Композитна арматура: революція в дорожньому будівництві України

Група вітчизняних дослідників з Державного підприємства «Науково-дослідний інститут будівельного виробництва» та Державного університету «Київський авіаційний інститут» здійснила прорив у галузі дорожньої інфраструктури, розробивши унікальну методику застосування композитної арматури в жорстких покриттях автомобільних доріг та аеродромів.

Дослідження, проведене науковцями Валерієм Максименком, Олександром Дубиком, Анатолієм Карпенком та Сергієм Зіненком, демонструє перспективність використання неметалевої композитної арматури замість традиційної сталевої. Основна проблема класичної сталевої арматури — схильність до корозії, особливо в агресивних середовищах, що значно зменшує довговічність дорожніх покриттів.

Науковці провели комплексне дослідження, яке включало моделювання напружено-деформованого стану елементів жорсткого покриття в різних експлуатаційних умовах. Розрахунки виконувалися з використанням сучасних програмних комплексів «МОНО-МАХ САПР» та «ЛІРА САПР-2021», що дозволило максимально точно змоделювати поведінку конструкцій під навантаженням.

Експериментальна модель включала ділянку злітно-посадкової смуги, складену з трьох плит розміром 7,5×5 метрів, товщиною 0,4 метра. Дослідження враховувало складні геологічні умови, зокрема наявність кабельного переходу під дорожнім покриттям, що додатково ускладнювало розрахунки.

Порівняльний аналіз різних типів армування показав вражаючі результати. Композитна арматура АКС800 та АКС1000 демонструє значні переваги порівняно з традиційною сталевою арматурою А500С. Зокрема, при армуванні плити кабельного переходу вдалося досягти економії маси на рівні 27−32% без втрати міцності та надійності конструкції.

Дослідники встановили, що композитна арматура повністю забезпечує надійність жорсткого покриття навіть при найвищому класі наслідків СС3, який передбачає максимальні експлуатаційні навантаження, включаючи посадку важких літаків.

Важливим аспектом дослідження стало вивчення впливу різноманітних факторів на довговічність дорожніх покриттів. Науковці визначили необхідність подальших досліджень впливу динамічних навантажень, сезонних температурних коливань, геометрії навантажень та характеристик ґрунтової основи.

Серед ключових висновків дослідження — можливість зменшення діаметра арматурних елементів при використанні більш міцних композитних матеріалів. Так, для деформаційних швів стало можливим зменшення діаметра арматури з 25 до 22 мм без втрати несучої здатності конструкції.

Практичне значення роботи полягає в розширенні можливостей вітчизняного дорожнього будівництва, підвищенні довговічності інфраструктурних об'єктів та зниженні витрат на утримання доріг. Розроблена методика може бути впроваджена не лише в авіаційній, але й у автомобільній інфраструктурі.

Дослідження відкриває нові горизонти для вітчизняної науки та промисловості, демонструючи потенціал інноваційних матеріалів у критичній інфраструктурі. Подальші дослідження будуть спрямовані на поглиблене вивчення характеристик композитної арматури та розширення сфер її застосування.