Прочность композитной арматуры. Применение композитной арматуры в строительстве. Что такое композитный материал

Стеклопластиковая арматура - это строительный материал, который производится из стеклянного ровинга, соединенный с помощью эпоксидного компаунда на основе термоактивных смол. Основной особенностью является легкость, показатель массы в расчете на единицу объема составляет всего лишь 2г/мм³. Работать с стеклопластиковой арматурой удобнее и экономически целесообразнее, чем с металлической арматурой. Требуется существенно меньше затрат на логистику и непосредственно при армировании.

К тому же, благодаря тому что стеклопластик не реагирует на агрессивную среду, поэтому арматура защищает бетон от преждевременного разрушения, тем самым увеличивая срок службы объекта. Стеклопластиковая арматура реагирует на перепады температуры аналогично бетону, что так же хорошо отражается на прочности конструкции.

Прочность стеклопластика в сравнении с металлом - выше в 2,5 раза. При всем этом показатель теплопроводности в 100 раз ниже, чем показатель теплопроводности стали. Поэтому конструкция, которая армируется стеклопластиком, не промерзает (не образует «мостики холода») и объект, построенный с применением стеклопластика, будет теплее, чем здание на основе металлической арматуры. Это позволяет сократить расходы на отопление, в связи с чем материал активно используется в строительстве современных энергоэффективных зданий.

Так же неоспоримым плюсам, который может заинтересовать строителей является тот факт, что стеклопластик удивительно долговечный материал, который в течение 100 лет после монтажа обходится без дополнительных ремонтных работ. Этим и славится стеклопластиковая арматура для фундамента.

Стеклопластиковая арматура нашла свое применение во многих областях промышленности, строительства, коммунального хозяйства:

в строительстве она используется при постройке объектов гражданского и промышленного строительства в качестве основы для фундаментов, полов, перекладин, а также при устройстве сейсмоустоичивых поясов;
в строительстве и ремонте дорог арматура применяется при обустройстве насыпей, дорожного полотна, при строительстве мостов и шоссейных ограждений. Она устойчива к воздействию реагентов, которые наносятся на дорожные покрытия (к примеру противогололёдные реагенты), поэтому может применяться как в Москве, так и в более холодных регионах.

Стеклопластиковая арматура станет идеальной основой для бетонных и кирпичных сооружений. Она используется при создании опор для линий электропередач и освещения, при сооружении дорожных, тротуарных и заборных плит, а также при устройстве шпал на железнодорожных путях. Широкое использование получила арматура для перекрытий, где используется сетка из арматуры, даже вместе с металлической.

Стеклопластик применим в таких строительных конструкциях как монолитный фундамент и пенобетон. Также он активно используется при создании сооружений, которые должны обладать повышенной устойчивостью к воздействиям химикатов, к примеру:

при возведении хранилищ для химических отходов и компонентов;
при обустройстве канализации, водопроводов, систем мелиорации;
при строительстве портовых объектов и при укреплении береговых линий.

Несмотря на уникальность продукта, стеклопластиковая арматура цена в Москве на которую указана на нашем сайте, является доступным материалом и для строительных организаций, и для частных лиц. Ее стоимость на 40-50% ниже, чем стоимость стальной арматуры, что позволяет существенно сократить расходы и при этом улучшить качество возводимых объектов. В целом, композитную арматуру можно назвать одним из самых надежных и эффективных строительных материалов нашего времени.

Данная арматура изготавливается из прямолинейных нитей стеклянных или базальтовых волокон (соответственно АСП и АБП), которые собираются в пучок, пропитываются термореактивным полимерным связующем, отформовываются, подвергаются нагреву (полимеризации) и охлаждаются. В результате получается монолитный стержень высокой прочности, по результатам испытаний в 3 раза превышающий прочность стали на разрыв, а вес, в равнопрочном соотношении, меньше в 9 раз.

Стандартно изготавливается в виде стержней любой длины, по желанию заказчика. При диаметре до 8 мм включительно может изготавливаться в виде бухт (мотков), содержащих 100 метров арматуры. Габаритные размеры бухты: высота – до 8 см, диаметр – до 1 метра.

