Композитная арматура: применение в строительстве, характеристики и сравнение
Изобретение композитной арматуры знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.
Однако, несмотря на достаточно солидный возраст, данный материал до сих пор не знаком большинству застройщиков. Восполнить пробел знаний о стеклопластиковой арматуре, ее свойствах, достоинствах и недостатках вам поможет эта статья.
Попутно отметим, что материал этот весьма спорный. Производители хвалят его на все лады, а строители-практики относятся с недоверием. Простые граждане смотрят на тех и на других, не зная кому верить.
Что такое композитная арматура, как она производится и где применяется?
Коротко структуру композитной арматуры можно охарактеризовать как «волокно в пластике». Ее основа – стойкие к разрыву нити из углерода, стекла или базальта. Жесткость композитному стержню придает эпоксидная смола, обволакивающая волокна.
Для лучшего сцепления с бетоном на прутья наматывается тонкий шнур. Он сделан из того же самого материала, что и основной стержень. Шнур создает винтовой рельеф, как у стальной. Твердение эпоксидной смолы происходит в сушильной камере. На выходе из нее композитную арматуру немного вытягивают и нарезают. Некоторые производители до момента твердения полимера обсыпают пластиковые стержни песком для улучшения сцепления с бетоном гладких участков.
Область применения стеклопластиковой арматуры нельзя назвать очень широкой. Ее используют в качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной, а также укладывают в дорожные плиты и опалубку резервуаров. В каркасах, усиливающих ленточные фундаменты и бетонные полы, пластиковую арматуру применяют не так часто.
Ставить композитные стержни в плиты перекрытия, перемычки и другие конструкции, работающие на растяжение, не рекомендуется. Причина – повышенная гибкость данного материала.
Физические свойства композитной арматуры
Модуль упругости у полимерного композита существенно ниже, чем у стали (от 60 до 130 против 200 ГПа). Это значит, что там, где металл вступает в работу, предохраняя бетон от образования трещин, пластик еще продолжает сгибаться. Прочность на разрыв у стеклопластикового стержня в 2,5 раза выше, чем у стального.
Основные прочностные параметры композитной арматуры содержатся в таблице №4 ГОСТ 31938-2012
Здесь мы видим основные классы композитного материала: АСК (стеклопластиковая композитная), АБК (базальтовое волокно), АУК (углеродная), ААК (арамидокомпозитная) и АКК (комбинированная – стекло + базальт).
Наименее прочная, но самая дешевая — арматура из стекловолокна и базальтовый композит. Самый надежный и вместе с тем самый дорогой материал делают на основе углеродного волокна (АУК).
К прочностным свойствам материала мы еще вернемся, когда будем сравнивать его с металлом.
А пока рассмотрим другие характеристики данного материала:
Недостатки композитной арматуры:
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 08.07. 2016 г.
В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.
Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):
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.
Сортамент и цена композитной арматуры
Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены мы свели в одну таблицу.
О том, сколько весит пластиковая арматура разных диаметров вы можете получить информацию из таблицы ниже.
Продают материал в бухтах по 200, 100 и 50 метров и в виде стержней любой длины.
Выводы и рекомендации
Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.
Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.
Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.
Композитная арматура для чего используют
Миф №1. Нельзя применять композитную арматуру из-за низкого модуля упругости.
На самом деле значение этого показателя важно только в работающих на прогиб конструкциях. А для элементов конструкций, расположенных на упругом основании важность этого фактора сводится к нулю, поскольку само основание не даст элементу прогнуться.
Миф №2. Композитная арматура опасна для здоровья.
На некоторых сайтах можно встретить утверждения, что АКП не экологична. На самом деле, в ГОСТе прописаны требования к безопасности арматуры. Регламентируется уровень запаха, удельная эффективная активность радионуклидов, концентрация определенных веществ.
Если эти показатели выше нормы, то можно говорить о том, что АКП опасна для здоровья. Тут вопрос доверия к производителю. Мы, например, провели санитарно-эпидемиологическую экспертизу нашей арматуры, которая показала полное соответствие нормам и безопасна для здоровья.
Миф №3. Композитная арматура дороже стальной.
Также злые языки утверждают, что АКП дороже стальной арматуры. На самом же деле, можно просто открыть сайт магазина «Леруа Мерлен» и сравнить цены. Цена за метр металлической арматуры 10 мм — 48 рублей, цена стеклопластиковой арматуры 10 мм — 34 рубля за метр. А если использовать, как принято, АКП меньшего диаметра (согласно таблице равнопрочной замены), то разница в цене будет ещё более существенна.
Добавьте сюда экономию при транспортировке, а также экономию при эксплуатации здания. И всё станет очевидно.
