Композитная арматура: применение в строительстве, характеристики и сравнение. Стеклопластиковая (композитная) арматура — плюсы и минусы Что построено с применением композитной арматуры
Изобретение композитной арматуры знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.
Однако, несмотря на достаточно солидный возраст, данный материал до сих пор не знаком большинству застройщиков. Восполнить пробел знаний о стеклопластиковой арматуре, ее свойствах, достоинствах и недостатках вам поможет эта статья.
Попутно отметим, что материал этот весьма спорный. Производители хвалят его на все лады, а строители-практики относятся с недоверием. Простые граждане смотрят на тех и на других, не зная кому верить.
Что такое композитная арматура, как она производится и где применяется?
Коротко структуру композитной арматуры можно охарактеризовать как «волокно в пластике». Ее основа – стойкие к разрыву нити из углерода, стекла или базальта. Жесткость композитному стержню придает эпоксидная смола, обволакивающая волокна.
Для лучшего сцепления с бетоном на прутья наматывается тонкий шнур. Он сделан из того же самого материала, что и основной стержень. Шнур создает винтовой рельеф, как у стальной. Твердение эпоксидной смолы происходит в сушильной камере. На выходе из нее композитную арматуру немного вытягивают и нарезают. Некоторые производители до момента твердения полимера обсыпают пластиковые стержни песком для улучшения сцепления с бетоном гладких участков.
Область применения стеклопластиковой арматуры нельзя назвать очень широкой. Ее используют в качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной, а также укладывают в дорожные плиты и опалубку резервуаров. В каркасах, усиливающих ленточные фундаменты и бетонные полы, пластиковую арматуру применяют не так часто.
Ставить композитные стержни в плиты перекрытия, перемычки и другие конструкции, работающие на растяжение, не рекомендуется. Причина – повышенная гибкость данного материала.
Физические свойства композитной арматуры
Модуль упругости у полимерного композита существенно ниже, чем у стали (от 60 до 130 против 200 ГПа). Это значит, что там, где металл вступает в работу, предохраняя бетон от образования трещин, пластик еще продолжает сгибаться. Прочность на разрыв у стеклопластикового стержня в 2,5 раза выше, чем у стального.
Основные прочностные параметры композитной арматуры содержатся в таблице №4 ГОСТ 31938-2012
Здесь мы видим основные классы композитного материала: АСК (стеклопластиковая композитная), АБК (базальтовое волокно), АУК (углеродная), ААК (арамидокомпозитная) и АКК (комбинированная – стекло + базальт).
Наименее прочная, но самая дешевая — арматура из стекловолокна и базальтовый композит. Самый надежный и вместе с тем самый дорогой материал делают на основе углеродного волокна (АУК).
К прочностным свойствам материала мы еще вернемся, когда будем сравнивать его с металлом.
А пока рассмотрим другие характеристики данного материала:
- К положительным качествам композита относится его химическая инертность. Он не боится коррозии и воздействия агрессивных веществ (щелочной среды бетона, морской воды, дорожных химреагентов и кислот).
- Вес пластиковой арматуры в 3-4 раза меньше, чем стальной. Это дает экономию при транспортировке.
- Низкая теплопроводность материала улучшает энергосберегающие характеристики конструкции (нет мостиков холода).
- Композитная арматура не проводит электричества. В конструкциях, где она используется, не возникает коротких замыканий электропроводки и блуждающих токов.
- Композитный пластик магнитноинертен и радиопрозрачен. Это позволяет использовать его в строительстве сооружений, где должен быть исключен фактор экранирования электромагнитных волн.
Стеклопластиковый стержень под 90 градусов на стройке не согнешь
Недостатки композитной арматуры:
- Невозможность гибки с малым радиусом в условиях стройки. Гнутый стержень нужно заранее заказывать у производителя.
- Невозможность сваривать каркас (минус относительный, поскольку даже для стальной арматуры лучший способ соединения – вязка, а не сварка).
- Низкая термостойкость. При сильном нагреве и пожаре бетонная конструкция, армированная композитными стержнями, разрушается. Стекловолокно не боится высокой температуры, но связующий ее пластик теряет прочность при нагреве выше +200 С.
- Старение. Общий минус всех полимеров. Неметаллическая арматура не исключение. Ее производители завышают срок эксплуатации до 80-100 лет.
Вязка пластиковыми хомутами или стальной проволокой – единственный возможный метод сборки каркаса
Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?
Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с , – более низкая цена. Однако, заглянув в ценники металлобаз, вы увидите, что это не так. Стоимость металла в среднем на 20-25% ниже композита.
Причина путаницы состоит в том, что продавцы пластика берут в расчет так называемый «эквивалент» диаметра. Логика здесь такая: неметаллическая арматура на разрыв прочнее строительной стали. Поэтому полимерный стержень меньшего диаметра выдержит такую же нагрузку, как и более толстая стальная арматура. На основании этого делается вывод: для армирования конструкции пластика нужно меньше, чем металла. Отсюда и появляется более «низкая» цена.
Для аргументированного сравнения композита с металлом необходим нормативный документ. Сегодня такое руководство уже имеется. Это приложение «Л» к приказу Минстроя России № 493/пр от 08.07. 2016 г.
В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.
Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):
- При действии продолжительной нагрузки предел ее прочности на растяжение должен умножаться на 0,3. То есть, вместо 800 МПа мы получаем 240 МПа (800х0,3=240).
