Пластиковая арматура - плюсы и минусы использования композитов

Сравнение с арматурой из металла

При проведении сравнительных тестов арматуры из стали и композитных материалов существуют такие особенности:

Стальные изделия боятся коррозийных процессов, а композит выдерживает любую агрессивную среду.
Металл пропускает холод, а композитные изделия отличаются низкой степенью теплопроводности.
Вес арматуры из стеклопластика в пару раз ниже веса стальных аналогов.

При выборе материала для проведения армирования нужно учитывать все факторы. При большом списке достоинств инновационные стеклопластиковые конструкции имеют и недостатки, а классический вариант из металла использовался в течение многих десятилетий.

Отличительные особенности

Самостоятельное армирование фундамента стеклопластиковой арматурой нуждается в предварительном изучении всех достоинств и недостатков этого материала, чтобы было возможно использовать их с максимальной эффективностью.

Обозначить основные позиции, на которые нужно обращать внимание при планировании и проведении работ можно таким образом:

Изделие не нуждается в сложном, дорогостоящем оборудовании для резки и укладки, основные затраты состоят из стоимости материала. При сравнении прутков из стеклопластика и стали одного Ø, металлическую арматуру отличает складская цена, которая на 10 — 20% меньше.
Использование стеклопластиковой арматуры практично в малоэтажном индивидуальном строительстве, так как у нее намного легче и дешевле транспортировка, хранение, резка. Все это можно сделать своими руками и на личном транспорте. К нужному метражу прутка приобретаются комплектующие, облегчающие монтаж (пластиковые стяжки) и соблюдение расстояний между сетками (наборные распорные элементы)
Пластик не нуждается в рихтовке перед монтажом. Материал из целой бухты нарезают промежутками любой нужной длины. Это существенно сокращает образование отходов.
Полимерные материалы не подвержены коррозии, не боятся не только воды, но и других агрессивных воздействий. Такое армирование потребуется в бетонном растворе с добавлением специальных модификаторов.
Показатели теплового сопротивления и электропроводности для стеклопластика рассматривают для конкретных случаев. Влияние значения теплопроводности часто преувеличивают в рекламных целях, так как основное место в этом вопросе занимает теплоизоляция бетонных конструкций здания. Исходя из этого, низкая теплопроводность полимера не будет играть значимой роли. Диэлектрические свойства дают преимущества в тех случаях, когда в железобетонной опоре не предусмотрены выходы концов стержней для монтажа контура заземления, выполнения грозозащиты.
К недостаткам армирования стеклопластиком также относят невозможность самостоятельного изготовления гнутых участков – это можно заказать только у производителя по предоставленным чертежам; исключение применения сварки в проблемных местах; температурные ограничения (сталь выдерживает не менее 600°С).
Срок заявленной эксплуатации 80 лет на практике еще не подтвержден. Композитные составы относятся к органическим материалам и как поведут себя полимерные связи в течение длительного времени при старении этой органики пока доподлинно не установлено. Тем не менее, разработка и использование композитов начата более 50 лет назад для суровых климатических условий, где сталь быстро ржавела и теряла свои характеристики, и опоры мостов стоят до сих пор.

Наглядная демонстрация приемов, как вязать каркас из стеклопластиковой арматуры для фундамента, показана на этом видео:

Крайне осторожно необходимо подходить к устройству фундаментов с полимерной арматурой на грунтах, где возникают большие искривляющие деформационные нагрузки, при устройстве ростверков и плит под тяжелые здания. Предварительный расчет должен подтверждать возможность (с запасом прочности) применения таких инновационных материалов или запрещать их

Использование стеклопластикового прутка в фундаменте

Применение арматурных сеток на основе стекло пластиковых силовых элементов началось с 60-х годов прошлого века. Кроме того, построено и находится в эксплуатации достаточно большое количество зданий и технологических сооружений из камня и бетона, в фундаменте и стенах которых использовано армирование на стекло пластиковой основе. Отзывы о состоянии построек с элементами стальной и стекло пластиковой арматуры и многолетнем опыте эксплуатации дадут больше, чем все теоретические выкладки «знатоков», вместе взятые.

