Стеклопластиковое или композитное армирование является альтернативой стальным изделиям и используется для укрепления бетона в случаях, когда к их физическим и химическим свойствам предъявляются особые требования. Стеклопластик не портится от влаги, его масса в 9 раз меньше массы стали той же прочности. Показатели теплопроводности позволяют снизить потери тепла, а температурный диапазон составляет от -70 до 120 градусов. Этот материал используют для армирования бетонных емкостей на химических предприятиях, опор мостов и фундаментов. Он подходит для связки многослойных кладок стен и укрепления полов и стяжек. Стеклопластик применяют в дорожном строительстве при сооружении насыпей и покрытий.

Технология изготовления

Основными составляющими стеклопластиковых стержней являются стекловолокно и эпоксидная смола. Сначала нити пропитываются клеящим веществом, а затем проходят процесс полимеризации. Для этого их протягивают через фильеры нужного диаметра. На заключительном этапе на гладкую поверхность наносят рельеф с помощью прокатки между вальцами, которые имеют соответствующее рифление. Таким образом, получают стержни светло-желтого цвета, обладающие оптимальным сцеплением с бетоном. Продукция имеет диаметр от 4 мм до 2 см. Помимо стекловолокна в производстве используют базальтовые, углеродные и арамидные волокна. В этом случае изделия отличаются по цвету и могут иметь продольное оребрение. Для получения конструкций из арматуры стеклопластик связывают с помощью пластиковых элементов.

Преимущества и недостатки стеклопластиковой продукции

Стеклопластиковая продукция отличается повышенной прочностью на разрыв и по этому показателю превосходит стальную арматуру в три раза. Плотность стеклопластика значительно меньше, чем у металла, соответственно вес также намного легче, что позволяет облегчить бетонную конструкцию. Существенным преимуществом является и то, что пластик не поддается ржавлению, даже если контактирует с водой, в том числе, и с морской водой. Материал не реагирует на воздействие щелочей, кислот и других активных химических веществ. Он не разрушается на морозе и может перенести неограниченное количество циклов замерзания/оттаивания. Стеклопластики имеют низкую теплопроводность, что способствует улучшению этой характеристики у бетонных изделий с композитным армированием. Помимо этого композиты и бетон имеют примерно одинаковый коэффициент теплового расширения, поэтому такие конструкции не подвержены растрескиванию. Арматура является диэлектриком и не создает помех радиоволнам. Она может производиться любой мерной длины. Благодаря особенным свойствам эпоксидной смолы длинномерные изделия могут сматываться в бухты, а после восстанавливать первоначальное прямое состояние, сохраняя при этом целостность и все свои прочностные характеристики.

Стеклопластик значительно уступает стали в упругости, то есть довольно легко изгибается. По этой причине использование ее в перекрытиях должно сопровождаться тщательными расчетами. Материал является пожаробезопасным, но при температуре около 600 градусов размягчается и теряет свои механические свойства. На опасных производствах необходимо обеспечивать теплозащиту конструкций с таким армированием. Прочность соединений композитов при создании решетки оставляет желать лучшего. Как вариант, на концы стеклопластика крепят стальные стержни и сваривают их. При изготовлении конструкций особой формы приходится заказывать арматуру с определенным изгибом, так как придать ей необходимый вид на месте не получится.

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.

Неметаллическая композитная арматура представляет собой армирующее средство в виде стержней из стекловолокна, имеющих ребристую поверхность. В профиле такая арматура имеет спиралевидную форму, а ее диаметр может составлять от 4 до 18 миллиметров. Длина этого строительного материала может достигать 12 метров.

Внешний вид полимерных стержней.

Стеклопластиковая арматура перед массовым внедрением на рынок прошла множество серьезных испытаний. В итоге подобные исследования установили, что этот строительный материал отличается рядом преимуществ таких, как:

• Малая масса, которая в 9 раз ниже массы классической металлической арматуры;
• Высокая стойкость к коррозии и воздействию кислот;
• Отличные показатели с точки зрения энергоэффективности;
• Экономичность в доставке;
• Инертность к электромагнитному и радиовоздействию;
• Стеклопластиковая арматура относится к диэлектрикам.