- Если конструкция работает на открытом воздухе, то полученный результат нужно умножить еще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).
Таблица с понижающим коэффициентом для композитной арматуры
Таблица с коэффициентами, учитывающими условия эксплуатации
Теперь можно корректно сравнивать прочность пластиковой арматуры с металлической. Для примера возьмем строительную сталь марки А500. У нее предельное сопротивление растяжению с учетом запаса прочности составляет 378 МПа. У стеклопластикового композита мы получили всего 112 МПа.
Наше маленькое исследование наглядно иллюстрирует таблица реальной, а не теоретической равнопрочной замены стальной арматуры на композитную. Ей можно пользоваться при выборе и покупке.
Просмотрев данную таблицу, нетрудно заметить, что пластика для равноценной замены металла требуется не меньше, а больше металла. Только самый дорогой углеродоволоконный материал (АУК) превосходит сталь равного с ним диаметра.
Сортамент и цена композитной арматуры
Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены мы свели в одну таблицу.
О том, сколько весит пластиковая арматура разных диаметров вы можете получить информацию из таблицы ниже.
Продают материал в бухтах по 200, 100 и 50 метров и в виде стержней любой длины.
Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.
Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.
Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры
Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.
Композитная арматура настойчиво, хотя и не так быстро, как хотелось бы ее производителям, завоевывает свою долю российского строительного рынка. Уже сегодня она применяется в жилищном строительстве, при возведении промышленных зданий и гражданских объектов. Ее активно используют при создании бетонных конструкций, выполнении ремонтных работ, при реставрации кирпичных и железобетонных поверхностей, для выполнения кирпичной кладки, создания трехслойных стен с укреплением гиб-кой связью, при сооружении наливных полов… Арматура из композита экономически выгоднее, чем из металла, при сооружении дорожного полотна, где высоки динамические нагрузки. В ряде случаев композитная арматура является единственным вариантом: когда требуется непроницаемость для магнитных волн и, при этом – радиопрозрачность (в военных объектах и медицинских центрах), при соприкосновении с веществами, стимулирующими ускоренную коррозию (мосты и постоянно «влажный» бетон с высоким содержанием щелочи, пирсы, волнорезы, портовые сооружения и морская вода; парковки и противогололедные реагенты; площадки и здания химпроизводств и выпускаемые здесь агрессивные вещества). Интерес к данному материалу несомненен, а информации о нем недостаточно, что всегда порождает домыслы. ООО «ПолиКомпозит» предлагает разобраться, что здесь правда, а что не соответствует действительности.
Утверждение №1: «Композитная арматура – инновационный материал».
Если исходить из определения, что инновационные материалы – это результат интеллектуальной деятельности человека, выраженный в производстве более совершенных с точки зрения научно-технических и потребительских характеристик продуктов и услуг, то это, несомненно, так. Доля знаний в производстве данного строительного материала, действительно, велика. Его качество невозможно обеспечить и поддерживать без собственной лаборатории с дорогостоящими приборами. К сожалению, сей-час в России еще можно приобрести сертификат качества с «липовым» протоколом испытаний за символическую сумму, но так будет не всегда, и ответственные заказчики умеют отличать подлинные доку-менты качества от подделок.
С другой стороны, композитная арматура – еще одно доказательство истинности утверждения, что все новое – это хорошо забытое старое. Разработки в этой области велись в нашей стране еще в сороковых годах прошлого века, а затем – более масштабно – в семидесятых годах. Серийное производство композитов в СССР оказалось экономически не выгодно. Однако исследование сооруженных тогда с применением композитной арматуры объектов через четыре и даже пять десятилетий их эксплуатации доказывает, что показатели материала остались неизмененными. В Европе же и Америке за эти годы накоплен огромный опыт, который снимает опасения скептиков, утверждающих, что инновации – это всегда «кот в мешке». Не так уж новы, с этой точки зрения, композитные новации.
Утверждение №2: «Композитная арматура – вечный материал».
Это, скорее, метафора, хотя, смотря с чем сравнивать. Если бетонные конструкции набережных, армированные металлической арматурой, даже с применением антикоррозийного покрытия приходят в негодность через десять лет, дорожное покрытие требует замены уже через пять, то, согласно исследованиям и испытаниям физико-механических свойств, производимых Московским НИИЖБ, конструкции с использованием неметаллической арматуры могут служить в разных условиях на протяжении 50-80 лет, а то и целого столетия.
Утверждение №3: «Свойства композитной арматуры определяются ее цветом».
Данное утверждение, как и первое, содержит в себе и правду, и вымысел. В зависимости от использованного сырья и методики производства, композитную арматуру делят на следующие виды:
- изготовленная из смеси смолы и стекловолокон - стеклокомпозитная арматура;
- изготовленная из базальтовых волокон и смолы - базальтокомпозитная арматура;
- изготовленная из углеводородного волокна – углекомпозитная арматура;
В отношении данной классификации вышеприведенное утверждение отчасти верно: желтоватая стекло-композитная арматура имеет свойства, отличные от черной базальтовой или углекомпозитной. Однако и черная базальтовая арматура отличается от черной углекомпозитной. Скажем больше: на сегодняшний день на рынке можно встретить радугу цветов арматуры, но все разнообразие свойств можно свести к трем группам, поскольку определяется оно не цветом, а основой: стекло в основе, базальт или уголь.
