Композитная арматура: применение в строительстве, характеристики и сравнение

СВОЙСТВА АРМАТУРЫ

Основными свойствами стеклопластиковой композитной арматуры является небольшой вес, за счет чего, ее легко транспортировать, при резке и вязке имеет хорошую технологичность и также позволяет формировать криволинейные участки. Стеклопластиковая композитная арматура обладает высокими показателями предела прочности на растяжение – он в 2,5 раза выше чем у металлической, имеет высокую химическую стойкость в случае воздействия на нее соли, кислоты и проч. (см. таблицу 1).

Среди ее свойств необходимо отметить то, что она является диэлектриком. Магнитное и электрическое поле, а также радиоволны не оказывают ощутимого влияния на характеристики прочности, обладает радиопрозрачностью. Показатель прочности остается стабилен, при низких температурах, благодаря одинаковому с бетоном коэффициенту теплового расширения, при совместной работе этих материалов, трещинообразования и порывов в бетонном слое практически нет.

Одновременно с этим стеклопластиковая композитная арматура имеет и ряд ощутимых недостатков: модуль ее упругости в 3,6 раза ниже в сравнении со стальной вследствие чего обладает низкой степень сопротивляемости деформации. Так же невысок уровень огнестойкости. Стеклопластиковая композитная арматура относится к самозатухающим материалом, имеет группу горючести Г – 1, и предельную рабочую температуру в бетоне не выше 200 °С, при превышении которой резко меняет свои свойства, что может быть причиной внезапного разрушения конструкции. В связи с чем ее применение в конструкциях, что могут быть подвержены воздействию высоких температур – недопустим.

При разрушении стеклопластиковой композитной арматуры отсутствует площадка текучести и имеет хрупкий характер, имея при этом более высокие показатели прочности, но дает резкое, внезапное, без видимых предварительно дефектов, разрушение конструкции.

Рис.2. Диаграмма напряжений.

По данным, С. П. Максимова, Ю. Б. Башкова, Е. П. Вшивкова – стеклопластиковую композитную арматуру не рекомендуется использовать в бетонных конструкциях ригеля, плитах перекрытия, колоннах, поскольку наблюдается низкий модуль Юнга, а как следствие жесткость и практически не имеет сопротивления изгибу. Но значение остальных показателей, благоприятно для использования стеклопластиковой композитной арматуры в случае армирования дорожного полотна на тех участках, где имеется агрессивное воздействие реагентов, в ленточных фундаментах и других.

Еще одним из недостатков стеклопластиковой композитной арматуры может служить невозможность использовать электросварку при соединении сегментов. Одним из решений этой проблемы — установить на концах арматурного стержня стальную трубку (в заводских условиях), а к ним уже применить электросварку. 

Мнение строителей

Сейчас наблюдается устойчивая тенденция популяризации среди строителей и крупных застройщиков композитной арматуры. В большинстве случаев можно встретить положительные мнения об этом материале. Специалисты отмечают, что такие стержни фактически безотходны при проведении строительных работ. Также немаловажным фактором является простота их применения.

Большинство экспертов сходятся во мнение, что в определенных строительных сферах такой материал имеет существенные преимущества перед металлическими армирующими стержнями. Основным достоинством данных пластиковых прутьев является возможность их использования почти любой длины.

Преимущества стеклопластиковой арматуры

Стеклопластиковая арматура постепенно вытесняет своих конкурентов с рынка строительства благодаря своим преимуществам. К основным положительным характеристикам можно отнести следующие особенности:

• высокая стойкость к коррозии, в отличие от металлического конкурента, стеклопластик вообще спокойно переносит длительный контакт с водой
• непроводимость электрического тока
• низкая теплопроводность, что позволяет экономить при отделочных работах на утеплении
• устойчивость к низким температурам, арматура способна выдерживать длительную заморозку и разморозку
• высокая прочность
• малый вес, что позволяет пересчитывать как нагрузку на основание, так и сам фундамент, к примеру, если мы говорим о монолитном или о шведской плите

Стеклопластиковая арматура разного диаметра

Стеклопластиковая арматура в 2-3 раза прочнее традиционной металлической арматуры. Это позволяет использовать материал меньшего диаметра с тем же уровнем прочности.

