумовлено адгезією та механічним зачепленням. 
 2 стадія – частково пружна, в якій лінійність та оборотність 
деформацій порушуються, але зсув вільного (ненавантаженого) кінця 
арматури ще немає. На цьому етапі кут нахилу кривої τ-∆ різко змінюється. 
Пік максимальних значень напруги зчеплення у міру збільшення прикладених 
зусиль переміщається у бік ненавантаженого кінця стрижня, що свідчить про 
неодночасне включення і розподіл поверхні дотичних напруг. 
Ця обставина обумовлюється низьким модулем пружності композитної 
арматури, що призводить до подовження стрижня по довжині закладення при 
розтягуючих навантаженнях і, як наслідок, руйнування адгезійних зв'язків. 
При подальшому зростанні навантаження подовження зростає, що 
означає втрату фізичного зв'язку арматури з бетоном на даній ділянці, і 
перерозподіл дотичних напруг на наступні ненавантажені ділянки. На цьому 
етапі механізм передачі зусиль зі стрижня на бетон неоднаковий: у 
ненавантаженого кінця стрижня зберігається пружна робота сил зчеплення, в 
середині зразка бетон контактного шару найбільш навантажений, у 
навантаженого кінця стрижня зона контакту повністю зруйнована. 3 стадія - 
прослизання, коли стрижень переміщається щодо бетону по всій довжині 
анкерування. 
Розподіл дотичних напруг на другому етапі роботи торця зразка. Бетон 
контактного шару на початку закладення вже зруйнований, але зруйновані 
частинки ще забезпечують тертя і напруги, що розклинюють. На даному етапі 
в міру збільшення зусиль, що додаються до стрижня, відбувається інтенсивне 
переміщення навантаженого кінця стрижня. Порушення анкерування 
відбувається в результаті руйнування контактного шару бетону або 
епоксидного сполучного на поверхні ПКА або розколювання зразка. 
Стосовно згинальної бетонної конструкції, армованої ПКА, розподіл 
дотичних напруг зчеплення можна описати, як показано на рис. 3.54. 
Резюмуючи викладене вище, можна сказати, що при оцінці розподілу 
дотичних напруг, що виникають при вириві стрижнів з бетону, проведених 
методом чисельного моделювання, встановлено, що епюра розподілу напруг 
зростає від навантаженої ділянки стрижня до ненавантаженого і має яскраво 
виражений пік на довжині 3 мм.Утворення даного піку обумовлено низьким 
модулем пружності арматури і, як наслідок, суттєвими подовженнями 
стрижня при виявленні та нерівномірним включенням його в роботу. 
 
Рис. 3.54. Розподіл дотичних напруг зчеплення при утворенні тріщин у 
згинальній конструкції 
Для бетонних балок, армованих ПКА, це відображається у збільшенні 
кількості тріщин та зменшенні відстані між тріщинами при тих же 
навантаженнях та відсотку армування, що зі сталевою арматурою. 
 
 
ВИСНОВКИ ПО РОЗДІЛІУ 3: 
1. Обґрунтовано загально відомі  дослідження зчеплення з бетоном для 
основних типів ПКА, що промислово випускаються. За підсумками 
проведених випробувань встановлено характер і картина руйнування при 
вириві ПКА з бетону в контактній зоні під впливом різних технологічних та 
експлуатаційних факторів: тепловологової обробки, підвищеної зниженої 
температури, витримки у воді та інших. Встановлено, що характер роботи при 
вириві з бетону, найбільш близький до вириву сталевої арматури, мають 
зразки з опіщаним покриттям, близькі та знаходяться в межах 19 МПа. ПКА 
типів № 2, № 3 з наклеєною навивкою мають максимальні значення зчеплення 
13.6 - 14.1 МПа і досягають дані значення при істотно великих прослизання - 
до 2 мм, що свідчать про фактичну втрату зчеплення з бетоном на даному 
етапі.  
2. У ході оцінки різних факторів, що моделюють умови експлуатації, 
незалежно від типу поверхневого профілю найбільше впливає температура: 
при нагріванні до +800С відбувається зниження зчеплення на величину до 
49%, а при охолодженні до -400С - навпаки його зростання в межах 21- 36%, 
що з високою чутливістю механічних властивостей полімерів до температури. 
Витримка стрижнів у розчині їдких лугів з подальшим бетонуванням також 
призводить до зниження міцності зчеплення через низьку лужностійкість 
епоксидного сполучного. Максимально падіння міцності - на 79% зафіксовано 
у зразків ПКА №4. Вплив інших факторів на міцність зчеплення несуттєвий 
для всіх типів ПКА незалежно від виду профілю. Варто зазначити, що для 
більш адекватного моделювання агресивних середовищ, передбачений 
методикою ДСТУ 9065:2021, розчин їдких лугів (KOH і NaOH) як сильно 
перевищує за ступенем агресивного впливу реальні умови роботи ПКА в 
цементному бетоні, доцільно замінити на розчин Ca(OH)2 або цементну 
витяжку з pH=13. 
3. Аналіз зростання міцності бетону призводить до пропорційного 
збільшення міцності зчеплення всіх типів ПКА. При цьому максимальні 
величини зчеплення ПКА з бетоном лімітовані міцністю композитного 
матеріалу, полімерного сполучного на зсув та його адгезією до волокнистого 
наповнювача та зерен піщаного «посипання». Тому після досягнення 
граничних значень (різних для кожного типу ПКА) збільшення міцності 
бетону практично не змінює міцність його зчеплення з арматурою. На відміну 
від зчеплення, що пропорційно зростає, зі сталевою арматурою.  
4. Досліджено відомі розрахунково-теоретичний аналіз фізичних 
моделей зчеплення з бетоном чотирьох досліджуваних типів ПКА як суми 
трьох факторів: адгезії бетону до полімерної поверхні, механічного 
зачеплення за елементи профілю, що виступають, і тертя. На основі цього 
аналізу побудовано криві «навантаження-прослизування» для всіх типів ПКА 
з урахуванням вкладу кожного з трьох факторів у зміну величини зчеплення 
при вириві. Методом чисельного моделювання встановлено картину 
напруженого стану бетону та ПКА та межі їх контакту при вириві арматури. 
Встановлено, що епюра розподілу дотичних напруг по довжині стрижнів, що 
вириваються з бетону, нерівномірна і має яскраво виражений пік, який 
зміщується в ході навантаження зразка від навантаженої частини стрижня 
ПКА до ненавантаженої.  
5. За результатами випробувань на вирив з бетону встановлено, що 
максимальні величини зчеплення і при цьому мінімальні проковзування мають 
зразки ПКА № 4 з опіщаною поверхнею, що дозволяє максимально 
реалізовувати властивості міцності ПКА і при використанні «дрібних» 
діаметрів арматури може бути використано як один з способів підвищення 
несучої здатності і жорсткості бетонних конструкцій, що згинаються, 
результати випробувань яких відображені в розділі 4. 
 
ГЛАВА 4. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПІДДІЛЬНОЇ ПОВЕРХНІ 
ПКА НА ЖОРСТКІСТЬ ВИГНУВАНИХ БЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ 
Враховуючи результати проведених випробувань на вирив, а також 
дані раніше проведених досліджень [19, 20, 27, 31], що показали істотну 
залежність величин зчеплення ПКА від їх зовнішнього діаметра, для оцінки 
впливу діаметрів і, як наслідок, площі поверхні стрижнів ПКА в елементі, що 
згинається , проведено випробування армованих бетонних балок. 
Теоретичною передумовою цього експерименту є відомий структурно-
механічний ефект анізотропії полімерних волокнистих полімерних 
композитів, «класичним» представником яких є полімеркомпозитна арматура 
з одновісно орієнтованими високоміцними волокнами, пов'язаними в моноліт 
полімерною матрицею. 
На рис. 4.1. представлені мікрофотографії поперечного перерізу ПКА 
№ 4, на яких видно характер упакування скляних волокон, пов'язаних 
епоксидним полімером. 
 
Рис. 4.1. Мікрофотографії фрагмента поперечного зрізу арматурного стрижня 
діаметром 8 мм (ПКА №4 – піщаний профіль)  
 
Ще Фролов Н.П. [14] встановив, що епюра нормальних напруг у 
перерізі при розтягуванні ПКА нелінійна (як показано на рис. 3.2), зважаючи 
на передачі розтягуючих зусиль від зовнішніх шарів (волокон) до внутрішніх 
через «податливі» прошарки полімеру, модуль пружності якого, в десяток 
нижче, ніж у волокна (у нашому випадку Ее = 2,4 ГПа проти Е = 72,5 ГПа у 
скловолокна). Тому руйнування стрижня ПКА починається з розриву 
найбільш напружених волокон, розташованих по периметру перерізу, а далі 
послідовно перерозподіляється на внутрішні шари. 
Зміщення волокон, що відбувається, відносно один одного вздовж осі 
стрижня відбувається без порушення їх зчеплення з полімерною матрицею аж 
до руйнування. 
Враховуючи більшу залежність міцності ПКА від діаметра (при 
незмінному модулі пружності) можна розраховувати на повніше використання 
міцності малих діаметрів, що мають до того ж більшу сумарну поверхню 
стрижнів при рівній площі поперечного перерізу. 
А це збільшує обсяг адгезійно пов'язаного бетону, залученого в роботу 
арматури та стримує її деформацію. 
У ході експерименту були виготовлені та випробувані бетонні балки, 
армовані стрижнями ПКА з однаковою сумарною площею перерізу, але з 
різною питомою поверхнею, що досягалося застосуванням стрижнів різних 
діаметрів. Бетонні балки перерізом 150 х 220 (h) мм, довжиною 1.5 м 
виготовлялися з цементного бетону класу 30 на гранітному щебені фракції 5-
10 мм на портландцементі. Армування проводилося стрижнями ПКА № 4 
діаметром 7, 5, 4, 2 мм, як показано на рис. 4.2, з дотриманням практично 
незмінною сумарною площею перерізу As = n·π·d2/4, що досягалося зміною 
кількості стрижнів у перерізі. При цьому площа поверхні контакту ПКА з 
бетоном, яка визначається за формулою c = n·π·d·l, була змінною, як показано 
в таблиці 4.1. Для оцінки співвідношення питомої поверхні стрижнів до їх 
сумарної площі перерізу введено коефіцієнт α, який визначається як 
відношення с/А. 
 