форма выпуска

При диаметре 10 мм и 12 мм может изготавливаться в виде бухт (бухтовая арматура), имеющих длину 50 метров. Габаритные размеры бухты: высота – до 5 см, диаметр – до 1,5 метров.

По согласованию с заказчиком возможно изготовление стержней и бухт любой длины.
Может изготавливаться с гладким, строительным, периодическим профилем:

АСП-АБП периодического профиля, используют взамен стальной арматуры класса А-III (A-400);
АСП-АБП гладкого профиля, используют взамен стальной арматуры класса А-I (А-240).

Стеклопластиковая арматура становится всё популярнее и применение её с каждым годом становится все более актуальным, ведь она является полноценной заменой традиционных прутков из стали разных марок. Высокие показатели прочности, оптимальные эксплуатационные свойства, малый удельный вес и низкая цена – это факторы, которые обуславливают популярность использования армирующих неметаллических элементов во всех областях строительства.

Стеклопластиковая арматура широко используется в строительстве на западе, тогда как в отечественной промышленности ее применение слабо распространено. Однако в последнее время популярность данного материала растет, причиной тому является множество эксплуатационных преимущества, в сравнении с традиционным металлопрокатом.

В данной статье представлена стеклопластиковая арматура (АСП). Мы рассмотрим технические характеристики, преимущества и недостатки, типоразмеры и применение композитной арматуры.

1 Сортамент и ГОСТы

Неметаллическая композитная арматура разрабатывалась еще в СССР в 60-х годах, однако серийное производство материала так и не было налажено ввиду тогдашней дороговизны стеклопластика. Тем не менее, при строительстве нескольких крупных объектов композитная арматура использовалась, среди которых — линии электропередач в Батуми, Москве и мосты в Хабаровске.

На сегодняшний день не существует стандарта ГОСТ с техническими требованиями к данному материалу (проект находится в разработке). Основным нормативным актом является СНиП №52-01-2003 «Композитная арматура» , согласно которому стекловолоконные изделия можно использовать в строительстве в качестве замены металлопрокату. Каждый из производителей имеет ТУ на свою продукцию, вместе с которой поставляются протоколы испытаний и сертификаты допуска.

Композитная арматура производится в диапазоне диаметров 4-20 мм. Профиль стержней может быть рифленым либо гладким. В зависимости от материала изготовления выделяют следующие виды неметаллических изделий:

АСП — стеклопластиковая арматура, производится из стекловолокна, связанного слоем синтетической смолы;
АБП — базальтопластиковые изделия, в который стекловолоконная сердцевина заменена расплавом из базальтовых волокон;
АСПЭТ — изделия из стекловолокна и полимерного термопласта;
АУП — углепластиковая арматура.

Наиболее распространены в строительстве АСП и АБП, углепластиковая арматура используется реже из-за меньшей механической прочности материала.

1.1 Сферы применения

Применение с.п. арматуры в строительстве практикуется при возведении жилых, общественных и промышленных сооружений, а также малоэтажных зданий, где АСП используется для:

армирования железобетонных конструкций (стен и плит перекрытия);
ремонта поверхностей объектов из кирпича и железобетона;
послойной кладки стен по технологии гибких связей;
всех типов (плитных, ленточных, столбчатых);
укрепления стен и газобетонных блоков и монтаж монолитных армопоясов.

Распространено применение с.п. арматуры и в сфере дорожного и железнодорожного строительства, в которых АСП применяется:

при обустройстве насыпей и дорожных покрытий;
при укреплении откосов дорог;
при строительстве мостов;
при укреплении береговых линий.

Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций отличается полной устойчивостью к коррозии и химически агрессивным веществам, что значительно расширяет сферу ее применения.

1.2 Преимущества АСП

Композитная арматура имеет следующие эксплуатационные преимущества:

Недостатки с.п. арматуры - низкий модуль упругости (в 4 раза меньше, чем у стальной), что ограничивает возможность ее применения при вертикальном армировании, склонность к потере прочности при нагреве выше 600 градусов. Учитывайте, что композитная арматура не подлежит гибке в условиях строительной площадки — при необходимости использования гнутых элементов необходимо заказывать их отдельно у производителя.

2 Сравнение АСП и металлических аналогов

Предлагаем вашему внимание сравнение технических характеристик композитной и стальной арматуры.