Утверждение №4: «Композитная арматура дороже металлической».
Там, где композит однозначно выигрывает по сравнению с металлом (при работе с агрессивными средами, где требуется пропускать радиоволны и не проводить электро- и магнитное излучение) вопрос о цене даже не обсуждается. Там же, где возможен выбор, данное мнение часто вводит в заблуждение покупателей. Заметим, что страдают от этого, главным образом, частные застройщики, которые пытаются сравнить стоимость необходимого им небольшого количества арматуры, выполненной из металла и из композита. Действительно, один погонный метр композитной арматуры пока стоит дороже метра арматуры металлической. «Пока», поскольку цены на металл постоянно растут. Экономия же в другом. Во-первых, металл значительно тяжелее композита (в 5-10 раз), и арматура из него имеет вид двенадцати-метровых прутов, для доставки которых, независимо от необходимого количества, частнику придется заказывать грузовик с соответствующими параметрами. Погрузка и разгрузка металлической арматуры, а также ее применение в строительной конструкции – процесс трудозатратный.
В то же время, композитная арматура – материал легкий и, к тому же, до двенадцатого диаметра ее лег-ко скрутить в бухту, которая умещается в багажнике легкового автомобиля, а после раскручивания она принимает ровную форму (не деформируется). Экономия на доставке, погрузке и разгрузке становится еще более значимой при снабжении больших объектов. Отдел продаж ООО «ПолиКомпозит» заметил эту тенденцию по числу запросов на сравнение стоимости композитной и металлической арматуры одно-го объема. Как правило, запрос приходит в виде: «Требуется заменить композитной столько-то машин арматуры металлической». Так снабженцы крупных строек отвечают на вопрос: что выгоднее?
Вторым фактором экономии является то, что в силу прочностных характеристик, при замене требуется композитная арматура меньшего диаметра, чем металлическая (ссылка на таблицу равнопрочностной замены). Замена производится на основании конструкторских расчетов. Для простых конструкций (фундаменты частных и котеджных домов, промышленных площадок и полов, заборов, временных строений и других) разработаны таблицы равнопрочной замены, которые легко найти в сети Интернет. Здесь же приведем только один пример: для замены стальной арматуры класса A-III (А400) с диаметром 14 мм. нужно брать композитную арматуру, внутренний диаметр (измеренный по телу прутка) которой должен быть не менее 8,34 мм, то есть, так называемую, «девятку», а ее цена существенно ниже металлической арматуры с диаметром 14 мм. ООО «ПолиКомпозит» постоянно отслеживает цены на металлическую арматуру. Результаты мониторинга лета 2016 г. – ниже.
Сравнение цен на металлическую и композитную арматуру
|
Компания |
Цена А3 А500С-10 мм за 1 т. | Стоимость 10 т. А3 А500С-10 мм | Стоимость того же погонажа (16210 м.п.) АСК-10 |
Стоимость того же погонажа (16210 м.п.) АСК-8 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 43 900,00 | 439 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
| 2 | 40 800,00 | 408 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
| 3 | 47 900,00 | 479 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
| 4 | 39 000,00 | 390 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
Таким образом, при различных колебаниях цен на металл композитная арматура обходится дешевле в 1,4, а то и 2,2 раза.
Утверждение №5: «Композитная арматура заменит металлическую везде».
Нормативы не запрещают применение композитного армирования для возведения какого-либо вида конструкций. Их задача – обеспечить необходимую прочность и другие значимые свойства конструкции. Если композитный материал дает такую возможность, то он может быть применен. Для тех, кто желает построить коттедж, баню, гараж, забор на бетонном фундаменте, этот материал будет экономически вы-годен и удобен в использовании, поскольку позволит создать прочные и надежные бетонные и кирпичные конструкции, слоистую кладку с гибкими связями, бетонные фундаменты и полы на основе сетки из композитной арматуры, армированную кладку из газо- и пеноблоков. Ответ на вопрос «Могут ли применяться композитные материалы при строительстве многоэтажек?» то-же положительный, но где и как конкретно – решают проектанты, производящие расчеты. Они оценивают композитную арматуру очень высоко. Помимо выше охарактеризованных диэлектрических свойств, долговечности и легкости:
- композитный материал практически не проводит тепло (показатель в 130 раз ниже, чем у металла), предотвращая «мостики холода»;
- близкий к бетону коэффициент теплового расширения позволяет избежать образования трещин при температурных колебаниях, что делает данный материал применимым в интервале температур от -70°до +100°С.
Эти и другие свойства, действительно, дают простор для применения композитных материалов.
Утверждение № 6: «Композитная арматура не может применяться в строительстве из-за малого модуля упругости».
Данный показатель, действительно, используется при расчете ряда бетонных конструкций. Но его значение важно только в конструкциях, работающих на прогиб (СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения») - для предотвращения раскрытия микротрещин.
В соответствии с расчетами, производимыми по вышеуказанному СНиП, композитная арматура также может использоваться в данных конструкциях, но ввиду меньшего модуля упругости необходимо закладывать большие диаметры по отношению к металлической, что выгодно только в условиях строительства специальных объектов (строительство в зонах повышенной щелочности, кислотности, влажности, действий агрессивных вод и других) в связи с быстрым разрушением металлической.
