Альтернатива металлу: стеклопластиковая арматура и её применение

Во многих сферах металл уступает современным композитным сплавам. Он дорогой, тяжёлый и не такой долговечный, как, к примеру, стеклопластик. Стеклопластиковая арматура уже уверенно конкурирует с металлом в строительстве. В этом материале от HouseСhief.ru мы рассмотрим уникальные характеристики композитного строительного материала, практику его применения и алгоритм выбора.

Отличие стеклопластиковой от стальной арматуры

Композитная арматура – это аналог металлических прутов. Для изготовления такой продукции используется стекловолокно, высокопрочный пластик, базальт, арамид, углерод и другие материалы. Волокна изготавливаются с диаметром 4-12 мм в бухтах по 100 м, пропитываются термореактивными смолами (эпоксидной, эпоксидно-диановой, винил-эфирной) и запекаются в специальных печах. Для усиления адгезии к бетону на поверхность композитного стержня наносятся спиралевидные ребра, представлена также арматура с условно-гладкой поверхностью с песчаной обсыпкой.

В отличие от обычной металлической арматуры, композитные пруты имеют меньший вес, стойкость к коррозии, диэлектрические свойства. Стальные пруты, каркасы и армирующие сетки обладают высокой прочностью к разным видам деформаций (изгиб, сжатие) и могут монтироваться с помощью сварного оборудования (одно из основных отличий от стекловолокна). Композитные изделия имеют некоторые ограничения использования, не применяются в балках, перекрытиях и других конструкциях с высокими нагрузками на изгиб.

Минусы композитной арматуры

  1. Плохая работа на изгиб. У композитной арматуры модуль гибкости в три-четыре раза меньше, чем у стальной, что может приводить к деформации бетонных конструкций и образованию трещин. К тому же, из-за высокой упругости она не предназначена для изготовления гнутых конструкции (к примеру, углов фундамента).
  2. Малый диапазон размеров. В связи с ограниченностью применения композитная арматура выпускается с меньшим разнообразием диаметров, нежели стальная арматура. Диапазон выпускаемых сечений ограничивается размерами от 4 до 32 миллиметров.
  3. Ограниченность видов монтажных работ. Монтаж конструкций осуществляется лишь связкой проволокой или пластиковыми стяжками. В то время как стальная арматура также может быть сварена.
  4. Низкая термическая стойкость. При температуре более 100-120 градусов композитная арматура начинает плавиться и теряет все свои свойства. Поэтому при пожарах в таких зданиях их дальнейшая эксплуатация может быть опасной.
  5. Отсутствие достаточной документации и нормативной базы. Хоть и для композитной существуют Гост, но в большинстве СНиПов расчеты для композитной арматуры либо представлены мало, либо вообще отсутствуют.
  6. Повышение хрупкости при отрицательных температурах. Даже при небольших отрицательных температурах композитная арматура становится более хрупкой.

Область применения

Композитная арматура применяется:

  • При возведении жилых, общественных и промышленных зданий.
  • В малоэтажном строительстве в бетонных конструкциях.
  • Для слоистой кладки стен с гибкими связями.
  • Для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций.
  • При работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры.
  • При устройстве габионов.
  • Для укрепления грунтового основания под различными строительными конструкциями.
  • В качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной.

Неметаллическая арматура рекомендована для применения в бетонных конструкциях, используемых в сейсмоактивных районах. Это обусловлено повышенной гибкостью материала.

Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?

Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с металлической арматурой, – более низкая цена. Однако, заглянув в ценники металлобаз, вы увидите, что это не так. Стоимость металла в среднем на 20-25% ниже композита.

Причина путаницы состоит в том, что продавцы пластика берут в расчет так называемый «эквивалент» диаметра. Логика здесь такая: неметаллическая арматура на разрыв прочнее строительной стали. Поэтому полимерный стержень меньшего диаметра выдержит такую же нагрузку, как и более толстая стальная арматура. На основании этого делается вывод: для армирования конструкции пластика нужно меньше, чем металла. Отсюда и появляется более «низкая» цена.