Безусловно, помимо преимуществ, данный строительный материал обладает определенными недостатками. Такие недостатки нельзя отнести к критическим, но их важно учитывать при возведении тех или иных видов зданий.

Недостатки композитной арматуры:

• Низкие показатели упругости;
• Невысокие параметры термостойкости.

При этом такие недостатки материала никак не отражаются на его использовании при строительстве дорог и фундаментов зданий.

Использование этой технологии при строительстве фундамента (преимущества, недостатки, способ применения)

В процессе закладки фундамента композитная арматура применяется аналогично металлической. Из этого материала на первом этапе собирается каркас будущего фундамента, который в последствие стягивается специальными стяжками.

Сами производители стеклопластиковой арматуры не накладывают никаких ограничений по ее использованию для определенных видов фундаментов. Иначе говоря, такой материал может свободно использоваться для строительства любых малоэтажных построек.

По минимальным подсчетам срок службы таких полимерных элементов составляет минимум 80 лет. Нельзя не отметить, что этот строительный материал стоит немного дороже привычных металлических прутов при этом определенные средства можно сэкономить при его доставке, за счет намного меньшего веса.

Существуют различные методы и условия строительства. Если место строительства предполагает постоянное пребывание металлических частей в условиях агрессивной для них среды есть смысл применять композитную арматуру.

При правильном подборе пластиковой арматуры, она обеспечит аналогичную прочность, что и металлическая.

Стержни перед заливкой бетона.

Основные сферы использования

Существует две основные формы выпуска композитной арматуры:

• Гладкие пластиковые пруты, дополненные стеклянной спиралью для повышения качества фиксации;
• Арматура привычной формы, повторяющая структуру металлической.

Большинство специалистов советуют отдавать предпочтение второму типу.

Основной сферой применения стеклопластиковой арматуры является возведение фундаментов для малоэтажных зданий. При возведении фундамента в каждом индивидуальном случае используется арматура конкретного диаметра.

Кроме того, такой материал часто используется для связывания кирпичной кладки. В этом случае можно избежать появления мостиков холода, что повышает общую эффективность здания.

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.

Использование композитных материалов для армирования мостовых настильных плит

Одним из основных факторов, подтверждающих высокие параметры прочности и надежности композитной арматуры, является ее широкое применение в строительных сферах, противостоящим постоянным серьезным нагрузкам (мосты, конструкции береговой линии, дороги).

Это связано с тем, что такой материал обладает прекрасными параметрами стойкости к сейсмологической активности земли. Экспериментально было доказано, что стеклопластиковая арматура не теряет свои основные технические характеристики даже при 10 балльном землетрясении, что делает ее лучшим выбором для армирования бетонных мостовых настильных плит.

Кроме того, нельзя не отметить, что пластик в отличие от металла не подвержен коррозии, что является немаловажным фактором при строительстве мостов, постоянно контактирующих с водой и влажной средой.

Отличия характеристик полимерных и металлических армирующих прутов

Основным конкурентом для пластиковых армирующих стержней является традиционная металлическая арматура, использующаяся в бетонных плитах и перекрытиях. В целом два этих строительных материала очень схожи друг с другом. При этом по некоторым параметрам арматура из стеклопластика демонстрирует заметно более впечатляющие показатели, нежели металлическое армирующее оборудование. В таких условиях стоит провести небольшое сравнение технических характеристик металлической и полимерной арматуры:

• Показатели деформации. Пруты из стали является упругопластическим материалом в то время, как композитная арматура - это идеально-упругий стройматериал;
• Показатели предельной прочности. Металл демонстрирует следующие параметры 390 МПа, а стеклопластик 1300 Мпа;
• Размер коэффициента теплопроводности. Для металлической этот параметр равен 46 Вт/мОС, а для композитной 0,35 Вт/мОС;
• Показатели структурной плотности. Для стальной этот параметр равен 7850 кг/м3, а для стеклопластиковой 1900 кг/м3;
• Параметры теплопроводности. В отличие от стальных конструкций, стеклопластик абсолютно не проводит тепло;
• Стойкость к коррозии. Стеклопластиковая арматура абсолютно не ржавеет. При этом сталь относится к относительно быстро ржавеющему материалу;
• Электропроводимость изделия. Композитный армирующий стройматериал по сути является диэлектриком. Одновременно с этим, одним из недостатков металлической арматуры является возможность проводить электрически ток.