 
 Рис. 4.2. Схема випробування та типи армування зразків 
 
 
 
 
 
Таблиця 4.1. Параметри армування випробуваних балок 
Питома Коефіціє
Тип Діаметр Площа поверхня нт, а 
Тип Кількість 
армуван арматури, арматури зчеплення (с 
арматури стрижнів 
ня (d), мм (A), мм2 = п п^10мм), 
мм2 
1 2,0 12 37,70 75,39 20,0 
4,0 + 
2 Тип № 4. 4 37,73 43,98 11,7 
2,0 (дод.) 
Опіщана 
3 5,0 2 39,27 31,42 8,0 
4 7,0 1 38,48 21,99 5,7 
Фізико-механічні властивості композитної арматури, що 
використовується, наведені в таблиці 4.2.  
Таблиця 4.2. Результати випробування арматури на розтягування 
№ Діаметр, Розривне Межа міцності Відносне Модуль 
мм зусилля, при розтягуванні, подовження, % пружності, 
кН МПа МПа 
1 2 4,367 1320  49 000 
2 4 14,99 1270 2,2-2,6 51 000 
3 5 21,60 1240  50 000 
4 7 53,48 1150  48 000 
Також, згідно з п. 8.2 [30] визначені теоретичні прогини, для кожного 
типу армування, що досягаються при контрольних навантаженнях 1000, 1500, 
2000 кг. 
Результати випробування серій зразків, а також розрахункові значення 
наведено в таблиці 4.3. 
Таблиця 4.3. Результати розрахунку та випробування зразків балок 
Тип армування 
3х4мм+ 1х 
№ Контрольований 12х2мм 2х5мм 1х7мм 
2мм 
п/п показник 
Розра
Факт. Розрах. Факт. Розрах. Факт. Розрах. Факт. 
х. 
Несуча здатність 1 1,15 1,3 1,25 1,15 
1 балки по похилим 2 1,07 2,25 1,25 2,25 1,22 2,25 1,22 2,25 
перерізів, т 3 1,05 1,1 1,07 1,075 
Несуча здатність 1 0,5865 0,663 0,6375 0,586 
3 нормальних 2 0,548 0,57 0,6375 0,5 0,625 0,5 0,574 0,5 
перерізів, т-м 3 0,536 0,561 0,548 0,548 
Прогин при 1 2,65 5,97 5,69 6,67 
4 3 3 2,97 3,08 
контрольному 2 1,82 2,9 3,28 4,4 
навантаженні 
3 2,3 2,7 3,84 5,04 
1000 кг, мм 
Прогин при 1 6,15 8,11 9,37 10,6 
контрольному 5,63 7,02 7,27 13,4 
5 2 7,13 7,13 6,88 7,13 
навантаженні 
3 5,73 6,76 6,78 10,92 
1500 кг, мм 
Прогин при 1 13,19 12,19 14,6 17,78 
контрольному 2 11,5 9,65 18,45 19 
6 11,1 11,1 10,76 11,1 
навантаженні 
3 13,06 11,5 14,6 19,57 
2000 кг, мм 
Характер Руйнування Руйнування Руйнування 
Характер дозволу зразків дозволу по похилому по похилому по похилому 
зразків перерізу перерізу перерізу 
Деформативність балок оцінювалася за значеннями прогинів, що 
досягаються при контрольних навантаженнях 1000, 1500 та 2000 кг. Так, при 
контрольному навантаженні 1000 кг прогини балок першого типу армування 
(12х2 мм) знаходяться в інтервалі 1,82-2,65 мм, значення прогинів у балок 2-
го типу вище в середньому на 70%, балок 3-го типу вищий на 89%, а балок 4-
го типу вищий на 138%. Аналогічна тенденція, хоч і в меншому вираженні, 
простежується і при навантаженнях 1500, 2000 кг. 
Величина зовнішнього навантаження при прогинах 1/150 і 1/300 
прольоту і відповідні значення внутрішніх напруг в арматурі для кожного типу 
армування наведені в таблиці 4.4. Залежності зовнішнього навантаження і 
напруг, що виникають в ПКА при контрольних прогинах 1/300 і 1/150 
прольоту для балок з різним типом армування наведені на рис. 4.3, 4.4. 
 
Таблиця 4.4. Величини навантажень і напруги в арматурі при різних 
прогинах. 
№ при f= 1/300 = 4,57 мм при f= 1/150 = 9,13 мм 
п/п Тип Наванта Напруги в Наванта Напруги в 
армування ження, арматурі, ст., ження, арматурі, ст., МПа 
кг МПа кг 
1 12х2мм 1375 588.4 1650 707.5 
3х4мм+ 1х 1300 555.5 1720 737.3 
2 2мм 
3 2х5мм 1220 500.6 1550 635.9 
4 1х7мм 930 388.6 1350 565.8 
 
 
Рис. 4.3. Залежність напруги в арматурі при контрольних прогинах 
1/300 і 1/150 прольоту для балок з різною величиною питомої поверхні (С = 
n∙π∙d∙10мм) 
 
Рис. 4.4 Залежність величин зовнішнього навантаження при 
контрольних прогинах 1/300 і 1/150 прольоту для балок з різною величиною 
питомої поверхні (С = n∙π∙d∙10мм) 
При аналізі результатів, наведених у таблиці 4.4, встановлено, що при 
збільшенні параметрів С та α, що характеризують величину питомої поверхні 
зчеплення ПКА у розтягнутій зоні балок, зростає їхня жорсткість. Найбільші 
навантаження при контрольних прогинах 1/300 та 1/150 прольоту 
сприймаються балками з армуванням першого (α=20) та другого (α=11.7) 
типів. Навантаження, що сприймається балками першого типу, на 47 % більше 
ніж у балок четвертого типу при прогині 1/300 прольоту і на 22 % більше при 
прогині 1/150 прольоту. 
Відповідно і внутрішні напруги, що виникають в арматурі менших 
діаметрів першого (α=20) і другого (α=11.7) типів більше ніж балок з третім 
(α=8) і четвертим типом армування (α=5.7). 
Цей факт пояснюється тим, що композитна арматура складається з 
одновісно витягнутих скляних волокон, склеєних полімерним сполучним, 
деформативність якого в кілька разів вища, ніж волокна. 
При розтягуванні стрижня ПКА зусилля від навколишнього бетону в 
першу чергу сприймається зовнішніми волокнами, розташованими на 
поверхні стрижня, а потім послідовно через прошарки зв'язуючого 
передається волокнам, що знаходяться в його серцевині. У зв'язку з цим, як 
було зазначено у п. 3.3.1, у процесі включення до роботи арматури найбільшу 
напругу сприймають волокна, розташовані на поверхні стрижня [14]. 
Внутрішня напруга при розтягуванні у перерізі стрижня ПКА розподіляється 
нерівномірно. Фактично, у стрижнів великих діаметрів середні волокна 
(серцевина) перерізу ПКА включається в роботу після того, як зовнішні 
волокна вже мають значну внутрішні напруги [47]. 
Отже, чим менший діаметр стрижня, тим рівномірніша напруга і 
повніше включені в роботу волокна по перерізу стрижня, і більше значення 
max. А чим більший діаметр стрижня, тим більша кількість внутрішніх 
волокон «серцевини», вимкнених із роботи на розтяг. Таким чином, зі 
зменшенням діаметра стрижня ПКА повніше використовується його несуча 
здатність, а жорсткість бетонних виробів, що згинаються, зростає при рівній 
площі ПКА в перерізі балки. 
Другим фактором, що впливає на підвищення жорсткості балок, є так 
зване, «механічне стиснення матриці», або залучення в роботу на розтяг 
бетону, зчепленого з поверхнею арматурного стрижня: чим більша питома 
поверхня арматури в перерізі - тим більше обсяг бетону, що працює на розтяг. 
Крім того, за результатами випробувань встановлено, що при зміні 
величини питомої поверхні арматури фактична несуча здатність балок 
практично не змінюється і близька за значеннями до теоретичної, визначеної 
за методикою [18]. Однак, при цьому характер руйнування балок, армованих 
ПКА, не відповідає розрахунковим передумовам [30], згідно з якими 
руйнування балок відбувається внаслідок розриву розтягнутої арматури в 
середині прольоту. Фактично ж руйнація балок всіх серій, за винятком балок з 
першим типом армуванням (12х2 мм), відбувалося, як показано на рис. 4.5 по 
похилих перерізах з максимальною тріщиною від точки застосування 
навантаження при напругах у розтягнутій арматурі істотно менших, ніж 
розрахункові. 
 
