Индустрия строительства постоянно развивается. На рынке появляются новые материалы, отвечающие высоким требованиям. Жилые и промышленные здания строят в короткие сроки. При их строительстве применяются различные современные материалы и инновационные технологии. Недавно на суд застройщиков была представлена стеклопластиковая арматура, которая начала конкурировать с проверенными временем стальными прутами.
Плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры
Стеклопластик обладает преимуществами перед сталью, которые стоит подробно рассмотреть.
Плюсы
- Меньший удельный вес. Масса строения уменьшается в разы, а это немаловажно в определенных условиях строительства.
- Стойкость к коррозии - не ржавеет и не гниет.
- Показатели прочности на разрыв и сжатие у нее намного лучше, что важно для строительства многоэтажных сооружений.
- Устойчивая к агрессивной, химической среде.
- Диапазон применения при различных температурах - от -60 до +100 градусов.
- Применима в любых географических широтах.
- Простота и удобство транспортировки. Арматура из стеклопластика продается в небольших бухтах, они компактны, так что при необходимости могут перевозиться на легковых автомобилях.
- Быстрый и практичный монтаж. Резать материал можно болгаркой, а соединять элементы между собой пластиковыми хомутами. Но стоит отметить, что при работе с этим материалом нужно применять средства защиты, как дыхательных путей, так и рук.
- Абсолютная радио прозрачность этого вида армирования.
- Выгодная с экономической точки зрения - невысокая стоимость подобного материала. При этом в местах, где необходимо применить металлические пруты сечением 12 мм, можно использовать арматуру из стеклопластика 8 мм в диаметре.
- Не проводит электрический ток, что делает ее предпочтительней при строительстве зданий и сооружений в энергетике.
Минусы
Несмотря на положительные стороны, без минусов не обошлось.
- Малая упругость на изгиб. Если проектируются несущие конструкции, то это обязательно следует учесть.
Обустроить сварные швы на этой арматуре не получится, но это зачастую нецелесообразно, если не предусмотрено проектом. - Малая прочность при высоких температурах. Как только материал нагревается до 600 градусов, все его прочностные характеристики полностью исчезают, так как высокая температура изменяет структуру материала.
- Хотя минусов не так много, но при строительстве их нужно обязательно учитывать.
Плюсы и минусы стальной арматуры
У продукции из стали также есть свои достоинства и недостатки.
Плюсы
- Проверенная временем. Уже давно разработаны стандарты выпуска материала. Есть нормативные документы, в которых указана стальная арматура.
- Разнообразное количество сечений прутков. Выпускается в диапазоне от 3 до 80 мм.
- Большой и предсказуемый срок эксплуатации. Такая арматура служит более 50 лет, при условии не соприкосновения с водой и химической средой.
- Имеет хорошие показания на изгиб. У этого материала упругость в 4 раза лучше стеклопластиковой арматуры. Показатели прочности на изгиб у нее намного больше.
- Доступность. Продается на многих строительных рынках.
- Несколько способов монтажа. Можно связать проволокой, скрепить хомутами или применить сварку.
- Экологичность. Негативное воздействие на человеческий организм равно нолю.
- Простота изготовления анкеров. Если прут нагреть простой горелкой, то его просто загнуть в угол 90 градусов. С учетом этого, легко изготавливать анкерные элементы прямо на строительной площадке.
- Отличная адгезия с бетонным раствором. У раствора и арматуры коэффициент линейного расширения практически одинаковый, что позволяет получить долговечный тандем.
- Морозоустойчивость. Если арматура устанавливается в местах с большими отрицательными температурами, то ее структура остается неизменной.
Минусы
- Ограничение по длине прутков. Максимальная длина элементов стальной арматуры 11,7 метра, редко встречаются прутья 12 метровой длины.
- Большая удельная масса. Для доставки этого материала на площадку, потребуется специальная грузовая техника.
- Склонность к коррозии. Когда на сталь воздействует агрессивная среда или вода, то скорость коррозии составляет от 0,1 до 1,5 мм в год.
- Специальные требования к хранению. Нельзя долго хранить в условиях открытой площадки и на земле, ржавчиной материал покрывается за несколько месяцев.
Как видим недостатки, не сопоставимы по количеству с положительными сторонами.
Сравнение стеклопластиковой и стальной арматуры
- Стеклопластиковая обладает большей прочностью на разрыв, но стальные прутья имеют упругость в 4 раза выше.
- Прочность и коэффициент линейного расширения у арматуры из металла больше и схож с бетоном, чего нельзя сказать о СПА.
- Стеклопластик не проводит ток, а металл - электропроводный.
- Диапазон сечений у стальных конструкций намного больше, поэтому их применение на сложных строительных объектах не заменит стеклопластиковая арматура.
- Стеклопластик продается в бухтах - 50, 100 и 150 м.
- Стоимость арматуры из композита намного меньше, чем металлической.
Если рассматривать прочность этих материалов, то стоит учесть, что стеклопластиковая арматура имеет меньшую прочность на изгиб. При строительстве тяжелого здания прутки берут большего сечения, чем у стального материала. По факту разница в цене, в масштабах стройки, остается под вопросом.
