Характеристики стеклопластиковой композитной арматуры- лучше стальной? ее плюсы и минусы для фундамента

Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве

Применение стеклопластиковой арматуры оправдано в некоторых случаях как в промышленном строительстве, так и в частном малоэтажном.

По поводу промышленного строительства, я думаю, говорить много не стоит, все же сайт посвящен строительству домов своими руками, поэтому давайте разберем область применения стеклопластиковой арматуры в частном малоэтажном строительстве.

1. Стеклопластиковая арматура применяется в некоторых типах фундаментов, таких как ленточный – заглубленный ниже глубины промерзания, плитный фундамент.

Стоит отметить, что это касается только малоэтажного частного строения, на хорошем грунте. На плывучих грунтах будут повышенные нагрузки на излом, которые стеклопластиковая арматура может не выдержать.

2. Целесообразно применение стеклопластиковой арматуры в армировании кирпичных стен, стен из блоков, очень часто можно встретить армирование стен из газосиликатных блоков стеклопластиковой арматурой.

Применение стеклопластиковой арматуры в армировании стен очень популярно среди застройщиков. Причем применяется такая арматура как элемент армирования самих стен, так и в качестве связки облицовочной стены с несущей.

3. В многослойных панелях в качестве связей. Так как внутри панелей, как правило присутствует плотный утеплитель, для связки между собой бетонных частей и используется стеклопластиковая арматура.

4. Оправдано применение стеклопластиковой арматуры в несущих частях элементов, подверженных повышенной коррозии, бассейнов, например.

Металлическая арматура будет подвержена коррозии при нахождении бетона в воде, а стеклопластиковая арматура лишена такого недостатка, основываясь на одном из ее достоинств.

5. Также стеклопластиковая арматура широко применяется в армировании клееных деревянных балок, увеличивая их жесткость.

6. Армирование асфальта, в местах повышенных нагрузок, хотя я такого еще ни разу не видел.

Как видите, область применения стеклопластиковой арматуры в строительстве довольно широка, хотя и присутствуют кое-какие ограничения.

Мнение автора о применении стеклопластиковой арматуры в строительстве

Я считаю, что стеклопластиковая арматура пока не способна полностью заменить металлическую, но это не значит, что ею можно совсем пренебречь.

Я широко применяю ее в строительстве стен из блока и кирпича, также в качестве связей облицовочной стены с несущей, так как при применении металла в качестве связей, во-первых, он будет подвержен коррозии, ну а во-вторых, металл создает мостики холода, которые в современном строительстве крайне нежелательны.

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте так же оправдано, если у вас нетяжелая постройка, например, каркасный дом или гараж.

Если же на участке слабый грунт и предвидятся огромные нагрузки на фундамент, я бы не стал рисковать с применением арматуры, у которой упругость на излом меньше чем у металлической.

Что такое стеклопластиковая арматура?

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

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

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

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

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

Что такое композитная арматура

Это арматура, материал которой представляет собой стержни из волокон стекла или базальта, пропитанные связующим на полимерной основе. Встречаются так же варианты изготовления изделий из углеродных и арамидных волокон. Согласно применяемому при изготовлении материалу, такие арматурные стержни называют стекло-, базальто- или углепластиковыми. Внешне определить материал изготовления достаточно легко: стеклопластиковая арматура светлая с желтоватым оттенком, базальто- и углепластиковые стержни – чёрные. Как и металлическая арматура, композитные стержни имеют периодическое сечение для обеспечения требуемых режимов работы в составе армированной бетонной конструкции.

Композитная арматура

Некоторые производители с целью визуально отличить арматуру разных диаметров и для достижения привлекательного внешнего вида вводят в состав сырья цветные пигменты.

Некоторые производители указывают, что цветные прутки обладают улучшенными техническими характеристиками. Это не соответствует действительности. Пигменты, кроме декоративного эффекта, никоим образом не оказывает влияния на качество или эксплуатационные показатели арматуры.

Композитная арматура может быть разных цветов

Виды композитной арматуры

• Секлопластиковая (АСП) — производится путём смешивания стекловолокна термореактивными смолами, которые выступают в роли связующего. Отличительная особенность этого вида – высокая прочность при малом весе;
• Базальтопластиковая (АБП) — в ней качестве основы служит базальтовое волокно, в качестве связующего – органические смолы. Преимущество вида – высокая стойкость к воздействию агрессивных химических сред: щелочей, кислот, газов и солей;
• Углепластиковая (АУП) — состоящая их углеводородных волокон и ввиду высокой стоимости не получившая широкого спроса;

Комбинированная (АКК) – состоит одновременно из стекловолокна и волокон базальта.