Практически все, кто снимает ролики или выкладывает свое мнение о недостатках стеклопластиковой арматуры, — это или менеджеры продаж конкурирующего стального проката, или дилетанты, путающие причины и следствия основных принципов прочности и жесткости конструкций. В большей части такие рассуждения о недостатках стекло пластиковой арматуры сопровождаются формулами и данными о прочности стали и композита. Но внятных причин или процессов, по которым нельзя использовать стекло пластиковое армирование, нет. Если человек, взявшийся комментировать преимущества и недостатки стекло пластикового армирования, не продемонстрировал на практике фрагмент разрушенного бетона или куска фундамента со стеклопластиковой арматурой, все его рассуждения остаются фантазиями на произвольную тему.

Арматура используется в строительстве, машиностроении, в специальных проектах уже более 40 лет. Если для вас этот вопрос принципиален, обратитесь в старые советские учебники 70-х годов прошлого века, журналы по строительной тематике, в этих источниках раскрывается физика и механика процессов разрушения фундамента, приводятся многочисленные примеры ошибок.

Обладая высокой удельной прочностью, армирование может прекрасно работать в самых сложных условиях, но при этом оно обладает рядом недостатков, ограничивающих его применение в строительстве:

Природа композитной арматуры обладает практически нулевой пластичностью материала. Говоря человеческим языком, каркас для высоко нагруженного фундамента или стен из такого прутка не сможет пластично подстраиваться под перераспределение нагрузки в нагруженном бетонном камне. В результате в отдельных местах фундамент здания будет испытывать перегрузку, что может вызвать появление трещин;
Стеклопластиковая основа очень хорошо воспринимает растягивающие осевые нагрузки, намного хуже сжимающие нагрузки, и катастрофически плохо переносит усилие сдвига. Это значит, что любое поперечное срезающее усилие, которых немало в «свежих» фундаментах из-за осадочных процессов, приведет к разрушению целостности арматуры;
К сожалению, в течение времени, пока бетон фундамента набирает прочность, каркас из стеклопластика ведет себя несколько иначе, и именно на этом этапе, поэтому каждый конкретный случай в компоновке арматуры требует очень внимательного и аккуратного анализа.

Поэтому в тех узлах, где допустима замена металла композитным материалом, вместо традиционного восьми миллиметрового прутка, вполне может быть использован шести миллиметровый жгут арматуры. Мало кто знает, но сегодня уже на потоке производятся строительные плиты из напряженного бетона со стекло пластиковой арматурой. Но в производстве такой материал стоит значительно дороже, поэтому практически 90% ассортимента, в том числе для фундамента, являются заказными изделиями.

Что лучше: композитная или стальная арматура?

Поскольку до композитной арматуры свойства бетона улучшали исключительно стальной арматурой, и композитная арматура является прямым конкурентом стальной, повсеместно принято сравнивать два вида арматуры. Сравним и мы.

Итак, плюсы композитной арматуры:

Вес. Композитная арматура весит меньше в несколько раз.
Форм-фактор. Композитная арматура малых диаметров продается в скрученном виде, в бухтах. Это позволяют транспортировать её на личном автомобиле.
Коррозия на стеклопластиковую арматуру не распространяет свое действие, в отличие от стальной арматуры. Вследствие этого, более долгая служба.
Не проводит электричество. Не создает препятствий для радиосигналов, для сигналов мобильных телефонов.
Более устойчива к воздействию отрицательных температур. Сталь при низких температурах становится более хрупкой, композитная арматура сохраняет свои свойства.
Теплопроводность небольшая, вследствие этого дом, армированный композитной арматурой, в холодное время года лучше сохраняет тепло.
Экологична. Не наносит вред природе при разложении.

Минусы композитной арматуры:

Не пластична. Арматуру в условиях строительства часто необходимо гнуть, с последующим сохранением формы. Стальная арматура гнется и фиксируется в согнутом положении, а вот стеклопластиковая, к сожалению, нет. После того, как термореактивная смола-связующее затвердеет, изменить её форму уже нельзя, можно только сломать. Но выход есть, и даже не один: можно заказать на заводе арматуру какой угодно формы или комбинировать стальную и композитную арматуру.
Не сваривается. К сожалению, сварка композитной арматуры невозможна. Но есть решение. Если есть такая необходимость, можно использовать композитную арматуру, оканчивающуюся металлическими прутками. Соединение композитной арматуры и металлического прутка выполняется на производстве.
Не стойка к тепловому разрушению. Держит температуру до 150-160 градусов по цельсию. То есть, при пожаре бетон, армированный стальной арматурой, при разрушении повиснет на прутках стали, а вот бетон с композитной арматурой после нагрева более 150 градусов, просто упадет.
Высокая вредность при резке. При обработке образуются мельчайшие острые частицы, загрязняющие рабочее пространство, угрожающие дыхательным путям, органам зрения.
Не жесткая. Модуль упругости композитной арматуры меньше аналогичного у стальной в 4 раза. То есть, для того, чтобы армированный композитной арматурой бетон работал на растяжение так же, как армированный стальной арматурой, нужно увеличить диаметр композитной арматуры. Пример: диаметр стальной арматуры 12 мм, диаметр композитной арматуры должен быть 24 мм. То есть, это не выгодно экономически, и для перекрытий лучше брать стальную арматуру.

Вывод: Композитная арматура имеет как плюсы, так и минусы. Поэтому, в каждом конкретном случае нужно тщательно взвесить все качества стальной и композитной арматуры, и выбрать для себя нужный вариант в соответствии с конкретной ситуацией.

Фундамент из стеклопластиковой арматуры: правила армирования

Стеклопластиковая арматура – современная альтернатива арматурной стали. Представляет собой стержни, изготовленные из термореактивных смол и стекловолокон. Стержни могут иметь поверхность периодического профиля или условно гладкую. В первом случае на основу наматываются стеклянные волокна, пропитанные смолами. Во втором – на поверхность наносится песчаная посыпка. Оба типа стеклопластиковых стержней отличаются хорошим сцеплением с бетонной смесью.

Можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для устройства фундаментов

Пруты изготавливаются в диапазоне диаметров 4-32 мм. Наиболее популярны изделия диаметрами 6, 8, 10 мм.

Характеристики стеклопластиковых стержней:

Небольшой удельный вес и продажа материала бухтами значительно облегчают его транспортировку и монтаж.
Устойчивость к коррозии. Благодаря этому свойству, стеклокомпозитные пруты могут эксплуатироваться в контакте с агрессивными средами без дополнительных антикоррозионных мероприятий.
Никий коэффициент теплопроводности. При укладке арматурных стержней в бетонных конструкциях, которые дополнительно защищаются теплоизоляционными материалами, эта характеристика не принципиальна.
Отсутствие электропроводности. При строительстве жилых зданий это свойство особой роли не играет. Более того, в некоторых железобетонных конструкциях делают специальные выводы из арматуры для устройства молниезащиты или в качестве элемента заземлительного контура.

Использование этого строительного материала для армирования фундаментов имеет ограничения из-за ряда свойств, среди которых:

Невозможность согнуть стержни самостоятельно на месте строительства. Это можно сделать только в производственных условиях. Выход – выполнить угол путем связывания стержней стальной вязальной проволокой или хомутами.
Слабая устойчивость к повышенным температурам.
Низкая прочность на излом и слабая устойчивость к растягивающим нагрузкам. Для армирования плит перекрытия и балок стеклокомпозитные стержни однозначно не используют.
Небольшой опыт армирования фундаментов композитной арматурой и слабая нормативная база. Достоверные сведения о длительной эксплуатации этого материала отсутствуют. Элементы композитов подвержены «старению», поэтому спрогнозировать их поведение в долгосрочной перспективе невозможно.

Многие инженеры-строители считают, что применение стеклопластиковой арматуры для армирования фундамента оправдано только в тех случаях, когда важны теплопроводность и диэлектрические свойства.

Устройство ленточного фундамента со стеклопластиковой арматурой

Для сооружения плитных фундаментов под тяжелые здания стеклокомпозитная арматура не используется. Такие стержни могут применяться только при строительстве ленточных фундаментов.

Но и в этом случае рекомендуется проведение тщательных инженерных расчетов с учетом запланированных нагрузок на основание дома, характеристик грунта и близости грунтовых вод к поверхности. При близком расположении подземных вод, наличии пучинистых, просадочных почв рекомендуется использовать стальную арматуру.

Даже опытный проектировщик не всегда сможет точно определить целесообразность применения композитного армирующего материала для фундамента из-за отсутствия соответствующих СП и СНиПов.