Арматура имеет особую устойчивость к щелочным, водным и кислотным средам, а также не позволяет появляться коррозии. Эта особенность гарантирует отсутствие трещин и разрушений к бетонной конструкции и, соответственно, высокую долговечность.

Здесь же есть и своя схема армирования, которая, внешне может и не отличаться от традиционного материала. Принципы работы остаются прежними, меняется только наполняемость.

Теплопроводные особенности арматуры из стеклопластика ниже показателей металлических изделий в сто раз, в связи с чем вышеописанный материал не является проводником для холода.

В данном случае можно будет пересмотреть и варианты утепления фундамента дома. А такого рода изменения ведут к уменьшению общей сметы.

За счет особого коэффициента теплового расширения стеклопластиковая арматура стойко переносит любые резкие перепады температуры.

Здесь можно сказать, что у материала достаточно высокое число замерзаний и размерзаний, которые он спокойно может выдержать, не подвергаясь структурным изменениям.

Стеклопластиковая арматура простая схема армирования

Арматура выступает диэлектриком, в связи с чем не позволяет проводить электрический ток. В том числе не поддается воздействию магнетизма и не является помехой для радиосвязи.

Из-за меньшей плотности строительный материал в 3-4 раза легче стандартной арматуры. Такой низкий вес дает возможность, как мы уже говорили, по-новому пересчитать нагрузку на основание дома, скорректировать вес и самого фундамента, и подобрать, исходя из состояния грунта, наиболее оптимальный вариант.

А это уже может быть и свайно-винтовой, и буронабивной фундамент, в котором стеклоэластиковая арматура также отлично будет себя чувствовать.

Значительным плюсом является низкая стоимость стеклопластиковой арматуры и возможность использования материала меньшего диаметра при аналогичном уровне прочности.

1 Сортамент и ГОСТы

Неметаллическая композитная арматура разрабатывалась еще в СССР в 60-х годах, однако серийное производство материала так и не было налажено ввиду тогдашней дороговизны стеклопластика. Тем не менее, при строительстве нескольких крупных объектов композитная арматура использовалась, среди которых — линии электропередач в Батуми, Москве и мосты в Хабаровске.

На сегодняшний день не существует стандарта ГОСТ с техническими требованиями к данному материалу (проект находится в разработке). Основным нормативным актом является СНиП №52-01-2003 «Композитная арматура», согласно которому стекловолоконные изделия можно использовать в строительстве в качестве замены металлопрокату. Каждый из производителей имеет ТУ на свою продукцию, вместе с которой поставляются протоколы испытаний и сертификаты допуска.

Диаметры композитной арматуры

Композитная арматура производится в диапазоне диаметров 4-20 мм. Профиль стержней может быть рифленым либо гладким. В зависимости от материала изготовления выделяют следующие виды неметаллических изделий:

• АСП — стеклопластиковая арматура, производится из стекловолокна, связанного слоем синтетической смолы;
• АБП — базальтопластиковые изделия, в который стекловолоконная сердцевина заменена расплавом из базальтовых волокон;
• АСПЭТ — изделия из стекловолокна и полимерного термопласта;
• АУП — углепластиковая арматура.

Наиболее распространены в строительстве АСП и АБП, углепластиковая арматура используется реже из-за меньшей механической прочности материала.

1.1 Сферы применения

Применение с.п. арматуры в строительстве практикуется при возведении жилых, общественных и промышленных сооружений, а также малоэтажных зданий, где АСП используется для:

• армирования железобетонных конструкций (стен и плит перекрытия);
• ремонта поверхностей объектов из кирпича и железобетона;
• послойной кладки стен по технологии гибких связей;
• армирования фундаментов всех типов (плитных, ленточных, столбчатых);
• армирования полов и стяжек;
• укрепления стен и газобетонных блоков и монтаж монолитных армопоясов.

Армирование фундамента стеклопластиковой арматурой

Распространено применение с.п. арматуры и в сфере дорожного и железнодорожного строительства, в которых АСП применяется:

• при обустройстве насыпей и дорожных покрытий;
• при укреплении откосов дорог;
• при строительстве мостов;
• при укреплении береговых линий.

Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций отличается полной устойчивостью к коррозии и химически агрессивным веществам, что значительно расширяет сферу ее применения.