Сборка каркаса и вязка элементов

Монтаж композитного каркаса отличается от стального.

• Кардинальное отличие технологии вязки армокаркасов из композитных материалов от монтажа стальной арматуры заключается в том, что пластиковые стержни не могут гнуться. Поэтому узлы соединений частей полимерной конструкции представляют собой пересечения стержней под прямым углом.

• При возведении монолитных фундаментов композитную арматуру вяжут стальной проволокой с помощью вязального крючка, также используют «арматуровязчик» – специальный агрегат, работающий на аккумуляторе. Кроме того, для фиксации стержней в местах пересечений используют пластиковые клипсы. Для этого арматуру вкладывают в пазы и нажимают на ней рукой до щелчка.

• Для выдержки расстояний между арматурными сетками по вертикали применяют специальные пластиковые стойки. Помимо того, каждый столбик тоже является армирующим элементом каркаса.

• Автоматический вязчик сокращает монтаж каркаса в пять раз. Производительность инструмента выражается во времени, потраченном на создание одного арматурного узла, оно равно 0,98 секунды.

• В опалубке фундамента порой экономически целесообразно соединять полимерные стержни нейлоновыми стяжками. Их цена настолько низкая, что практически не влияет на удорожание монолитной конструкции.

Сертификаты на композитную арматуру

К сожалению современная Российская реальность такова, что наличие у производителя композитной арматуры сертификата — отнюдь не гарантирует качества его продукции. Сегодня в России эти сертификаты можно просто купить примерно за 30 000 рублей. Причем речь идёт не о покупке поддельного сертификата, а о покупке «честного» сертификата. Сертификация уже давно стала в России обычным нечестным бизнесом. На рынке услуг по сертификации существует огромное количество лицензированных компаний, имеющих право проводить сертификацию, которые не только не имеют собственных лабораторий, но и не желают обращаться в сторонние лаборатории для проведения необходимых испытаний сертифицируемой ими продукции. Эти компании просто выставляют счет, заполняют бланк и продают заполненный бланк. Зачастую они даже ни разу не видели ту продукцию, на которую выдают сертификат. А ведь любой сертификат качества на композитную арматуру должен выдаваться лишь на основе положительного результата испытаний, проведенных в соответствующей, аккредитованной лаборатории.

Тем не менее, если Вы склонны верить различным бумажкам с печатями, то мы можем рассказать, какими вообще могут быть сертификаты соответствия. «Сертификат соответствия», как и следует из названия, это документ, подтверждающий то, что качество продукции (на которую он выдан) соответствует чему-либо…

 А теперь внимание… ! Почитайте, что именно написано в сертификате — чему именно соответствует качество продукции. Вариантов может быть ДВА:

• … соответствует ТУ …
• … соответствует ГОСТ 31938 …

ТУ это сокращение от «Технические Условия». Технические условия выпускаются самим производителем и соответственно все качественные характеристики производитель указывает сам на своё усмотрение. Соответственно требования к качеству в ТУ могут быть заданы «ниже уровня плинтуса». Ещё одна проблема в том, что скорее всего Вы не найдете данных ТУ в интернете, да и продавец Вам их тоже не предоставит, соответственно Вы вообще не сможете узнать какие требования к качеству в них указаны (если они там вообще указаны).

ГОСТ это уже официальный документ, который Вы сможете найти в Интернете и прочитать. Требования, указанные в нём — равны для всех производителей. Поэтому сертификат на соответствие требованиям ГОСТ это уже намного лучше, чем сертификат на соответствие требованиям ТУ. Однако эти сертификаты точно так же продаются за деньги без проведения всяких испытаний. Реально, чтобы получить на композитную стеклопластиковую арматуру сертификат соответствия требованиям ГОСТ 31938, — необходимо провести довольно большое количество различных испытаний (их перечень и порядок проведения указан в самом данном ГОСТе). Эта серия испытаний очень дорогостоящая. По результатам проведения данных испытаний в аккредитованной лаборатории, — производителю выдаются протоколы (отдельно по результатам каждого из видов испытаний).