В то же время, в элементах, находящихся на упругом основании значимость характеристики – модуля упругости почти равна нулю, т.к. само основание не дает конструкции прогнуться, обеспечивая равно-мерную поддержку. В данном случае расчет ведется по основному показателю – предел прочности на растяжение, который у композитной арматуры в 2,5 раза выше, чем у металлической, поэтому использование композитной арматуры в таких конструкциях будет экономически выгоднее, а надежность конструкций значительно выше, по сравнению с армированием стандартной железной арматурой. Это, прежде всего, все фундаменты и их отдельные части (блоки, плиты) и другие.
Ленточный фундамент, принимая на себя нагрузки от стен и, частично, от всего строения передает их на несущее основание - землю. Основание в данном случае противодействует образованию прогиба.
Монолитный плитный фундамент, принимая распределенную нагрузку от всего строения, также опирается на основание, противодействующее прогибу. Таким образом, применение композитной арматуры не целесообразно только в конструкциях, работающих на прогиб, однако это небольшая часть бетонных изделий. В остальных же случаях использование такой арматуры выгодно повышает характеристики надежности изделия.
В любом случае, армируемую конструкцию необходимо рассчитывать согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции»; СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» и т.д., и только вследствие полученных результатов делать вы-воды о применимости того или иного материала.
Утверждение № 7: «Композитная арматура снижает огнестойкость сооружений».
Под огнестойкостью (СП 2.13130.2009 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты») понимают способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара положенное количество времени.
Действующие государственные нормы – СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», НПБ 244-97 «Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материалы. Матери-алы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности». В настоящих нормах приведены противопожарные требования, подлежащие обязательному соблюдению.
Для подтверждения соответствия композитной арматуры ООО «ПолиКомпозит» существующим нормам компания передала образцы продукции в аккредитованный лабораторный центр ООО «ПожСтандарт» для проведения необходимых испытаний. В соответствии с ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96 и ГОСТ 12.1.044-89 специалисты «ПожСтандарта» подтвердили соответствие композитной арматуры АСК требованиям пожарной безопасности НПБ 244-97 по СниП 21-01-97.
На основании проведенных испытаний ООО «ПолиКомпозит» выдан сертификат соответствия нормам пожарной безопасности, удостоверяющий возможность использования композитной арматуры в строи-тельных конструкциях без ограничений.
Утверждение № 8: «Невозможность скрепления полимерной арматуры методом сварки».
Это – факт, как и то, что жидкости нельзя резать, а квадратное – сложно катать». Но является ли это их не-достатком? Данное мнение в отношении композитной арматуры имеет налет ущербности в угоду традиции, ведь ее предшественницу – металлическую арматуру – десятилетиями именно сваривали, чтобы получать прочные пространственные конструкции. Композитную арматуру сваривать нельзя, но и не требуется. В статье «Вязка композитной арматуры» (ссылка) уже сообщалось о множестве других методов скрепления арматуры.
При этом именно сварка на сегодняшний день является самым проблемным способом крепления ввиду ослабления прочностных характеристик от температурных воздействий, ускоренной коррозии металла из-за нарушения его структуры в месте сварного соединения, необходимости держать на стройке сварочные аппараты с опытными сварщиками и невозможности безопасного выполнения работ при наличии атмосферных осадков.
Утверждение № 9: «Создавать гнутые элементы из композитной арматуры невозможно».
При создании объёмных арматурных каркасов для ответственных конструкций необходимо применять гнутые элементы. Традиционно строители на месте изгибают отрезки металлических стержней для придания им необходимой формы. Действительно, композитную арматуру нельзя качественно согнуть на строительном объекте. При этом есть, как минимум, два выхода: использовать смешанное армирование (стержни композитной арматуры скрепляются металлическими угловыми элементами. Данное армирование значительно упрощает и удешевляет строительство без снижения прочностных характеристик) или заказывать изготовление гнутых элементов производителю. Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».
На сегодняшний день применение композитной арматуры в строительных объектах РФ предусмотрено ГОСТ и, соответственно, разрешено. Если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, нет или недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.
Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».
На сегодняшний день качество арматуры, выполненной из композита, подтверждено ГОСТ, что позволяет ее применять в строительных объектах РФ. Имеются СНиПы. Таким образом, если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, пока недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.
Арматура из металлических прутов до недавнего времени считалась не только самым надежным, но и единственным приемлемым вариантом для создания прочного «скелета» фундаментов зданий любого назначения. Материал, о котором пойдет речь, появился не вчера (упоминания об опыте его применения есть с конца 70-х годов). Но популярности композитная арматура не получила, поэтому про нее в нашей стране на время забыли. А вот в зарубежных странах ее использовали активно. Поэтому говорить об успешном применении композитных стержней для армирования бетонных сооружений можно. И судить о прочности и устойчивости таких конструкций получается не голословно, а на основе фактов.
Немного мифов от недобросовестных производителей и продавцов
Арматура из стеклопластика, хоть и неновый (как выяснилось) материал, но большинству потребителей незнакома. То, что реклама позиционирует ее как инновацию - нет ничего страшного. Хуже, когда, пользуясь неосведомленностью потенциальных клиентов, производитель пытается всячески увеличить отпускную цену на продукт, указывая на якобы уникальные свойства именно его композитной арматуры.