1.2 Преимущества АСП

Композитная арматура имеет следующие эксплуатационные преимущества:

1. Материал классифицируется по первой группе химической стойкости, его можно использовать в кислотах и щелочных средах.
2. Стеклопластиковая (далее — с.п.) арматура (АСП) имеет в 3 раза большую прочность на разрыв, чем стальная. Это позволяет использовать при строительстве изделия меньшего диаметра.
3. Вес АСП в 4 раза меньше, чем у металлопроката — с.п. арматура имеет плотность 1.9 кг/м3, металлическая — 7.9 кг/м3.
4. Композитная арматура для фундамента стоит на 50-60% дешевле, чем металлопрокат с аналогичными эксплуатационными характеристиками.

5. АСП отличается удобством транспортировки без необходимости привлечения грузовых автомобилей — прутки диаметром до 10мм поставляются в бухтах произвольной длины, стометровая бухта стержней 8 мм весит около 7.5 кг.

6. АСП обладает низкой теплопроводностью, она не образует мостиков холода в кладке из газобетонных блоков либо внутри железобетонной конструкции.
7. С.п. арматура для фундамента является диэлектриком, они не проводит электричество и не подвергается коррозии под воздействием блуждающих токов.
8. Срок эксплуатации АСП превышает 80 лет.

Недостатки с.п. арматуры —  низкий модуль упругости (в 4 раза меньше, чем у стальной), что ограничивает возможность ее применения при вертикальном армировании, склонность к потере прочности при нагреве выше 600 градусов. Учитывайте, что композитная арматура не подлежит гибке в условиях строительной площадки — при необходимости использования гнутых элементов необходимо заказывать их отдельно у производителя.

Что лучше использовать и в каких случаях?

Рекомендуемая область применения стеклопластика включает все конструкции, подвергаемые частым коррозийным и агрессивным воздействиям (береговые сооружения и причалы, с/х, химические, канализационные и мелиоративные объекты). Также этот вид арматуры часто используется при укреплении опор ЛЭП, дорожного полотна, мостов, тротуаров и ограждений.

При проведении фундаментных работ стеклопластиком рекомендуют укреплять несъемные опалубки, ленточные фундаменты, конструкции мелкого заложения и основания под малоэтажными постройками. Металлическая арматура выбирается при строительстве фундаментов, рассчитанных на высокие весовые нагрузки (основания под многоэтажными домами, промышленными объектами).

Также сталь считается оптимальной при заложении плитных и свайно-плитных фундаментов, перекрытий. Из-за высоких рисков смещения прутьев металл лучше стеклопластика выдерживает вес тяжелых бетонов и хорошо подходит для заливки монолитных ЖБИ.

Технология армирования фундаментов

• установка опалубки;
• разметка уровня заливки бетона;
• сборка армирующего каркаса;
• заливка бетона;
• снятие опалубки.

Предлагаем ознакомиться Как сделать экран под ванну из плитки Монтаж опалубочной конструкции при армировании ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой должен выполняться в соответствии с проектом для обеспечения точной конфигурации и размеров элементов фундамента. При устройстве опалубки из деревянных досок, ДСП или фанеры, рекомендуется обернуть щиты пергамином. Это позволит сохранить материал и использовать его повторно.

Схема укладки арматуры и размеры между отдельными прутами всегда указываются в проекте. В случае применения стеклопластиковой арматуры в фундаменте, вы можете изменять диаметр стержней на меньший, но раскладку следует выполнять только по чертежу.

Первоначально необходимо отмотать из бухты пруты необходимой длины и установить их на подставки параллельно друг другу. Через заданные интервалы положить на продольные струны поперечные перемычки. Связать арматуру в местах пересечения вязальной проволокой или стянуть затяжными пластиковыми хомутами (подробнее про вязку — здесь). В результате будет готов нижний ряд каркаса для армирования фундамента стеклопластиковой арматурой.

Заготовьте вертикальные стойки необходимой длины. Верхний ряд каркаса вяжется аналогично нижнему. После сборки, оба ряда кладутся друг на друга и, начиная с края, связываются их вертикальные стойки, постепенно поднимая верхний ряд арматуры.

Перед установкой армирующего каркаса, на дно траншеи засыпается песок и проливается водой или трамбуется. Утрамбованную песчаную поверхность рекомендуется накрыть гидроизолирующим материалом или геотекстильным полотном. Это предотвратит поступление влаги к фундаменту и увеличит его надежность и эксплуатационный срок.