Исходя из сказанного, можно более менее поверить в правдивость предоставляемого сертификата на композитную арматуру в том случае если Вам предоставят следующее:

• сертификат соответствия качества композитной арматуры требованиям ГОСТ 31938;
• протоколы испытаний (ОТДЕЛЬНЫЙ ПО КАЖДОМУ ИЗ ДИАМЕТРОВ ВЫПУСКАЕМОЙ АРМАТУРЫ !!!) композитной арматуры (неотъемлемая часть любого сертификата), заверенные печатью аккредитованной лаборатории. КАЖДЫЙ из протоколов испытаний должен содержать следующую информацию:
  •  Внешний вид
  •  Геометрические размеры:
  • •  наружный диаметр
    •  номинальный диаметр
    •  длина
  •  Предел прочности при растяжении
  •  Модуль упругости при растяжении
  •  Предел прочности при сжатии
  •  Предел прочности при поперечном срезе
  •  Предел прочности сцепления с бетоном
  •  Снижение предела прочности при растяжении после выдержки в щелочной среде
  •  Предел прочности сцепления с бетоном после выдержки в щелочной среде
  •  Предельная температура эксплуатации
• копия свидетельства о аккредитации лаборатории, выдавшей протоколы испытаний арматуры;
• соответствие названия производителя, указанного в сертификате — названию производителя, указанному на бирках на самой арматуре

Что такое стеклопластиковая композитная арматура

Стекловолокно, входящее в состав стеклопластиковой композитной арматуры, получают путем экструдирования из расплавов неорганического стекла имеющего специальных химический состав. Экструзия осуществляется продавливанием расплава сквозь прядильные фильеры. Получаемый продукт, выглядит как бесконечные элементарные волокна (филаменты), что в дальнейшем перерабатываются в комплексные нити, или же в стеклянные ровинги.

Физически, тело стеклопластиковой композитной арматуры состоит из двух частей, условно.

• Первую часть представлена в виде основного ствола, что задает главные характеристики прочности в арматуре, он обычно имеет вид пучка параллельных волокон, что связаны композитным связующим из эпоксидных и полиэфирных смол.
• Вторая часть – внешний слой, он отвечает за свойства сцепления арматуры с бетоном и чаще всего выглядит в виде однонаправленной навивки волокон по спирали (внешним видом напоминает прежнюю стальную арматуру, с периодическим профилем). Различные производители создают свои вариации в виде двунаправленной навивки волокон, или песчаного напыления. Количество вариаций моделей физического тела арматуры ограничено лишь фантазией производителя или же экономическим соображением.

Стеклопластиковая композитная арматура появилась впервые в 60-е гг. ХХ в.

Ее появление было обусловлен необходимостью заменить металлическую арматуру в бетонных конструкция, что находились в агрессивных средах. Строительство с ее использованием проходило в СССР, США, ФРГ, Канаде, Японии, Великобритании с 70-х гг. Она применялась при строительстве в сочетании с легким бетоном (ячеистый бетон, арболит и проч.), также ее применяли при возведении фундаментов, свай, электролизных ванн, балок, и ригелей эстакад, опорных конструкций конденсаторных батарей, плит крепления откосов, безизоляторных траверсах и прочих конструкций.

Важные моменты в выборе композитной стеклопластиковой арматуры

Как обезопасить себя от некачественного товара? Есть несколько опасных моментов, которые могут попытаться скрыть от вас нечестные продавцы:

• неточные сведения о диаметре арматуры – нужно присутствовать при отгрузке товара и лично проверить заявленные размеры товара;
• товар пережжен в печи – проверьте, чтобы цвет стеклопластика был однородным в каждой бухте;
• изделие пережато в процессе изготовления – арматура не должна иметь выпуклых частей между анкеровочными ребрами;
• другие нарушения процесса производства – не покупайте товар от малоизвестных производителей.

Знания о должном качестве товара обезопасят вас от неудачной покупки

Горизонтальное армирование

Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.

Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.

Почему вязка арматуры пластиковыми хомутами считается ненадежной

Соединение арматуры в точках пересечения – ответственное мероприятие, которое регламентируется СНиПом – строительными нормами и правилами. Профессиональные строители подходят к этому вопросу прямолинейно – есть правила – мы их исполняем.