Рис. 4.5. Загальний характер тріщиноутворення зразків – балок, армованих 
ПКА 
 
Рис. 4.6. Характер розвитку тріщин перед руйнуванням балок (типів 
№2, 3, 4) 
Зумовлений даний факт, ймовірно, підвищеною деформативністю 
бетонних балок, через низький модуль пружності композитної арматури, 
більш ніж у 4 рази менший, ніж у сталевої. В результаті цього при порівнянних 
навантаженнях відбувається значно більше розкриття тріщин, як по ширині, 
так і по висоті, наслідком чого стає скорочення висоти стиснутої зони, що 
посилюється низькою міцністю полімеркомпозитної арматури на зріз. В 
результаті цього граничне значення несучої здатності по похилому перерізу 
через зріз бетону досягається набагато раніше, ніж по нормальному (за 
винятком балок з першим типом армуванням (12х2 мм). 
За результатами випробувань балок можна зробити такі висновки:  
1. При збільшенні параметра α, що характеризує величину питомої 
поверхні зчеплення ПКА в розтягнутій зоні балок, жорсткість балок істотно 
зростає, що зумовлено більш раннім і повним включенням в роботу 
композитних стрижнів менших діаметрів. При цьому характер руйнування 
балок з високим ступенем розподілу (12х2 мм) був «класичним», відповідним 
розрахунковим передумовам – за нормальним перерізом із розривом робочої 
арматури. У решти балок руйнування відбувалося внаслідок руйнування 
бетону за похилими перерізами.  
2. Бетонні балки з композитною арматурою мають підвищену 
деформативність через низький модуль пружності ПКА, внаслідок чого 
характер їх руйнування істотно відрізняється від такого у аналогічних балок, 
армованих сталевою арматурою, з еквівалентним по міцності на розтяг 
перетином. У зв'язку з цим при розробці нових та уточненні існуючих 
нормативних документів, що регламентують армування бетонних конструкцій 
композитною арматурою, потрібно приділити особливу увагу розрахунку 
міцності похилих перерізів.  
3. Враховуючи ж особливість композитної арматури, викликану 
нелінійним розподілом напруг за її перерізом і, як наслідок, відмінністю при 
роботі під навантаженням у балок, армованих стрижнями різних перерізів, 
потрібно активніше використовувати даний ефект при проектуванні, зокрема, 
як спосіб підвищення жорсткості згинання бетонних конструкцій, армованих 
ПКА. 
РОЗДІЛ 5. РОЗРОБКА ПРАКТИЧНИХ РЕКОМЕНДАЦІЙ 
 
5.1. Рекомендації з виготовлення ПКА 
 
Враховуючи результати експериментальних досліджень, як 
контрольних, так і випробувань, що піддалися агресивними середовищами 
зразків, зроблені наступні висновки про ефективність різних типів профілів: - 
зразки з опіщаною поверхнею показали найкращі параметри зчеплення, і 
найбільш близький до сталевої арматури характер роботи при вириві з бетону 
. Однак тривала витримка таких зразків у лужних середовищах, що моделює 
(нехай і надмірно завищено) лужне середовище бетону призвела до суттєвої 
деструкції полімеру на межі контакту «зерна піску-полімер», що обумовлено 
низькою лугостійкістю полімеру та зерен кварцового піску. У зв'язку з цією 
обставиною доцільно для створення на поверхні полімеркомпозитної 
арматури подібного профілю як затверджувача епоксидних смол 
застосовувати ароматичні аміни, а також пісок лужностійких матеріалів 
(карбонатних та інших). Технологічне вдосконалення ПКА № 4 може йти 
шляхом оптимізації розмірів зерен піску і ступеня його власної міцності на зріз 
і «глибині» замонолічування (занурення) в епоксидне покриття стрижня ПКА. 
При цьому варто провести додаткові дослідження впливу виду піску (хімічної 
природи, форми та розміру зерен) на параметри зчеплення; - зразки з 
навивкою, наклеєною на основний стрижень, при всіх видах випробувань 
показали найменші параметри зчеплення, що спричинено низькою міцністю 
склейки навивки до основного стрижня. У зв'язку з цим для підвищення 
міцності зчеплення рекомендується використовувати технологію, подібну до 
ПКА № 1 з пазами, сформованими вдавлюванням навивки. При цьому основна 
складова зчеплення в цьому випадку обумовлюється механічним зачепленням 
витків, що виступають, що забезпечує стійкість ПКА з подібним профілем до 
будь-яких агресивних середовищ, у тому числі лугів; - для всіх типів арматури 
потрібне проведення досліджень з метою підвищення модуля пружності, або 
ефективності арматури, що можна досягти шляхом введення до її складу 
високомодульних вуглецевих або інших волокон, а також використання 
неорганічних сполучних з великою теплостійкістю та модулем пружності. 
 
 
 
5.2. Рекомендації з виготовлення бетонних конструкцій з ПКА 
 
На основі проведених випробувань зразків на вирив з бетону, 
випробувань балок, а також аналізу отриманих результатів можна зробити такі 
основні рекомендації щодо конструювання та виготовлення бетонних балок з 
армуванням ПКА:  
- враховуючи високу стійкість зразків до корозії, доцільно знижувати 
величину захисного шару арматури до мінімального значення, що забезпечує 
спільну роботу арматури з бетоном;  
- у конструкціях, де потрібні високі значення міцності зчеплення ПКА 
з бетоном, рекомендується застосовувати арматуру, що має піщане покриття 
(тип № 4) або деформований профіль (тип № 1);  
- для більш повного використання потенціалу міцності 
полімеркомпозитної арматури і підвищення жорсткості бетонних балок, 
армованих нею, при конструюванні рекомендується застосовувати більш 
«дрібні» діаметри ПКА зі збереженням розрахункової площі перерізу 
арматури.  
Для перевірки даних тверджень були виготовлені та випробувані 
дослідні зразки дорожніх плит та бетонних перемичок, результати 
експерименту представлені в розділі 6 цієї роботи. 
 
5.3. Рекомендації щодо коригування методики оцінки зчеплення 
 
Як було зазначено у п. 1.3. цієї роботи відповідно до ДСТУ 9065:2021 
зчеплення полімеркомпозитної арматури з бетоном визначається балочним 
методом та методом прямого вириву. У ході випробувань визначають середню 
напругу зчеплення, що викликає прослизання вільного кінця стрижня на 0,05; 
0,10, 0,25 мм та максимальна напруга зчеплення. Як основний параметр, за 
яким проводиться оцінка відповідності арматури ДСТУ, приймаються 
максимальні величини незалежно від значення прослизання. Як засвідчили 
результати проведених досліджень, це зовсім коректно. 
Так, на прикладі контрольних зразків досягнуті максимальні значення 
напруги зчеплення знаходяться в межах 13,6-19,01 МПа. Але досягалися дані 
значення при зовсім різних величинах прослизання. 
Якщо для ПКА № 4 значення τmax відповідало прослизання 0,18 мм 
(що найбільш близько до сталевої арматури), то для ПКА № 1, 2, 3 значення 
τmax досягалися при прослизі 0,8 мм, 2 мм, 4,5 мм відповідно, що свідчить про 
фактично втрату зчеплення на етапі максимального навантаження, у зв'язку з 
чим для більш адекватної оцінки параметрів зчеплення різних типів арматури 
доцільно зафіксувати максимальну величину прослизання значенням 0,1 мм, 
що відповідає початку прослизання зразка по всій довжині контакту з бетоном. 
При даній межі прослизання, значення зчеплення контрольних зразків 
склали б: Для ПКА № 1 – 10,8 МПа Для ПКА № 2 – 9,6 МПа Для ПКА № 1 – 
10,1 МПа Для ПКА № 4 – 19,01 МПа, що адекватно характеризує величину 
зчеплення різних типів поверхневого профілю. 
 
5.4. Рекомендації щодо модифікації розрахункових методик 
 
Як було зазначено вище, зараз параметри зчеплення арматури з 
бетоном враховуються нормами проектування при розрахунку довжини 
анкерування, ширини та відстані між тріщинами. 
Для оцінки збіжності розрахункових значень з експериментальними 
виконано зіставлення обчислених величин з результатами проведених 
експериментальних досліджень контрольних зразків, проведених методом 
прямого вириву з бетону класів 15, 25, 35, 45, 60, 80. За експериментальну 
величину зчеплення приймається значення τ0.1 у момент прослизання 
вільного кінця стрижня на 0.1 мм. 
Збіжність розрахункових значень з отриманими експериментально 
оцінювалася введенням безрозмірного коефіцієнта = Rbond / τ0.1 , що показує 
величину запасу, що приймається в розрахунках. 
 