Композитная арматура фото
Пока обычный частный застройщик по крупицам собирает о ней информацию, знакомясь со свойствами и особенностями применения, а крупные строительные фирмы занимаются просчетом доходной и расходной части бюджета при переходе на композит вместо металла, слухи растут и множатся. И на них требуется дать обоснованный и честный ответ.
Один из самых распространенных мифов можно развенчать прямо сейчас.
- Внешне этот строительный материал представляет собой светлые прутки с различными оттенками желтого цвета (если они сделаны из стекловолокна) или выраженного черного (при условии, что применялся базальт). Однако попытка сделать товар более привлекательным внешне, а именно добавление красящего пигмента различного оттенка, позволило вывести на рынок цветную арматуру. И сразу же появился миф: добавки эти непросто окрашивают прутки, а являются особыми компонентами, улучшающими характеристики материала . Серьезные производители дают однозначный ответ: цвет на качество композитной арматуры не влияет.
- Помимо улучшения товарного вида за подобными экспериментами с цветом стоит и весьма благородный порыв: выделить прутки различного диаметра.
Чтение нормативной документации на стройматериалы поможет не поддаться на уловки нечестных продавцов.
Применение композитной арматуры
Композитная арматура понемногу отвоевывает пространство у металлического собрата в области закладки фундаментов малоэтажных домов. В качестве основы для ее производства берутся стеклянные, углеродные, базальтовые или армидные волокна. Они связываются между собой посредством добавления полимеров.
Выпускаться стеклопластиковая арматура может и в виде гладких прутов, но в том случае, когда она дополнена спиралевидной накруткой из стеклянной нити, обеспечивается более надежное сцепление с заливаемым раствором. Так что отдать предпочтение лучше второму варианту.
Специалисты называют ряд преимуществ композитной арматуры:
- удобство транспортировки и применения за счет малого веса. Помимо этого, при монтаже не применяются сварочные работы;
- устойчивость к воздействию различных агрессивных сред;
- стойкость к коррозии;
- прочность на разрыв.
Для создания фундамента требуется композитная арматура определенного диаметра. Расчет сечения происходит в индивидуальном порядке для каждого объекта. Это зависит от этажности, сложности проекта и ряда других причин. При этом важно, что, не уступая в прочности металлическим пруткам аналогичного диаметра, композитная арматура будет отличаться меньшим весом.
Композитная арматура для фундамента
- Композитные прутки при закладке фундамента используются аналогично стальным. Из них собирается каркас согласно рекомендациям для определенного типа основания с нужным шагом, а в местах пересечения элементы арматуры скрепляются стяжками или вязальной проволокой.
- Разработчики и производители не дают рекомендаций запрещающих применение композитного армирования для возведения какого-либо вида фундамента. То есть при желании застройщика, любые основания для малоэтажной постройки могут быть выполнены с использованием стеклопластиковой арматуры.
- Зато можно точно определить, в каких фундаментах композитные пруты зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Речь идет о ленточных или столбчатых способах для строений высотой не более чем в три этажа. Тем, кто желает построить: частный дом, коттедж, баню, гараж, основательное строение хозяйственного назначения.
- Срок службы элементов неметаллического происхождения достаточно велик - 80 лет по минимальным расчетам. Их стоимость, возможно, лишь слегка отличается от цены на привычные стальные пруты, зато на транспортировке сэкономить вполне реально. Арматура, упакованная в бухту, без труда влезет в багажник легкового авто.
- Условия возведения и технологии бывают различными. Там, где железобетонные конструкции будут эксплуатироваться при наличии агрессивной для металла среды, имеет смысл применять неметаллическое армирование.
- Композитная арматура, подобранная с равной прочностью железобетонному каркасу, создаст надежную основу. И еще прослужит гораздо дольше (за счет противостояния разрушающему воздействию среды и «полному безразличию» к процессу коррозии).
Для массивных строений из бетона применяют следующие типы армирования стеклопластиком:
- Внешнее
. Оправдано в тех случаях, когда конструкции из бетона подвергаются разрушительному воздействию, находясь в неблагоприятной среде.
- Характеристики композитной арматуры, выпускаемый специально для этих целей, позволяет создать защитный барьер вокруг сооружения. Он непроницаем ни для воздуха, ни для воды. Такой способ именуется сплошным. Иногда, применяя его, поступают наоборот. Сначала изготавливают каркас, а потом уже заливают его бетоном.
- Дискретный метод означает, что композитные сетки или полосы из арматуры укрепляют основание с внешней стороны.
- Внутреннее. Тоже делится на два способа.
- Дискретное армирование предполагает, что внутрь конструкции будут заложены композитные сетки, отдельные пруты или даже объемные каркасы, созданные из многих элементов.
- Дисперсный способ несколько проще - измельченные стекловолокна добавляются в общую массу для заливки. Полученный материал получил название стеклофибробетон.
- Совместное . Комбинированный способ получил свое название не только из-за одновременного использования двух видов армирования, но и потому, что допускает сочетание прутков из стеклопластика и металла. Применяют его в том случае, когда на фундамент предполагаются значительные весовые нагрузки.
Диаметр композитной арматуры
Если до настоящего времени, сталкиваться с подобной задачей не приходилось, то нижеследующая информация может быть полезной.