Специалист данного профиля при вязке арматуры должен соблюдать ряд правил, которые позволят создать пространственную решетку железобетонного изделия или узла, согласно заданным проектировщиком параметрам.

Пластиковые хомуты выпускаются различных типоразмеров и характеристик, ключевые из которых:

• химическое качество материала (нейлон, полиамида);
• устойчивость стяжки к ультрафиолету;
• температурный диапазон применения;
• выдерживаемые нагрузки.

Тем не менее десятилетия активного использования стяжек в строительстве, пока не позволили внести их в список материалов, допущенных при изготовлении ответственных железобетонных конструкций.

Причины, по которым пластиковые стяжки не допущены к использованию в качестве соединительных элементов арматурной решетки:

1. Линейный температурный коэффициент расширения пластика значительно отличается от значений этого параметра у бетона, стали, стеклопластиковой композитной арматуры (нейлон – шестикратно, полиамид – семи). При замерзании и нагреве готового фундамента, плиты перекрытия, железобетонного изделия, многочисленные с течением времени сжатия и расширения элементов в точке соединения арматуры, места соединенные пластиковым хомутом будут окружены микротрещинами. Для ответственных работ, фундамент и плиты перекрытия к ним относятся, не допускают использование ржавой арматуры. Правила требуют наличия сплошного бетонного слой не менее 50 мм от края плиты. Влага, впитываемая поверхностным слоем бетона, не сможет привести к коррозии арматуры при соблюдении глубины «упрятывания» арматуры. Температурное сжатие и расширения стяжки не совпадающее с общей массой ЖБИ – основания причина не принятия их СНиПами.
2. Вязальная проволока, регламентируется по толщине и количество слоев, при вязке ответственных узлов, и подразумевается всегда стальная, с заведомо известными характеристиками. Пластиковые хомуты имеют широкий разбег как в номенклатуре (длина, ширина, тип замка), так и в материале начального полимера. Добиться стабильного качества требуемых характеристик у стяжек различных производителей – невозможно. Что при использовании большого количества хомутов (сотен и тысяч даже на одном объекте), обязательно приведет к разнице их характеристик, возможно, не заметных внешне. В этом случае, пластиковые хомуты могут разорваться даже на этапе заливки бетона, что приведет к недопустимому нарушению пространственной решетки арматуры.
3. Строительная сфера в части регламентации строительных материалов консервативна в первую очередь потому, что её конечная цель – строительство объектов на десятилетия. И несоблюдение даже мелких требований, в конечном итоге, через много лет эксплуатации, может привести к разрушению конструкции. Будет очень интересным провести контрольное «вскрытие» фундамента или плиты перекрытия через 20-30 лет, где арматура была связана пластиковыми хомутами. Есть основания полагать, что и коррозия арматуры будет большей, и увеличится «пористость» бетона не только вокруг места соединения, но и распространяясь от него в стороны вдоль арматуры.
4. Работа с пластиковыми хомутами на морозе приводит к их разламыванию.

Вязка арматуры пластиковыми хомутами считается ненадежной и недопустима в профессиональном строительстве, как неподходящая под требования СНиПов по физическим параметрам, и не прошедшая проверку временем.

Структура, применение стеклоарматуры

Конструктивное исполнение данного стройматериала зависит от технологии изготовления, используемой производителем. Выпускается в форме прутков, состоящих из двух частей.

• Внутренний стержень. Параллельно расположенные или сплетенные между собой нити стекловолокна. Их крепление обеспечивается за счет пропитки полимерной смолой.
• Внешний слой. Представляет собой навивку из композитного материала.

Технические параметры:

• предел прочности при растяжении от 800 до 1000 МПа;
• модуль упругости при растяжении 45 – 50 ГПа;
• прочность при сжатии 300 МПа;
• прочность при поперечном срезе 150 МПа;
• эксплуатационная температура от -30 до 60° C.

Прочностные характеристики арматуры из стеклопластика зависят от диаметра прутка (от 4,0 до 32 мм). Благодаря широкому диапазону из СПА можно делать тонкую сетку, прочные каркасы для несущих конструкций. Стройматериал реализуется нарезанными хлыстами или в виде бухт длиной до 100 метров.

Преимущества СПА

Повышенная влажность, воздействие агрессивных сред приводят к повреждению стальной арматуры, разрушению железобетонных конструкций, дорожных покрытий, полов производственных цехов. Использование стеклопластиковой арматуры помогает избежать развития негативных последствий и увеличить сроки эксплуатации строительных объектов. СПА соответствуют всем стандартам строительной сферы.

