Технические характеристики и сферы применения стеклопластиковой арматуры

Металлическая арматура считается надёжным вариантом для формирования «скелета» монолитного бетона. И сегодня её важность и необходимость в строительстве не подвергается сомнению, хотя на рынке появился и стабильно прогрессирует новый вид арматуры – композитная или стеклопластиковая (СПА). «Новым» материал можно назвать весьма условно, он пришёл на рынок 50 лет назад. Для России стеклопластик был неактуален до недавнего времени, у нас достаточно ресурсов для производства собственного металла по разумной для строительства цене.

В то же время, стеклопластиковая арматура по ряду свойств догнала и перегнала металл, а выводы о прочности и долговечности материала можно сделать и на мировом опыте эксплуатации СПА.

Структура композитной арматуры

Из стеклопластикового волокна с полимерной связующей пропиткой изготавливается строительный материал в виде рельефных стержней заданной величины – стеклопластиковая арматура. Структура материала:

• Внутренний стержень. Служит обеспечением основных функциональных характеристик. В изготовлении используются волокна из стеклопластика. Они размещаются в структуре стержней параллельно либо в виде плетения «косичкой», далее заливаются полимерной смолой.
• Наружное покрытие. Выполняется способом навивки на внутренний стержень композитных волокон либо напылением на него мелкофракционного абразива.

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»».

Типоразмеры и параметры

Диаметр производимой СПА варьируется в диапазоне 4 – 18 мм. Изделия выпускаются в виде мерных прутов либо в бухтах.

Общая длина арматуры в бухте зависит от используемого в её изготовлении технологического оборудования. СПА диаметром 12 мм и более предлагаются потребителю исключительно в виде прутков.

К основным параметрам, влияющим на область применения, относятся вес одного метра и диаметр композитного прутка.

Дополняющей характеристикой можно считать шаг навивки, но сегодня практически все производители выпускают арматуру с шагом 15 мм.

Плюсы и минусы композитной стеклопластиковой арматуры

Причиной того, что после появления на рынке СПА стала достаточно востребована, стали положительные качества этого материала, к которым относятся:

• малый вес;
• устойчивость к окислению и прочим видам коррозии;
• низкая теплопроводность;
• длительные сроки эксплуатации;
• является диэлектриком (не проводит электрический ток);
• возможность применения без использования сварочного оборудования.

Недостатки также присутствуют, но их значительно меньше, это:

• относительно низкая термическая устойчивость;
• низкие показатели по упругости.

Использование СПА при изготовлении фундамента
Статья по теме:

Вязка арматуры под ленточный фундамент является надежным способом создания жесткого металлического каркаса железобетонной конструкции. О том, как правильно и без лишних затрат выполнить эти работы мы расскажем в этом подробном материале.

Сферы применения

В связи с востребованностью стеклопластиковой арматуры в строительстве, производители стали предлагать изделия не только в традиционном исполнении, — бухтах и прутках. На рынке появились стеклопластиковые армирующие сетки и готовые армокаркасы в различных вариантах исполнения по форме и габаритным параметрам.

Композитная арматура применяется при выполнении ряда строительных работ и изготовлении строительных конструкций:

• Армирование конструкций из монолитного бетона: стен, колодцев, покрытий, фундаментов.

• Укрепление кладки из штучных стеновых материалов, — кирпича, камня, а также блоков пористых и облегчённых всех видов.
• В устройстве дорожных покрытий и укреплении насыпей.

• Возведение зданий с применением технологий несъёмной опалубки.
• Обеспечение гибких связей несущих, облицовочных, укрепляющих слоёв в устройстве многослойных стен и иных конструкций.

• Изготовление опор ЛЭП и железнодорожных шпал.
• Применение в качестве дюбелей для крепления теплоизоляции сооружений.
• Устройство инженерных коммуникаций, канализации, водоотведения.
• Создание мелиоративных систем.
• Особую популярность композитные изделия получили у дачников и владельцев приусадебных участков. СПА используется на дуги теплиц, для создания декоративных и хозяйственных ограждений, поддержки плодовых деревьев.

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):

• 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.

Ребристые и гладкие стержни

Ребристый профиль изделиям необходим для улучшения сцепления с бетонной смесью. Иногда, с этой же целью, поверхность арматуры в процессе застывания посыпается песком.

Стеклопластиковые стержни с гладкой поверхностью не могут иметь должного сцепления с бетоном, — поэтому они менее востребованы в качестве арматуры для бетонных работ.

Но цена гладких прутов значительно ниже, поэтому есть смысл использовать их в качестве вспомогательных изделий с минимальной нагрузкой при сборке каркаса для армирования.

Основные характеристики и главный недостаток.

По виду используемого непрерывного армирующего наполнителя композитные изделия подразделяются на следующие категории:

• АСК – стеклокомпозитные;
• АУК – углекомпозитные;
• АКК – комбинированные;
• другие.

При необходимости использовать стеклопластиковую арматуру для укрепления фундамента дома следует принимать во внимание следующие ее характеристики. Верхний предел температуры при эксплуатации.