Как правильно армировать ленточный фундамент стеклопластиковой арматурой?

Технология зависит от типа основания. Ленточные фундаменты разделяют на два типа – Т-образный (с подошвой) и прямоугольный. В фундаменте Т-образной формы его стенка работает на сжатие, поэтому в нее может укладываться стеклокомпозитная арматура. При устройстве подошвы рекомендуется использовать арматурную сталь. Фундаменты с прямоугольным поперечным сечением работают в основном на сжатие, поэтому для них армирование стеклопластиковыми стержнями разрешено.

Как вязать стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента?

Для связывания полимерных арматурных стержней используют:

Вязальную проволоку. Специальная отожженная проволока толщиной 0,8-1,2 мм не теряет свои характеристики даже при многократном скручивании.
Пластиковые хомуты. Удобны в использовании, не требуют особых навыков. Их недостаток – отсутствие гарантии сохранения целостности при заливке арматурного каркаса бетонной смесью.
Пластиковые клипсы. Специальные изделия, изготовленные из высокопрочных полимерных материалов. Обеспечивают надежную фиксацию арматурных стержней.

Имеет ли материал недостатки?

Каждый строительный материал имеет определенные недостатки

Поэтому знать про минусы композитной арматуры не менее важно, чем про достоинства. Перечислим основные из них:. Малая упругость

Как показывают испытания, пластиковая арматура имеет упругость примерно в 4 раза ниже, чем у такой же по диаметру металлической. Поэтому при армировании крупных объемов бетона нужно использовать в 4 раза больше арматуры, что весьма не дешево.
Опасность резки. Если металлический прут можно разрезать или распилить без лишних проблем, то когда распиливается неметаллическая арматура в воздух попадает большое количество микроскопических частиц стекловолокна. При попадании в дыхательные пути или глаза они могут стать причиной множественных микротравм.
Низкая пластичность. Материал практически лишен пластичности. Поэтому, чтобы согнуть прут, необходимо нагреть его до нужной температуры

Малая упругость. Как показывают испытания, пластиковая арматура имеет упругость примерно в 4 раза ниже, чем у такой же по диаметру металлической. Поэтому при армировании крупных объемов бетона нужно использовать в 4 раза больше арматуры, что весьма не дешево.
Опасность резки. Если металлический прут можно разрезать или распилить без лишних проблем, то когда распиливается неметаллическая арматура в воздух попадает большое количество микроскопических частиц стекловолокна. При попадании в дыхательные пути или глаза они могут стать причиной множественных микротравм.
Низкая пластичность. Материал практически лишен пластичности. Поэтому, чтобы согнуть прут, необходимо нагреть его до нужной температуры

Очень важно не превысить отметку в 300 градусов по Цельсию – это приведет к потере несущих свойств.

Как видите, пластиковая арматура имеет как важные преимущества, так и серьезные недостатки. Серьёзно подумайте, прежде чем окончательно определиться с выбором подходящей арматуры для строительства.

Теперь вы знаете, что такое композитная арматура, а также разбираетесь в её плюсах и минусах. Это позволит легко сделать правильный выбор, о котором не придется сожалеть впоследствии. К тому же, разбираясь в основных свойствах материала, можно легко решить, в каких случаях он станет лучшим выбором, а когда желательно отдать предпочтение другим аналогам.

Что такое композитная арматура?

Внешне она похожа на классические металлические пруты, но основным материалом при её изготовлении являются волокна из углерода, базальта, стекла или арамида. Они скрепляются воедино специальными термопластичными или термореактивными полимерами, придающими им высокую прочность и долговечность.

Неметаллическая арматура может иметь на поверхности специальные ребра, что повышает качество сцепления с бетоном при армировании. В некоторых случаях поверхность просто густо посыпается песком. Прилипая к ещё не застывшему полимеру, он также улучшает сцепление, но благодаря простоте изготовления стоимость материала значительно ниже.

Кроме того, в продаже имеется гладкая пластиковая арматура. Она имеет сравнительно невысокую цену, но малое сцепление существенно ограничивает сферу применения. Её не используют в качестве основной рабочей арматуры – только как вспомогательную. При армировании крупных массивов бетона (фундамент, толстые стены) пруты не укладываются на основание, а собираются в каркас. Основные пруты, которые будут улучшать качества бетона, имеют ребра. А гладкие применяется именно для сборки каркаса – на них приходится минимальная нагрузка. Поэтому возможно использование более простого материала для снижения затрат на строительство.

