Стальная арматура против композитной: о чём молчат производители

О чём не любят говорить производители композитной арматуры

Первое – анкеровка ПКА невозможна. Она не загибается, как стальная, в крюк, не держится петлёй, не расплющивается в наконечник грибком. Всё это не даёт усилить конструкцию с применением такой арматуры.

Есть мнение, что ПКА продёргивается внутри бетона при нагрузке на растяжение, несмотря на ребристую поверхность и песчаный абразив.

ФОТО: beton-trans.ruХотя надо признать, что при растяжении ПКА в три раза прочнее стали, но продёргивание внутри бетона сводит на нет это свойство

Модуль упругости полимерной арматуры в 4 раза ниже стальной, так что, согласно сопромату, нужно увеличить её диаметр в 4 раза относительно стали, и это уже невыгодно, если считать стоимость такого каркаса.

ФОТО: sense-life.comНе увеличишь диаметр – и вся конструкция не будет иметь достаточной жёсткости, не устоит перед прогибом и пойдёт трещинами в местах растяжения

Ну и было бы несправедливо не сказать о том, что по термоустойчивости ПКА не идёт ни в какое сравнение с металлом. 13 минут нагрева до +87 °С приводят к обрушению конструкций. Впрочем, пожарники вам скажут, что при пожаре, если фундамент нагрелся до +100 °С, уже и от стен ничего не останется, кирпич будет крошится под пальцами. Так что отсутствие термоустойчивости – недостаток сомнительный.

Особенности стеклопластика

Арматура, изготовленная из стеклопластика, — это пруток, диаметр которого может находиться в интервале 4–18 мм, а длина составлять до 12 метров. Производится он из сверхпрочного пластика. На поверхность такого прутка в процессе его изготовления наносятся спиралевидные ребра, благодаря которым обеспечивается его надежное сцепление с бетонными конструкциями.

Пластиковая арматура, если сравнивать ее с металлическими изделиями аналогичного назначения, благодаря своим прочностным характеристикам и коррозионной устойчивости позволяет создавать более надежные и долговечные каркасные сооружения, что и объясняет популярность, которую активно приобретает данный материал.

Сравнение характеристик металлической и композитной арматуры

Немаловажным является и то, что арматура, изготовленная из стеклопластика, в отличие от металлических изделий, требует особых условий производства, использования качественного сырья и специального оборудования, поэтому ее изготовление в кустарных условиях исключено. Именно поэтому, приобретая на современном строительном рынке арматуру, изготовленную из стеклопластика, вы можете быть уверены в том, что это материал, изготовленный в полном соответствии с требованиями соответствующего нормативного документа.

Уникальные характеристики, которыми отличается арматура, сделанная из стеклопластика, объясняются свойствами ее структуры, включающей в себя:

внутренний стержень, обеспечивающий прочность арматуры; такой стержень изготовлен из параллельных стеклопластиковых волокон, надежно соединенных полимерной смолой;
внешний слой, который представляет собой волокнистое тело, накрученное по спирали вокруг внутреннего стержня; этот слой стекловолокна может быть нанесен по технологии песчаного напыления или двунаправленной навивки.

Стеклопластиковая арматура лучше, чем стальная, работает на сжатие на 30%, а на растяжение на 20%

Технология армирования фундаментов

установка опалубки;
разметка уровня заливки бетона;
сборка армирующего каркаса;
заливка бетона;
снятие опалубки.

Предлагаем ознакомиться Как сделать экран под ванну из плитки Монтаж опалубочной конструкции при армировании ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой должен выполняться в соответствии с проектом для обеспечения точной конфигурации и размеров элементов фундамента. При устройстве опалубки из деревянных досок, ДСП или фанеры, рекомендуется обернуть щиты пергамином. Это позволит сохранить материал и использовать его повторно.

Схема укладки арматуры и размеры между отдельными прутами всегда указываются в проекте. В случае применения стеклопластиковой арматуры в фундаменте, вы можете изменять диаметр стержней на меньший, но раскладку следует выполнять только по чертежу.

Первоначально необходимо отмотать из бухты пруты необходимой длины и установить их на подставки параллельно друг другу. Через заданные интервалы положить на продольные струны поперечные перемычки. Связать арматуру в местах пересечения вязальной проволокой или стянуть затяжными пластиковыми хомутами (подробнее про вязку — здесь). В результате будет готов нижний ряд каркаса для армирования фундамента стеклопластиковой арматурой.