Тип арматуры	Металлическая	Стеклопластиковая (АСП)
Материал изготовления	Сталь марки 25Г2С либо 35 ГС	Стекловолокно, соединенное синтетической смолой
Вес	7.9 кг/м 3	1.9 кг/м 3
360	1200
Модуль упругости (МПа)	200 000	55 000
Относительное удлинение (%)	24	2.3
Зависимость «напряжение-деформация»	Кривая линия с площадкой текучести	Прямая линия с упруголинейной зависимостью вплоть до разрушения
Линейное расширение (мм/м)	14-15	9-11
Устойчивость к коррозийным средам	Низкая, подвержена ржавчине	Высокая, не ржавеет
Теплопроводность материалов (Вт/мК)	47	0.46
Электропроводность	Присутствует	Диэлектрик
Диаметры	6-80 мм	4-20 мм
Мерная длина	6-12 м	Произвольная длина по требованию заказчика

Рассмотрим сравнение взаимозаменяемых диаметров композитных и металлических изделий на примере стержней :

А3 6 мм — АСП 4 мм;
А3 8 мм — АСП 6 мм;
А3 10 мм — АСП 8 мм;
А3 12 мм — АСП 8 мм;
А3 14 мм — АСП 10 мм;
А3 16 мм — АСП 12 мм.

2.1 Обзор стеклопластиковой арматуры (видео)

3 Технология производства композитных изделий

Стеклопластиковая арматура производится из ровинга (волокон исходного сырья), связующего материала — полимерной смолы, отвердителя и ускорителя твердения. Конкретное соотношение материалов зависит от температурного режима и влажности внутри производственного помещения.

Читайте также: чем отличается арматура , и каковы ее параметры?

Производственная линия включает следующее оборудование:

Нагревательный бункер — в нем волокна прогреваются для повышения адгезии со смолой.
Ванна пропитки — ровинг пропитывается смесью из смолы и отвердителей.
Обмотчик — продавливает сырье через фильеры, при прохождении которых формируются стержни заданного диаметра.
Оборудование для нанесение песка, где гранулы песка равномерно распределяются по поверхности прутка, а излишки удаляются воздушным потоком.
Печь полимеризации, где происходит набор прутками проектной прочности.
Оборудование для охлаждения изделий, представляет собой линию длиной 3-5 метров, расположенную на выходе из печи полимеризации.
Протяжное оборудование, отрезной механизм и установка для смотки бухт — готовая стеклопластиковая арматура нарезается на участки требуемой длины либо сматывается в товарные бухты длиной 50-100 м.

На рынке представлено множество типовых решений , включающих все необходимое оборудование. Стоимость новой линии варьируется в пределах 3-5 млн рублей .

Оборудование средней продуктивности способно производить до 15 000 м арматуры в течении рабочего дня.

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

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:

К положительным качествам композита относится его химическая инертность. Он не боится коррозии и воздействия агрессивных веществ (щелочной среды бетона, морской воды, дорожных химреагентов и кислот).
Вес пластиковой арматуры в 3-4 раза меньше, чем стальной. Это дает экономию при транспортировке.
Низкая теплопроводность материала улучшает энергосберегающие характеристики конструкции (нет мостиков холода).
Композитная арматура не проводит электричества. В конструкциях, где она используется, не возникает коротких замыканий электропроводки и блуждающих токов.
Композитный пластик магнитноинертен и радиопрозрачен. Это позволяет использовать его в строительстве сооружений, где должен быть исключен фактор экранирования электромагнитных волн.

Стеклопластиковый стержень под 90 градусов на стройке не согнешь

Недостатки композитной арматуры:

Невозможность гибки с малым радиусом в условиях стройки. Гнутый стержень нужно заранее заказывать у производителя.
Невозможность сваривать каркас (минус относительный, поскольку даже для стальной арматуры лучший способ соединения – вязка, а не сварка).
Низкая термостойкость. При сильном нагреве и пожаре бетонная конструкция, армированная композитными стержнями, разрушается. Стекловолокно не боится высокой температуры, но связующий ее пластик теряет прочность при нагреве выше +200 С.
Старение. Общий минус всех полимеров. Неметаллическая арматура не исключение. Ее производители завышают срок эксплуатации до 80-100 лет.

Вязка пластиковыми хомутами или стальной проволокой – единственный возможный метод сборки каркаса

Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?

Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с , – 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

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.

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.

Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры

Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.

Стеклопластиковая арматура, появившаяся на отечественном рынке относительно недавно, стала достойной альтернативой традиционным пруткам, изготовленным из металла. Стеклоарматура, как еще называют данный материал, обладает многими уникальными характеристиками, которые выгодно выделяют ее среди других изделий подобного назначения. Между тем подходить к выбору следует очень взвешенно.

Что собой представляет арматура из стеклопластика

Стеклопластиковая арматура, если разбираться в ее конструктивных особенностях, представляет собой неметаллический стержень, на поверхность которого нанесена навивка из стекловолокна. Диаметр спиралевидного профиля арматуры, изготовленной из композитных материалов, может варьироваться в интервале 4–18 мм. Если диаметр прутка такой арматуры не превышает 10 мм, то она отпускается заказчику в бухтах, если превышает – то прутками, длина которых может доходить до 12 метров.

Для изготовления композитной арматуры могут быть использованы различные типы армирующих наполнителей, в зависимости от этого она подразделяется на несколько категорий:

АСК – изделия, изготовленные на основе стеклопластика;
АУК – углекомпозитные армирующие изделия;
АКК – арматура, выполненная из комбинированных композитных материалов.

На отечественном рынке наибольшее распространение получила стеклопластиковая арматура.

Особенности структуры

Стеклопластиковая арматура – это не просто пруток из композитного материала. Она состоит из двух основных частей.

Внутренний стержень представляет собой параллельно расположенные волокна стеклопластика, соединенные между собой при помощи полимерной смолы. Отдельные производители выпускают арматуру, волокна внутреннего ствола которой не параллельны друг другу, а завиты в косичку. Следует отметить, что именно внутренний стержень арматуры из стеклопластика формирует ее прочностные характеристики.
Внешний слой арматурного прутка, изготовленного из стеклопластика, может быть выполнен в виде двунаправленной навивки из волокон композитного материала либо в виде напыления мелкофракционного абразивного порошка.

Конструктивное исполнение арматурных прутков из стеклопластика, которое во многом определяет их технические и прочностные характеристики, зависит от фантазии производителей и применяемых ими технологий изготовления данного материала.

Основные свойства

Стеклопластиковая арматура, согласно результатам многочисленных исследований, проведенных компетентными организациями, обладает рядом характеристик, выгодно отличающих ее от других материалов подобного назначения.

Арматурные прутки из стеклопластика обладают небольшой массой, которая меньше веса аналогичных изделий из металла в 9 раз.
Стеклопластиковая арматура, в отличие от изделий из металла, очень устойчива к коррозии, отлично противостоит воздействию кислой, щелочной и соленой сред. Если сравнивать коррозионную устойчивость такой арматуры с аналогичными свойствами изделий из стали, то она выше в 10 раз.
Свойство проводить тепло у стеклопластиковой арматуры значительно ниже, чем у изделий из металла, что минимизирует риск возникновения мостиков холода при ее использовании.
За счет того, что арматура из стеклопластика транспортируется значительно проще, а срок ее эксплуатации значительно дольше, чем у металлической, ее применение более выгодно в финансовом плане.
Стеклопластиковая арматура – это диэлектрический материал, который не проводит электрический ток, обладает абсолютной прозрачностью для электромагнитных волн.
Использовать такой материал для создания армирующих конструкций значительно проще, чем металлические прутки, для этого нет необходимости в применении сварочного оборудования и технических устройств для резки металла.

Благодаря своим бесспорным достоинствам стеклопластиковая арматура, появившись относительно недавно на отечественном рынке, уже успела завоевать высокую популярность как у крупных строительных организаций, так и у частных застройщиков. Между тем обладает такая арматура и рядом недостатков, к наиболее значимым из которых следует отнести:

достаточно низкий модуль упругости;
не слишком высокую термическую устойчивость.

Низкий модуль упругости стеклопластиковой арматуры является плюсом при изготовлении каркасов для укрепления фундамента, но большим минусом в том случае, если она используется для армирования плит перекрытия. При необходимости обращения в таких случаях именно к этой арматуре предварительно необходимо провести тщательные расчеты.