В заключение
Из сравнительного анализа понятно, что стеклопластиковая арматура хорошо подойдет для частного строительства домов из легких материалов. Для сооружения сложных и тяжелых конструкций следует применять стальную. Однозначный ответ на вопрос: что лучше - стальная или стеклопластиковая арматура, дать сложно.
Современный мир меняется стремительно, и это касается и строительной сферы - новых технологий и материалов. Сегодня применение композитной арматуры в строительстве не является массовым, и главная причина тому - недостаток информации и реальных, независимых отзывов от строителей. Ведь куда более привычнее и надежнее использовать старую, добрую арматуру из металла, характеристики которой хорошо известны и подтверждены временем.
Но арматура из композитных материалов применяется в западных странах с 70-х годов, и получила довольно высокую оценку. Хотя и там ей не удалось вытиснить сталь.
У нас в стране многие до сих пор спрашивают: стеклопластиковая арматура что это? И получают массу информации - как фантастически хвалебную (как правило, исходящую от самих производителей пластиковой арматуры), так и сильно негативную (производителям стальной арматуры конкуренты тоже не нужны). Мы же попробуем спокойно и непредвзято проанализировать достоинства и недостатки композитной арматуры.
Как производят композитную арматуру?
Начнем с того, что термин «композитная арматура» объединяет в себе все виды неметаллической арматуры, произведенной на базе разного типа волокон, которые используются как армирующая основа прута. Волокна, из которых производят арматуру, могут быть следующие:
- 1. базальтовое волокно;
- 2. стеклянное волокно;
- 3. арамидное волокно.
- 4. углеродное волокно.
Таким образом, виды композитной арматуры, в зависимости от применимых волокон, следующие:
- 1. Базальтопластиковая арматура, обычно черного цвета (АБП);
- 2. Стеклопластиковая арматура, светло-желтого цвета, однако благодаря красящим добавкам, цветовая гамма широкая (АСП);
- 5. Комбинированная арматура (на основе волокон разных типов).
Любая композитная арматура производиться на одном и том же оборудовании, технология также не отличается. Разница лишь в типе волокон. В настоящее время существует несколько методов производства:
1. Пучок волокон, предварительно сформировав пруток - основной стержень арматуры, пропитывают эпоксидной смолой и вытягивают. Затем пучок волокон протягивают валами, одновременно наматывая на него жгут, сделанный из тех же волокон с применением смол. Жгут в данном процессе выполняет две задачи - плотно прижимает волокна стержня, и служит ребрами арматуры, которые улучшат в будущем адгезию арматуры и бетона. После этого арматура проходит этап сушки в печи, и вот, арматура готова. Этот метод является самым старым, им пользуются почти все российские производители пластиковой арматуры.
1.Система подачи волокна (стекловолокно, углеволокно, базальтовое волокно)
2.Полимерная ванна (полиэфирные, эпоксидные смолы)
3. Преформовочное устройство
4.Фильера
5.Зоны нагрева/охлаждения фильеры
6.Тянущая машина
7.Отрезная машина
2. Второй метод отличается от первого лишь тем, что жгут наматывают на стержень с очень сильным усилием, он буквально вдавливается в основной пруток, в результате чего ребра формируются из волокон самого стержня. Такая арматура более долговечная, чем произведенная первым методом, поскольку риска отваливания ребер нет. Однако найти подобную арматуру российского производства почти невозможно, так как большинство пользуется первым методом.
3. Третий метод также похож на первый, однако стягивающий жгут здесь не формирует ребра, а только лишь стягивает волокна прутка до момента полимеризации в печи. Для сцепки с бетоном на арматуру наносят слой абразива - кварцевый песок. Такой вид арматуры имеет самую плохую сцепку с бетоном, и ко всему - самый маленький срок службы. Дело в том, что эпоксидная смола довольно быстро разрушается в щелочной среде бетона, а полиэфирные смолы, которые не боятся щелоча, крайне редко применяются производителями в России.
4. Наконец, арматура, изготовленная методом «пултрузии». При этом волокна формируются в стержень, пропитываются полимерными смолами, протягиваются через фильеры с разным сечением, расположенных по убыванию. Такой метод позволяет формировать периодический рельеф (ребра) с высокой точностью, благодаря чему их можно использовать как резьбу (например, как стяжной винт для опалубки, со стеклопластиковой или стальной гайкой). Арматура, произведенная таким способом, отличается высоким качеством, долговечностью и высокой ценой. Кроме того, в России такая арматура почти не производится.
Если поискать, то в продаже можно найти уж совсем непривычный материал - композитную арматуру с внутренней полостью. Несмотря на свою экзотичность, арматура-трубочка заслуживает внимание - ведь благодаря полости увеличивается диаметр, и при одинаковом количестве волокон, арматура с полостью имеет большую площадь соприкосновения с бетоном, а значит и лучшую адгезию.