Заготовьте вертикальные стойки необходимой длины. Верхний ряд каркаса вяжется аналогично нижнему. После сборки, оба ряда кладутся друг на друга и, начиная с края, связываются их вертикальные стойки, постепенно поднимая верхний ряд арматуры.

Перед установкой армирующего каркаса, на дно траншеи засыпается песок и проливается водой или трамбуется. Утрамбованную песчаную поверхность рекомендуется накрыть гидроизолирующим материалом или геотекстильным полотном. Это предотвратит поступление влаги к фундаменту и увеличит его надежность и эксплуатационный срок.

Использовать для вязки плоскогубцы не очень удобно. Они не обеспечивают необходимой плотности охвата соединения и требуют приложения больших усилий. Поэтому стальную проволоку скручивают на арматурных прутах при помощи специальных крючков или вязального пистолета. Магазины инструмента предлагают к продаже два вида крючков, предназначенных, чтобы вязать арматуру:

простые ручные, которые необходимо все время вращать во время работы;
полуавтоматические винтовые, с вращающимся при нажатии на ручку крючком;
пластиковые фиксаторы в виде одеваемых на арматуру колец и вертикальных стоек.

Простой крючок можно не покупать, а сделать самостоятельно (подробнее о том, как это сделать — тут), согнув его из толстой стальной проволоки и заточив острие. В этом случае вам будет чем вязать проектную конструкцию из прутов и без покупки инструмента.

Способ применения вязального пистолета ускоряет и упрощает процесс, но этот достаточно крупный инструмент может не обеспечить доступ в отдельные места. Кроме этого, такой инструмент приводит к перерасходу проволоки.

Для того, чтобы арматурный каркас или сетка приняли необходимую пространственную форму и не изменили ее при заливке бетона, все отдельные элементы необходимо надежно соединить между собой. Наиболее часто для этого используют вязальную проволоку. Вязка — это простой и быстрый способ соединения, для которого не требуется высоких квалификационных навыков.

Предлагаем ознакомиться Установка, выбор и виды арматуры для бачка унитаза. Клапан для сливного бачка: -инструкция по монтажу своими руками, особенности запорных конструкций, устройство, ремонт, схема, цена, фото

Весь процесс того, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, можно разделить на следующие пошаговые этапы:

свернутая в бухту арматура разматывается и нарезается на отрезки проектной длины;
на поперечные прутья нижнего арматурного слоя надеваются пластиковые фиксаторы;
на расставленные поперечные элементы на заданном друг от друга расстоянии укладываются продольные пруты;
во всех местах пересечений арматуры выполняются соединения путем скручивания петель из сложенной вдвое вязальной проволоки;
после сборки нижнего ряда к пересечениям наружных ячеек вяжутся вертикальные арматурные элементы;
к верхним концам или к середине вертикальных стоек, в зависимости от проектного количества рядов, привязываются поперечные отрезки;
укладывается и вяжется следующий ряд продольной арматуры;
собранный каркас переносится и устанавливается внутрь опалубки для ленточного фундамента.

Недостатки материала

Арматура из стекловолокна и других наполнителей имеет ряд недостатков, которые незначительно ограничивают область применения. К минусам материала, которые необходимо учитывать, относятся:

пониженная термостойкость. Ограниченная температура, которую способны выдержать полимерные связующие, сокращает температурный диапазон использования пластиковых прутков. При высокотемпературном нагреве, превышающем 200 °C, снижаются прочностные характеристики, возрастает огнеопасность полимера;

С другой стороны, не обходится и без негативных отзывов. Правда, судя по ним, эти недостатки все же с лихвой перекрываются достоинствами

уменьшенный модуль упругости. Применение композитных прутков при обустройстве перекрытий нуждается в выполнении специальных расчетов, подтверждающих возможность использования материала для усиления несущих конструкций;
изменение прочностных характеристик в процессе эксплуатации, а также при постоянном контакте со щелочной средой;
невозможность гибки. Проблематично придать материалу радиусную форму без использования специальных технологических приемов.