Использовать для вязки плоскогубцы не очень удобно. Они не обеспечивают необходимой плотности охвата соединения и требуют приложения больших усилий. Поэтому стальную проволоку скручивают на арматурных прутах при помощи специальных крючков или вязального пистолета. Магазины инструмента предлагают к продаже два вида крючков, предназначенных, чтобы вязать арматуру:

• простые ручные, которые необходимо все время вращать во время работы;
• полуавтоматические винтовые, с вращающимся при нажатии на ручку крючком;
• пластиковые фиксаторы в виде одеваемых на арматуру колец и вертикальных стоек.

Простой крючок можно не покупать, а сделать самостоятельно (подробнее о том, как это сделать — тут), согнув его из толстой стальной проволоки и заточив острие. В этом случае вам будет чем вязать проектную конструкцию из прутов и без покупки инструмента.

Способ применения вязального пистолета ускоряет и упрощает процесс, но этот достаточно крупный инструмент может не обеспечить доступ в отдельные места. Кроме этого, такой инструмент приводит к перерасходу проволоки.

Для того, чтобы арматурный каркас или сетка приняли необходимую пространственную форму и не изменили ее при заливке бетона, все отдельные элементы необходимо надежно соединить между собой. Наиболее часто для этого используют вязальную проволоку. Вязка — это простой и быстрый способ соединения, для которого не требуется высоких квалификационных навыков.

Предлагаем ознакомиться Установка, выбор и виды арматуры для бачка унитаза. Клапан для сливного бачка: -инструкция по монтажу своими руками, особенности запорных конструкций, устройство, ремонт, схема, цена, фото

Весь процесс того, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, можно разделить на следующие пошаговые этапы:

• свернутая в бухту арматура разматывается и нарезается на отрезки проектной длины;
• на поперечные прутья нижнего арматурного слоя надеваются пластиковые фиксаторы;
• на расставленные поперечные элементы на заданном друг от друга расстоянии укладываются продольные пруты;
• во всех местах пересечений арматуры выполняются соединения путем скручивания петель из сложенной вдвое вязальной проволоки;
• после сборки нижнего ряда к пересечениям наружных ячеек вяжутся вертикальные арматурные элементы;
• к верхним концам или к середине вертикальных стоек, в зависимости от проектного количества рядов, привязываются поперечные отрезки;
• укладывается и вяжется следующий ряд продольной арматуры;
• собранный каркас переносится и устанавливается внутрь опалубки для ленточного фундамента.

Физические параметры армирующего материала из стеклопластика

Согласно сегодняшним требованиям композитные пруты должны характеризоваться по трем основным физическим параметрам, а именно:

• Масса элементов;
• Дистанция навивки;
• Внешний, а также внутренний диаметр.

Для каждого отдельного номера профиля соответствуют свои физические показатели. Единственным неизменным параметром является дистанция навивки, равняющийся 15 миллиметрам. Действующее ТУ регламентирует, что отличающиеся по размеру профиля композитные пруты имеют следующие цифровые обозначения: 4, 5, 5.5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 и 18. Этим цифровым значениям соответствуют параметры наружного диаметра. Масса армирующих стержней может варьироваться от 0,02 до 0,42 кг/1 п. м.

Преимущества и недостатки использования композитной арматуры

Широкую популярность композитным видам арматуры обеспечили следующие свойства:

• Вес композитной арматуры на порядок меньше веса стальных аналогов, однако вряд ли можно считать это преимущество существенным, поскольку сама бетонная смесь обладает большим удельным весом, так что принципиального изменения массы конструкции не произойдет;
• Применение арматуры из стеклопластика исключает образование мостиков холода, что положительно сказывается на энергоэффективности здания в целом. Арматура из стали такого преимущества не имеет;
• Возможность поставки в бухтах позволяет использовать прутки необходимой длины, не прибегая к сращиванию арматуры, что не только экономит материал, но и повышает эффективность армирования;
• Инертность к агрессивным средам и воздействию влаги весьма сомнительное преимущество, поскольку металлические аналоги, изолированные от воздействия окружающей среды толщей бетона, практически не разрушаются;
• Композитная арматура является диэлектриком, что значительно уменьшает радиопомехи и увеличивает срок службы каркаса;
• Инертность к агрессивным химическим соединениям полимерных армирующих элементов имеет особое значение при минусовых температурах, поскольку бетонные смеси в этот период включают в себя дополнительные компоненты, предотвращающие вымерзание раствора;