Композитная арматура плюсы и минусы
Как и любой строительный материал, арматура из композита имеет свои преимущества и недостатки. Плюсы композитной арматуры:
1. Вес - неметаллическая арматура практически пушинка, в сравнении с металлической. Вес композитной арматуры в 10-12 раз меньше, чем равной по прочности стальной. Например, 1 метр пластиковой арматуры 10 мм весит 100 грамм, а стальной того же диаметра - 617 грамм. А то, что пластиковая скатывается в бухты, позволяет погрузить несколько бухт (метраж бухты обычно 100-200 метров) арматуры в багажник легкового автомобиля.
2. У композитной арматуры впечатляющая прочность на разрыв - в 2,5-3 раза больше, чем у стальной (конечно же, имеется ввиду при равном диаметре). Таким образом, композитная арматура 12 мм диаметром, заменяет стальную диаметром 14-16 мм. Отсюда строителями и производителями используется термин «равнопрочностная замена».
3. Стоимость композитной арматуры на сегодня ниже, чем на металлическую, хотя еще несколько лет назад было наоборот. Причем цена на стальную арматуру стабильно растет, тогда как композитную остается почти на месте.
4. Еще один плюс - композитная арматура продается в бухтах по 100-200 метров, что позволяет значительно сократить количество обрезков при армировании конструкций.
Но не все так безоблачно, есть и минусы композитной арматуры:
1. Основным минусом композитной арматуры специалисты называют низкий модуль упругости, в 4 раза ниже чем у стальной - и это при равном диаметре. Конечно, это не критичный недостаток, главное произвести дополнительные расчеты, и лучше, если это сделают специалисты. Или наш калькулятор .
2. Гнуть композитную арматуру можно только на производстве, на строительной площадке согнуть под углом ее не получится. Правда, элементов в виде прутков под углом обычно требуется немного, к тому же их можно заменить стальной арматурой.
3. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высокой температуры - при 100 градусах она перестает быть упругой и легко ломается.
4. Сварка при использовании композитной арматуры недопустима, хотя некоторые специалисты ставят это в преимущество. Действительно, при армировании хоть стальной, хоть пластиковой арматурой, и ту и другую в основном вяжут проволокой или пластиковыми стяжками.
Существует ошибочное утверждение, что вязать композитную арматуру можно только пластиковыми стяжками (хомутами). Конечно же, это не так. Более того, мы рекомендуем вязать обычной обожженной стальной вязальной проволокой. Процесс вязки композитной арматуры ничем не отличается от вязки металлической арматуры. Да и цель одна - зафиксировать каркас до момента набора прочности бетона, далее уже не важно вообще, чем и как вязали стеклопластиковую арматуру.
Кстати, необходимо сказать несколько слов о резке композитной арматуры. Не все знают, что перерубать, перекусывать или перепиливать стеклопластиковую арматуру можно, но совсем не нужно. Оптимальный вариант разрезать композит - при помощи болгарки. Дело в том, что перекусывание или перерубание создает микротрещины, которые хоть и не видны невооруженным взглядом, однако уходят глубоко в стержень. В трещины попадает вода и щелочь, а при заморозки-разморозки трещины будут расширяться, разрушая постепенно арматуру.
Важно! При резке композитной арматуры следует принять необходимые меры безопасности - защитить глаза и органы дыхания, поскольку мелкая пыль от базальтовых или стеклянных волокон крайне вредна.
Где применяется стеклопластиковая арматура
Применение композитной арматуры в строительстве достаточно широкое, хотя в России и не очень распространенное. В основном ее применяют при устройстве фундаментов в частном домостроении, при строительстве дорог, производстве плит. Часто ее используют для создания гибких связей между кирпичной кладкой, для улучшения характеристик стен и т.д.
Если у вас есть опыт использования композитной арматуры - пожалуйста, делитесь в комментариях!
Которая появилась на строительном рынке относительно недавно, имеет как достоинства, так и недостатки, о которых обязательно должен быть осведомлен потребитель. Несмотря на заверения производителей в том, что данная продукция является полноценной заменой металлической арматуры, не во всех ситуациях ее применение можно считать обоснованным.
Что собой представляет арматура из стеклопластика
Так называемая композитная арматура – это стержень из стеклопластика, вокруг которого намотана углепластиковая нить, служащая не только для усиления конструкции такого изделия, но и для обеспечения его надежного сцепления с бетонным раствором. У арматуры данного типа есть как плюсы, так и минусы, и к ее использованию следует подходить очень взвешенно.
Элементами для фиксации углепластиковых арматурных прутков между собой служат пластиковые хомуты. Удобно, что для соединения элементов такой арматуры не требуется использование сварки, что, несомненно, является большим плюсом.
Оценивая целесообразность использования стеклопластиковой арматуры, необходимо рассмотреть все плюсы и минусы ее применения в отдельных ситуациях. Такой подход позволит обеспечить высокую эффективность этого материала как средства укрепления строительных конструкций различного назначения.