Преимущества и недостатки

Стекловолоконная арматура новый строительный материал, набирающий популярность, обладает характеристиками, позволяющими использовать ее для несущих конструкций. К ее преимуществам относят:

Устойчивость к коррозии. Можно использовать стеклопластик в агрессивных средах. По этому показателю данный материал в 10 раз превосходит металл.
Низкая теплопроводность, составляющая 0,35 Вт/м∙⁰С, что позволяет повысить теплоизоляцию бетонного монолита, устраняет риск появления мостиков холода. Для сравнения показатель теплопроводности у стали — 46 Вт/м∙⁰С.
Высокое удельное сопротивление позволяет применять ее при строительстве мостов, железнодорожных конструкций, линий электропередач и других сооружений, где существует риск пробития электрическим током под высоким напряжением.
Малый удельный вес, что позволяет снизить давление конструкций на поверхность грунта, фундамента. Средняя плотность этого материала 1,9 кг/м³, а у стали в четыре раза больше – 7,9 кг/м³.
Стоимость армирования стеклопластиком почти в 2 раза ниже, чем металлическим прутом.
Применение в широком диапазоне температур. Она не теряет своих свойств в при температурах от -60 до +90⁰С.
В отличие от металла, стеклопластик имеет схожий с бетоном коэффициент термического расширения, поэтому монолит с таким армированием, при перепадах температуры не растрескивается.
Для монтажа армирующей сетки не понадобится сварочный аппарат, ее достаточно соединить пластиковыми жгутами и фиксаторами.

Как любой материал, полимерная арматура на основе стеклопластика имеет недостатки, которые учитываются при эксплуатации:

Недостаточная устойчивость стеклопластика к высоким температурам, смолы, применяемые для связи волокон, возгораются при температуре 200⁰С. Для частных домов или подсобных помещений это не проблема, но на промышленном объекте, где бетонный монолит должен быть огнеупорным, применение данной арматуры неприемлемо.

Почти в 4 раза меньший показатель модуля упругости по сравнению со сталью.
При подготовке сетки, согнуть композит под нужным углом практически невозможно, из-за низкой прочности на излом, такие элементы приходится заказывать на заводе.
Один из минусов стеклопластиковой композитной арматуры – она не позволяет делать жесткое армирование, а его прочность со временем незначительно, но снижается.

Свойства

— Композитная арматура в 9 раз легче классической арматуры из металла, при этом ее прочностные характеристики лучше в 3 раза. Это дает возможность уменьшать диаметр, сохраняя все необходимые характеристики.

— Стеклопластиковая арматура имеет долгий срок эксплуатации. Срок годности арматуры из композитных материалов практически не ограничен. По мнению экспертов, данная арматура способна сохранять свои технические характеристики в возведенном объекте не менее 80-100 лет. Это позволяет минимизировать ремонтные работы и повысить срок эксплуатации готового объекта.

— Устойчивость к химическим воздействиям. Стеклопластиковая арматура не реагирует на воздействие щелочной и кислотных сред. В процессе ее эксплуатации не происходит окисление, и соответственно нет проявлений коррозии. Это позволяет избавиться от появления трещин и разрушения бетонных конструкций в следствии внутренних напряжений. Такие напряжения появляются при коррозии металлической арматуры.

— Не является источником электромагнитных помех. Имеет низкий коэффициент теплопроводности.

— Стеклопластиковая арматура, благодаря своим уникальным диэлектрическим и теплопроводным свойствам широко используется при возведении жилых домов. Армирование бетонных конструкций материалом с хорошими диэлектрическими свойствами позволяет избавиться от возможных электромагнитных помех, после введения здания в эксплуатацию. Низкий коэффициент теплопроводности, дает возможность экономить на отоплении зданий, так как стеклопластиковая арматура не создает «мостки холода» и не увеличивает потери тепла.

— Стоимость стеклопластиковой арматуры в 1.5 — 2 раза ниже, чем стоимость стальной арматуры равнопрочностного диаметра. Большая экономия при строительстве достигается за счет уменьшения стоимости как самого материала, так и стоимости его доставки и монтажа. Стеклопластиковую арматуру легко разгружать, при этом не требуется специальная техника или большое количество рабочих.

