Стеклопластиковая арматура для фундамента. Стеклопластиковая или стальная арматура: плюсы и минусы Где можно использовать стеклопластиковую арматуру

Ни одна более-менее крупная бетонная конструкция не обходится без армирующего каркаса. Обыденным стало применение металлопроката круглого сечения для этих целей. А промышленность не стоит на месте и производители активно продвигают ее композитный аналог, а именно – стеклопластиковую арматуру.

Межгосударственный стандарт 31938-2012 регламентирует общие технические условия по полимерной армирующей продукции. Материал представляет собой твердые прутки круглого сечения, состоящие из двух и более компонентов: основы, наполнителя и связующего. Для стеклопластика это:

• Штапельное стеклянное волокно, известное каждому строителю как отличный утеплитель и армирующий элемент.
• Полиамидный фибронаполнитель, придающий готовой продукции повышенную степень прочности на растяжение и разрыв.
• Полимерные термореактивные смолы (эпоксидная, винил-эфирная и другие).

Композитная арматура производится стержнями сечением 4-18 мм. Изделие нарезается и упаковывается либо в шестиметровые связки, либо бухты (длина – до 100 м). Покупателям предлагается 2 вида профиля:

1. Периодический – рифление достигается методом спиральной обмотки прута стекловолоконным тонким жгутом. Сверху для защиты материала наносится слой полимерной смолы.

2. Условно-гладкий – готовая продукция подвергается обсыпке кварцевым песком мелкой фракции для улучшения адгезионных свойств с бетонным составом.

Основное предназначение – армирование стандартных и предварительно напряженных конструкций, которые эксплуатируются в агрессивных средах. Но поскольку температура плавления синтетических связующих начинается приблизительно от +120 °С, а горения – от +500 °С, то возводимые строения должны отвечать требованиям огнестойкости по ГОСТ 30247.0-94, а также условиям пожаробезопасности, указанным в ГОСТ 30403-2012.

Стеклопластик применяется в следующих областях:

• Возведение ограждающих конструкций в малоэтажном строительстве: фундамент свайного, ленточного или ростверкового типа, многослойные или монолитные стены из бетона, кирпича, ячеистых бетонных блоков, перекрытия и перегородки.
• Обустройство дорожного полотна, тротуаров, шпал.
• Усиление стяжки, промышленных полов, настилов, мостовых конструкций.
• Производство фасонных изделий, ЖБИ.
• Формирование каркасов для теплиц, небольших ангаров, щитовых установок.

Компании, занимающиеся возведением домов из древесины и древесных материалов (ОСП или ДСП, арболит), активно используют стеклопластиковую арматуру для крепления нагелей, мест пересечений и т.п. Связано это с тем, что металлические изделия со временем ржавеют, появляются некрасивые потеки, возможно ослабление креплений и связок.

Схема формирования армирующего каркаса из композита идентична правилам работы с металлическим прокатом. Основная задача одна – усилить фундамент, пол или стену в области максимального растягивающего или изгибающего напряжения. Горизонтальная часть располагается ближе к поверхности конструкции с минимальным шагом между «слоями» до 50 см, а поперечные и вертикальные опорные элементы монтируются с интервалом не менее 30 см.

Преимущества и недостатки

Перечислим плюсы стеклокомпозита:

1. Небольшой вес. Композитный стержень диаметром 8 мм весит 0,07 кг/погонный метр, а металлический прут того же сечения – 0,395 кг/п.м.

2. Диэлектрические свойства. Материал инертен по отношению к радиоволнам и магнитным полям, не проводит электричество. Именно благодаря этому качеству применяется для возведения зданий особого назначения: лаборатории, медицинские центры, испытательные комплексы.

3. Химическая стойкость. Продукция отличается инертностью к агрессивным соединениям кислого и щелочного типа (бетонное молочко, растворители, битум, морская вода, солевые составы). Она используется в местностях, где почва отличается высокой кислотностью или щелочностью. Фундамент, сваи и другие подобные конструкции сохранят основные свойства даже при поверхностном повреждении бетонной части.

4. Коррозионная стойкость. Не подвержена окислению, термореактивные смолы не взаимодействуют с водой.

5. Индекс температурного расширения стеклокомпозита сходен с аналогичным показателем цементного бетона, что исключает опасность расслоения при резких перепадах температуры.

6. Простота транспортировки и установки. Упаковывается в связки прутов или сворачивается бухтами. Вес упаковки не превышает 500 кг, поэтому для перевозки можно использовать малый грузовой транспорт или пассажирские автомобили малой грузоподъемности. Для монтажа применяется вязальная проволока или специальные пластиковые хомуты.

А теперь ознакомимся с другой стороной «медали»:

1. Температурные пределы применения стеклокомпозита – от -10 до +120 °С. При минусовых температурах арматура становится хрупкой, легко ломается под нагрузками.