На форумах много пишут про композитную арматуру. Отзывы как положительные, так и отрицательные. Впрочем, нельзя забывать, что часто негативный образ складывается из-за товара низкого качества или ошибок в его применении.
Отзыв №1. Арматура хорошая, но применять я её, конечно, не буду.
Пользователь форума признаёт, что стеклопластик и удобнее, и дешевле, но всё равно доверяет металлу. Сложно принять новый незнакомый материал, пусть даже его активно используют в Европе уже несколько десятилетий.
Отзыв №2. Много плюсов, но есть и минусы
Комментатор правильно подметил, что у многих производителей качество не очень. Мы и сами видели образцы с так называемым гидроударом (внутренними трещинами), который возникает из-за нарушений технологии производства.
Отзыв №3. Хороша для фундаментов, не подходит для перекрытий
Совершенно верно. В перекрытиях композитную арматуру следует применять с осторожностью. Если быть более правильным, применение в плитах перекрытий требует специального расчёта от инженера-проектировщика.
Отзыв №4. Нет контроля качества у производителей.
Стенограмма отзыва с видео:
Почему стеклопластиковая арматура не столь популярна в строительстве? Казалось бы очень хороший материал, удобный в работе, но всё же. Помимо конструктивных особенностей, например, стеклопластиковую арматуру нельзя использовать в консолях, в каких-то балках, ещё и отношение производителей к качеству очень плохое. То есть, вот например, я купил арматуру и видно — здесь желтоватый цвет, здесь уже коричневатый. Какие-то наплавы на ней непонятные. Почему-то она стала местами коричневая. И ещё один момент. Я распустил бухту, а здесь уже сломан стержень в некоторых местах. В четырёх местах арматура сломана. Это как её нужно было скручивать, чтобы так сломать. Мне кажется, по причине отсутствия контроля качества это арматура не так популярна как металлическая, вернее стальная.
Плюсы и минусы композитной стеклопластиковой арматуры
Стеклопластиковая арматура, которая появилась на строительном рынке относительно недавно, имеет как достоинства, так и недостатки, о которых обязательно должен быть осведомлен потребитель. Несмотря на заверения производителей в том, что данная продукция является полноценной заменой металлической арматуры, не во всех ситуациях ее применение можно считать обоснованным.
Каркас монолитной плиты из композитной арматуры
Что собой представляет арматура из стеклопластика
Так называемая композитная арматура – это стержень из стеклопластика, вокруг которого намотана углепластиковая нить, служащая не только для усиления конструкции такого изделия, но и для обеспечения его надежного сцепления с бетонным раствором. У арматуры данного типа есть как плюсы, так и минусы, и к ее использованию следует подходить очень взвешенно.
Элементами для фиксации углепластиковых арматурных прутков между собой служат пластиковые хомуты. Удобно, что для соединения элементов такой арматуры не требуется использование сварки, что, несомненно, является большим плюсом.
Скрепление стеклопластиковой арматуры с помощью фиксаторов и хомутов
Оценивая целесообразность использования стеклопластиковой арматуры, необходимо рассмотреть все плюсы и минусы ее применения в отдельных ситуациях. Такой подход позволит обеспечить высокую эффективность этого материала как средства укрепления строительных конструкций различного назначения.
Если не учитывать характеристики стеклопластиковой арматуры и не сопоставлять их с параметрами аналогичных изделий, изготовленных из металла, можно нанести серьезный вред будущей строительной конструкции или элементам отделки. Именно поэтому прежде чем приступать к выбору элементов для армирования конструкций из бетона, следует разобраться, в каких случаях применение тех или иных изделий является более целесообразным.
Физико-механические свойства композитной арматуры различных типов
Основные преимущества
Среди преимуществ, которыми отличается углепластиковая арматура, стоит выделить следующие.
Главные достоинства композитной арматуры
Имеются у стеклопластиковой арматуры и недостатки, о которых также следует знать ее потенциальным потребителям.
Главные недостатки
Недостатки стеклопластиковой арматуры связаны со следующими ее характеристиками.
Разрыв арматуры в следствии недостаточного связующего в структуре стержня
Рассматривая преимущества и недостатки стеклопластиковой арматуры, сложно сказать, насколько она лучше или хуже изготовленной из металла. В любом случае к выбору этого материала следует подходить очень обоснованно, используя его для решения тех задач, для которых он действительно предназначен.
Сферы применения стеклопластиковой арматуры
Арматура, изготовленная из композитных материалов, правила укладки которой несложно изучить по соответствующим видео, используется и в капитальном, и в частном строительстве. Поскольку капитальное строительство осуществляется силами квалифицированных специалистов, которые хорошо знакомы с нюансами и недостатками применения тех или иных строительных материалов, остановимся на особенностях использования такого материала при возведении частных малоэтажных строений.