Таблиця 5.1. Результати проведених досліджень вирив різних зразків 
ПКА проти розрахунковими значеннями. 
Величина Rbond по 
Усереднена величина зчеплення згідно з експериментом, МПа 
розрахунку, МПа 
Клас 
Для ПКА № 1 ПКА № 2 ПКА № 3 ПКА № 4 Сталева 
бетону Для 
сталевої Врізна обмотка Обмотка Обмотка Піщані арматура 
ПКА арматури 
Т0.1 К Т0.1 К Т0.1 К Т0.1 К Т0.1 К 
В 15 1,125 1,875 7,59 0,148 6,74 0,167 4,6 0,245 13,6 0,083 16,1 0,117 
В 25 1,575 2,625 9,76 0,161 8,03 0,196 5,8 0,272 17,8 0,088 18,4 0,143 
В 35 1,95 3,25 10,5 0,186 8,55 0,228 7 0,279 19 0,103 19,9 0,163 
В 45 2,25 3,75 10,8 0,208 8,84 0,255 10,2 0,221 20,8 0,108 23 0,163 
В 60 2,7 4,5 12 0,225 9,2 0,293 11,2 0,241 24,2 0,112 26,0 0,176 
В 80 3,15 5,25 14,1 0,223 11,9 0,265 12,8 0,246 24,4 0,129 26,8 0,195 
Як очевидно з таблиці 5.1. для різних типів арматури величина 
коефіцієнта До різна і збільшується зі збільшенням класу бетону. Так, для 
сталевої арматури значення знаходиться в інтервалі від 0,117 до 0,195. 
Найбільш близькі за значенням величини 0,148-0,225 у типу ПКА № 1 
з вдавленою навивкою, що свідчить про порівняні величини запасу, 
закладених діючими розрахунковими методиками у типу ПКА № 1 в 
порівнянні зі сталевою арматурою, коригування коефіцієнтів, що враховують 
тип профілю не вимагається. У типів ПКА № 2 і № 3 величини коефіцієнтів 
знаходяться в діапазонах 0,167-0,293 і 0,221-0,272 відповідно, що на 42-52% 
вище значень До для сталевої арматури при будь-якій міцності бетону. Ця 
обставина свідчить про завищені розрахункові значення Rbond щодо сталевої 
арматури та необхідність їх коригування в меншу сторону. Для ПКА № 4 з 
опіщаним покриттям значення До перебувають у межах 0,083 – 0,129, що 
значно нижче значень До залізної арматури усім міцностях бетону. Це 
свідчить про завищені запаси при розрахунку Rbond та необхідність 
коригування коефіцієнта η1 у більшу сторону. 
При аналізі вищесказаного можна констатувати, що для забезпечення 
сумісних зі сталевою арматурою запасів і більш адекватного визначення 
розрахункового опору зчеплення Rbond ПКА з бетоном, у формулі (5.2) 
значення коефіцієнта η1, що враховує вплив виду поверхні арматури, 
необхідно диференціювати наступним чином:  
- для типу арматури з деформованим профілем η1 прийняти рівним 1,5; 
- для типу арматури з навивкою, наклеєної на основний стрижень, а 
також гладкої арматури η1 прийняти рівним 1,0 (значення коефіцієнта буде в 
діапазоні 0,111-0,196);  
- для типу арматури з піщаним покриттям η1 прийняти рівним 2,0 
(значення коефіцієнта До буде в діапазоні 0,11-0,172).  
Враховуючи результати проведених експериментальних досліджень та 
отримані дані про відсутність зростання міцності Rbond після досягнення 
бетоном міцності 46,7 - 59,2 МПа, пропонується обмежити облік Rbt для всіх 
типів полімеркомпозитної арматури. 
Максимальне значення міцності бетону, після якого збільшення 
міцності зчеплення відсутнє, доцільно прийняти 45. При значенні міцності 
бетону більше 45 величина Rbt, не змінюється. 
Облік поверхневого профілю ПКА для розрахунку ширини розкриття 
тріщин. 
Дані значення, як зазначено вище, і було підтверджено 
експериментальними дослідженнями, що некоректно характеризують різні 
типи ПКА і не відображають їх реальні особливості при вириві з бетону. 
Пропонується відкоригувати значення коефіцієнта φ2 наступним чином: - для 
типу арматури з деформованим профілем та з опіщаним покриттям значення 
коефіцієнта φ2 прийняти рівним 0,7; - для типу арматури з навивкою, 
наклеєної на основний стрижень, а також гладкої арматури значення 
коефіцієнта φ2 прийняти рівним 1,2. 
Слід зазначити, що предметом вивчення у цій роботі було зчеплення 
ПКА з бетоном, відповідно, наведені вище рекомендації стосуються лише тих 
аспектів, які пов'язані з цим явищем. Однак, окрім вже наведених 
рекомендацій, враховуючи результати проведених досліджень, вимагають 
подальшого вивчення та коригування розрахункові методики: - безпосередньо 
методика визначення ширини розкриття тріщин, прийнята від сталевої 
арматури без коригування, при тому що враховуючи модуль пружності ПКА, 
а також нерівномірні розподіли дотичних напруг будуть істотно змінювати 
характер тріщиноутворення бетонних конструкцій з ПКА, що згинаються. 
Потрібне подальше вивчення та коригування параметрів ψs, ls безпосередньо 
характеризують розподіл напруг та відстань між тріщинами; - в результаті 
випробування згинальних бетонних балок з ПКА неодноразово фіксувалося 
руйнування балок по похилих перерізах раніше, ніж по нормальних, без 
розрахункових передумов. З розрахунку по похилих перерізах бетонних 
конструкцій з ПКА також вимагають уточнення щодо обмеження розвитку 
ширини розкриття тріщин, більш точного визначення висоти стисненої зони 
бетону. 
РОЗДІЛ 6. ПЕРСПЕКТИВИ ПОДАЛЬШИХ ВПРОВАДЖЕНЬ 
ВІДОМОЇ ТЕХНОЛОГІЇ 
 
6.1. Дорожні плити, армовані ПКА 
 
Проведені дослідження показали, що за міцністю зчеплення з бетоном 
різні типи ПКА суттєво різняться залежно від виду поверхневого профілю, 
умов експлуатації та виготовлення. У ході досліджень встановлено, що 
враховуючи структуру полімеркомпозитної арматури для повного 
використання її потенціалу міцності необхідно зменшувати перерізи стрижнів, 
армуючих бетонну конструкцію. 
Для перевірки даних тверджень на території бази ТОВ "ЗБК-
БудДеталь", м. Черкаси були виготовлені та випробувані зразки дорожніх 
плит, аналогів плитам 2П30.18-30 за ДСТУ Б В.2.6-122:2010 «Конструкції 
будинків і споруд. Плити залізобетонні з ненапруженою арматурою для 
покриття міських доріг. Конструкція і розміри», виконаних у двох варіантах:  
- з армуванням ПКА, еквівалентної за міцністю на розтяг, із 
збереженням кількості стрижнів та їх розкладки як у ДСТУ Б В.2.6-122:2010; 
 - із зменшенням діаметрів поздовжніх робочих стрижнів ПКА, але із 
збереженням її сумарної площі у перерізі конструкції. 
В рамках проведеного експерименту були виготовлені та випробувані 
дорожні плити, аналогічні 2П30.18-30 за ДСТУ Б В.2.6-122:2010, що 
розраховані для покриттів тимчасових міських доріг під автомобільне 
навантаження Н-30. У дослідних плитах сталева робоча арматура замінена на 
композитну полімерну з піщаним покриттям (ПКА тип № 4). 
В результаті перерахунку стрижні поздовжньої сталевої арматури Ø10 
мм замінені на композитні Ø8 мм, поперечні стрижні сталевої арматури Ø8 мм 
замінені на композитні Ø6 мм. 
Армування першого типу плит виконано із збереженням початкових 
кроків стрижнів, їх кількості та розташування в опалубній формі згідно з 
ДСТУ Б В.2.6-122:2010  як показано на рис. 6.1. 
У плит другого типу армування стрижні поздовжньої робочої арматури 
Ø8 мм замінені на Ø6 мм із збільшенням їхньої кількості з 7 до 13 штук (див. 
рис. 6.2). У цьому сумарна площа перерізу розтягнутої арматури змінилася з 
351,6 мм2 до 367 мм2 (збільшення 4.4%). 
Враховуючи високу корозійну стійкість композитної арматури, 
величина захисного шару зверху та знизу обох типів плит була зменшена з 30 
мм до 20 мм. 
 
Рис. 6.1. Армування плит першого типу 
 
Рис. 6.2. Армування плит другого типу 
Відповідно до розроблених креслень на базі ТОВ "ЗБК-БудДеталь" 
виготовлено чотири дослідні дорожні плити, армовані композитною 
арматурою по дві плити кожного типу. З'єднання стрижнів у сітки, а також 
кріплення сталевих монтажних петель виконувалось їх в'язким 
низьковуглецевим дротом Ø1,2 мм. Укладання готових сіток в інвентарні 
форми виконувалося вручну. Клас бетону за міцністю на стиск, рухливість 
бетонної суміші та технологія бетонування прийняті згідно з ДСТУ Б В.2.6-
122:2010  без змін. 
 
 
 
Рис. 6.3. Армування плити (а), укладання бетонної суміші (б), плита 
після бетонування (в) 
Схеми випробувань дорожніх плит прийнято за ДСТУ Б В.2.6-122:2010  
, згідно з яким плити розраховані на проїзд автомобілів масою 30т. 
При цьому коефіцієнт динамічності прийнято рівним 1,2, а модуль 
деформації основи при розрахунку плит: для постійних доріг - 50 МПа (500 
кгс/см2), для тимчасових доріг – 25 МПа (250 кгс/см2). При цьому 
навантаження від осі автомобіля вагою 30 т, враховуючи наявність у плити 
пружної основи знизу, замінюється на дві розподілені по ширині плити, що 
прикладаються на відстані від прольоту. 
Згідно з таблицею 4 ДСТУ Б В.2.6-122:2010  величини контрольних 
навантажень приймаються рівними: 
Контрольне навантаження (без урахування власної ваги 
 
плити) 
Марка плити кН (тс), при випробуванні плит 
 по міцності по тріщиностійкості 
2П30.18-30 68,6 (7,0) 37,2 (3,8) 
Загальну схему випробування дорожніх плит наведено на рис. 6.4 
 
Рис. 6.4. Схема випробувань дослідних дорожніх плит 
У ході випробування виконувалося поетапне навантаження плити 
мірними вантажами, що становлять не більше 10% від руйнівного 
навантаження. Плита вважається такою, що витримала випробування при 
виконанні двох умов: - не відбувається руйнування плити: розрив або 
прослизання розтягнутої арматури, зминання або зріз бетону стиснутої зони 
при досягненні контрольного навантаження за міцністю; - максимальна 
ширина розкриття тріщин не перевищує гранично допустимої величини 0,2 мм 
при досягненні контрольного навантаження по тріщиностійкості.  
Таблиця 6.1. Результати випробування дослідних плит 
1 тип армування 2 тип армування 
плита 1 плита 2 плита 3 плита 4 
Навантаженн Прогин, мм Навантаженн Прогин, мм Навантаженн Прогин, мм Навантаженн Прогин, мм 
я, я, кг я, кг я, 
кг кг 
0 0 0 0 0 0 0 0 
665 0 665 0 670 0 670 0 
1335 0,1 1335 0,3 1330 0,1 1330 0,1 
1990 0,2 1990 0,5 1990 0,1 1990 0,1 
2665 0,3 2665 0,6 2665 0,5 2665 0,2 
3345 1 3345 1 3325 1,5 3325 0,4 
4010 3,4 4010 4 3985 3 3985 2,5 
4670 9 4670 7 4650 5 4650 5 
5340 14 5340 13 5310 12 5310 14 
6010 21 6010 23 5985 18 5985 19 
6680 28 6680 35 6650 25 6650 23 
7355 35 7355 40 7320 28 7320 26 
8020 44 8020 45 7970 35 7970 30 
У ході перевірки тріщиностійкості плит при контрольному 
навантаженні для другої групи граничних станів, що дорівнює 3,8 т 
встановлено, що у плит першого типу армування ширина розкриття тріщин 
склала 0,1-0,2 мм, у плит другого типу армування ширина розкриття тріщин 
була в не більше 0.1 мм. При контрольному навантаженні по першій групі 
граничних станів, що дорівнює 8,0 т руйнування, жодної з дослідних плит не 
відбулося. На підставі вимірів прогинів при навантаженні побудовано 
залежність «навантаження-прогин» (вимірювання деформацій виконувалося 
до навантаження 8 т), наведені на рис. 6.5. При максимальному навантаженні 
на плити 11т руйнування жодної з плит не сталося. 
 