Нижняя планка данного параметра для арматурных изделий стеклокомпозитного типа начинается с отметки в 60 градусов Цельсия.

Предел прочности при растяжении.

Этот параметр характеризуется отношением прикладываемой силы к площади сечения изделия. Для АСК он должен составлять 800 МПа и более, для АУК – не менее 1400 МПа.

Модуль упругости при растяжении

По данному показателю арматура категории АУК превосходит АСК более чем в 2,5 раза.

Предел прочности при сжатии.

Данный показатель для стеклопластиковой арматуры всех категорий должен превышать 300 МПа.

Предел прочности при поперечном срезе

Для АСК этот параметр должен составлять более 150 МПа, для АУК – 350 МПа и более.

Арматура стеклопластиковая свойства применение.

Преимущества стеклопластиковой арматуры.

Арматура из полимерных материалов имеет значительный недостаток: у нее очень низкая прочность на излом. Из-за данного недостатка область использования данной арматуры ограничена. Производители подобной продукции обязательно указывают сферу ее применения, и, если потребитель выходит за указанные рамки, он делает это на свой страх и риск.

Применение арматуры данного типа обоснованно лишь в тех случаях, когда к теплопроводности, коррозионной устойчивости и диэлектрическим характеристикам армирующих конструкций предъявляются повышенные требования.

Преимущества композитной арматуры

Благодаря сочетанию неметаллических волокон и связующего композитного состава арматура из стеклопластика приобрела дополнительные качества и свойства, активно используемые на практике:

• незначительный удельный вес, что снижает затраты на транспортировку и облегчает монтаж;
• не требуются сварочные операции;
• предел прочности, почти вдвое превышающий аналогичный параметр металла;
• химическая стойкость;
• низкий уровень теплопроводности в сочетании с широким температурным диапазоном эксплуатации;
• высокий показатель диэлектрической проницаемости.

Преимущества самого материала дополняются особенностями технологического процесса:

• все нити сердцевины одинаково напряжены, что усиливает прочность СПА;
• поток нити на этапе скручивания очищается от всевозможных загрязнений, что обеспечивает оптимальный расход компонентов при изготовлении и способствует снижению итоговой стоимости изделий;
• для повышения химической стойкости и повышения адгезии с бетоном арматура покрывается слоем винилэфирной смолы.

Сравнение с арматурой из металла

Так как стеклопластику приходится на стройплощадке конкурировать с металлом, застройщики интересуются, как различаются их характеристики. Многих настораживает более низкая цена композита.

Рекомендации по выбору изделий

Критерии выбора СПА для выполнения строительных работ:

• соответствие диаметра изделия заявленным значениям;
• качество намотки внешнего слоя;
• наличие сертификатов качества и протоколов испытаний материала.

Если после визуального осмотра выясняется, что цвет арматуры темнее заявленного производителем, то такие изделия приобретать не рекомендуется. Потемнение СПА означает нарушение температурного режима при изготовлении, изделие считается горелым, а его технические характеристики не соответствуют декларированным.

Стеклопластиковая арматура для фундамента: особенности технологии.

Стеклопластиковая арматура.
На сегодняшний день очень распространено использование новейших технологий при строительстве домов и промышленных сооружений. Использование сейчас старых технологий практически нигде не реализуется. Постоянный спрос на все более новые и передовые технологии оставили отпечаток и при закладке каркаса дома, где понадобилась новая стеклопластиковая арматура для фундамента.

Всевозможные разновидности фундамента позволяют сделать его максимально прочным и долговечным. Эксплуатация армирования фундамента стеклопластиковой арматурой показало положительные результаты и отзывы, как строителей, так и покупателей. Такая композитная продукция имеет ряд преимуществ по отношению к другим:

1. Использование композиции при полном погружении в воду
2. Влагоустойчива полностью
3. Выдерживает перепады и очень высокие температуры
4. Не боится воздействия химических веществ

Стеклопластиковая арматура.

Сравнение характеристик арматуры стальной и стеклопластиковой

Не стоит сравнивать и оценивать арматуру стальную и композитную, разделяя по комплексу характеристик на оценки «хорошая» или «плохая». Есть точные определения, когда стеклопластиковая арматура применяться не должна, а когда может быть лучшим решением.

Как правило, обоснованием любого выбора становятся технические характеристики стеклопластиковой арматуры и её конкурента из металла.

Сравнение указанных видов арматуры неизбежно, так как они имеют сходные параметры и сферы применения, а значит, могут взаимно заменяться при соблюдении определённых условий.

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.

Недостатки

Популярность стеклопластиковой арматуры обоснована рядом безусловных достоинств, но материал имеет и недостатки, способные перечеркнуть все преимущества.

Низкий модуль упругости

Этот показатель означает, что композитные изделия не следует использовать для армирования монолитных перекрытий либо их участков. В случае крайней необходимости применения именно СПА, — необходимо провести тщательные технические расчёты.

Низкая термическая устойчивость

Стеклопластиковая арматура – это самозатухающий материал, который не может стать распространителем огня в бетонных конструкциях. Но при высоких температурах изделия СПА резко теряют свои функциональные прочностные характеристики, что ограничивает сферу применения композитной арматуры.