- Металлическая арматура благодаря своим конструктивным особенностям обладает несколькими показателями, характеризующими диаметр:
- внешний измеряется по ребрам, выступающим по профилю;
- внутренний принадлежит самому стержню;
- номинальный, который выражается целым числом, является номером профиля.
- Они не совпадают, диаметр, измеренный по внешней стороне, превышает номинальный показатель. Следует быть крайне внимательным, чтобы ориентируясь по этим размерам не купить арматуру меньшего диаметра, чем требуется.
- Определение вышеназванных размеров у арматуры из стеклопластика имеет нюансы. Внешний диаметр определяется у нее точно так же, как и у стальной. При попытке получить значения внутреннего размера возникают некоторые трудности.
- Дело в том, что композитная арматура не имеет идеально круглой формы стержня. Это обусловлено тем, что многочисленные линии, выпускающие данный стройматериал в силу определенных особенностей не могут соблюдать такую точность. Так что стержни из стеклопластика на срезе имеют форму, стремящуюся к овалу. И чем больше у прутка диаметр, тем овал четче просматривается. Измеряя такое изделие в первый раз, потребитель получит один результат. Развернув стержень на 90 °, повторив процедуру, он увидит другие цифры. Показатели следует суммировать и разделить на 2. Результат может считаться усредненным показателем внутреннего диаметра композитной арматуры.
- Для того чтобы произвести работы по расчету и при закупке материала, требуется знать номинальный диаметр. В условиях, которыми располагает простой домашний мастер, этот показатель получить не удастся. Для тех, кому решение такой задачи жизненно необходимо, есть одна хитрость.
- Номинальный диаметр, по сути, среднее число между размерами внешнего и внутреннего калибра. Далее, чем реже на стержне расположены ребра, тем больше внутренний диаметр приближается по значению к номинальному.
То есть поймать недобросовестного продавца, пытающегося выдать цифры внешнего диаметра за его номинальный размер можно так:
- надо измерить внешний диаметр;
- провести замеры внутреннего поперечника;
- сравнить номер, названный продавцом с обоими показателями.
Если внешний диаметр совпадает с номинальным номером по версии продавца - покупать арматуру следует в другом месте.
Вес композитной арматуры
Способы соединения композитной арматуры
Среди перечисленных выше достоинств композитной арматуры, одним из пунктов указывалось, что ее применение не подразумевает сварочные работы. Прутки собирают в каркас путем связывания между собой.
Пластиковые стяжки применяются реже, а вот вязальную проволоку, строители ценят больше. Этот материал более традиционный и пока новыми веяниями не искорененный. Его осуществляют следующими способами:
- применяя автоматический пистолет;
- с помощью вязального крючка для строительства (простой конфигурации);
- используя винтовой (механизированный) строительный вязальный крючок.
Популярность последних двух вариантов объясняется доступностью инструмента. Редко кто может себе позволить приобрести недешевый пистолет ради постройки одного фундамента. Некоторые крупные компании, правда, практикуют сдачу в аренду дорогостоящего, но весьма упрощающего работу инвентаря. И если такая возможность выпадет, то стоит ей воспользоваться.
Среди доводов «за автоматизацию» процесса вязки можно перечислить следующие:
- совершенно очевидно, что механизированный труд более результативен и продуктивен;
- имея такого «помощника» можно не переплачивать наемным рабочим. С его применением один человек справится с обвязкой самостоятельно;
- пистолет выполняет одинаково ровные и прочные узлы на всем каркасе;
- инструмент функционален при любой температуре;
- мощный аккумулятор дает возможность бесперебойно работать целый день.
Особо продвинутые модели этого инструмента оснащены устройством, позволяющим выполнять связывание прутов, не наклоняясь к ним вплотную.
Фундамент с композитной арматурой и строительство в сейсмоопасных районах
- Еще одним доказательством великолепных прочностных характеристик композитной арматуры можно считать ее применение и в других сферах строительства, требующих противостояния значительным нагрузкам: стены и полы зданий, дорожное полотно, береговые конструкции, мосты.
- Но редко где можно встретить упоминание о том, что композитная арматура может выдержать и внушительные подземные толчки. НИИ строительных конструкций имени Кучеренко около пяти лет назад занимались вопросом поведения этого материала при больших динамических нагрузках. Арматуру диаметром 8 мм испытывали «землетрясением» от 5 до 10 баллов. С ее помощью армировали опытные образцы панелей, которые и подвергали соответствующим нагрузкам, ставили на виброплатформы. Материал оставался неповрежденным вплоть до девятибалльной сейсмоактивности!
Композитная арматура видео
Стеклопластиковая арматура - прочный и удобный в применении материал. На сегодня он является достойной заменой металлическим стержням, а применение его для заливки фундаментов под малоэтажное строительство, можно считать не просто оправданным, но и крайне желательным действием со стороны застройщика. Именно поэтому так много положительных отзывов о композитной арматуре среди частных застройщиков.
Композитная арматура – это материал для армирования конструкций. Применяется преимущественно для армирования бетонных конструкций. Используется в строительстве зданий, дорог, резервуаров, прокладке коммуникаций и других целях.
Особенности изготовления
В отличие от металлического аналога производится не из стали, а имеет основу, представленную устойчивыми к разрыву углеродными, стеклянными или базальтовыми волокнами. Последние покрыты оболочкой из специального пластика. Для повышения жесткости используется эпоксидная смола, покрывающая волокна.