Невысокая термическая устойчивость стеклопластиковой арматуры является более серьезным недостатком, ограничивающим ее применение. Несмотря на то, что такая арматура относится к категории самозатухающих материалов и не способна служить источником распространения огня при ее применении в бетонных конструкциях, при высоких температурах она утрачивает свои прочностные характеристики. По этой причине использоваться такая арматура может только для укрепления тех конструкций, которые не подвергаются воздействию высоких температур в процессе эксплуатации.

Еще одним значимым недостатком арматуры, изготовленной из стеклопластика, следует отнести то, что со временем она утрачивает свои прочностные характеристики. Этот процесс значительно ускоряется, если она подвергается воздействию щелочных сред. Между тем такого недостатка можно избежать, если применять стеклопластиковую арматуру, изготовленную с добавлением редкоземельных металлов.

Как и из чего производят стеклопластиковую арматуру

Многим стеклопластиковая арматура знакома не только по фото в интернете, но и на практике применения в строительстве, однако мало кто знает, как она производится. Технологический процесс производства арматурных прутков из стеклопластика, за которым очень интересно наблюдать по видео, легко поддается автоматизации и может быть реализован на базе как крупных, так и небольших производственных предприятий.

Для изготовления такого строительного материала прежде всего необходимо подготовить сырье, в качестве которого используется алюмоборсиликатное стекло. Чтобы придать исходному сырью требуемую степень тягучести, его расплавляют в специальных печах и уже из полученной массы вытягивают нити, толщина которых составляет 10–20 микрон. Толщина полученных нитей настолько невелика, что, если снять их на фото или видео, то без увеличения полученной картинки их не разглядеть. На стеклонити при помощи специального устройства наносится маслосодержащий состав. Затем из них формируются пучки, которые получили название стеклоровинга. Именно такие пучки, собранные из множества тонких нитей, являются основой стеклопластиковой арматуры и во многом формируют ее технические и прочностные характеристики.

После того как нити из стеклопластика подготовлены, они подаются на производственную линию, где их и превращают в арматурные прутки различного диаметра и разной длины. Дальнейший технологический процесс, познакомиться с которым можно по многочисленным видео в интернете, выглядит следующим образом.

Через специальное оборудование (шпулярник) нити подаются на натяжное устройство, которое одновременно выполняет две задачи: выравнивает напряжение, имеющееся в стеклонитях, располагает их в определенной последовательности и формирует будущий арматурный стержень.
Пучки нитей, на поверхность которых предварительно был нанесен маслосодержащий состав, обдаются горячим воздухом, что необходимо не только для их просушки, но и для незначительного нагревания.
Прогретые до требуемой температуры пучки нитей опускаются в специальные ванны, где пропитываются связующим веществом, также нагретым до определенной температуры.
Потом пучки нитей пропускаются через механизм, при помощи которого выполняется окончательное формирование арматурного стержня требуемого диаметра.
Если изготавливается арматура не с гладким, а с рельефным профилем, то сразу после выхода из калибровочного механизма осуществляется навивка пучков из стеклонитей на основной стержень.
Чтобы ускорить процесс полимеризации связующих смол, готовый арматурный пруток подается в туннельную печь, перед входом в которую на прутки, изготавливаемые без навивки, наносится слой мелкофракционного песка.
После выхода из печи, когда стеклопластиковая арматура практически готова, стержни охлаждают при помощи проточной воды и подают на резку либо на механизм их сматывания в бухты.

Таким образом, технологический процесс изготовления стеклопластиковой арматуры не такой сложный, о чем можно судить даже по фото или видео его отдельных этапов. Между тем такой процесс требует использования специального оборудования и строгого соблюдения всех режимов.

На видео ниже можно более наглядно ознакомиться с процессом производства композитной стеклоарматуры на примере работы производственной линии ТЛКА-2.

Параметры – вес, диаметр, шаг навивки

Арматура, для изготовления которой используется стекловолокно, характеризуется рядом параметров, определяющих область ее применения. К наиболее значимым относятся:

вес одного погонного метра арматурного прутка;
для изделий с рельефным профилем – шаг навивки пучков стекловолокна на их поверхности;
диаметр арматурного стержня.

На сегодняшний день арматура с рельефным профилем выпускается преимущественно с шагом навивки, равным 15 мм.

