Особенности композитной арматуры

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.

Перечень недостатков углепластиковой арматуры

К основным недостаткам композитной арматуры следует отнести ее относительно высокую стоимость. Правда, благодаря малому весу можно компенсировать стоимость арматуры расходами на перевозку, нарезку, монтаж. Следующий недостаток – ломкость. Прут может сломаться от удара, от попыток изогнуть, а любая микротрещина снижает прочность. И, наконец, низкая огнестойкость – всего 600°С. В случае пожара арматура расплавится внутри бетона.

Стеклопластиковые прутья

Видео по теме: Композитная арматура — сравнение со стальной

Публикации по теме

Использование полимерной арматуры для фундамента

Преимущества и недостатки использования композитной арматуры

Характеристики пресс-подборщиков для минитракторов

Преимущества и недостатки

Стекловолоконная арматура новый строительный материал, набирающий популярность, обладает характеристиками, позволяющими использовать ее для несущих конструкций. К ее преимуществам относят:

• Устойчивость к коррозии. Можно использовать стеклопластик в агрессивных средах. По этому показателю данный материал в 10 раз превосходит металл.
• Низкая теплопроводность, составляющая 0,35 Вт/м∙⁰С, что позволяет повысить теплоизоляцию бетонного монолита, устраняет риск появления мостиков холода. Для сравнения показатель теплопроводности у стали — 46 Вт/м∙⁰С.
• Высокое удельное сопротивление позволяет применять ее при строительстве мостов, железнодорожных конструкций, линий электропередач и других сооружений, где существует риск пробития электрическим током под высоким напряжением.
• Малый удельный вес, что позволяет снизить давление конструкций на поверхность грунта, фундамента. Средняя плотность этого материала 1,9 кг/м³, а у стали в четыре раза больше – 7,9 кг/м³.
• Стоимость армирования стеклопластиком почти в 2 раза ниже, чем металлическим прутом.
• Применение в широком диапазоне температур. Она не теряет своих свойств в при температурах от -60 до +90⁰С.
• В отличие от металла, стеклопластик имеет схожий с бетоном коэффициент термического расширения, поэтому монолит с таким армированием, при перепадах температуры не растрескивается.
• Для монтажа армирующей сетки не понадобится сварочный аппарат, ее достаточно соединить пластиковыми жгутами и фиксаторами.

Как любой материал, полимерная арматура на основе стеклопластика имеет недостатки, которые учитываются при эксплуатации:

Недостаточная устойчивость стеклопластика к высоким температурам, смолы, применяемые для связи волокон, возгораются при температуре 200⁰С. Для частных домов или подсобных помещений это не проблема, но на промышленном объекте, где бетонный монолит должен быть огнеупорным, применение данной арматуры неприемлемо.

• Почти в 4 раза меньший показатель модуля упругости по сравнению со сталью.
• При подготовке сетки, согнуть композит под нужным углом практически невозможно, из-за низкой прочности на излом, такие элементы приходится заказывать на заводе.
• Один из минусов стеклопластиковой композитной арматуры – она не позволяет делать жесткое армирование, а его прочность со временем незначительно, но снижается.

Преимущества и недостатки неметаллической арматуры

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

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

Сравнение параметров композитной и стальной арматуры

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

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

Таблица равнопрочной замены металлической арматуры на стеклопластиковую

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

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

Это интересно: Бур тисэ своими руками

Стеклопластиковая арматура характеристики изделий от ведущего производителя Пласт-Композит

– ведущий отечественный производитель качественной, экологически безопасной и доступной по стоимости композитной арматуры. В нашем каталоге представлена вариативная по форме, размеру и варианту упаковки (бухты, хлысты) стеклопластиковая арматура, характеристики которой значительно лучше, чем у традиционных и более дорогостоящих аналогов из металла.

Узнайте смоимость нашей композитной арматуры.

Благодаря применению выполненной нами композитной арматуры с отменными характеристиками:

• Снижается сметная стоимость возведения объекта любого масштаба и назначения – от компактного жилого дома до глобальной промышленной площадки;
• Повышается прочность, устойчивость и срок эксплуатации готового здания/сооружения;
• Значительно сокращаются или полностью исключаются дорогостоящие ремонтные и восстановительные работы.

Сравните нашу стеклопластиковую арматуру с металлической арматурой.

Технология изготовления

Краткий техпроцесс подготовки стеклоровинга:

• подготовка исходного сырья — для придания материалу тягучести его расплавляют;
• вытяжка нитей толщиной до 20 мкм;
• нанесение на нити промасливателя;
• формирование пучков из множества нитей, т.е. собственно, стеклоровинга.

Ровинг – это основа будущей арматуры.