Выбирая вариант армирования необходимо иметь представление не только о достоинствах, но и о недостатках стеклопластика, которые, к сожалению, так же имеют место:

• Композитную арматуру нежелательно использовать при повышенных температурах. С другой стороны, нагреть обрешетку, залитую бетонным составом до 200С весьма проблематично, даже если учесть хорошую теплопроводность бетона;
• Высокая цена композита. Этот минус частично компенсируется высокой прочностью, позволяющей применять прутья меньшего диаметра;
• Характеристики пластичности углепластиковых армирующих элементов далеки от совершенства, что ограничивает возможность ее использование в сложных архитектурных конструкциях;
• Жесткость арматурных каркасов, смонтированных из композитных элементов существенно ниже чем у обрешетки. Выполненной с применением металлического прута. Были отмечены случаи, когда полимерная армирующая конструкция выходила из строя на этапе заливки.

Проанализировав изложенные выше сведения, можно прийти к выводу, что однозначного ответа какая арматура лучше, нет. В некоторых случаях целесообразно использование комбинированных каркасов из металлических и композитных элементов.

Сетка из стеклопластиковой арматуры

Армирующая сетка представляет собой однослойный плоский каркас. Он состоит из прутков, расположенных перпендикулярно друг к другу, соединенных на месте стыков. Их основной функцией является увеличение прочности, устойчивости к деформации монолитных и сборных конструкций.

Преимущества композитной кладочной сетки:

• прочность;
• легкость монтажа;
• небольшой вес;
• удобность в транспортировке;
• долговечность;
• коррозионная стойкость;
• высокая прочность сцепления;
• диэлектрические свойства;
• экологичность;
• стойкость к деформации.

Композитная сетка используется в следующих случаях:

• армирование кирпичной кладки;
• выполнение стяжки, выравнивания полов;
• заливка плит фундаментов, стен цокольных этажей;
• укрепление стеновых панелей, перекрытий;
• бетонирование автодорог;
• армирование бетонных изделий, гипсовых скульптур, декоративных элементов зданий;
• укрепление стен гидросооружений;
• сооружение мостов, укрепление набережных.

Использование композитной сетки сокращает в 2 раза образование поперечных трещин на строительных объектах. Данный вид армирующих изделий постепенно вытесняет аналогичный по назначению металлопрокат.

Что такое стеклопластиковая арматура?

Стеклопластиковая композитная арматура представляет собой сердечник, на который в строго определенной последовательности наматывается нить из углепластика. Эта обмотка позволяет не только повысить жесткость изделия, но и значительно улучшает сцепление с бетоном.

Между собой композитные прутья соединяют посредством пластиковых хомутов, что значительно упрощает процесс монтажа арматурного каркаса. Кроме этого, стеклопластиковая арматура может поставляться в бухтах, что существенно упрощает процесс доставки на объект и снижает стоимость транспортировки.

Будет ли применение композитной арматуры целесообразным зависит от многих факторов, в частности:

• Назначения здания;
• Климатических условий;
• Величины и интенсивности механической нагрузки;
• Технических характеристик самой арматуры;
• Наличия контакта с агрессивными средами.

Существует несколько модификаций композитной арматуры, существенно отличающихся технологией производства и физико-механическими свойствами. Прежде чем приступить к армированию, необходимо тщательно изучить технические характеристики полимерной арматуры и сравнить показатели с металлическими аналогами. Только после этого можно отдать предпочтение тому или иному виду армирования.

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.

В заключение

Стеклопластиковая сетка для армирования на строительных площадках в нашей стране пока еще считается новым материалом. Многие строители до сих пор считают, что применение стали, свойства которой давно изучены, обеспечит более надежную монолитную конструкцию.

Однако многочисленные испытания и исследования показали, что композитные материалы превосходят традиционный металл по прочности, долговечности и другим характеристикам. Пластик более удобен в работе и позволяет сократить время монтажа. Также он не подвержен коррозии, воздействию блуждающих токов и низких температур.