— Простота в доставке. Стеклопластиковая композитная арматура реализуется бухтами диаметр которых составляет порядка 1 метра. Вес такой бухты колеблется от 7 до 10 кг. Так упаковываются все виды арматуры, диаметр прутков которых не более 10 мм. Это позволяет перевозить стеклопластиковую арматуру в легких грузовиках, или даже в багажнике легкового автомобиля. Стальную арматуру перевозят в грузовых автомобилях с длинным кузовом, при этом для ее загрузки и разгрузке необходима специальная техника.

— Стеклопластиковая арматура обладает высокими противопожарными характеристиками. Данный материал не горит. Ее можно эксплуатировать внутри бетона в широком диапазоне температур от -70 до +600 градусов по шкале Цельсия. Если на арматуру в течении длительного времени воздействовать температурой более 200 градусов, то она, как и бетон, потеряет свои эксплуатационные свойства.

— Арматура изготовляется в прутах необходимой длинны. Это позволяет значительно экономить на остатках, и оптимизировать условия монтажа.

— Стеклопластиковая арматура имеет близкий к бетону коэффициент расширения. Благодаря этому она не разрушает бетон при повышении температуры, что повышает срок эксплуатации сооружения.

— Прочностные характеристики и внутренне напряжение в прутках не изменяются при изгибе стеклопластиковой арматуры. Поэтому, при развертывании бухты, пруток принимает свою первоначальную прямую форму. Это значительно ускоряет и облегчает монтажные работы, и дает возможность экономить на хранении и перевозке.

— Простота в монтаже. Арматуру можно «вязать» применяя минимальное количество подсобных инструментов и дополнительных материалов. Резать стеклопластик можно с помощью болгарки, торцовки или даже ножниц и кусачек.

Описание материала и его виды

Стеклопластиковая арматура представляет собой неметаллический стержень с навивкой из волокон композитного материала или с напылением мелкофракционного абразивного порошка. Диаметр армированных прутков может составлять от 4 до 18 мм.

В зависимости от материала, используемого в качестве основы для изготовления прутка, выделяют несколько видов композитной арматуры:

Особенности материала

Базальтовые изделия (обозначаются буквами АБП) производятся на основе базальтовых волокон, связанные с помощью смолы органического происхождения. Такая арматура характеризуется высокой устойчивостью к воздействию агрессивной среды, включая газы, щелочи и соли.
Стеклопластиковая арматура (аббревиатура АСП) производится из волокон стеклопластика, соединенных с помощью термореактивных смол. Преимуществом таких прутьев является незначительный вес и высокие прочностные характеристики.
Углепластиковую арматуру (обозначение АУП) производят на основе углеводорода. Материал отличается повышенной прочностью, но имеет очень высокую стоимость, что существенно понижает его популярность.
В основе комбинированных изделий (аббревиатура АКК) лежит базальт и стекловолокно. Такой материал устойчив к износу и имеет широкую область применения.

Среди перечисленных видов композитной арматуры наибольшей популярностью пользуются стеклопластиковые изделия, поэтому следует подробнее изучить именно этот материал.

к оглавлению

Требования к стеклопластику

Вид зависит от диаметра

Стандарт устанавливает размеры изготовления арматуры номинальным сечением в пределах от Ø 4 мм до Ø 32 мм. Для индивидуального строительства эффективно используют стеклопластиковые армирующие прутки сечением Ø 6 мм, Ø 8 мм и Ø 10 мм.

На демонстрационном стенде строительного магазина можно ознакомиться с образцами предлагаемой продукции (фото):

Существенным условием качества полученного фундамента является применение стеклопластиковой арматуры, которая в соответствии с ГОСТом (осмотр по внешнему виду) не имеет вмятин, расслаиваний, отшелушивания абразивного напыления и других видимых дефектов.

Определяющими возможность применять армирование стеклопластиком бетонных оснований являются такие технические характеристики этого материала:

предел прочности на сжатие не меньше 300 Мпа, на растяжение — не меньше 800 Мпа, при поперечном срезе — более 150 Мпа;
температура эксплуатации (предел) не более 60°С.