Поэтому для изготовления композитной арматуры очень важно использовать качественное сырье. Для снижения стоимости изделий допустимо добавлять стекло, полученное в результате рециклинга

Для снижения стоимости изделий допустимо добавлять стекло, полученное в результате рециклинга.

Процесс подогрева и разделения нитей осуществляется на агрегатах линии.

Оборудование настраивается на изделия определенной длины и диаметра.

1. Заправленные в шпулярник нити поступают на устройство натяжения, выполняющее несколько функций. Станок равномерно распределяет возникшие в нитях внутренние напряжения и располагает их в форме пучка.
2. Связки с нанесенным масляным составом обсушивают и прогревают нагретым воздухом.
3. Подготовленные связки нитей опускают в ванны, заполненные нагретым связующим.
4. Калибровочный механизм формирует стержень заданного диаметра. В случае изготовления арматурных прутков с ребрами, на основу навиваются сплеточные нити.
5. Заготовки поступают в туннельную печь. Предварительно по поверхности изделий без навивки распределяется песок мелкой фракции.

Для выхода готового продукта остается только охладить стержни проточной водой, нарезать или смотать в бухты.

Отличия характеристик полимерных и металлических армирующих прутов

Основным конкурентом для пластиковых армирующих стержней является традиционная металлическая арматура, использующаяся в бетонных плитах и перекрытиях. В целом два этих строительных материала очень схожи друг с другом. При этом по некоторым параметрам арматура из стеклопластика демонстрирует заметно более впечатляющие показатели, нежели металлическое армирующее оборудование. В таких условиях стоит провести небольшое сравнение технических характеристик металлической и полимерной арматуры:

• Показатели деформации. Пруты из стали является упругопластическим материалом в то время, как композитная арматура — это идеально-упругий стройматериал;
• Показатели предельной прочности. Металл демонстрирует следующие параметры 390 МПа, а стеклопластик 1300 Мпа;
• Размер коэффициента теплопроводности. Для металлической этот параметр равен 46 Вт/мОС, а для композитной 0,35 Вт/мОС;
• Показатели структурной плотности. Для стальной этот параметр равен 7850 кг/м3, а для стеклопластиковой 1900 кг/м3;
• Параметры теплопроводности. В отличие от стальных конструкций, стеклопластик абсолютно не проводит тепло;
• Стойкость к коррозии. Стеклопластиковая арматура абсолютно не ржавеет. При этом сталь относится к относительно быстро ржавеющему материалу;
• Электропроводимость изделия. Композитный армирующий стройматериал по сути является диэлектриком. Одновременно с этим, одним из недостатков металлической арматуры является возможность проводить электрически ток.

Внешние отличия металлических и композитных стержней.

Особенности монтажа СПА

Свойства и технические характеристики СПА, делают материал практически идеальным для строительства дома своими руками

Для того, чтобы дом был прочным и прослужил нескольким поколениям семьи, важно грамотно выполнить монтаж стеклопластиковой арматуры, учитывая ее недостатки

Горизонтальное армирование фундамента

Укладка СПА для армирования фундамента выполняется после установки опалубки и подготовки площади. После этого укладывают продольный слой прутьев. Для этого берут прутки диаметром 8 мм. На него укладывают поперечный. Для этого берут 6-ти миллиметровую СПА. Эти слои образуют сетку. Узлы соединения фиксируются затяжными хомутами либо вязальной проволокой, диаметр которой 1 мм, в 2 пояса. Соединения выполняют с помощью крючка для вязки арматуры, который можно купить либо изготовить самостоятельно используя толстую проволоку. Для больших объемов работ рекомендуется пользоваться аппаратом для вязки с электроприводом.

Края сетки из прутков должны быть в 5 см от опалубки. Добиться необходимого расположения можно посредством фиксаторов либо обычных кирпичей. Когда сетка готова и расположена правильно, заливают бетонную смесь

Здесь необходимо соблюдать осторожность. Арматура для фундамента АСП не обладает такой твердостью, как стальная

При неосторожной заливке, она может прогнуться или сместиться с заданного положения. Если прутки сместятся, исправить ситуацию после заливки будет крайне сложно.

Для получения прочного фундамента без пустот, залитую бетонную смесь утрамбовывают строительным вибратором.

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:

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.

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 данном случае стеклопластиковую арматуру применяют комбинированно с металлической. Верхний слой необходимо выполнить из стеклопластиковой арматуры, нижний — из металлической.

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.

Требования к производственному помещению

Даже при организации домашнего бизнеса нужно помнить о правилах безопасности. По этой причине любое выбранное для производства стеклопластиковой арматуры помещение должно соответствовать общепринятым нормам во избежание несчастных случаев и проблем с функционированием производственной линии. К основным требованиям относятся:

Помещение для производства стеклопластиковой арматуры должно соответствовать всем требованиям для нормальной работы

• отдалённость от жилых домов положение;
• высота и длина помещения – не менее 2,5 и 22 м соответственно;
• хорошая вентиляция;
• техническое оснащение: подвод воды, электроэнергии и канализации;
• перепад высот – не более 5 см;
• обогрев до 16–18 °C.