Если не учитывать характеристики стеклопластиковой арматуры и не сопоставлять их с параметрами аналогичных изделий, изготовленных из металла, можно нанести серьезный вред будущей строительной конструкции или элементам отделки. Именно поэтому прежде чем приступать к выбору элементов для армирования конструкций из бетона, следует разобраться, в каких случаях применение тех или иных изделий является более целесообразным.
Основные преимущества
Среди преимуществ, которыми отличается углепластиковая арматура, стоит выделить следующие.
- Важным преимуществом стеклопластиковой арматуры является ее небольшой удельный вес, что дает возможность использовать ее для армирования легких конструкций из ячеистого бетона и некоторых других строительных материалов. Это позволяет значительно снизить вес конструкций, которые армируются с ее помощью. Между тем вес обычной бетонной конструкции при использовании стеклопластиковой арматуры снизится незначительно, так как сам строительный материал обладает внушительной массой.
- Низкая теплопроводность также относится к преимуществам стеклопластиковой арматуры. При использовании такой арматуры в бетонных конструкциях не образуется мостиков холода (чего нельзя сказать об армирующих элементах из металла), что значительно улучшает их теплоизоляционные параметры.
- Высокая гибкость стеклопластиковой арматуры позволяет отгружать ее заказчику в бухтах, а не нарезанной отдельными прутками. Благодаря компактной форме упаковки транспортировать такую арматуру значительно проще, для чего можно использовать багажник любого легкового автомобиля, а это серьезно сокращает расходы на доставку материала к месту выполнения строительных работ. Использование армирующих элементов, которые отгружаются не нарезанными прутками, а в бухтах, позволяет также снизить расходы материала за счет уменьшения количества нахлестов. Это положительным образом сказывается как на прочностных характеристиках будущей бетонной конструкции, так и на ее стоимости, что особенно важно при выполнении строительных работ.
- Достаточно спорным считается такое преимущество стеклопластиковой арматуры, как ее долговечность внутри бетонной конструкции. Арматура из металла, находясь в изолированном состоянии, также не подвергается негативному влиянию внешних факторов, что обеспечивает долговечность ее использования.
- Углепластиковая арматура – это диэлектрический материал, что является преимуществом изделий из данного материала. Проводящая электрический ток металлическая арматура больше подвержена коррозии, что негативным образом сказывается на ее долговечности.
- По сравнению с армирующими элементами из металла, стеклопластиковые изделия не подвержены воздействию химически активных сред. Такое преимущество стеклопластиковой арматуры особенно актуально в случаях возведения строений в зимнее время, когда в бетон добавляются различные солевые растворы, ускоряющие процесс застывания.
- Являясь диэлектриком, углепластиковая арматура не создает радиопомех внутри здания, в отличие от металлических прутков. Такое преимущество важно тогда, когда в бетонной конструкции имеется много армирующих элементов. В противном случае использование композитной арматуры не станет минусом, но будет не столь актуально.
Имеются у стеклопластиковой арматуры и недостатки, о которых также следует знать ее потенциальным потребителям.
Главные недостатки
Недостатки стеклопластиковой арматуры связаны со следующими ее характеристиками.
- К минусам стеклопластиковой арматуры относится, в частности, то, что она не выдерживает воздействия высоких температур. В то же время сложно представить ситуацию, когда арматурный каркас, находящийся внутри бетона, может быть нагрет до температуры 200 градусов.
- Достаточно высокая стоимость – это условный недостаток, если учитывать тот факт, что для армирования бетонных конструкций можно использовать стеклопластиковую арматуру меньшего диаметра в сравнении с изделиями из металла.
- Арматура из углепластика плохо гнется. Этот недостаток ограничивает ее использование при создании укрепляющих каркасов для бетонных конструкций. Между тем выполнить гнутые участки арматурного каркаса можно и из стальных элементов, а затем нарастить их при помощи стеклопластиковых прутков.
- Арматура, изготовленная из стеклопластика, плохо выдерживает нагрузки на излом, что очень критично для бетонных конструкций. Соответственно, их усиливающий каркас должен успешно выдерживать такие нагрузки, чем не может похвастаться арматура, выполненная из композитных материалов.
- В отличие от металлического арматурного каркаса, стеклопластиковые изделия обладают меньшей жесткостью. Из-за этого недостатка они плохо переносят вибрационные нагрузки, возникающие при их заливке с помощью автомобильного миксера. При использовании такой техники арматурный каркас подвергается значительным механическим нагрузкам, которые могут вызвать его поломку и нарушение пространственного положения его элементов, поэтому к жесткости подобных бетонных конструкций предъявляются достаточно высокие требования.
Рассматривая преимущества и недостатки стеклопластиковой арматуры, сложно сказать, насколько она лучше или хуже изготовленной из металла. В любом случае к выбору этого материала следует подходить очень обоснованно, используя его для решения тех задач, для которых он действительно предназначен.