Потеря прочности

Арматура из стеклопластика со временем снижает либо утрачивает прочностные характеристики (полимерные органические связи разрушаются — так называемый процесс «старения» органики). Процесс ускоряется при воздействии на арматуру щелочных сред. Во избежание этого недостатка следует применять композитные изделия с добавлением редкоземельных металлов.

С учётом всех перечисленных, даже уникальных достоинств арматурных стеклопластиковых прутов, их применение допускается только в условиях и конструкциях, где материал не будет испытывать разрушительных для него нагрузок и воздействий.

Имеет ли материал недостатки?

Каждый строительный материал имеет определенные недостатки. Поэтому знать про минусы композитной арматуры не менее важно, чем про достоинства. Перечислим основные из них:

1. Малая упругость. Как показывают испытания, пластиковая арматура имеет упругость примерно в 4 раза ниже, чем у такой же по диаметру металлической. Поэтому при армировании крупных объемов бетона нужно использовать в 4 раза больше арматуры, что весьма не дешево.
2. Опасность резки. Если металлический прут можно разрезать или распилить без лишних проблем, то когда распиливается неметаллическая арматура в воздух попадает большое количество микроскопических частиц стекловолокна. При попадании в дыхательные пути или глаза они могут стать причиной множественных микротравм.
3. Низкая пластичность. Материал практически лишен пластичности. Поэтому, чтобы согнуть прут, необходимо нагреть его до нужной температуры. Очень важно не превысить отметку в 300 градусов по Цельсию – это приведет к потере несущих свойств.

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

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

Нюансы и особенности

Как и о всяком относительно новом строительном материале, об СПА в профессиональной и дилетантской среде имеется много противоречивых мнений. Попробуем разобраться в подлинности и обоснованности некоторых суждений.

О сгибании СПА

Необходимость согнуть арматуру достаточно часто возникает в ходе строительства, непосредственно на объекте. Но стеклопластиковые стержни невозможно согнуть качественно непосредственно на месте её установки, — в этом отличие её от металла. Строители часто считают это минусом СПА, но не критическим. Есть два приемлемых решения:

• Гнутые элементы заказываются производителю заранее, если есть проект армирования или хотя бы понимание необходимости сгибания.
• Возможно применение смешанного армирования. В этом случае композитные пруты соединяются с угловыми элементами из металлической арматуры.

О нормативной базе на использование СПА

Противники стеклопластиковой арматуры в строительстве утверждают, что её использование на стройке незаконно, так как отсутствуют нормативы и стандарты на её применение. Это всего лишь полуправда. На самом деле применять композитные стержни разрешено ГОСТом, никто не вправе запретить реализацию проекта с проверенными экспертизой расчётами нагрузок. Но проблема есть, — это отсутствие программ и утверждённых моделей расчёта конструкций для использования композитной арматуры. Но для малоэтажного строительства в подобных нормативах и программах нет нужды. Построить небольшой дом или дачу с использованием СПА можно, для чего можно воспользоваться примерными нормами и советами знающих профессионалов.

О цвете композитных стержней

Изначальный, стандартный цвет СПА – светло-желтоватый. Как более редкий вариант, – чёрный, если исходным материалом является базальт. Придать привлекательность композитным прутам призван цвет, — это ход скорее маркетинговый, необходимостью он не вызван. Но на рынке произошёл некий информационный вброс: якобы окрашивающие добавки в композите улучшают его характеристики.

Поэтому сразу поставим точку: цвет никак не влияет на качество стеклопластиковой арматуры. Возможно, какую-то роль цветовые решения играют при использовании СПА для хозяйственных нужд на дачах и в садах.

Основные достоинства

Для начала расскажем про преимущества композитной арматуры, позволившие ей стать настолько популярным строительным материалом:

1. Высокая прочность – по некоторым данным строительная полимерная арматура из стеклопластика в 10 раз прочнее, чем такая же по диаметру металлическая.
2. Экологическая чистота. Материал не вредит окружающей среде, не выделяет даже при длительной эксплуатации и контакте с открытым огнем токсичные вещества.
3. Низкий коэффициент теплопроводности снижает теплопотери здания.
4. Устойчивость перед коррозией – даже если при работе материал напрямую контактирует с водой, газом или агрессивной средой, он способен прослужить многие годы, не снижая изначальных эксплуатационных характеристик.

Кроме прекрасных строительных свойств использование композитной арматуры в строительстве оправдано по причине удобства рабочих. Она обладает большей гибкостью, чем металлическая, но при этом, как уже говорилось, имеет высокую прочность. Благодаря таким качествам создание каркаса становится значительно более легким и простым. Для обеспечения высокой надежности угловых соединений теперь не обязательно использовать специальные станки, чтобы сгибать арматуру.

Также в положительные свойства композитной арматуры можно вписать коэффициент температурного расширения близкий с бетоном. Если армированный бетон нагревается или охлаждается, то он не разрушается, так как пластиковая арматура расширяется и сужается вместе с ним.