Кроме того, на начальном этапе производства понадобится источник энергии мощностью 12 кВт. Затем, после отладки производственного процесса, этот показатель допустимо снизить до 4 кВт. Что касается вентиляции, то наиболее приемлемым будет принудительное проветривание помещения. Туннельной печи требуется отдельная вытяжка, которую можно подключить к общей системе.

К ширине помещения не предъявляется отдельных требований, так как конвейер гораздо более протяжённый в длину, нежели в ширину. Для снижения расходов в случае аренды можно остановить свой выбор на недвижимости за чертой города – даже при одновременном увеличении расходов на транспорт это значительно уменьшит ежемесячные траты на поддержание бизнеса.

Характеристики

Композитная арматура оценивается по техническим параметрам. Этот материал имеет сравнительно малую плотность. Поэтому вес погонного метра стеклопластиковой арматуры, в зависимости от диаметра — от 20 до 420 г.

Пластиковая арматура имеет постоянный шаг навивки — 15 мм. Это оптимальная величина, чтобы при минимальной затрате материала, обеспечить высокий уровень адгезии с бетонным раствором.

Технические характеристики арматуры из стеклопластика сведены в таблицу:

Плотность (кг/м³)	1.9
Сопротивление к нагрузкам на растяжение (МПа)	1200
Модуль упругости (МПа)	55 000
Относительное удлинение (%)	2.3
Зависимость «напряжение-деформация»	Прямая линия с упруголинейной зависимостью вплоть до разрушения
Линейное расширение (мм/м)	9-11
Устойчивость к коррозийным средам	Высокая, не ржавеет
Теплопроводность (Вт/м⁰С)	0.35
Электропроводность	Диэлектрик
Диаметр (мм)	4-32
Длина	Произвольная длина по требованию заказчика

Сравнительная характеристика композитной и металлической арматуры

Для оценки наглядности, сравнительные характеристики металлической и стеклопластиковой арматуры сведем в таблицу.

Свойства	Арматура из стали	Композитная арматура
Показатели пластичности и упругости	Стабильно высокие показатели	При высоких показателях упругости, пластичность материала оставляет желать лучшего
Прочностные характеристики	Средний показатель выносливости 390 МПа	Композит способен выдерживать нагрузку до 1300 МПа
Показатели теплопроводности	Заметно уступает стеклопластику. Коэффициент теплопроводности для металла равен 46 Вт/(м*К).	Стеклопластик проводит тепло гораздо хуже: 0,35 Вт/(м*К).
Удельный вес	Стальной прут весит 7800 кг/м3	Плотность композита значительно меньше и составляет 1900 кг/м3

Помимо данных приведенных в таблице стоит отметить, что композитные материалы практически не проводят электрический ток, что так же можно считать преимуществом.

Как видно из приведенных сравнительных характеристик, однозначно ответить на вопрос какой материал предпочтительнее довольно сложно. Именно по этой причине все большее распространение получают комбинированные варианты армирования.

Основные преимущества

Композитная арматура отличается целым рядом положительных качеств. Среди ее основных преимуществ выделяют:

Небольшая масса. Благодаря этому стеклопластиковые изделия применяются для выполнения самых разных задач. Их можно использовать при усилении легкого бетона, а также различных стройматериалов. Использование композитной арматуры позволяет существенно снизить вес готовой конструкции. Однако если армировать таким способом обычный бетон, готовое изделие все равно будет иметь большую массу.
Невысокая теплопроводность. Теплопроводность конструкции снижается за счет отсутствия мостиков холода, которые возможны при армировании бетона стальными прутьями.
Хорошая гибкость. Благодаря такому свойству появляется возможность отгружать материал в бухтах. В результате обеспечивается компактность транспортировки материала. Перевозить стеклопластик можно даже в легковом автомобиле. Таким образом, можно существенно снизить затраты на перевозку строительного материала. Также за счет большой длины элементов такой арматуры нет необходимости создавать нахлесты. Это повышает прочность конструкции и положительно отражается на стоимости ее создания.

Углепластик является диэлектриком. Прутья из металла пропускают ток, что может способствовать коррозии.
Стеклопластиковая арматура менее подвержена воздействию различных химических веществ

Особенно важно учитывать это свойство при сооружении бетонных изделий зимой. В этот период в бетон обычно добавляют различные солевые растворы, чтобы он быстрее застывал.
Композитная арматура не способна создавать радиопомехи внутри здания, чего не скажешь об изделиях из металла.

Также у материала имеется и немало недостатков, которые стоит рассмотреть подробнее.