• Она отличается высокой прочностью, долговечностью. Выдерживает испытания на разрыв, растяжение, превосходит по этим показателям традиционные металлические прутья. Срок службы стройматериала 50-80 лет.
• Благодаря высоким антикоррозионным свойствам повышенная влажность и воздействие агрессивных сред не влияют на технические характеристики стройматериала.
• Конструкции, созданные на основе СПА, хорошо сохраняют тепло за счет низкой теплопроводности.
• Шероховатое покрытие арматуры из стекловолокна обеспечивает прочное сцепление с другими стройматериалами.
• Деформация и нарушение целостности не меняют первоначальную форму конструкции.
• Диэлектрические свойства, отсутствие намагничивания учитываются при строительстве объектов.
• Упаковка в бухты уменьшает расход благодаря сокращению количества нахлестов и применения бесшовной укладки.
• Незначительный уровень упругости СПА дает возможность безопасного и быстрого погашения деформирующих вибраций.
• За счет небольшого веса снижается общая масса всей конструкции.
• Изделия отвечают всем требованиям экологической безопасности.

При использовании композитных материалов не требуется применение сварочного оборудования, устройств для резки металлов.

Металлопрокат продается по весу, а СПА реализуется погонными метрами. У людей, не знающих такой тонкости, создается обманчивое мнение, что металлические изделия обходятся дешевле.

Недостатки

Наряду с достоинствами данный вид строительного материала имеет несколько минусов:

• Смолы, связующие стекловолокно, возгораются при температуре 200° C. Нельзя использовать на промышленных объектах, в проектах которых заложен огнеупорный бетонный монолит.
• Композитные прутья имеют низкую прочность на излом. Это не позволяет согнуть их под малый радиус самостоятельно. Застройщик вынужден заказывать гнутые элементы у производителя.
• Модуль упругости СПА в 4 раза меньше чем у металлопроката.

Перечисленные недостатки необходимо предусматривать на этапе проектирования.

Где используется стеклопластиковая арматура

Области применения СПА:

• Армирование фундаментов, стяжек, стен в гражданском и производственном строительстве.
• Укрепление автомагистралей, дорог местного значения.
• Использование в качестве стержней, сеток в сооружениях из бетона.
• Возведение многослойных кирпичных стен, газосиликатных блоков.
• Строительство канализационных, мелиорационных сооружений.
• Проведение утепления зданий. СПА позволяет увеличить сцепление бетонных плит, между которыми прокладывается утеплитель.
• Реконструкция, строительство объектов с повышенной сейсмической устойчивостью.
• Возведение сооружений в портах, укрепление побережья.
• Армирование конструкций из клееной древесины.

Использование композитной арматуры актуально для конструкций, эксплуатация которых будет осуществляться в контакте с агрессивными средами.

Гнутые элементы из стеклопластиковой арматуры

Так как пластиковую арматуру поставляют в рулонах (50 или 100 м), то нет необходимости производить связку продольных несущих прутков: можно просто отрезать кусок необходимой длины. При обустройстве арматурного каркаса для ленточного фундамента часто используют □-образные вертикальные хомуты в качестве поперечных армирующих элементов, а для усиления углов и примыканий необходимы Г- и П-образные дополнительные элементы. Самостоятельно изготовить такие гнутые элементы из прямых стеклопластиковых прутков невозможно (арматура или сломается, или примет прежнее состояние после снятия усилия на изгиб). Придать любую форму стеклопластиковому прутку можно только на этапе его изготовления в заводских условиях. Поэтому необходимо, в соответствии с эскизом, приобрести нужное количество готовых гнутых элементов. Вязку дополнительных крепежных элементов арматурного каркаса можно произвести с помощью вязальной проволоки и обычного крючка или пластиковых хомутов.

На заметку! Если вы не найдете в продаже гнутых стеклопластиковых элементов необходимых размеров или форм, то можно изготовить их самостоятельно из обычной стальной арматуры (придется приобрести небольшое ее количество).

Разнообразие крепежных элементов, которые применяют для вязки стеклопластиковой арматуры, позволяет выбрать тот способ, который будет удобен именно вам (как в технологическом, так и в материальном смысле).