Рис. 6.5. Залежність прогинів від навантаження при випробуваннях 
плит 
 
а. Контрольне навантаження по б. Контрольне навантаження за 
тріщиностійкості 3.8т. Ширина міцністю 8.0т. 
розкриття тріщин не перевищує 0.2 Руйнування плит не сталося 
мм. 
 
Рис. 6.6 а, б. Фото проведення випробувань 
 
Отримані дані показали, що при заміні сталевої арматури на рівноміцну 
при розтягуванні полімеркомпозитну, дорожні плити відповідають вимогам 
ДСТУ Б В.2.6-122:2010  вимогам по міцності і тріщиностійкості. Прослизання 
арматури не було, що свідчить про достатність зчеплення ПКА при зменшенні 
її діаметра щодо сталевої арматури. 
У ході порівняння різних типів армування встановлено, що плити з 
другим типом армування, в яких застосовувалися стрижні менших діаметрів 
при збереженні їх сумарної площі перерізу, мають підвищену жорсткість щодо 
плит зі стандартним армуванням: 
 - при контрольному навантаженні 4 тони прогини скоротилися на 
25,6% ;  
- за контрольного навантаження 8 тонн прогини скоротилися на 26,9%. 
Ця обставина особливо важлива, щодо можливих шляхів підвищення 
жорсткості бетонних конструкцій, армованих ПКА, оскільки резерви 
підвищення модуля пружності самої арматури без комбінації з вуглецевими 
волокнами чи заміни епоксидного сполучного більш жорстке, практично 
вичерпані. Отримані результати свідчать про можливість застосування 
композитної арматури для виготовлення дорожніх плит без ризику зниження 
їхньої несучої здатності та довговічності. 
 
 
 
 
 6.2. Бетонні перемички, армовані ПКА 
 
 З метою перевірки висновку про ефективність армування згинальних 
бетонних конструкцій стрижнями «малих» діаметрів спільно з ТОВ "ЗБК-
БудДеталь" було виготовлено та випробувано дві серії бетонних балок, 
армованих полімеркомпозитною та сталевою арматурою. Балки зі сталевою 
арматурою виготовлені відповідно до типової серії 1.038.1-1 випуск 1, балки з 
композитною арматурою виготовлені за аналогією зі збереженням 
геометричних розмірів та міцності бетону балок, але з різною кількістю та 
діаметром арматури в розтягнутій зоні, як показано на рис.6.7. 
Зразки перемичок мали переріз 250 х 220 (h) мм, довжину – 2980 мм. 
Балки виготовлялися із важкого бетону класу С25. 
 
Рис. 6.7. Схема навантаження та типи армування балок, прийняті під 
час випробувань 
Випробування проводилися з двома точками програми навантаження 
Р1 = Р2, розташованими в 1/3 прольоту. Навантаження балок при 
випробуванні здійснювалося гідравлічним домкратами ДГ-50 з контролем 
навантаження динамометрами ДОСМ-3-50У (5 тонн) до сумарного 
навантаження ∑Р = 9500 кг. 
На кожному етапі навантаження фіксувалося значення прогинів та 
ширини розкриття тріщин. 
Як порівняльні показники при оцінці жорсткості та несучої здатності 
балок прийняті величини згинальних моментів при появі тріщин, при 
досягненні контрольного прогину (1/200 прольоту), при досягненні 
контрольної ширини розкриття тріщин (0,25 мм), а також при руйнуванні 
балок. 
Параметри армування, а також результати випробувань балок наведені 
у таблиці 6.2 та у вигляді залежностей на рис. 6.8. 
Таблиця 6.2. Параметри армування та результати випробувань балок 
 Тип армування балок 
Тип 1 
Показники оцінки Тип 2 Тип 3 Тип 4 Тип 5 
(сталь) 
Армування у розтягнутій зоні 2x08 + 
5x012 5x012 3x08 8x06 
балок 2x06 
Фактичні перерізи арматури 
2x07.5+ 
(вимірювання по мінімальному 5x012 5x011.5 3x07.55 8x05.6 
2x05.6 
перерізу стрижня) 
Фактична площа арматури у 
5.65 5.19 1.3425 1.3874 1.97 
розтягнутій зоні, см2 
Відсоток армування балок 1.03% 0.944% 0.244% 0.2522% 0.358% 
Питома поверхня арматури (c = п 
2 18.84 18.055 7.11 8.22 14.0 
n-d-1 см), см  
Коефіцієнт а=с/А. - 3.48 5.3 5.95 7.1 
Момент тріщиноутворенняMere, 
1390.0 463.3 463.3 463.3 463.3 
кг*м 
Момент при контрольному 
3700 1420 695 750 950 
прогині 1/200 Мконр, кг*м 
Момент при досягненні 
гранично допустимої ширини 6000 2316.7 231.65 200.00 926.7 
розкриття тріщини М аср, кг*м 
Момент граничний при 
6023.3 4633.3 2780.0 2780.0 4170.0 
руйнуванні, кг*м 
Максимальний прогин перед 
35 66 104.4 90.42 123.1 
руйнуванням Fcp, мм 
по 
по стиснутом
Характер руйнування по нормальному перерізу 
стиснутом у бетону 
випробуваних балок. внаслідок розриву арматури 
у бетону та похилій 
тріщині 
За результатами проведених експериментальних досліджень виявлено 
такі закономірності:  
1. Балки з армуванням Типів № 3, 4, мають зіставні відсоток і питому 
поверхню армування, під час випробувань показали схожі результати за всіма 
показниками. 
 
Рис. 6.8. Залежність прогинів від величин згинальних моментів у перемичках 
з різним типом армування 
 
2. Балка Тип № 5 з незначно збільшеним відсотком армування (вище на 
31% ніж у типу № 3) та питомою поверхнею стрижнів ПКА показала збільшені 
значення: - момент при досягненні гранично допустимого прогину Mf, вищий, 
ніж у типу № 3 на 27% ; - Момент при досягненні гранично допустимої 
ширини розкриття тріщини М аср вище, ніж у типу № 3 на 75%; - згинальний 
момент при руйнуванні вище, ніж у типу №3 на 33%; При цьому варто 
зазначити, що у балок з типом армування № 5 в результаті розташування 
арматурних стрижнів у 2 ряди по висоті на відстані 30 мм один від одного, 
відбувалося поступове включення стрижнів у роботу і, як наслідок, отримані 
результати дещо занижені по відношенню до однорядному розташуванню 
стрижнів.  
3. При порівнянні балок з другим та третім типом армування 
встановлено, що зниження відсотка армування у розтягнутій зоні балок з 
0.944% до 0.244% (на 74%) призвело до непропорційного зниження 
оцінюваних показників: - момент при досягненні гранично допустимого 
прогину Mf знизився з 1420 до 695 кг*м (на 51%); згинальний момент під час 
руйнування знизився з 4633.3 до 2780.0 кг*м (на 40%); Більш характерними є 
відмінності при порівнянні результатів балок другого та п'ятого типів 
армування - зниження відсотка армування в розтягнутій зоні балок з 0.944 до 
0.358% (на 62%): - момент при досягненні гранично допустимого прогину Mf 
знизився з 1420 до 950 кг (на 33%); - згинальний момент під час руйнування 
знизився з 4633.3 до 4170.0 кг*м (на 10%), при цьому максимальні прогини 
зросли з 66 до 123.1 мм (на 54%).  
4. Характер руйнування балок також істотно відрізняється залежно від 
відсотка армування. На відміну від балок № 1, № 2, коли фіксувалося 
руйнування всіх балок по похилих перерізах через зріз і часткове зминання 
бетону в стислій зоні, в балках тип № 3, № 4, № 5 випробувань через знижений 
відсоток армування розтягнутої зони Досягнення граничного стану в 
розтягнутій арматурі відбувалося до досягнення граничних значень у 
стислому бетоні. Розвиток похилих тріщин також був відсутній. 
Таким чином, за результатами випробувань встановлено, що 
використання в розтягнутій зоні згинальних балок арматурних стрижнів 
менших діаметрів, що призводить до збільшення жорсткості балок, особливо 
на початковому етапі навантаження, що є наслідком більш повного 
використання стрижнів ПКА, як було встановлено в гл. 4 справжньої роботи. 
 