С целью улучшения сцепления с бетоном прутки обматывают тонким шнуром. Для изготовления последнего применяется тот же материал, из которого выполнена основа.
Шнур формирует винтовой рельеф, по аналогии с металлической арматурой. Для полимеризации эпоксидной смолы применяется специальная сушильная камера.
После полимеризации изделие немного вытягивают на специальном оборудовании, после чего режут на отрезки необходимой длины.
Некоторые производители перед полимеризацией посыпают композитные стержни песком для улучшения адгезии с бетоном.
Сферы использования
В отличие от металлической, композитная арматура имеет менее широкую сферу применения. Она применяется для улучшения соединения между отделочными фасадными материалами и несущими конструкциями. Также с ее помощью производится укладка дорожных плит. Арматуру из композитов применяют при сооружении опалубки резервуаров.
Может применяться в каркасах, сооружающихся для усиления фундаментов ленточной конструкции, а также в процессе изготовления бетонных полов. Но, в этих целях такая арматура применяется реже.
Армирование композитной арматурой плит перекрытия, перемычек и других конструкций, которые испытывают нагрузку на растяжение, выполнять не стоит. Это обусловлено более высоким уровнем гибкости композитов, в сравнении со сталью.
Эксплуатационные характеристики
Композитные материалы обладают значительно меньшим модулем упругости, в сравнении со сталью. У последней он составляет 200 гПа, тогда как у композитов варьируется в диапазоне 60-130 гПа.
Следовательно, в одинаковых условиях, стальная арматура начнет работать раньше, предотвращая растрескивание бетона. Пластиковая арматура будет продолжать гнуться, пока усилие не достигнет определенного значения.
В целом отзывы о композитной арматуре положительные. Но, необходимо учитывать, что она подходит только для определенных видов конструкций. В ряде случаев ее применение недопустимо из-за большей гибкости, низкой термостойкости и других характеристик.
Вся композитная арматура делиться на 4 вида, в зависимости от использующегося в основе материала:
- АСК – стеклопластик;
- АБК – базальт;
- АУК – углерод;
- АКК – комбинированная, стеклопластиковые и базальтовые волокна.
Самая дешевая – стеклопластиковая, цена на композитную арматуру за метр составляет около 10 руб. Но, это стоимость изделий самого тонкого диаметра – 4 мм. Самая толстая арматура из стеклопластика, с диаметром прута в 20 мм, имеет цену уже в районе 95-100 руб. за погонный метр.
При этом такие изделия наиболее распространены, однако обладают самой низкой прочностью в сравнении с другими видами. Максимальной прочностью обладает углеродистая композитная арматура (АУК). Но, и стоимость у нее самая высокая.
Преимущества и недостатки
Плюсы и минусы композитной арматуры исходят непосредственно из характеристик самих композитных материалов. К основным достоинствам можно отнести:
- химическая инертность. Материал полностью устойчив к коррозии и большинству агрессивных сред;
- низкая теплопроводность повышает теплоизоляционные параметры бетонных конструкций;
- инертна к воздействию магнитного поля и не препятствует прохождению радиоволн. Благодаря этому может применяться при возведении объектов, где не допускается экранирование электромагнитных волн;
- вес композитной арматуры в 3-4 раза ниже, в сравнении с металлическим аналогом. Это облегчает процесс монтажа и транспортировки;
- композиты не проводят электрический ток. Это исключает образование блуждающих токов, и снижает риск коротких замыканий при повреждении проводки.
Основные минусы:
- изгиб небольшого радиуса невозможно выполнить непосредственно на стройплощадке. Поэтому изогнутые изделия необходимо предварительно заказывать у изготовителя;
- невысокая термостойкость. Чрезмерный нагрев и возгорания могут привести к разрушению бетонной конструкции. Стекловолокно отличается высокой термостойкостью, однако полимеры, использующиеся для связывания волокон, теряют прочность при температуре выше +200°С;
- старение. Все полимерные материалы подвержены старению.
Стеклопластиковая или стальная арматура – что лучше?
Считается, что полимерная композитная арматура выигрывает у стальной за счет более доступной стоимости. Но, если изучить расценки металлобаз, ситуация порой оказывается противоположной. Стальные изделия зачастую на 20-25% дешевле.
Это обусловлено тем, что продавцы пластиковых изделий зачастую отталкиваются от так называемого «эквивалентного» диаметра. Суть в том, что композитная арматура более прочная на разрыв, в сравнении с металлической.
Следовательно, чтобы получить сходные со сталью показатели, можно использовать менее толстый композит. Поэтому считается, что количество композита для армирования будет меньшим, в сравнении с пластиком. Это и привело к появлению мнения о том, что пластик дешевле. Хотя если взять изделия одинакового диаметра, сталь обойдется дешевле.
Но, в действительности нужно использовать больше пластика, поскольку учитывается не только параметр устойчивости на разрыв, но и другие характеристики. Поэтому, какой материал лучше зависит от конкретного случая.
В некоторых ситуациях целесообразнее использовать композитную арматуру, в других нельзя обойтись без стали. У каждого вида изделий свое назначение. Поэтому при выборе следует исходить из поставленных целей, особенностей возводимого объекта и строительных норм.