Сферы применения стеклопластиковой арматуры
Арматура, изготовленная из композитных материалов, правила укладки которой несложно изучить по соответствующим видео, используется и в капитальном, и в частном строительстве. Поскольку капитальное строительство осуществляется силами квалифицированных специалистов, которые хорошо знакомы с нюансами и недостатками применения тех или иных строительных материалов, остановимся на особенностях использования такого материала при возведении частных малоэтажных строений.
- Арматура, изготовленная из композитных материалов, успешно используется для укрепления фундаментных конструкций следующих типов: ленточных, высота которых больше, чем глубина промерзания почвы, и плитных. Применение арматуры из углепластика для укрепления фундаментов целесообразно лишь в тех случаях, когда строение возводится на хорошем грунте, где бетонные основания не будут подвергаться нагрузкам на излом, которые стеклопластиковые элементы могут просто не выдержать.
- При помощи стеклопластиковой арматуры укрепляют стены, кладка которых выполняется из кирпича, газосиликатных и других блоков. Следует отметить, что в качестве связующего элемента стен композитная арматура очень популярна среди частных застройщиков, которые используют ее не только для укрепления кладки несущих конструкций, но и для обеспечения их связки с облицовочными перегородками.
- Этот материал активно используется и для связки элементов многослойных панелей. Структура последних включает в себя слой утеплителя и бетонные элементы, которые и связываются между собой при помощи стеклопластиковой арматуры.
- Благодаря тому, что арматура рассматриваемого типа лишена такого недостатка, как подверженность коррозии, ее часто используют для укрепления различных гидротехнических сооружений (к примеру, плотин и бассейнов).
- В тех случаях, когда необходимо эффективно увеличить жесткость клееных деревянных балок, их также укрепляют при помощи стеклопластиковой арматуры.
- Используется этот материал и в дорожном строительстве: с его помощью укрепляют слой асфальтового полотна, который подвергается повышенным нагрузкам в процессе своей эксплуатации.
Резюмируя все вышесказанное, следует отметить, что применять стеклопластиковую арматуру можно достаточно эффективно, если учитывать ее недостатки и связанные с ними ограничения, которые оговариваются производителем.
Способна ли арматура из стеклопластика заменить аналоги из металла
Несмотря на то, что арматура, изготовленная из композитных материалов, является достаточно новым материалом на строительном рынке, уже можно найти множество рекомендаций (и даже видео) по ее применению. Учитывая данные рекомендации, можно сделать вывод о том, что применять стеклопластиковую арматуру лучше всего для укрепления стен, возводимых из кирпича и строительных блоков, а также для связи несущих стен с межкомнатными перегородками.
Композитная арматура (из пластика) в последние годы часто составляет конкуренцию обычной стальной. Это объясняется рядом ее достоинств. Но у такого материала есть и свои недостатки, и особенности его применения. Часто реклама мешает объективной оценке того и другого, и сегодня в статье будут представлены характеристики этого материала, рассказано о его видах и сферах применения.
Материалы для изготовления
На сегодня рынок композитно арматуры представлен тремя видами таковой:
- стеклопластиковой ;
- базальтопластиково й;
- углепластиковой .
Арматура из стеклопластика
Первый вид арматуры делается из стеклопластика. Эта технология появилась в СССР около 50 лет назад. Тогда стал набирать обороты печатный монтаж в радиоэлектронике, и в качестве материала для плат стал использоваться текстолит, когда основой служила ткань, а скрепляющим составом - искусственная смола. Позже вместо обычной ткани стали использовать стекловолокно, и это расширило применение стеклопластика.
Он занял свое место в авиастроении, производстве мебели и товаров для дома, а иногда даже в военной промышленности. Постепенно он стал применяться и в строительстве, и стеклопластиковая арматура стала отличным вариантом для каркасов фундаментов, работающих в агрессивных условиях - например, в воде.
Материалами для стеклопластика служат стекло и эпоксидная смола.
Это материал содержит не стекловолокно, а базальтовое. Технология его изготовления проще, чем стеклянного, ведь для производства стекла требуется несколько видов сырья, а для базальтопластика
- только базальт.
По сравнению с предыдущим композитом, базальтопластик отличается более высоким модулем упругости и пределом прочности, обладает меньшей теплопроводностью, но несколько большим весом.
Углепластик из карбонового волокна
Изготавливают его из карбонового волокна и тех же смол, но материал этот дорог. Связано это с технологией производства карбоновой нити - основы таких материалов. Технологический процесс
требует точного соблюдений параметров температуры и времени обработки, поскольку исходным сырьем для них служат органические волокна.
Углепластики активно используются в автомобилестроении, производстве спортивных товаров, авиа- и судостроении, науке.
Углепластиковая арматура прочнее стеклопластиковой и имеет больший модуль упругости, но не лишена и недостатков. Так, велика хрупкость этого материала, что не позволяет использовать его в длинных напряженных конструкциях вроде плит перекрытий.
Технология производства композитной арматуры
Существуют три способа изготовления арматурных стержней из композита. Они имеют английские названия, которые отражают суть технологии.