6.3  Досвід застосування полімеркомпозитної арматури при будівництві 
автодорожніх покриттів 
 
1. Досвід застосування полімеркомпозитної арматури при будівництві 
автодорожніх покриттів при будівництві в 2021 році автотраси в Умань-
Вінниця (Е-50) було проведено будівництво експериментальної ділянки 
дорожнього покриття з улаштуванням каркасів із рівноміцної ПКА у плитах 
дорожнього покриття (рис. 6.9) згідно проекту 10/34-2011 ВП2 -23. Досвідчена 
ділянка включала чотири бетонні монолітні плити покриття аеродромної 
конструкції Ц2 з розмірами 7.5х7.5х0.35м. 
При будівництві дослідної ділянки здійснено заміну стрижневої 
сталевої арматури плити покриття пасажирського перону льотного поля (рис. 
1) на рівноміцну ПКА наступних виробників: 1. «Імператив» м. Івано-
Франківськ, плита №1 -стрижнева базальтопластикова арматура періодичного 
ø10мм (10 АБП) за ТУ 5769-248-35354501-2007,  
Організаційно-технологічний процес виконання робіт на 
експериментальній ділянці був поділений на чотири основні етапи:  
а) підготовчі роботи;  
б) армування експериментальної ділянки;  
в) бетонування експериментальної ділянки;  
г) моніторинг технічного стану покриття перону. 
До початку виконання робіт було влаштовано основу з тонкого бетону. 
Далі проводилося укладання поліетиленової аеродромної плівки ППА за ТУ 
2245-001-20870677-93 у 2 шари. Потім робилися арматурні роботи. 
Арматурні роботи проводилися традиційними методами, але на відміну 
від сталевої арматури стикування стрижнів ПКА, а також в'язка каркасів 
виконувалася тільки в'язким в'язальним дротом діаметром 1,2мм з кроком 
300мм (у кожному перетині), через неможливість виконання 
електротермічного зварювання. Для забезпечення необхідного захисного шару 
бетону нижньої сітки плити використовуються бетонні «сухарики» з дротяним 
кріпленням. 
 
Рис. 6.9. В'язка сіток із ПКА. Рис. 6.10. Вид каркасів ПКА перед 
 бетонуванням 
 
Рис. 6.11. Укладання бетонної Рис. 6.12 Розподіл бетонної суміші 
суміші. 
 
Бетонні роботи проводилися за прийнятим проектом виконання робіт з 
використанням бетоноукладочного комплексу виробництва компанії Guntert 
& Zimmerman (рис. 6.9, 6.10). Приготування бетонної суміші здійснювалося на 
автоматизованому бетонному заводі циклічної або безперервної дії ІБЗ 
«Mobilmat 120». Бетонна суміш рухливістю 1-2см транспортувалася в 
автомобілях-самоскидах по раніше укладеної смузі покриття досягла 
відповідної міцності. 
Завершальним етапом виконання робіт з влаштування покриття був 
догляд за свіжоукладеним бетоном, який здійснювався нанесенням на 
поверхню покриття плівкоутворювального матеріалу і укриття його 
поліетиленовою плівкою. Далі при наборі міцності бетону, що відповідає 
проектному значенню, проводилися роботу з влаштування деформаційних 
швів. 
На підставі проведених робіт розроблено рекомендації щодо 
застосування полімеркомпозитної арматури у будівництві бетонних 
аеродромних покриттів, а також рекомендовано комбіновану технологію 
будівництва бетонного аеродромного покриття із застосуванням 
полімеркомпозитної арматури та використанням сучасних 
високопродуктивних гусеничних самохідних машин з ковзними формами та 
ковзними формами. 
При розрахунку економічної ефективності використання 
полімеркомпозитної арматури на об'єкті ділянки траси «Умань-Вінниця» 
встановлено, що загальна економія вкладень при влаштуванні бетонного 
аеродромного покриття може становити 7%, частка використання місцевих 
матеріалів збільшиться в 3 рази, трудовитрати при армуванні покриття 
бетонного аеродрому 4 рази, що сумарно відповідає 26 млн. грн.. 
За бетонною конструкцією експериментальної ділянки перону зараз 
згідно розробленої програми проводиться моніторинг, що включає 
геодезичний контроль і перевірку технічного стану плит. За результатами 
моніторингу в період 2021-2022 р. встановлено, що силові та корозійні 
пошкодження, наднормативні деформації та переміщення та інші 
пошкодження та деформації, відмінні від інших ділянок перону, відсутні. 
2. Також відомі дослідження, де проведено комплекс робіт з 
виготовлення та випробування збірних бетонних виробів, армованих ПКА. 
Для виготовлення дослідних зразків застосовувалася 
полімеркомпозитна арматура виробництва ТОВ «Императив», що, 
виготовлена зі скляного ровінгу та полімерного сполучного на основі 
епоксидних смол. У ході досліджень були виготовлені та випробувані наступні 
вироби: · дорожні плити 2П30-18-30; · дорожні плити 1П30-18-30; · плити 
ПСК-СКД розміром 5.6х1.4х0.20м; · балки БСК-СКД розміром 5.6х1. 
25х0.20м, · фундаментні плити ПЦ-60, · фундаментні плити ПЦ-80. 
Характер роботи всіх виробів (за винятком елементів балки днища для 
верстата-качалки БСК-СК) однаковий – сприйняття рівномірно розподілених 
по довжині (або ширині) плит навантажень під час роботи на пружній основі 
– ущільненому грунті. Елементи БСК працюють як балки-стінки, що 
передають вертикальне стискаюче навантаження від верстатів-качалок на 
фундаментну плиту, при цьому зусилля, що розтягують, в елементах 
практично відсутні. 
Для проведення досліджень сталева робоча арматура дослідних 
конструкцій була замінена на ПКА за критерієм рівноміцності при 
розтягуванні зі збереженням загальної кількості стрижнів, їх розташування в 
опалубної форми. Визначення розрахункового опору ПКА виконано 
відповідно до методики, представленої в [48] за формулою: Raf = Raн • mai/Kа, 
(1) В результаті підбору рівноміцної заміни, стрижні сталевої арматури 
замінені на ПКА відповідно до таблиці 6.3. 
Таблиця 6.3. Заміна сталевої арматури на ПКА, прийнята для 
дослідних зразків 
№ п/п Діаметр сталевого стрижня, мм Діаметр стрижня ПКА, мм 
1 Ø 8, А - 400 Ø 6 АКС 
2 Ø 10, А -400 Ø 8 АКС 
3 Ø 12, А - 400 Ø 10 АКС 
4 Ø 14, а - 400 Ø 12 АКС 
5 Ø 16, А - 400 Ø 14 АКС 
 
 
При виготовленні дослідних конструкцій з армуванням ПКА, через 
неможливість застосування зварювання всі з'єднання стрижнів, об'єднання їх 
у сітки та просторові каркаси, закріплення заставних деталей виконувалось за 
допомогою в'язального дроту Ø1.4 мм. Величини захисних шарів 
забезпечувалися інвентарними фіксаторами або попередньо виготовленими 
бетонними підкладками. Крок стрижнів, розташування заставних деталей, 
величини захисних шарів щодо початкового не змінювалися. Враховуючи 
підвищену гнучкість арматурних каркасів, виконаних з ПКА, для 
виготовлення дослідних виробів були застосовані бетонні суміші з 
підвищеною рухливістю. 
 
Рис. 6.13 Армування фундаментної Рис. 6.14. Армування плити ПСК1-
плити ПЦ-80 СКН 
 
Схеми випробувань, критерії відповідності для дорожніх плит прийняті 
згідно з ДСТУ Б В.2.6-122:2010 Плити вважалися такими, що витримали 
випробування при виконанні двох умов: - не відбувається руйнування плити: 
розрив або прослизання розтягнутої арматури, зминання або зріз бетону 
стиснутої зони при досягненні контрольного навантаження за міцністю; - 
максимальна ширина розкриття тріщин не перевищує гранично допустимої 
величини 0.2 мм при досягненні контрольного навантаження по 
тріщиностійкості. 
Загальна схема випробування дорожніх плит наведено на рис. 6.15. 
 
Рис. 6.15. Схема випробувань дорожніх плит 
 
Аналіз характеру роботи конструкцій балок днища (БСК-СКД) та плит 
(ПСК-СКД) під верстати-гойдалки показав, що за рахунок рівномірного 
застосування навантаження, що розтягують зусилля у виробах практично 
відсутні. Максимальні навантаження на дані елементи виникають від власної 
ваги виробів при вантажно-розвантажувальних роботах, монтаж елементів у 
проектне положення. 
У зв'язку з цим прийнято схеми випробувань, показані на рис. 6.16. 
 
Рис. 6.16. Схема проведення випробувань елементів ПСК-СКД, БСК-СКД 
Елементи вважаються такими, що витримали випробування при виконанні 
умови: - максимальна ширина розкриття тріщин після витримки протягом 60 
хв. під власною вагою та додатковим навантаженням (для ПСК-СКД, БСК-
СКД) не перевищує гранично допустимої величини 0,5 мм. Схеми 
випробувань для плит ПЦ-60 та ПЦ-80 прийняті відповідними величинами 
максимальних згинальних моментів Мх у робочому стані, що становить 6.62 
тм. та 11,03 тм. 
 
Плита вважається такою, що витримала випробування при виконанні 
двох умов: - не відбувається руйнування плити: розрив або прослизання 
розтягнутої арматури, зминання або зріз бетону стиснутої зони при досягненні 
контрольного навантаження за міцністю; - при досягненні контрольного 
навантаження по тріщиностійкості максимальна ширина розкриття тріщин не 
перевищує допустимої величини 0.5мм, висота розкриття тріщин вбирається у 
максимальної величини (h-2as) = 240мм. 
Принципова схема випробувань фундаментної плити під верстат-
гойдалку представлена на прикладі виробу ПЦ-60. 
Схема випробування плити ПІД 60-18-3-0.5 
 
Рис. 6.17. Схема випробувань фундаментної плити ПЦ-60 Дані про 
контрольні навантаження і критерії відповідності конструкцій вимогам, що 
висуваються, наведені в табл. 6.3. 
Після набору бетоном відпускної міцності на спеціально виготовлених 
випробувальних стендах заводів було проведено випробування виробів 
навантаженням. Результати випробувань виробів наведено у табл. 6.4. 
 
Контрольне навантаження по Навантаження 34,2т, що передує 
тріщиностійкості 16т. руйнівному. 
Ширина розкриття тріщин до 1.9 мм. 
 