Фото композитной арматуры
Во многих отношениях хорошей альтернативой традиционным материалам для армирования, становится композитная арматура. Этот продукт достаточно новый на рынке, но уже успел зарекомендовать себя, как функциональное изделие, способное в некоторых ситуациях полноценно заменить металл. Купить композитную арматуру стоит по целому ряду причин, о которых поговорим чуть подробнее.
Виды и изготовление
Производство композитной арматуры ГОСТ 31938-2012 занимает несколько относительно простых операций, которые возможно реализовать даже в скромном по площади цеху. Они идентичны для всех видов изделий, которые представлены:
- продукцией на базе стекловолокна;
- углепластика;
- на основе волокон базальта.
Существуют и другие виды изделий этого класса, как например, из арамидных волокон, которые менее распространены. Производят их по схожей, с указанными, методике: волокнистый, прочный материал пропитывается полимерами, выполняющими роль связки. При этом, положительная сторона изделий в сравнении со стальной продукцией - это привлекательная цена композитной арматуры.
Если рассматривать подробнее этапы изготовления, то показателен пример стеклопластиковых профилей. Начинается все с просушки волокна, затем идет их размотка, пропитка связующими составами и полимеризация в финале. Современное оборудование позволяет автоматизировать все этапы производства и скомпоновать их в рамках единой поточной линии, что позволяет получить максимальный выход готовой продукции при минимальных затратах.
Композитная арматура ГОСТ 31938-2012 рассматриваемого типа изготавливается из стеклоровинта. Этот материал становится продуктом плавки алюмоборосиликатного стекла, которое разогревается до определенной температуры, а затем вытягивается в форме нити. Такой элемент имеет толщину не более 20-ти микрон. Далее такие заготовки пропитываются замасливателем и собираются в тугой пучок. Основой композитной арматуры ГОСТ могут выступать не только стеклянные, но и базальтовые волокна, реже применяют арамидные и углеродные. Стоит подчеркнуть, что государственный стандарт на данные виды продукции вступил в силу буквально несколько лет назад (в 2012), несмотря на то, что используется в нашей стране стройматериал уже больше десятка лет. За рубежом, в частности в Японии, Европе и Америке, аналогичные стандарты уже работают многие годы, что и стало основой для производителей до принятия документа.
Кроме указанного материала применяются и другие виды сырья:
- смолы;
- сплеточные нити, представляющие собой ровинт, обматывающий подготовленный стержень в форме рифлей, которые имеет стальная арматура ;
- этиловый спирт;
- ацетон;
- дициандиамид.
Процесс изготовления продукции начинается после подачи 60-ти нитей ровинта при помощи шпулярника к натягивающему механизму. Далее устройство располагает в необходимом порядке элементы будущей базальтовой арматуры или иного вида и она просушивается. Затем проводится предварительный нагрев с использованием струи горячего воздуха. После этого разогретый ровинт погружается в ванну со специальным составом для пропитки. Далее заготовка вытягивается через специальные узлы (фильеры). В итоге формируется композитная арматура заданного диаметра, после чего поступает на следующую операцию, которую выполняет обмотчик. Данное устройство на стержень наматывает рифли необходимой толщины. Стоит подчеркнуть, что эти элементы могут быть толстыми, либо тонкими. Первый тип навивки предназначен для продукции с гладкой поверхностью, а тонкий – для изделий с песчаной присыпкой. После этого этапа композитная арматура ГОСТ 31938-2012 движется в туннельную печь, на входе в которую и располагают механизм, способный покрывать поверхность песком равномерно. В ходе этого этапа происходит ускоренная полимеризация смол. Далее горячая заготовка подается в ванну для охлаждения с потоком воды. Затем производство композитной арматуры подразумевает подачу ее на протягивающий механизм, на выходе из которого осуществляется порезка на элементы необходимой длины.
- прочность при растяжении металла составляет 390 МПа, стеклопластика – 1300;
- относительное удлинение достигает 25 и 2,2 процентов соответственно;
- плотность в тоннах на кубический метр - по 7 и 1,9 единиц;
- диаметры профилей из стали варьируются в пределах 6-80 мм, а сечение композитной арматуры – 4-25 мм;
- форма поставки полимерных изделий зависит от пожеланий заказчика, для металла же этот аспект строго регламентирован ГОСТом, хотя и подразумевает несколько вариантов;
- по экологичности оба вида материалов приемлемы, в частности, стеклопластиковая арматура относится к 4-му классу и расценивается, как малоопасная;
- долговечность конструкций из стали расценивается в соответствии с нормами строительства, полимеры служат не менее полувека согласно нормативам;
- по возможностям подбора альтернатив на основании физико-механических свойств, например, стальной арматуре диаметром 8 мм соответствует 4 мм композита, а 20-й – 16-я.
Если же сравнивать цены композитной арматуры с металлом, то особой разницы можно не увидеть, однако, выгода ее использования складывается из других ее параметров. В частности, это масса, которая ниже примерно в 9 раз при равных характеристиках, высокая сопротивляемость негативным факторам и прочие положительные стороны, которые были рассмотрены выше.
Если же вы уже определились с необходимостью купить композитную арматуру для своего проекта, то предлагаем ознакомиться с ценами различных проверенных производителей на портале «Мониторинг цен». На нашем сайте вы сможете сравнить цены композитной арматуры от различных поставщиков и выбрать производителя, который реализует все самые распространенные типоразмеры изделий из полимеров.