Нидлтрузия - это скрутка отдельных волокон в одно с одновременной пропиткой и оплеткой. Позволяет удешевить процесс ввиду высокой скорости таких технологических линий. Придание характерного для арматуры рельефа достигается обмоткой нитями периодического профиля. Чем толще арматура, тем большее число нитей используется. Так, пруты до 10 мм сечением обматываются одной нитью, от 10 до 18 - двумя, а выше - четырьмя. Изделия, изготовленные по такому методу, имеют хорошее сцепление с бетоном благодаря своему рельефу - и это при том, что у композитных материалов низкий коэффициент сцепления.
Метод плейнтрузии заключается в предварительной формовке основного стержня и последующей обмотки его спирально в двух направлениях.
Самый старый способ изготовления композитной арматуры - пултрузия . Она представляет собой протяжку сформованного, пропитанного и уже отвердевшего волокна через систему фильер, которые при температуре полимеризации пластика окончательно придают арматуре нужную форму и вытягивают ее. Этот способ отличает более низкая скорость производства и более высокая себестоимость.
Сравнение качественных характеристик
Чтобы сравнить различные виды композита, а также провести сравнение их со сталью, можно воспользоваться следующей таблицей.
Помимо этого, композитная арматура обладает таким свойством, как хрупкость , что отличает ее от стальной в худшую сторону. Из-за этого, а также ввиду своей неустойчивости к высоким температурам, она не применяется в конструкциях, испытывающих сильные изгибающие нагрузки и в тех местах, которые подвержены риску пожаров .
Достоинства материала
Композитная арматура имеет ряд преимуществ перед стандартной стальной. К ним относятся:
- Повышенная прочность на растяжение . Она может в разы превышать таковую у стали.
- Устойчивость к коррозии . Пластмассовая арматура не ржавеет.
- Низкий коэффициент теплопередачи. В отличие от металла, пластик не создает мостиков холода .
- Пластиковая арматура не работает как антенна - ведь она представляет собой диэлектрик и диамагнетик. Поэтому вероятность радиопомех в сооружениях с таким армированием нулевая.
- Малый удельный вес . Стальная арматура в несколько раз тяжелее.
- Температурный коэффициент расширения тот же, что и у бетона , поэтому образование трещин по этой причине исключено.
Недостатки композитных материалов
Достоинства композитных материалов часто не могут быть полностью раскрыты из-за недостатков, которые обнаруживают себя в ряде случаев применения. Это прежде всего:
- Низкий модуль упругости . Пластиковая арматура не жёсткая, упругая деформация ее находится в низких пределах (то есть способность вернуться к изначальной форме после прекращения нагрузки ниже).
- Хрупкость . При приложении изгибающих усилий такая арматура не гнется, а ломается. В связи с этим загнуть ее без нагрева невозможно.
- Низкая термостойкость . Стеклопластик при достижении 150 градусов теряет свои положительные свойства, а при 300 - просто разрушается, при этом выделяя токсические вещества. Углепластики имеют более высокие рабочие и предельные температуры, поскольку сами по себе дороги и полимеры при их изготовлении используются более дорогие, но и хрупкость у них выше, чем у других видов. Сталь может работать до 600-750 градусов, прежде чем начнет размягчаться и плавиться.
Применение композитной арматуры
Композитные изделия очень хорошо зарекомендовали себя там, где статические нагрузки сочетаются с агрессивной средой - например, в гидротехнических сооружениях. Иногда такая арматура применяется сама по себе, иногда - вместе со стальной, что помогает использовать достоинства обоих видов и компенсировать недостатки друг друга.
Изделия из пластиков в виде сеток активно замещают стальные в кирпичной кладке с облицовкой, где предусмотрен воздушный зазор. Стальные сетки постепенно подвергаются коррозии, и иногда это приводит к плачевным последствиям (может отвалиться кусок облицовки). Композит лишен такого недостатка.
Равнозначная замена
Если рассматривать таблицу в предыдущей главе и технические характеристики конкретных изделий, то вопрос о равнозначности решается в зависимости от того, в каких условиях будет эксплуатироваться конструкция из армированного бетона.
Да, действительно, по прочности на разрыв стальная арматура в поперечном сечении 12 мм может быть заменена на стеклопластиковую 8 мм, а стальная 18 - стеклопластиковой 14. Но все это актуально тогда, когда эта арматура нужна исключительно для удерживания конструкции от расползания под нагрузкой. Проще говоря, так можно делать ленточные и плитные фундаменты.
А вот в ситуациях, когда имеет место прогиб, это правило не работает. Так, для изготовления перемычки или плиты перекрытия требуется увеличить число стержней в 4 раза - ведь модуль упругости у композита во столько же раз меньше. При усилении нагрузок в середине армированной композитом плиты она действительно не лопнет, но вот прогнется больше, и итогом может стать падение кусков бетона на голову.
Низкий предел упругости мешает использовать композиты при армировании бетонных столбов. Предел прочности бетона на сжатие достаточно высок, но при повышенных нагрузках на небольшую единицу площади, особенно если они неравномерны, модуль упругости может иметь реальное значение при сопротивлении разрушению.