2. Индекс модульной упругости не превышает 55 000 МПа. Для сравнения – аналогичный коэффициент стали составляет 200 000. Столь низкий показатель для композита означает, что прут плохо работает на растяжение. Как результат – появление дефектов на бетонной конструкции (расслоения, трещины).

3. Во время заливки бетона стеклопластиковая продукция демонстрирует плохую устойчивость, сооружение шатается, изгибается.

4. Для связки перекрестий и мест перехлеста применяются пластиковые хомуты. По надежности они серьезно уступают вязальной проволоке и сварке.

5. Углы, криволинейные области, точки вывода стержней для последующей связки со стеной, колонной прорабатываются металлопрокатом. Стеклокомпозит для этих целей категорически не рекомендуется.

6. Высокая стоимость материала. Если стальной прут диаметром 88 мм обойдется в 8 рублей/погонный метр, то цена стеклопластиковой арматуры – 14 руб. Разница не слишком большая, но объем закупки начинается от 200 м и более.

Стоимость в Москве

Отзывы специалистов-проектировщиков однозначны: применение стеклокомпозита следует ограничить исключительно малоэтажным строительством.

Сравнение стеклопластика и металла

Стеклокомпозит позиционируется как альтернатива металлопрокату. Проведем сравнительную характеристику:

1. Деформационные и физико-механические свойства.

Исходя из данных таблицы, стеклокомпозит хуже работает на растяжение и не выдерживает тех нагрузок, что металл. Но при этом первый вид арматуры в отличие от сталепроката не создает «мостиков холода».

2. Реактивность.

Металлоизделия боятся влаги в любом виде, так как она способствует коррозии продукции и ее расщеплению. Материал выдерживает любые минусовые температуры без потери основных свойств, а пожары каркасу не страшны – температура плавления стали начинается от +1400 °С.

Стеклопластик не вступает в реакцию с водой, солевыми, щелочными и кислыми растворами, отсутствует взаимодействие и с такими агрессивными составами, как битум, растворители и тому подобное. Однако при понижении температуры ниже -10 или -15 °С продукция становится хрупкой на излом. Стеклокомпозит относится к группе горючести Г2 (умеренно горючая) и при пожаре может создать дополнительный очаг возгорания.

3. Безопасность.

Сталь – это материал, в составе которого отсутствуют такие летучие примеси, как формальдегид, толуол и прочие, поэтому говорить о выделениях вредных веществ неразумно. Чего нельзя сказать о стеклокомпозите. Связующие термореактивные смолы – это синтетические полимерные композиции, в которых присутствуют различные токсичные компоненты, включая фенол, бензол, всем известный формальдегид и прочее. Поэтому стеклопластик не относится к категории экологичных товаров.

Еще один момент: металлическая арматура проверена временем и наработан огромный опыт ее использования, есть реальные отзывы. Достоинства и недостатки стали отлично известны, разработаны методы преодоления последних. Подтвержденный срок службы составляет в среднем 30-40 лет, того же нельзя сказать о стеклокомпозите. Производители утверждают, что их материал может прослужить не меньше.

Вывод из вышесказанного подтверждает мнение специалистов: арматурный прокат лидирует почти по всем параметрам и заменять его на стеклопластиковый нерационально.

Мнения людей

«При разработке проекта небольшой дачи архитектор предложил на ленточный фундамент использовать стеклопластик. Немного слышал об этом материале, на форумах в интернете чаще всего мнение о нем негативное. В первую очередь из-за отсутствия методик расчета и четких нормативов по замене металла на композит. Разработчик убедил меня в целесообразности такого решения. Отзывы могут быть разные, но опираться стоит на предоставленные рекомендации официального производителя. В документе содержались базовые указания: замещение не по равной прочности, а по диаметру в соотношении 1 к 4. Дом отстроили за полгода, на фундаменте признаков разрушений пока нет».

Ярослав Лемехов, Воронеж.

«Дом из пеноблоков по технологии армируется через каждые четыре ряда. Можно использовать как металл, так и стеклопластиковый композит. Я остановил выбор на последнем. По отзывам такая арматура легко монтируется, нет сложностей со сваркой или перевозкой. Работать с ней очень просто и быстро, затраты времени сокращаются существенно».

Владимир Катасонов, Нижний Новгород.

«Для фундамента под каркасную баню с утеплением хотел выбрать новомодные стержни, но сосед-инженер раскритиковал мое положительное мнение о продукте в пух и прах. По его глубокому убеждению стеклопластик в бетоне – это сплошные недостатки при минимуме плюсов. Если физические свойства металла схожи с бетонной составляющей, то композит очень сложно заставить работать с цементно-песчаной смесью. Из-за этой проблемы появляются негативные отзывы, поэтому применял его для анкеровки многослойных стен. Он также обладает низкой теплопроводностью».

Антон Болдовский, Санкт-Петербург.