Внешние отличия металлических и композитных стержней.

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.

Процедура расчета строительных конструкций с композитными армирующими материалами

Процесс расчета конструкций, в которых применяется композитная арматура можно продемонстрировать на примере расчета работы балки, где используется стальная арматура Д12 мм.

Такие армирующие прутья А500С, имеющие диаметр в 12 миллиметров, обладают такими характеристиками, как:

• Значение модуля упругости на уровне 200 Гпа;
• Показатели нормативного сопротивления 500 МПа, что немного меньше параметров текучести стали, применяемой при изготовлении этих прутов.

Исходя из этих данных ориентировочная максимальная нагрузка на прут составляет 4.5 тонны. При такой нагрузке параметры растяжения арматуры достигнут 2,5 мм/м

В документации, идущей вместе со стеклопластиковой арматурой, всегда есть табличка ее соответствия стальным армирующим стержням.

Так, арматура из стеклопластика, для соответствия параметрам стальной А500С диаметром 12 мм, должна иметь диаметр 10 мм.

Иначе говоря, процесс расчета строений с пластиковых прутьев полностью аналогичен расчетам со стальными, единственным отличием является применение таблицы соответствия.

Как производится композитная арматура

Вся композитная арматура изготовляется в формате стержней, имеющих толщину от 4 до 32 миллиметров. Подобные стройматериалы могут продаваться как в виде стержней, так и в бухтах, длиной более 100 метров.

Существует два основных вида пластиковых армирующих прутов:

• Периодическая, которая получается путем использования спирального обматывания;
• Гладкая, обсыпающаяся кварцевым песком, для повышения качества сцепления.

Методика соединения

Одним из дополнительных преимуществ композитных стройматериалов является отсутствие необходимости проведения сварочных работ. Все прутья формируются в единый каркас с помощью технологии связывания.

Зачастую в строительной практике применяется специальная вязальная проволока, реже пластиковые стяжки.

Существуют следующие способы использования вязальной проволоки:

• Использование специального автоматического пистолета;
• Применение строительного крючка для вязания;
• Применение механизированного строительного вязального крючка.

Два последних варианта чаще всего используются в строительстве. Это связано с их доступностью, ведь далеко не каждый может себе позволить приобрести специальный автоматический пистолет для связки.

Соединение с помощью пластиковых стяжек.

Диаметр пластиковой арматуры

Из-за определенных конструктивных особенностей, стеклопластиковая арматура имеет несколько параметров, которые характеризуют ее диаметр:

• Размер внешнего диаметра композитного стержня определяется согласно расположению выступающих по профилю ребер;
• Внутренний диаметр относится конкретно к самому стержню;
• Номинальный диаметр относится к цифровому обозначению конкретного профиля.

Все эти параметры не совпадают между собой. Номинальный диаметр меньше внешнего, измеряемого по выступающим ребрам. Следует с особой ответственностью обращать внимание на эти параметры. Это поможет избежать покупки меньших чем необходимо армирующих прутьев.

Существуют некоторые нюансы определения этих размеров стеклопластиковой арматуры. Внешний диаметр изделия определяется также, как и для стальной. Что же касается внутреннего диаметра, то его определить сложнее из-за не идеально круглого сечения стержня.

Композитная арматура - материал не новый, но сегодня активно расширяющий границы применения, благодаря экономичным технологиям производства полимерных материалов. Эта современная альтернатива стальным арматурным стержням и проволоке отличается от металлических аналогов сырьевой базой, техническими свойствами и внешним видом. Выпускается в соответствии с ГОСТом 31938-2012 и техническими условиями производителей.