На данный момент использование полимерной арматуры регламентировано СНИП 5201–2003, и в него внесены изменения в виде поправочных коэффициентов для расчета такой арматуры в различных условиях эксплуатации (приложение Л от 2012 года).
Основные нюансы продукции
За последние годы количество фирм, выпускающих композитную арматуру (особенно стеклопластиковую), выросло во много раз, а вот качество их продукции оставляет желать лучшего. Вот несколько способов распознать брак:
- Обратите внимание на цвет продукции. Качественная арматура в одной партии всегда одного цвета. Если это не так - значит, был нарушен температурный режим при производстве.
- Трещин и расслоений быть не должно. Их легко увидеть на срезе.
- Разрывы волокон снижают заявленные характеристики. Их тоже видно невооруженным глазом.
- Неравномерный профиль (навивка). Скорее всего, при производстве использовалось старое оборудование, где нарушена непрерывность.
Сейчас требования к композитным материалам будут ужесточаться. Стальной прокат дорожает, и пластиковая арматура имеет все шансы вытеснить стальную из достаточно большого сегмента рынка. Несомненно, этим пользуются не совсем добросовестные производители, поэтому следует быть начеку.
Армирование бетонных монолитных конструкций пластиковыми материалами находит все более широкое применение в строительстве. Это объясняется такими эксплуатационными качествами как высокая прочность, долговечность и отсутствие коррозии. Последнее обстоятельство является особенно важным при возведении гидротехнических сооружений, мостов и фундаментных оснований.
Производители строительных материалов выпускают 5 видов композитной арматуры из пластика:
- стеклокомпозитную или стеклопластиковую – АСК;
- углекомпозитную – АУК;
- базальтокомпозитную – АБК;
- арамидокомпозитную – ААК;
- комбинированную – АКК.
Из названия можно понять, какой материал является базовой основой для изготовления пластиковой арматуры.
Общее описание и технология изготовления
Благодаря низкой стоимости и хорошим эксплуатационным качествам, наибольшее распространение получила арматура из стекловолокна. Ее прочность немного ниже, чем у других композитов, но снижение затрат оправдывает ее применение. Для его изготовления используют:
- штапельное стекловолокно;
- эпоксидные термореактивные смолы в качестве связующего;
- специальные полимерные добавки для повышения прочности и улучшения других характеристик.
Композитная стеклопластиковая арматура для фундамента может иметь гладкую или рифленую поверхность. По технологии изготовления первоначально из стекловолокна формируют жгуты необходимого диаметра и пропитывают их эпоксидной смолой. После, для получения рифленого переменного сечения, поверхность гладкого прута обматывают по спирали шнуром, который так же сплетен из стекловолокон. Затем полученные заготовки полимеризируют в печи при высокой температуре и, после охлаждения, режут на прямые отрезки или сматывают в бухты.
Технические характеристики
Производство периодического профиля и технические характеристики стеклопластиковой арматуры регламентируются ГОСТ 31938-2012. Стандарт определяет:
- виды пластиковой арматуры в зависимости от применяемых материалов;
- номинальные диаметры в пределах от 4 до 32 мм;
- длину прямых стержней от 0,5 до 12 метров;
- возможность поставки материалов в бухтах при диаметре до 8 мм включительно;
- маркировку и условные обозначения;
- способы контроля качества;
- правила хранения и транспортировки.
Характеристика видов композитной арматуры. Вес материала зависит от величины поперечного сечения и может находиться в пределах от 0,02 до 0,42 кг/м.
Вес пластиковой арматуры. Данные о предельной прочности и упругости, приведенные в ГОСТ, показывают, что эти параметры превышают характеристики стального проката при одинаковых диаметрах. Это позволяет использовать полимерную арматуру в особо ответственных конструкциях или при необходимости уменьшения сечений армирующих материалов.
Область и способ применения
Пластиковая арматура является современной альтернативой металлическому прокату. Одинаковая форма прутов позволяет ее использование по технологии аналогично стальной. Арматурный каркас из композитной пластиковой арматуры формируется в виде плоской сетки или пространственной конструкции, предназначенной для усиления и повышения прочности железобетонных монолитов.
Полимерные армирующие материалы применяют при строительстве дорог, мостов, гидротехнических сооружений, колонн, стен, перекрытий, фундаментов и других монолитных конструкций.
Основная нагрузка приходится на продольные пруты конструкции. Они имеют большее сечение и расположены на расстоянии не более 300 мм друг от друга. Вертикальные и поперечные элементы могут находиться на расстоянии 0,5-0,8 м. Соединение отдельных прутов в местах пересечений осуществляется при помощи полимерных стяжек или вязальной проволоки. Стыковка отдельных стержней на одной горизонтальной линии осуществляется внахлест.
Преимущества пластиковой арматуры
При сравнении композитных прутов с металлическими (сравнение мы уже проводили в этой статье), явно определяется ряд плюсов и минусов пластиковой арматуры. К ним относят:
- уменьшение веса арматурного каркаса в 5-7 раз;
- более высокую прочность, позволяющую уменьшить диаметр стержней;
- устойчивость к коррозии и химическим веществам в составе бетона;
- простой монтаж и высокая скорость сборки армирующих каркасов;
- упрощенная технология создания конструкций круглой и овальной формы;
- отличные диэлектрические и теплоизоляционные свойства;
- удобство транспортировки.