Рис. 6. 18. Випробування плит ПЦ-80 
 Таблиця 6.4. Результати випробування виробів 
Результати випробування 
Навантаженн
№ Найменування я 
Ширина Висота Вимога 
п/п зразка N, кг (час дії 
Прогин, розкриття тріщини, h 
T, хв.) 
f, мм тріщин, acrc, (acrc), 
мм мм 
1 2 3 4 5 6 7 
6000 20 0,9 н.д. acre не більше 
1 1П30.18-30 
11000 57 1,8 н.д. 0,2 мм 
3800 3 0,2 acre не більше 
2 2П30.18-30 н.д. 
7300 36 1,8 0,2 мм 
480 acrc не більше 
3 ПСК 0 0,4 н.д. 
(15) 0,5 мм 
480 acrc не більше 
4 БСК 1 0,4 н.д. 
(15) 0,5 мм 
12386 66 1,6 260 acre не більше 
0,5 мм, hcrc не 
5 ПЦ-60 
32386 руйнування плити більше 
240 мм 
18200 156 1,9 260 acre не більше 
0,5 мм, hcrc не 
6 ПЦ-80 
36200 руйнування плити більше 
240 мм 
За результатами випробувань дослідних виробів, армованих ПКА, 
встановлено, що критеріям щодо міцності і тріщиностійкості задовольняють 
такі елементи: дорожні плити 2П30-18-30; плита ПСК-СКД розміром 
5.6х1.4х0.20м; балка БСК-СКД розміром 5.6х1.25х0.20м. 
Критеріями по тріщиностійкості не задовольняють дорожні плити 
1П30-18-30 - у даних плитах при контрольному навантаженні 6.1т відбулося 
розкриття тріщин до ширини 0.9-1.3мм, що перевищує максимально 
допустиму відповідно до ДСТУ Б В.2.6-122:2010 величину 0. При цьому 
руйнування плит при контрольному навантаженні за міцністю не відбулося, 
що свідчить про відповідність плит вимогам міцності. 
Критеріями за міцністю та тріщиностійкістю не задовольняють такі 
елементи: фундаментна плита ПЦ-60, фундаментна плита ПЦ-80. У даних 
конструкціях при контрольних навантаженнях по тріщиностійкості 12т і 16т 
відбулося розкриття тріщин 1.6-2.0 та 1.7-1.9мм відповідно, що перевищує 
максимально допустиму величину 0.5 мм. Контрольні навантаження за 
міцністю 30 і 40 т не були досягнуті через руйнування виробів. 
 Висновки, отримані за результатами досліджень:  
1. Досліджено відомі проведені дослідення випробування дослідних 
бетонних виробів за ДСТУ Б В.2.6-122:2010, за результатами яких 
встановлено, що критеріям, що висуваються, за міцністю та тріщиностійкістю 
задовольняють наступні елементи: · дорожні плити 2П30-18-30 за ДСТУ Б 
В.2.6-122:2010. 
У цих конструкціях заміна сталевої арматури на рівноміцну 
полімеркомпозитну не призводить до зниження експлуатаційних властивостей 
виробів. Критеріями по тріщиностійкості не задовольняють: · дорожні плити 
1П30-18-30 за ДСТУ Б В.2.6-122:2010; Критеріями за міцністю та 
тріщиностійкістю не задовольняють такі елементи: · фундаментна плита ПЦ-
60). 
Для даних конструкцій заміна сталевої арматури на 
полімеркомпозитну, підібрану виходячи з принципу рівноміцності, не 
забезпечує початкових експлуатаційних властивостей, зважаючи на низький 
модуль пружності композитної арматури, що призводить до підвищеної 
деформативності у конструкцій, армованих нею.  
2. На підставі проведених досліджень зроблено висновки щодо 
конструювання, підбору складу бетону збірних бетонних виробів з ПКА.  
 
 
 
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 
 
1. Проаналізовано вітчизняний та зарубіжний досвід спільної роботи 
ПКА з цементним бетоном, вивчено нормативну базу з обліку зчеплення в 
Україні та за кордоном. Встановлено, що до теперішнього часу обсяг 
досліджень, присвячених зчепленню ПКА з бетоном, незрівнянно малий у 
порівнянні з аналогічними дослідженнями сталевої арматури. При цьому 
більшість робіт з цієї теми виконано за кордоном і не враховує особливостей 
поверхні ПКА, що випускається вітчизняними виробниками.  
2. В результаті обґрунтування відомих результатів комплексних 
випробувань на вирив із бетону полімеркомпозитної арматури встановлено 
характер роботи та побудовано криві «напруга - прослизання» для різних типів 
ПКА. 
Проаналізовано складові зчеплення, їх роль та внесок на кожному етапі 
роботи під навантаженням арматурних стрижнів у бетоні. Встановлено 
картину та механізм руйнування бетону та поверхневого профілю ПКА в 
контактній зоні. Характер роботи при вириві з бетону, найбільш ефективний і 
близький до вириву сталевої арматури, мають зразки з опіщаним покриттям. 
близькі та знаходяться в межах 19 МПа. ПКА типів № 2, № 3 з наклеєною 
навивкою мають максимальні значення зчеплення 13.6 - 14.1 МПа і досягають 
дані значення при істотно великих прослизання - до 2 мм, що свідчать про 
фактичну втрату зчеплення з бетоном на даному етапі. 
3. Визначено експлуатаційні та технологічні фактори, що найбільше 
впливають на міцність зчеплення бетону з ПКА різних типів: при нагріванні 
до +800С відбувається зниження зчеплення на величину 49%, а при 
охолодженні до -400С - навпаки його зростання в межах 21-36%. Витримка 
стрижнів у розчині їдких лугів із подальшим бетонуванням призводить до 
зниження міцності зчеплення: максимальне падіння міцності на 79% 
зафіксовано у зразків ПКА із піщаним покриттям. Вплив інших чинників 
(ТВО, водна витримка, термоциклічні коливання) на міцність зчеплення всім 
типів ПКА несуттєво і залежить від виду профілю. 
4. Зростання міцності бетону призводить до нелінійного збільшення 
міцності зчеплення з ним всіх типів ПКА. При цьому максимальні величини 
зчеплення лімітовані міцністю полімерного сполучного на зсув і його адгезією 
до волокнистого наповнювача та зерен піщаного «посипання». Тому, після 
досягнення граничних значень (різних для кожного типу ПКА), зростання 
міцності бетону практично не змінює міцності його зчеплення з арматурою, на 
відміну від зчеплення зі сталевої, що пропорційно зростає.  
5. Виконано аналіз фізичних моделей зчеплення бетону з чотирма 
досліджуваними типами ПКА як суми трьох факторів: адгезії бетону до 
полімерної поверхні, механічного зачеплення за елементи профілю та тертя, 
що виступають. Встановлено, що епюра розподілу дотичних напруг по 
довжині стрижнів є нелінійною і має пік, який зміщується в ході навантаження 
зразка від навантаженої частини стрижня ПКА до ненавантаженої.  
6. Після аналізу відомих проведених досліджень, зроблено висновок 
про найефективніші типи профілю ПКА – з опіщаною поверхнею та з 
вдавленими пазами. Дано рекомендації щодо конструювання та виготовлення 
згинальних конструкцій з ПКА. Враховуючи результати проведених 
випробувань, зроблено висновок про доцільність обмеження в методиці ГОСТ 
межі прослизання вільного кінця стрижня величиною 0.1 мм, за якої 
відбувається втрата зчеплення. 
7. З урахуванням проведених досліджень, було визначено, що 
випробування дорожніх плит, аналоги марки 2П30.18-30 за ДСТУ Б В.2.6-
122:2010 з «типовим» і модифікованим армуванням і збірні бетонні 
перемички, армовані ПКА. Використання модифікованого типу армування 
призводить до зниження прогинів плит до 27% щодо типових. 
 
 
 
 
 