Сферы использования композитной арматуры
Резюмируя все вышесказанное, следует отметить, что применять стеклопластиковую арматуру можно достаточно эффективно, если учитывать ее недостатки и связанные с ними ограничения, которые оговариваются производителем.
Способна ли арматура из стеклопластика заменить аналоги из металла
Несмотря на то, что арматура, изготовленная из композитных материалов, является достаточно новым материалом на строительном рынке, уже можно найти множество рекомендаций (и даже видео) по ее применению. Учитывая данные рекомендации, можно сделать вывод о том, что применять стеклопластиковую арматуру лучше всего для укрепления стен, возводимых из кирпича и строительных блоков, а также для связи несущих стен с межкомнатными перегородками.
Усиление стен из газосиликатных блоков 4-миллиметровой композитной арматурой
Преимуществами использования такой арматуры является то, что она не подвержена коррозии, а также что она не создает мостиков холода, как это происходит с армирующими прутками из металла. Использование такой арматуры для укрепления фундаментных конструкций обосновано в тех случаях, когда возводится не слишком тяжелая постройка и строительство осуществляется на грунте, отличающемся высокой устойчивостью.
В любом случае успешность использования этого нового строительного материала пока не подтверждена длительной практикой, поэтому, применяя его, любой застройщик действует на свой страх и риск. Специалисты, имеющие большой опыт в строительстве, рекомендуют для конструкций, к которым предъявляются высокие требования по надежности, устойчивости и долговечности, использовать все же армирующие каркасы, изготовленные из традиционных металлических элементов.
15 способов применения стеклопластиковой арматуры
В данной статье разберем и подробно опишем 15 способов как и где наиболее часто применяют стеклопластиковую композитную арматуру.
1. Фундаментные плиты
Технология армирования фундаментных плит при малоэтажном сторительстве не выше трех этажей с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.
Правильная замена на стеклопластиковую арматуру гарантированно приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической. Принцип армирования фундаментых плит стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.
При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.
При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.
2. Ленточные фундаменты
Армирование ленточного фундамента с применением стеклопластиковой арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.
Таблица равноправной замены металлической арматуры на композитную стеклопластиковую арматуру
| Металлическая класса А-III (A400C) | Арматура композитная полимерная стеклопластиковая ОЗКМ (АКС) |
|---|---|
| 6 А-III | 4 АКС |
| 8 А-III | 5,5 АКС |
| 10 А-III | 6 АКС |
| 12 А-III | 8 АКС |
| 14 А-III | 10 АКС |
| 16 А-III | 12 АКС |
| 18 А-III | 14 АКС |
| 20 А-III | 16 АКС |
При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости увеличивать количество слоев армирования и количества хлыстов в одном слое.
При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.
Вязка стеклопластиковой арматуры так же осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется «болгаркой».
3. Армирование промышленных бетонных полов
Армирование промышленных бетонных полов с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.
Правильная замена на стеклопластиковую арматуру при армировании промышленных бетонных полов так же приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической.
Принцып армирования стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.
При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.
При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.
4. Отмостки вокруг зданий
Уклон отмостки должен быть не менее 1% (1 см на 1 м) и не более 10 % (10 см на 1м).
Отмостку вокруг здания рекомендуется возводить с использованием стеклопластиковой арматуры, так как главная задача отмостки — это отвод поверхностных дождевых и талых вод от стен и фундамента дома. Отмостка с применением стеклопластиковой арматуры прослужит в несколько раз дольше, так как у стеклопластиковой арматуры высокие антикоррозийные свойства, что препятствует возникновению трещин в бетоне.
5. Армопояс (сейсмопояс) между этажами кирпичных или блочных зданий
Применение стеклопластиковой композитной арматуры при армировании армопояса (сейсмопояса) между этажами кирпичных или блочных зданий за счет высоких прочностных характеристик повышает пространственную жесткость здания и защищает фундамент и стены от трещин, вызванных неравномерной осадкой и морозным пучением грунта.
6. Связующее для кирпичной кладки
Для увеличения прочности кирпичной кладки и соблюдении одинаковой толщины швов необходимо воспользоваться прутами из стеклопластиковой арматуры диаметрами Ф4 и Ф6, вместо металлической сетки.
Толщина диаметра арматуры зависит от толщины шва в кирпичной кладке.
Замена металлической кладочной сетки на пруты из стеклопластика позволит снизить затраты на армирующий материал более чем в 5 раз.
Так же применение стеклопластиковых прутов в кирпичной кладке позволит существенно сократить потери тепла, так как стеклопластиковая арматура плохо проводит тепло, в несколько раз хуже, чем металл.