Кроме этого, следует отметить неограниченную длину прутов у материалов, поставляемых в бухтах, а так же простой раскрой заготовок необходимой длины.
Арматура, изготовленная на основе стеклопластика, на 20-30% уступает по прочности другим композитам, но существенно дешевле. Поэтому такой материал пользуется более высоким спросом в строительстве.
Недостатки
В числе главных минусов композитных армирующих материалов специалисты называют:
- низкую предельную температуру использования, не превышающую 60-70°C;
- слабую механическую устойчивость при поперечных нагрузках;
- невозможность сгиба с малым углом закругления и необходимость использования специальных элементов.
Следует отметить отсутствие нормативной базы на применение полимеров для армирования бетона и, зачастую, недостоверные технические данные от изготовителя материала. Это затрудняет проведение расчетов и вынуждает собирать конструкции с запасом прочности.
Технология армирования фундаментов композитными материалами
Небольшой вес пластиковой арматуры для фундамента упрощает процесс сборки арматурного каркаса любой конструкции. При этом, благодаря повышенной прочности материала, диаметр поперечного сечения берется на один номер меньше, чем для металлических аналогов.
Технологический процесс монтажа бетонных монолитных конструкций с применением полимерных стержней состоит из следующих этапов:
- установка опалубки и отметка уровня заливки бетонной смеси;
- сборка и установка армирующего каркаса;
- заливка бетона в опалубку;
- снятие опалубочных щитов.
Работы по монтажу армированных монолитных конструкций необходимо выполнять в соответствии с принятыми проектными решениями. Конфигурация палубы должна полностью соответствовать размерам и форме фундамента. В качестве опалубочного материала можно использовать штатные щиты заводского изготовления, доски, влагостойкую фанеру или ДСП. Для несъемной опалубки чаще всего применяют листовой пенополистирол.
После сборки и закрепления опалубочных щитов, на их внутренней стороне, при помощи водяного уровня, делают отметки верхнего предела заливки бетонной смеси. Это сократит время выполнения работы и поможет более равномерно распределить бетон.
Пространственный армирующий каркас для ленточного фундамента
Схема армирования фундамента, укладки и диаметр прутьев всегда указываются в проекте. Применение композитной арматуры, особенно на основе углеволокна, позволяет уменьшить диаметр стержней на один размер. Укладка материала должна точно соответствовать расчетным данным. Сборка каркаса производится на ровной площадке.
Работа начинается с нарезки заготовок. Для этого из бухты отматывают отрезки необходимой длины и устанавливают из на подставки на высоте 35-50 мм над опорной подушкой или грунтом. После этого укладываются поперечные перемычки, согласно чертежу, и в местах пересечений связываются проволокой или стяжками. Таким образом будет собран нижний ряд пространственного арматурного каркаса.
На следующем этапе необходимо собрать решетку, полностью аналогичную первой, уложить ее сверху и после этого нарезать вертикальные стойки проектной длины. Первая стойка привязывается на углу плоских решеток, вторая — на соседнем пересечении, в итоге так постепенно образуется пространственная конструкция. Если горизонтальных рядов больше, то вторая решетка фиксируется на нужной высоте, а потом закрепляется следующая. Вертикальная стойка в этом случае представляет собой один целый отрезок.
При сборке каркаса необходимо помнить, что концы арматурных прутов должны находиться от опалубки на расстоянии 35-50 мм. Это создаст защитный слой бетона и увеличит эксплуатационный срок конструкции. С этой целью очень удобно использовать специальные пластиковые фиксаторы.
Пластиковые фиксаторы. На дно траншеи необходимо насыпать песчано-щебеночную подушку и хорошо ее утрамбовать. После этого слой песка рекомендуется накрыть геотекстилем или гидроизолирующим материалом. Это предотвратит поступление влаги к бетону и прорастание сорных растений.
Горизонтальное армирование плитных фундаментов
При заливке фундаментных оснований плитного типа применяют технологию горизонтального армирования. Ее главная особенность заключается в отсутствии поворотных и примыкающих участков. Обычно это две сетки, расположенные друг над другом из длинных прямых прутов и вертикальных стоек.
Все работы выполняются по месту. Сначала, по проектному чертежу, вяжется нижняя сетка, а поверх нее укладывается верхняя. После этого устанавливаются вертикальные стойки, как было рассказано для ленточных конструкций. Нижняя сетка должна быть обязательно установлена на подставки.
Заливка бетона на пластиковый арматурный каркас
Технологически заливка бетонной смеси ничем не отличается от работ при использовании стальной арматуры. Однако, учитывая меньшую прочность материала при боковом радиальном воздействии, уплотнение вибратором следует производить осторожно, чтобы не нарушить целостности пластиковых прутов.