 
СПИСОК ВИКОРСИТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. De Freese, J. M. Glass fiber-reinforced polymer bars as top mat 
reinforcement for bridge decks/ J. M. De Freese, C. L. Roberts-Wollmann // Final 
contract report.- Virginia, 2003.-83p. 
2. Hassan, T. Fibre reinforced polymer reinforcing bars for bridge decks/ T. 
Hassan, A. Abdelrahman, G. Tadros, S. Rizkalla//Canadian journal of civil 
engineering.-2000.-№27.-P.839-849 .  
3. El-Sayed, A.K. Shear Strength of Concrete Beams Reinforced with FRP 
Bars: Design Method/ A.K. El-Sayed, E.F. El-Salakawy, B. Benmokrane 
//International Concrete Abstracts Portal.-2005.-№230.- p. 955-974. 
 4. Benmokrane, Brahim. Fibre-reinforced polymer composite bars for the 
structural concrete slabs of a Public Works and Government Services Canada 
parking garage/ Brahim Benmokrane, Ehab E l - Salakawy, Zoubir Cherrak , Allan 
Wiseman // Canadian journal of civil engineering.-2004.-№31.-p.732–748.  
5. Kim, Young Hoon. Time-Variant Capacity and Reliability of GFRP-
Reinforced Bridge Decks/ Young Hoon Kim, Paolo Gardoni, David Trejo //Second 
International Conference on  Sustainable Construction Materials and Technologies: 
Ancona, Italy. June 28 - June 30, 2010. 
 6. Performance of a bridge deck with glass fiber reinforced polymer bars as 
the top mat of reinforcement: final contract report / Kimberly A. Phillips, Matthew 
161 Harlan, Carin L. Roberts-Wollmann, Thomas E. Cousins.- Charlottesville, 
2005.-68p. 
7. Михайлов, К. В. Перспективи застосування неметалевої арматури в 
переднапружених бетонних конструкціях / К. В. Михайлов // Бетон та 
залізобетон. - 2003. - №5. - C. 29-30. 
8. Олех В. В. Неметалева композитна склопластикова арматура як 
будівельний матеріал майбутнього. «Сучасні технології та методи розрахунку 
в будівництві», випуск 5, 2016. – С. 67-73. 
9. ДСТУ Н Б В.2.6-185. Настанова з проектування та виготовлення 
бетонних конструкцій з неметалевою композитною арматурою на основі 
базальто- і склоровінгу. – К. : Мінрегіонбуд України, 2012. – 28 с. 
10. Воскобійник С.П. Особливості армування фундаментів неметалевою 
композитною арматурою. Збірник наукових праць. Серія: Галузеве 
машинобудування, будівництво. Вип. 1 (46). − 2016. – ПолтНТУ. –С. 174-180. 
11. Степанова, В. Ф. Неметалічна композитна арматура для бетонних 
конструкцій / В. Ф. Степанова, А. Ю. Степанов // Промислове та цивільне 
будівництво. -2013. - №1. - C. 45-47. 
12. Composite Rebar Market Has Been Evolving in 2022 New Trends to 
Consider| No of pages 134. 
13. Патент на корисну модель Україна № 76659 від 27.09.2008 та Україна 
№ 82247 від 20.04.2009. 
14. Фролов, Н. П. Склопластикова арматура та склопластбетонні 
конструкції. / Н.П.Фролов. - М.: Будвидав, 1980. - 104с. 
15. Вдовін, Є.А. Досвід застосування полімеркомпозитної арматури при 
будівництві бетонних аеродромних покриттів в аеропортовому комплексі 
м.Казань / О.О.Вдовін, В.Г.Хозін, О.М. Ільїна., А.Н.Куклін, А.Р.Гіздатуллін, 
Б.Д.Шарафутдінов // Інноваційні матеріали, технології та обладнання для 
будівництва сучасних транспортних споруд. Збірник доповідей міжнародної 
науково-практичної конференції. - Харків, 2013. - С. 86 - 90. 
16. Рудченко Д.Г., Сердюк В.Р. О воможности использования 
композитной арматуры в технологии производства и использования 
автоклавного газобетона. Журнал «Будівельні матеріали та вироби» 2020. №1-
2. –С.8-14. 
17. Мулин, Н. М. Стержневая арматура железобетонных конструкций/ 
Н. М. Мулин. - М.: Стройиздат, 1975. - 233 с. 
18. ДБН В.2.6-98:2009 "Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні 
положення". 
19. Marta Baena Munoz. Study of bond behaviour between FRP 
reinforcement and concrete. Technology doctorate program. – Girona. 2010.-308 p.  
20. Baena, M. Experimental study of bond behaviour between concrete and 
FRP bars using a pull-out test / Marta Baena, Lluís Torres, Albert Turon, Cristina 
Barris// An International Journal «Composites Part B: Engineering». – United 
Kingdom, 2009. – P. 784-797. 
21. Sandstrom, Ryan James. Bond behavior of fiber reinforced polymer bars 
under hinged beam conditions: Requirements for the Degree Master of Science in 
Civil and Environmental Engineering. – 2011.  
22. Bakis, C. E. Evaluation of Crack Width and Bond Strength in GFRP 
Reinforced Beams Subjected to Sustained Loads / C. E. Bakis, T. E. Boothby // 
Proceedings of the 4th International Conference on Advanced Composite Materials 
in Bridges and Structures – ACMBS-IV, M. El-Badry and L. Dunaszegi, eds., – 
2004. – P. 119-125.164 
23. Mazaheripour, H. Experimental study on bond performance of GFRP bars 
in self-compacting steel fiber reinforced concrete/H. Mazaheripour, J.A.O. Barrosa, 
J.M. Sena-Cruza, M. Pepeb, E. Martinellib//Composite Structures.-2013. - 95.- P. 
202–212. 
24. De Lorenzis, Laura. Anchorage Length of Near-Surface Mounted Fiber-
Reinforced Polymer Bars for Concrete Strengthening - Experimental Investigation 
and Numerical Modeling/ Laura De Lorenzis, Karin Lundgren, Andrea Rizzo // ACI 
STRUCTURAL JOURNAL.-2004.-№ 101.- р. 269-278 47. De Lorenzis, Laura. 
Bond Between Near Surface Mounted FRP Rods and Concrete in Structural 
Strengthening/ Laura De Lorenzis //ACI Structures Journal. -2002.-№ 2. - P. 123-
133. 
25. Zhang, H. X. Bond behavior and modeling of fiber reinforced polymer 
bars to concrete under direct pullout/ H. X. Zhang, J. Li// Asia-Pacific Conference 
on FRP in Structures, 2007. -739-744 p. 49. Gao, D. Bond Properties of FRP Rebars 
to Concrete / D. Gao, B.  
26. Benmokrane, B. Tighiouart // Technical Report, Department of Civil 
Engineering, University of Sherbrooke. – Quebec, Canada, 1998. – 27 p. 
 27. Bond stress-slip characteristics of FRP Rebars. Technical report / 
L.J.Malvar.- Naval Facilities Engineering Service Center, Port Hueneme, 1994 .-
51p.  
28. Wai, How Soong. Bonding between the concrete and fiber reinforced 
plastic (frp) rods: A Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies in Partial 
Fulfillment of the Requirements For the Degree of master of science. - Manitoba, 
2001. – 127 p. 
27. Hamdy, M. Mohamed. Pullout capacity behaviour of FRP-headed rebars// 
The 6th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering – CICE:  
Rome, Italia,  2012. 
28. Tastani, P. Bond of GFRP Bars in Concrete: Experimental Study and 
Analytical Interpretation / S. P. Tastani, S. J. Pantazopoulou // Journal of composites 
for construction. - 2006.-p. 381-391. 
29. Ametrano, Dave. Bond characteristics of glass fibre reinforced polymer 
bars embedded in high performance and ultra-high performance concrete.  Theses 
and dissertations. - Toronto, Canada, 2011. 
30. Bond stress-slip characteristics of FRP Rebars. Technical report / 
L.J.Malvar.- Naval Facilities Engineering Service Center, Port Hueneme, 1994 .-
51p. 
31. Mohamed, A.A. Bond Durability of Basalt Fibre-Reinforced Polymers 
(BFRP) bars under freeze-and-thaw conditions: Maître ès sciences (M.SC) : 
Mohamed Amine Ammar.- Québec, Canada , 2014.-105. 
32. Ametrano, Dave. Bond characteristics of glass fibre reinforced polymer 
bars embedded in high performance and ultra-high performance concrete.  Theses 
and dissertations. - Toronto, Canada, 2011. 
 33. Pepe, M. Numerical calibration of bond laws for GFRP bars embedded in 
Steel fibre-reinforced self-compacting concrete/ M. Pepe, H. Mazaheripour, J. 
Barros, J.Sena-Cruz, E. Martinelli //Composites Part B: Engineering. - 2013. - № 
50. - P. 403-412. 
34. Mazaheripour, H. Experimental study on bond performance of GFRP bars 
in self-compacting steel fiber reinforced concrete/H. Mazaheripour, J.A.O. Barrosa, 
J.M. Sena-Cruza, M. Pepeb, E. Martinellib//Composite Structures.-2013. -№  95.-P. 
202–212. 
35. Kachlakev, Damian I. Bond Strength Investigations and Structural 
Applicability of Composite Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Rebars: thesis for the 
dissertation. 
36. Esfahani, M.Reza. Bond strength of GFRP reinforcing bars in normal and 
self-consolidating concrete/ M.Reza Esfahani, M.Reza Kianoush, M.Lachemi 
//Canadian journal of civil engineering.-2005.-№32.-P.553-560.  
37. Khorramabadi, M. Taher. Differences between FRP bond behavior in 
cracked and uncracked regions/ M. Taher Khorramabadi, C.J. Burgoyne // Special  
ublication.-2011.-18p. 
38. Davalos, Julio F. Effect of FRP bar degradation on interface bond with 
high strength concrete/ Julio F. Davalos, Yi Chen , Indrajit Ray // Cement & 
Concrete Composites.-2008.-№30.-P.722-730.  
39. Shahidi,  Fazlollah. Bond degradation between FRP bars and concrete 
under sustained  loads: thesis for the dissertation Fazlollah Shahidi.- Saskatoon, 
2003.-239 p. 
40. Дослідження роботи елементів конструкцій, армованих неметалевою 
арматурою: Технічний звіт/Філін А.П., Йохельсон Н.Є., Александров П.Є., 
Донська З.І.-Ленінград: Механічна лабораторія імені 
проф.Н.А.Білелюбського, 1967 .-59с. 
41. Katz, A. Effect of High Temperature on Bond Strength of FRP Rebars/ 
Katz, A., Berman, N., Bank, L.C.  // ASCE Journal of Composites for Construction, 
Vol. 3.-1999.- No. 2. 
42. Kustikova, Yu. O. Theoretical studies of the activation of the surface of 
basalt-plastic reinforcement based on polymer components / Yu. O. 
Kustikova//International Journal for Computational Civil and Structural 
Engineering.-2014.-№ 10.-С110-112. 
43. Katz, A. Effect of High Temperature on Bond Strength of FRP Rebars/ 
Katz, A., Berman, N., Bank, L.C.  // ASCE Journal of Composites for Construction, 
Vol. 3.-1999.- No. 2.  
44. Камлюк, А.Н. Влияние теплового воздействия пожара на 
механические свойства композитной арматуры./ А.Н. Камлюк, А.В. 
Спиноглазов, А.С. Дробыш//Вестник Командно-инженерного института МЧС 
Республики Беларусь. -2015.-№2. С. 4-11.  
45. Galati, Nestore. Thermal effects on bond between frp rebars and concrete 
/ [электронный ресурс] Nestore Galati, Bryan Vollintine. - Режим доступа: 
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X05002046. 
46.Abrams, D.A. Test of bond between concrete and steel/ D.A.Abrams, 
University of Illinois, Engineering Experimental Station.- 1913. - № 71. 
47. Гіздатуллін Антон Рінатович. Спільна робота полімеркомпозитної 
арматури з цементним бетоном у конструкціях: дисертація ... кандидата 
Технічних наук: 05.23.05 / Гіздатуллін Антон Рінатович; 
48. Р-16-78. Посібник з розрахунку конструкцій зі склопластиковою 
арматурою. - М.: НИИЖБ, 1978. - 27 с.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