7. Связующее для кладки стен из блоков/кирпича, для монолитных стен
Для увеличения прочности при кладки стен из блоков/кирпича, для монолитных стен и регулировании толщины швов рекомендуется использовать пруты из стеклопластика диаметрами Ф4, Ф6 и Ф8 вместо металлической сетки. Толщина диаметра арматуры зависит от толщины шва при кладке.
Замена металлической кладочной сетки на пруты из стеклопластика позволит снизить затраты на армирующий материал более чем в 5 раз.
Так же применение стеклопластиковых прутов позволит существенно сократить потери тепла, так как стеклопластиковая арматура плохо проводит тепло, в несколько раз хуже, чем металл.
8. Комбинирование с металлом в плитах перекрытий
Плиту перекрытия армируют в два слоя. Нагрузка на плиту перекрытия идет с верхней части вниз и распределяется относительно всей площади покрытия. Соответственно, основная рабочая арматура находиться в нижнем слое и испытывает большие нагрузки на растяжение. Верхний слой, в основном, получает нагрузки на сжатие.
В самой сетке стеклопластиковая композитная арматура должна иметь цельный вид без наличия разрывов. Если происходит армирование перекрытия с помощью стеклопластиковой арматуры Ф10, то необходимо выполнить нахлест в 400 мм. Все стыки арматуры следует располагать в шахматном порядке.
9. Гибкие связи
Гибкая связь используется для соединения внутренней стены через утеплитель (и воздушный слой) с облицовочной стеной в единое целое в системе трехслойных стен.
Гибкие связи применяются:
Нашем сайте вы можете подробнее узнать о композитных гибких связях и заказать их.
10. Ленточные фундаменты под заборы
Ленточные фундаменты предусматриваются для следующих типов ограждений: забор с кирпичными столбами, металлический кованый забор и забор из лесоматериала или профнастила с несущими металлическими стойками.
Армирование фундамента под забор с использованием стеклопластиковой арматуры очень выгодно. За счет высоких прочностных характеристик арматуры из стеклопластика и невысоких нагрузок, при армировании фундамента под забор чаще всего используется композитная арматура диаметрами Ф4 и Ф6.
Технология армирования ничем не отличается от технологии при использовании металлической арматуры, но значительно дешевле и быстрее по времени. Продольные пруты стеклопластиковой арматуры укладываются на дно вырытой траншеи на опоры высотой 4-7 см. Крайние прутья из стеклопластика должны отступать от стенок траншеи на 6-8 см.
Поперечная арматура и вертикальные стойки обычно вяжутся с шагом 400 мм.
Верхний ряд продольной арматуры крепится на стойки так, чтобы он был ниже верхнего уровня траншеи на 5-7 см. Затем выполняется укладка поперечной стеклопластиковой арматуры верхнего ряда.
11. Армирование чаши для бассейна (дна и стенок)
12. Дорожное строительство
Стеклопластиковая арматура получает отзывы строителей положительные ввиду ее универсальности, так как ее можно применять для усиления прочности дорожного полотна, опор, мостов.
13. Пешеходные бетонные дорожки
Для придания жесткости бетонной дорожки необходимо произвести армирование основания, хотя многие этим пренебрегают.
При армировании пешеходной дорожки стеклопластиковой арматурой толщину бетонного основания можно делать меньше, что приводит к существенной экономии по затратам на бетоне.
Так же использование арматуры из стеклопластика для армирования пешеходных дорожек защищает бетон от распадания на фрагменты.
14. Бетонные площадки для проезда и парковки автомобилей.
Перед началом армирования сверху под бетонную площадку на песчаную подушку засыпают слой щебня в 5 см и уплотняют его. Армирование стеклопластиковой арматуры усиливает бетонную структуру, поэтому при устройстве площадки под стоянку автомобиля без нее не обойтись.
Бетонирование площадки для проезда и парковки автомобиля осуществляют при помощи стеклопластиковой арматуры, которую нарезают прутьями необходимой длины. Рекомендуется использовать стеклопластиковую арматуру диаметровом Ф6.
Каркас из арматуры изготавливают непосредственно на месте укладки и не займет много времени. Стеклопластиковые прутья размещают крест-накрест и в точках стыковки перевязывают проволокой.
15. Армирование монолитных бетонов содержащих противоморозные добавки.
Стеклопластиковая арматура, в отличие от металла, устройчива к щелочной среде. Противоморозные добавки состоят из щелочи и солей, вызывающие коррозию у металла.
Применение стеклопластиковой арматуры при армировании монолитных бетонов содержащих противоморозные добавки увеличивает срок службы бетонного основания в несколько раз и препятствует возникновению трещин и защищает бетон от распадания на фрагменты.