Основные составляющие полимерной композитной арматуры

В состав этой продукции входят два или более материалов - основной (матрица) и наполнители, в том числе армирующие. Матрица и наполнитель подбираются таким образом, чтобы они составили общую структуру, обеспечивающую оптимальные эксплуатационные характеристики для конкретного целевого назначения.

Матрица

Представляет собой отвержденную термореактивную смолу, обеспечивающую передачу и распределение напряжений в упрочняющем наполнителе. От этой структурной составляющей зависят устойчивость продукции к влаге, огню, химическим средам. Термореактивная смола - полиэфирная, эпоксидная, винилэфирная, фенольная - после отверждения представляет собой твердый материал с трехмерной структурой в виде сетки.

Армирующие наполнители Представляют собой волокна - непрерывные или штапельные, что зависит от способа изготовления. В зависимости от применяемого сырья, различают волокна:

• Стеклянные - изготавливаются из неорганического стекла.
• Базальтовые - производят из базальта и габродиабаза.
• Углеродные - образуются пиролизом органических волокон прекурсоров - полиакрилонитрильных или гидратцеллюлозных. По величине модуля упругости и пределу прочности углеродные армирующие наполнители разделяют на - общего назначения, высокопрочные, средне-, высоко-, сверхвысокомодульные.
• Арамидные . Исходное сырье - линейные волокнообразующие полиамиды.
• Комбинированные композиты включают упрочняющие наполнители из двух или нескольких сырьевых материалов. Например, стержни АСПЭТ содержат стекловолокна и волокна из термопластичных полимеров.

Полимерную композитную арматуру обозначают в соответствии с армирующим наполнителем, присутствующим в ее составе:

• АСК (АСП) - стеклокомпозитная, преимущества материала - сочетание небольшого веса, высокой прочности и доступной стоимости;
• АБК (АБП) - базальтокомпозитная;
• АУК (АУП) - углекомпозитная, отличается хорошей прочностью, но из-за высокой стоимости ее применение ограничено;
• ААК (ААП) - арамидокомпозитная;
• АКК - комбинированная. В этой серии широкое применение получили изделия, изготовленные на основе стеклянных и базальтовых волокон, благодаря сочетанию хорошей износостойкости и приемлемой стоимости.

Таблица основных характеристик различных видов композитной арматуры

Конструктивные особенности

Изготавливается с периодическим профилем. В конструкцию изделия входят:

• Силовой стержень - сплошной элемент, от которого зависят основные технические характеристики продукта.
• Анкеровочный слой . Располагается равномерно, под углом к продольной оси. Образуется намоткой на силовой стержень волокон. Улучшает сцепление полимерной арматуры с твердеющей бетонной смесью.

Арматуру периодического профиля характеризуют следующие параметры:

• Наружный диаметр . Измеряется по вершинам периодических выступов.
• Номинальный диаметр . Эта величина указывается в маркировке изделий и используется при расчетах конструкций.
• Шаг периодического профиля . Дистанция между центрами соседних выступов, определяется параллельно вертикальной оси стержня.

Положительные и отрицательные характеристики полимерной композитной арматуры

Этот вид арматуры пока не может выступать в качестве полноценной замены стальным усиливающим стержням. Однако существуют области применения, в которых использование композитной арматуры является более рациональным, благодаря комплексу преимуществ, среди которых:

• Химическая пассивность . Благодаря этому свойству, полимерную продукцию можно использовать в условиях воздействия морской воды, щелочных и кислых сред, дорожных химических реагентов.
• Скорость резки в размер в условиях строительной площадки значительно выше, по сравнению с резкой стальных стержней.
• Низкая теплопроводность . Полимерная арматура повышает теплоизоляционные характеристики конструкции, благодаря отсутствию мостиков холода.
• Устойчивость к низким температурам .
• Небольшая масса . Облегчает транспортировку продукции, складирование, осуществление монтажных работ.
• Отсутствие проводимости тока, магнитоинертность и радиопрозрачность . Это качество обеспечивает востребованность полимерной продукции при строительстве лабораторий и других объектов, для которых важен фактор экранирования электромагнитных волн. В конструкциях, в которых используется полимерная арматура, отсутствуют блуждающие токи.