Для аргументированного сравнения композита с металлом необходим нормативный документ. Сегодня такое руководство уже имеется. Это приложение «Л» к приказу Минстроя России № 493/пр от 2016 г.

В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.

Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):

  • При действии продолжительной нагрузки предел ее прочности на растяжение должен умножаться на 0,3. То есть, вместо 800 МПа мы получаем 240 МПа (800х0,3=240).
  • Если конструкция работает на открытом воздухе, то полученный результат нужно умножить еще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).

Таблица с понижающим коэффициентом для композитной арматуры Таблица с коэффициентами, учитывающими условия эксплуатации

Далее, как требует норматив, полученные 168 МПа нужно разделить на коэффициент надежности (запас прочности), равный 1,5. В итоге мы получим 112 МПа.

Теперь можно корректно сравнивать прочность пластиковой арматуры с металлической. Для примера возьмем строительную сталь марки А500. У нее предельное сопротивление растяжению с учетом запаса прочности составляет 378 МПа. У стеклопластикового композита мы получили всего 112 МПа.

Наше маленькое исследование наглядно иллюстрирует таблица реальной, а не теоретической равнопрочной замены стальной арматуры на композитную. Ей можно пользоваться при выборе и покупке.

Просмотрев данную таблицу, нетрудно заметить, что пластика для равноценной замены металла требуется не меньше, а больше металла. Только самый дорогой углеродоволоконный материал (АУК) превосходит сталь равного с ним диаметра.

Читайте также:  Делаем электропроводку в бане своими руками

Пластиковыми хомутами

Этот способ не требует особых навыков или специального оборудования, в отличие от проволочной связки, а также не занимает много времени и обеспечивает хорошую фиксацию элементов. Из плюсов еще стоит отметить минимизацию использования корродирующих материалов.  К отрицательным сторонам относятся:

  • ограничение дальнейших действий при заливке фундамента, так как ходить по арматуре, соединенной хомутами, строго запрещено;
  • отсутствие гарантий сохранения целостности соединения во время заливки.

Однако, можно вязать арматуру пластиковыми хомутами с металлической сердцевиной, которые добавляют преимущества проволочной вязки.Важно! Данный метод не стоит применять при отрицательной температуре, которая способствует растрескиванию хомутов.

Производство и требования к стеклопластиковой арматуре

Производство СПА – это достаточно сложный технологический процесс, требующий наличия специального оборудования и сырья. В качестве исходного сырья используется алюмоборсиликатное стекло и маслосодержащий полимерный связующий состав. Все основные элементы производственной линии по производству СПА показаны на нижеследующем рисунке:

Схема компоновки линии по производству стеклопластиковой арматуры

Точка зрения эксперта

Дмитрий Холодок

Технический директор ремонтно-строительной

Задать вопрос

«Изготовление стеклопластиковой арматуры регламентировано Межгосударственным стандартом ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия»».

Преимущества и недостатки неметаллической арматуры

Пожалуй, самым значимым достоинством стеклопластиковой арматуры является ее инертность по отношению к различным агрессивным средам. Так, фундаменту, который усилен при помощи такой арматуры, не страшна соленая морская вода, а также растворы, содержащие в себе щелочные и кислотные составляющие. Не менее важными преимуществами композитных армирующих элементов являются:

  • неподверженность процессам гниения, образованию и развитию коррозии;
  • небольшой вес (так, один метр стеклопластиковой арматуры, имеющей диаметр 6 мм, весит всего 0,05 кг, в то время как масса метра такого же прутка, изготовленного из металла, составляет 0,395 кг);
  • прозрачность для магнитных волн и радиоволн благодаря диэлектрическому материалу;
  • отсутствие больших сложностей при перевозке и использовании;
  • близость коэффициента теплового расширения к соответствующему показателю для бетона;
  • универсальность и простота использования, позволяющие применять такую арматуру во многих сферах.

Сравнение параметров композитной и стальной арматуры

Если говорить о применении стеклопластиковой арматуры, то она, как и изделия подобного назначения из металла, используется для укрепления фундаментов, бетонных колонн, столбов, опорных конструкций другого назначения. Кроме того, такую арматуру применяют в дорожном строительстве, для укрепления промышленных полов, стен септиков, тротуаров, настилов, ограждающих конструкций и др.