Наружный диаметр арматурного прутка характеризуется номером, который присваивается изделию в соответствии с Техническими условиями производства подобной продукции. В соответствии с ТУ, арматурные прутки из стекловолокна сегодня выпускаются под следующими номерами: 4; 5; 5,5; 6; 7; 8; 10; 12; 14; 16; 18. Вес погонного метра арматурных прутков из стекловолокна, представленных на современном рынке, варьируется в пределах 0,02–0,42 кг.

Виды стеклопластиковой арматуры и сферы ее применения

Арматура, для производства которой используется стекловолокно, имеет множество разновидностей, различающихся между собой не только по диаметру и форме профиля (гладкая и с рифлением), но и по области использования. Так, специалисты выделяют стеклопластиковую арматуру:

рабочую;
монтажную;
распределительную;
специально предназначенную для армирования бетонных конструкций.

В зависимости от решаемых задач такая арматура может использоваться в виде:

штучных прутков;
элементов армирующих сеток;
арматурных каркасов различной конструкции и габаритов.

Несмотря на то, что арматура, изготовленная из стеклопластика, появилась на отечественном рынке недавно, предприятия, строительные компании и частные лица уже достаточно активно используют ее для решения различных задач. Так, набирает популярность применение стеклопластиковой арматуры в строительстве. С ее помощью армируют фундаменты и другие конструкции из бетона (дренажные колодцы, стены и др.), ее применяют для укрепления кладки, выполняемой из кирпича и блочных материалов. Технические характеристики стеклопластиковой арматуры позволяют успешно использовать ее в дорожном строительстве: для армирования дорожного полотна, укрепления насыпей и слабых оснований, создания монолитных бетонных оснований.

Частные лица, самостоятельно занимающиеся строительством у себя на приусадебном участке или на даче, также успели оценить достоинства данного материала. Интересен опыт применения стеклопластиковой арматуры на дачах и в огородах частных домов в качестве дуг для возведения парников. В интернете можно найти множество фото таких аккуратных и надежных конструкций, которые не подвержены коррозии, легко ставятся и так же легко демонтируются.

Большим преимуществом использования такого материала (особенно для частных лиц) является простота его транспортировки. Смотанную в компактную бухту стеклопластиковую арматуру можно увезти даже на легковом автомобиле, чего нельзя сказать об изделиях из металла.

Что лучше – стеклопластик или сталь?

Чтобы ответить на вопрос, какую арматуру лучше использовать – стальную или стеклопластиковую, – следует сравнить основные параметры этих материалов.

Если арматурные прутки из стали обладают и упругостью, и пластичностью, то стеклопластиковые изделия – только упругостью.
По пределу прочности стеклопластиковые изделия значительно превосходят металлические: 1300 и 390 МПа соответственно.
Более предпочтительным является стекловолокно и по коэффициенту теплопроводности: 0,35 Вт/м*С0 – против 46 у стали.
Плотность арматурных прутков из стали составляет 7850 кг/м3, из стекловолокна – 1900 кг/м3.
Изделия из стекловолокна, в отличие от арматурных прутков из стали, обладают исключительной коррозионной устойчивостью.
Стекловолокно – это диэлектрический материал, поэтому изделия из него не проводят электрический ток, отличаются абсолютной прозрачностью для электромагнитных волн, что особенно важно при строительстве сооружений определенного назначения (лаборатории, исследовательские центры и др.).

Между тем изделия из стекловолокна недостаточно хорошо работают на изгиб, что ограничивает их применение для армирования плит перекрытия и других сильно нагруженных бетонных конструкций. Экономическая целесообразность использования арматурных прутков, изготовленных из композитных материалов, заключается еще и в том, что их можно приобрести ровно такое количество, которое вам необходимо, что делает их применение практически безотходным.

Резюмируем все вышесказанное. Даже учитывая все уникальные характеристики композитной арматуры, применять ее следует очень обдуманно и только в тех сферах, где данный материал проявляет себя лучше всего. Нежелательно использовать такую арматуру для укрепления бетонных конструкций, которые в процессе эксплуатации будут испытывать очень серьезные нагрузки, способные стать причиной ее разрушения. Во всех же остальных случаях применение арматуры из стекловолокна и других композитных материалов подтвердило свою эффективность.