Характеристики, ограничивающие области применения композитной арматуры:

• Невозможность гибки стержней под малым углом на месте монтажа . Если есть такая необходимость, то изготовление гнутых изделий заказывают на производственных участках.
• Низкий модуль упругости , ограничивающий применение в вертикальных армирующих конструкциях.
• Исключена возможность сварки каркасов . Плоские и объемные конструкции из полимерных стержней сооружают только связыванием и с помощью пластиковых клипс.
• Малая устойчивость к высоким температурам . Поэтому использовать такие изделия в конструкциях, которые подвергаются нагреву, или на объектах с высокой пожарной опасностью не рекомендуется.
• Старение . Как и все полимеры, композитная арматура с течением времени теряет характеристики. Хотя производители заявляют, что ее эксплуатационный период - не менее 80 лет.

Области применения

Наиболее эффективен этот строительный материал в областях, в которых использование металлической арматуры нежелательно или невозможно. Полимерные усиливающие стержни используются для:

• устройства фундаментов строений, эксплуатируемых в агрессивных средах;
• укрепления оснований или несущих стен;
• усиления дорожного полотна, насыпей;
• укрепления грунтов в шахтах;
• устройства опалубки для крупногабаритных резервуаров;
• усиления стяжек пола;
• укрепления береговой линии;
• изготовления гибких связей между конструктивными элементами зданий, например между наружной стеной и отделочным фасадным материалом.

Внимание! Использование композитной арматуры в плитах перекрытия, перемычках и других конструктивных элементах, работающих на растяжение, не рекомендовано из-за высокой гибкости материала.

Сравнение свойств полимерной композитной и стальной арматуры

Таблица сравнения характеристик стеклопластиковой и стальной арматуры

Тип арматуры Стальная Стеклопластиковая Материал 7900 1900 360 800 200 55 24 Высокая устойчивость, антикоррозионные мероприятия не требуются Высокая 47 0,46

Низколегированная сталь 25Г2С или 35ГС	Волокна из расплава неорганического стекла, термореактивные смолы и другие добавки
Плотность, кг/м 3
Сопротивление на растяжение, МПа
Модуль упругости, ГПа
Относительное удлинение, %	2,3
Устойчивость к химически агрессивным средам	Подвержена коррозии, для повышения антикоррозионных характеристик требуется защитное покрытие, например цинковое
Электропроводность	Отсутствует
Теплопроводность, Вт/мК

В качестве довода в пользу замены стальной арматуры полимерной приводится возможность использования полимерного изделия меньшего диаметра, по сравнению с металлическим, на основании нормативных величин сопротивления растяжению. Приказом Министерства Строительства и ЖКХ РФ №493 от 08.07.2015 г. в Приложении «Л» были установлены понижающие коэффициенты на нормативное сопротивление растяжению, учитывающие реальные эксплуатационные условия.

Таблица понижающих коэффициентов к нормативным значениям сопротивления растяжению, представленным в ГОСТе 31938-2012

Эта таблица означает, что, если полимерная композитная арматура, например стеклопластиковая (АСК), предназначена для работы при длительных нагрузках в помещении, то расчетное значение сопротивления растяжению находится по формуле:

R расч.= R норм.*0,8*0,3 = 800*0,8*0,3 = 192 МПа

Поэтому при выборе диаметра полимерной арматуры, которая должна заменить стальную, следует пользоваться не нормативными значениями сопротивления на разрыв, представленными в ГОСТе, а рассчитанными в соответствии с реальными эксплуатационными условиями.

В связи с изложенными выше факторами можно сделать вывод, что композитные усиливающие стержни - перспективный строительный материал. Однако он эффективен только в определенных областях применения, перед его использованием рекомендуется проконсультироваться с квалифицированными специалистами.

GD Star Rating
a WordPress rating system

Композитная арматура: виды, характеристики, особенности , 5.0 из 5 - всего голосов: 1

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.