Стеклопластиковой арматурой часто заменяют металлические прутки при производстве плит перекрытия и фасонных изделий из бетона. Опыт использования арматуры из композитных материалов свидетельствует о том, что она хорошо демонстрирует себя в качестве элемента укрепления фундаментов деревянных и каркасных домов.

Таблица равнопрочной замены металлической арматуры на стеклопластиковую

Если говорить о недостатках стеклопластиковой арматуры, то к ним следует отнести следующие.

  • Арматура, изготовленная из стеклопластика, плохо переносит высокие температуры.
  • По сравнению с металлическими изделиями, стеклопластиковая арматура значительно хуже переносит растягивающие и сжимающие нагрузки. Так, модуль упругости металлических арматурных прутков в 3,5 раза выше, чем у изделий из стеклопластика. Фундамент для крупного строительного объекта, для укрепления которого используется такая арматура, необходимо заливать очень медленно, постоянно корректируя свои действия. Если не придерживаться такой рекомендации специалистов, обладающих большим опытом использования данного материала, то бетонный каркас может «поплыть».
  • При значительных нагрузках каркас из стеклопластиковой арматуры может начать выгибаться, что приводит к сколам, трещинам и другим дефектам бетонных конструкций.
Читайте также:  Купель для бани: можно ли сделать своими руками

Если стоит выбор: какая арматура лучше, металлическая или стеклопластиковая?

Как уже было сказано, отзывы строителей о пластиковой арматуре уверенно подвигают металл по многим позициям. Тепловодность стекловолокна – 0,35 против 46 Вт/м у металла. Изделия из стеклопластика превосходят металл по упругости и пластичности, а прочнее они почти втрое. Так можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для фундамента как единственный укрепляющий материал?

Сопротивление коррозии у композита гораздо выше, к тому же этот материал является диэлектриком

Однако, сталь пока еще не сдается окончательно. Сравнение стеклопластиковой и металлической арматуры говорит о том, что сталь более устойчива к изгибанию, то есть не ломается при предельной нагрузке. Это делает её незаменимой при производстве плит перекрытия и других подверженных деформации объектов. Так что не стоит списывать стальные изделия со счетов.

Идеальный вариант – комбинирование двух материалов, которое сделает ваши конструкции просто вечными

Достоинства стеклоарматуры

Застройщики интересуются, какие имеет пластиковая арматура плюсы и минусы. Как и все строительные материалы имеет стеклопластиковая арматура недостатки и преимущества. Главные достоинства стеклоарматуры:

  • увеличенный запас прочности;
  • приемлемый уровень цен;
  • небольшой вес прутков;
  • стойкость к коррозии;
  • устойчивость к агрессивным средам;
  • уменьшенная теплопроводность;
  • экологическая чистота;
  • продолжительный период эксплуатации;
  • легкость механической обработки;
  • удобный вариант поставки;
  • возможность сборки каркасов без применения сварки;
  • сохранение свойств при отрицательных температурах;
  • диэлектрические характеристики.

Благодаря комплексу достоинств композитные стержни пользуются популярностью.

Область применения стеклоарматуры

Полимерная арматура используется для решения различных задач:

  • производства композитных бетонов, используемых для постройки монолитных конструкций;
  • сооружения фундаментных основ зданий и заливки монолитных плит;
  • повышения прочности стен, построенных из кирпича;
  • строительства портовых объектов и специальных конструкций по укреплению береговой линии;
  • сооружения покрытий автомобильных дорог и усиления бетонных откосов;
  • постройки оградительных конструкций для железнодорожных и транспортных магистралей;
  • производства изделий из бетона, нуждающихся в преднапряженном ;
  • строительства транспортных развязок, мостов, путепроводов и эстакад;
  • сооружения бетонных конструкций в сейсмических зонах.

Пластиковые стержни не нуждаются в устройстве гидроизоляции независимо от выбора схемы армирования конструкций. Применение для армирования бетона арматуры из стеклопластика и использование полимерных стержней осуществляется на основании предварительно выполненных вычислений. Техникой расчета усиленного бетона для строительства владеют работники специализированных организаций.