Как работает арматура

Монолитный бетон — и прочный, и долговечный, и универсальный материал. Но у него есть один большой изъян — он хрупкий. Именно поэтому, чтобы придать всей монолитной конструкции устойчивость к деформациям и разрушению, бетон укрепляется своеобразным «скелетом» — арматурным каркасом. Именно арматура удерживает общую конструкцию: например, стальной прут на растяжение прочнее бетона в две сотни раз — и после заливки и застывания вся масса приобретает единые свойства.

Так что, если мы хотим получить прочный бетонный монолит, нужно, чтобы внутри него обязательно был каркас из арматуры. Это касается подавляющего большинства случаев: и для фундамента, и в перекрытиях, и в лестницах, и в других монолитных конструкциях.

Арматурный каркас бывает плоским (горизонтальный или вертикальный) или пространственным. Выбирается способ монтажа в зависимости от того, какую работу должна выполнять конструкция.

Фото: sdelai-lestnicu.ru

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.

Диаметры композитной арматуры

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;
армирования фундаментов всех типов (плитных, ленточных, столбчатых);
армирования полов и стяжек;
укрепления стен и газобетонных блоков и монтаж монолитных армопоясов.

Армирование фундамента стеклопластиковой арматурой

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:

Материал классифицируется по первой группе химической стойкости, его можно использовать в кислотах и щелочных средах.
Стеклопластиковая (далее — с.п.) арматура (АСП) имеет в 3 раза большую прочность на разрыв, чем стальная. Это позволяет использовать при строительстве изделия меньшего диаметра.
Вес АСП в 4 раза меньше, чем у металлопроката — с.п. арматура имеет плотность 1.9 кг/м3, металлическая — 7.9 кг/м3.
Композитная арматура для фундамента стоит на 50-60% дешевле, чем металлопрокат с аналогичными эксплуатационными характеристиками.
АСП отличается удобством транспортировки без необходимости привлечения грузовых автомобилей — прутки диаметром до 10мм поставляются в бухтах произвольной длины, стометровая бухта стержней 8 мм весит около 7.5 кг.
АСП обладает низкой теплопроводностью, она не образует мостиков холода в кладке из газобетонных блоков либо внутри железобетонной конструкции.
С.п. арматура для фундамента является диэлектриком, они не проводит электричество и не подвергается коррозии под воздействием блуждающих токов.
Срок эксплуатации АСП превышает 80 лет.

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.

Новое или просто хорошо забытое старое

Так что же все-таки это за материал – композитная арматура? Полимерный высокопрочный стержень с рифленой наружной поверхностью. Состоит из неметаллических волокон, собранных в пучок, и эпоксидных или полиэфирных видов смолы, играющей роль связующего вещества.

В зависимости от вида неметаллических волокон композит носит своё конкретное название. Чаще всего используется стекловолокно, такая арматура получила название стеклопластиковой. Реже применяется базальтоволокно и углеволокно. Соответственно название такого вида – базальтопластиковая и углепластиковая.

Уже в середине прошлого столетия вопросами применения стеклопластиковой арматуры занимались во многих странах. Причины – недолговечность стальной арматуры вследствие неизбежной коррозии и не безграничность запасов железной руды.

Выдающийся советский учёный Бурков, одним из первых в мире, уже в 1941 году, выдвинул идею армирования бетона стеклопластиковой арматурой. В 50-х годах в СССР было начато первое опытное производство композитных видов арматуры.

Параллельно проводился целый цикл исследования преднапряженных изгибаемых элементов с ней. Были разработаны технические правила по изготовлению композитной арматуры, выполнено ряд рекомендаций по проектированию различных бетонных конструкций с её использованием и определены области применения. В шестидесятых – семидесятых годах стеклопластиковое армирование применялось в конструкциях из лёгкого бетона, а также в различных типах фундаментов, балках, сваях, ригелях, всевозможных плитных конструкций укрепления откосов, насыпей и так далее.

Применялась композитная арматура (в основном стеклопластиковая) и при строительстве мостов. Клееный деревянный мост впервые в мире был сооружен в 1975 году в Советском Союзе. Балки этого моста, изготовленные из еловой древесины, армировались четырьмя пучками из преднапряжённых стеклопластиковых стержней. В 1981 году в Приморье был сооружён мост с металлическими пролётными строениями, предварительно напряжёнными затяжками из стеклопластиковых стержней. Был возведён мост с армированием конструкций стеклопластиковой арматурой в районе Хабаровска. Сдан в эксплуатацию в 1989 году.

Композитная арматура, для изготовления различных конструкций, широко используется и в других странах. Так Канада мировой лидер применения композитных видов арматуры при постройке мостовых настилов. В США, Японии и многих европейских странах она широко распространена при строительстве современных автомагистралей, сооружений различного назначения, мостов и других объектов. В Японии её серийно применяют при строительстве сейсмостойких домов. В последнее время крупнейшим производителем и потребителем композитной арматуры становится Китай.

Особенности производства и монтажа

Любой вид стеклопластиковой арматуры производится из сырьевого волокна, связанного полимерными смолами, в который добавляется отвердитель и ускоритель твердения. Все компоненты определяются производителями в зависимости от применяемых технологий, от типа и назначения элементов, которые будут армироваться изготовленной стеклопластиковой арматурой.

Материал производится на специальных технологических линиях. Сначала стекловолокно пропитывается смолой, отвердителем и ускорителем реакции. После этого оно пропускается через фильер, где отжимается лишняя смола. Тут же стекловолокно уплотняется, и приобретает форму – условно гладкую или с анкерными ребрами и технологически заданный диаметр.

На следующем этапе происходит вязка композитной стеклопластиковой арматуры – на нее наматывается дополнительная навивка в виде жгута, чтобы повысить адгезию. После этого она направляется в печь, где полимерные смолы с отвердителем схватываются. Полученные изделия укладываются в бухты или разрезаются на хлысты нужной длины.

Скрепляются прутки пластиковыми хомутами или зажимами. Край армирующей сетки должен отступать от опалубки на 50 мм, что позволит создать . Это делается подручными средствами или пластиковых фиксаторов. Если прут выступает за пределы опалубки, ее нужно обрезать ножовкой по металлу или болгаркой с алмазным или абразивным кругом.

Согнуть стеклопластиковую арматуру на площадке без специального оборудования невозможно. После того, как на прут перестает действовать усилие, он снова возвращает первоначальную форму. Если размягчить его температурой, и все же согнуть, он потеряет расчетные характеристики. Единственный выход – заказать предварительно изогнутый стеклопластиковый элемент на заводе, в этом случае они полностью будут отвечать техническим и эксплуатационным требованиям.

Удобство использования

По этому параметру стеклопластиковая арматура мало отличается от стальной. Она намного легче, но при индивидуальном малоэтажном строительстве масса арматуры несущественна. Стеклопластик нельзя сварить, но и стальную арматуру сегодня предпочитают вязать нержавеющей проволокой или пластиковыми хомутами. Резать композитную арматуру болгаркой очень легко. Единственный важный нюанс: стеклопластиковый пруток нельзя изогнуть на стройплощадке, а заказанные у производителя гнутые изделия обойдутся дорого, к тому же их придётся долго ждать. Отсутствие жёсткого непрерывного армирования в углах может сказаться на прочности конструкции, но выход есть: ничто не мешает комбинировать прямые стеклопластиковые прутки с гнутыми стальными.

С помощью крючка

Для вязки применяется специальная термообработанная проволока диаметром от 0,8 до 1,2 миллиметров, которая достаточно пластична и не теряет своих свойств, даже при многократном сгибании и скручивании.

Фиксация прутьев проволокой производится специальным вязальным крючком. Так же существует винтовой крючок, который позволяет механизировать процесс и уменьшить общую трудоемкость.

Но применение данного способа не рационально для масштабных работ, например для плитного фундамента.

Для композитных стержней рекомендовано использование оцинкованной проволокой — она снизит вероятность возникновения коррозии, что положительно скажется на сроке службе фундамента.

Самодельный вязальный крючок

Самодельные крючки делаются по шаблону, как и модели, изготавливаемые на производстве. При их производстве используют арматуру, которую затачивают сбоку и сгибают в тисках. Ручку делают из расплавленного пластика, а после накручивают. Также для ручки может быть использована трубка из полимеров.

Арматура вяжется ими схематично, надежно, с обязательным соблюдением расстояния между узлами. Поэтому самодельные крючки также отлично подходят для вязки.

Связывание кусачками

Еще один способ вязания арматуры ленточного фундамента своими руками. Используется при необходимости связать несколько проволочных узлов потому, что при долгой работе с плоскогубцами сильно устанут руки. При больших объемах работ намного более предпочтительно использовать другой инструмент.

Вязальный пистолет для арматуры

Набор для увязки каркаса

В стандартный комплект современные производители включают:

Механизм с электроприводом, который создает узел и обрезает проволоку.
Аккумулятор с отдельным блоком питания. Его наличие упрощает выполнение работ в автономном режиме, без подключения соединительных проводов к сети питания 220 V.
Чехол, предназначенный для закрепления инструмента на поясе монтажника.
Инструкции по эксплуатации и чемоданчик для транспортировки и хранения.

Проволока для пистолета предлагается в намотанном виде, на небольших катушках. Производители настоятельно рекомендуют применять только сертифицированные расходные материалы, чтобы продлить срок службы техники, сохранить гарантийные обязательства.

Следующие преимущества пригодятся при выборе такого варианта:

высокое качество связанных с одинаковым усилием узлов;
увеличение производительности в 2-4 раза по сравнению с ручными методиками;
снижение утомляемости;
возможность выполнения рабочих операций в широком температурном диапазоне.

Для объективности анализа надо не забывать о некоторых ограничениях.

Такой аппарат подходит для скрепления открытых узлов

Проникновение в нижний ярус, сложные угловые места с крупной техникой затруднительно.

Поэтому в реальной ситуации современное техническое оснащение дополняют специальным крючком

Качественная проволока для пистолета стоит дорого

Приобретать это оборудование для реализации разового плана не имеет смысла. Дешевле – взять его в аренду на необходимое количество дней. Следует приобрести достаточное количество расходных материалов и дополнительные приспособления для выполнения рабочих операций вручную.

Преимущества композитной арматуры

К преимуществам стеклопластиковых изделий по сравнению с металлическими аналогами следует отнести:

Малый вес. Для арматуры с пластиковыми стержнями используются прутья меньшего сечения, благодаря чему общий вес конструкции снижается почти вдвое. Например, стеклопластиковый стержень диаметром 8 мм будет весить всего 0,07 кг/п м, в то время, как металлический прут с таким же сечением весит 0,395 кг/п м. Благодаря меньшему весу транспортировать пластиковые изделия можно даже на легковом автомобиле, тогда как для металлической арматуры потребуется большегрузная машина.

Устойчивость к коррозии. Стеклопластиковые изделия не окисляются и не воздействуют с влагой.
Диэлектрические показатели. Композитные пруты – это радиопрозрачные диэлектрики, которые отличаются инертностью к электричеству и радиоволнам. Именно поэтому пластиковая арматура считается самым хорошим материалом для возведения медицинских центров, лабораторий и прочих специализированных сооружений.
Химическую устойчивость. Агрессивные компоненты, такие как: бетонное молочко, битум, морская воды, растворитель или солевые составы, со временем оказывают негативное воздействие на металлические профили. В свою очередь, композитные материалы остаются инертными к такому «соседству».
Температурный диапазон. Композиты можно применять при режиме от -60 до +120 градусов.
Высокую теплопроводность. Показатель проводимости тепла у стеклопластика составляет 47 Вт/м*К, а у металла – 0,5 Вт/м*К.
Повышенные прочностные показатели. Прочность композитного материала на растяжение значительно выше, чем у металлического изделия. При одинаковом диаметре пластиковая арматура выдерживает в 3-4 раза больше продольных нагрузок.
Долгий срок эксплуатации. Производители композитных материалов утверждают, что такая арматура прослужит более 150 лет. Проверить это пока что невозможно, однако рекордный зафиксированный срок службы пластикового армокаркаса составил 40 лет.
Скорость монтажа. Стеклопластиковые стержни быстро нарезаются обычной болгаркой и вяжутся при помощи пластиковых хомутов.

Кроме этого, благодаря повышенной упругости пластиковые изделия выпускаются практически любой длины.

Тем не менее, не будем торопиться с выводами, касательно того, какая арматура лучше. Справедливости ради стоит рассмотреть также и негативные стороны стеклопластиковых стержней для армирования монолитных бетонных построек.