«Когда строил сруб, для нагелей и мест соединений вместо металла использовал стеклопластиковую арматуру. Остатки сложил в сарае, спустя год они пригодились. Под кирпичный забор залил небольшую ленту, а для армирования сделал полноценный каркас из композита. Недостатки материала в виде низкого коэффициента сопротивления растяжению не помешали мне возвести хороший прочный забор, который служит уже около трех лет».

Евгений Ковригин, Москва.

При построении любого здания необходим фундамент. Чтобы он был прочнее, в бетон вставляют арматуру. Раньше она изготавливалась исключительно из металла. Современные технологии позволяют производить арматуру из композита. Она имеет свои плюсы и минусы, а потому перед тем, как использовать её при строительстве бани, следует тщательно изучить особенности.

Особенности материала

Арматура, которая изготавливается из различных композитов, нашла применение как в частном, так и в капитальном строительстве

Арматура из композита бывает двух видов в зависимости от материала изготовления. Её производят из стекловолокна или базальтоволокна. Последняя стоит намного дороже, хотя по своим свойствам незначительно превышает качество стекловолоконных прутьев.

Особенность композитной арматуры в том, что она состоит из двух слоёв - внутреннего и внешнего. Внутренняя часть - это сердцевина из волокон, расположенных параллельно. Эти волокна объединены между собой композитом из эпоксидной или полиэфирной смол. Именно от сердцевины зависят характеристики арматуры.

На сердцевину в виде спирали навиты волокна, которые также объединены между собой при помощи композита. Данная часть ответственна за сцепление с бетонным раствором.

Поскольку композитный материал не обладает достаточной прочностью на изгиб, он не подходит для вязания при укладке стальных прутьев. Для этого лучше использовать пластиковые хомуты.

Плюсы и минусы

Крепление углепластиковых прутиков осуществляется специальными хомутами, для скрепления нет необходимости использовать сварку

К достоинствам композитной арматуры относятся:

• небольшой вес;
• стоимость ниже, чем у металлической;
• прочность;
• устойчивость к воздействиям агрессивных сред;
• отличные теплоизолирующие свойства, что является основным преимуществом при строительстве бани;
• не является проводником, а потому не создаёт помех для радиоволн;
• срок службы может составлять 80 лет;
• арматура продаётся в бухтах, а потому длина прута неограничена.

И всё же есть у композитной арматуры и недостатки:

• она не может эксплуатироваться при температуре выше 200°С;
• не слишком упруга. Впрочем, последний недостаток важен лишь при строительстве высотных домов. В фундаменте бани упругость никакой роли не играет.

Если вы не собираетесь нагревать фундамент бани до слишком высоких температур, то лучшим выбором является использование именно композитной арматуры. Прочный и лёгкий материал, который можно нарезать кусками любой длины, обладает отличными армирующими свойствами.

Появление новых технологий на рынке обычно сопровождается широкой рекламой положительных и уникальных качеств конкретной продукции. Пластиковая арматура из стекловолокна появилась не так давно, однако за это время пользователи выявили немало и отрицательных свойств материала, а в некоторых случаях и развеяли мифы о заявленных преимуществах .

При выборе между стеклотканью и металлом следует учитывать реальные эксплуатационные качества материала, о которых и пойдет речь.

Низкий модуль упругости

Мнение экспертов свидетельствуют о том, что пластиковая арматура проигрывает металлу в показателях стойкости к растяжению . Это обусловлено низким порогом упругости, который влечет деформацию стержней в процессе эксплуатации.

Здесь следует вспомнить о первичной функции армирования. В сущности, это скрепляющий каркас, предохраняющий бетонную конструкцию от растяжений . Находясь в обычном состоянии без сторонних нагрузок и металлическая арматура, и стеклопластиковые прутья не тянутся.

Однако, у бетона модуль упругости, то есть подверженность деформации в виде растяжения, значительно ниже и это создает напряжение на арматуру. Соответственно, стеклопластик в большей степени подвержен этому давлению , что снижает его эффективность как скрепляющего бетон элемента.

Недостаточная термостойкость

Хотя материал обладает достаточной защитой от воздействий огня и относится к самозатухающим, такую арматуру можно использовать только в условиях с ограниченным порогом термического воздействия .

По разным оценкам утрата эксплуатационных качеств композита начинается в пределах 300-400 °C. Порог в 600 °C является критичным , но и сам бетон не способен выдерживать такие воздействия.

В частности, арматура утрачивает прочность, ее волокна могут расслаиваться, так как начинается процесс разрушения связующих компонентов. Но, стоит отметить, что это ограничение не относится к большинству жилых объектов. Проводить проектные расчеты на предмет стойкости стеклопластиковой арматуры к термическому воздействию стоит в случаях, когда планируется строительство промышленных и производственных объектов , в которых предполагаются высокотемпературные нагревы.

Исключение сварочных соединений

Мнение экспертов единогласно в этом вопросе. Стеклотканевые прутья нельзя соединять посредством сварочных аппаратов . Поэтому строителям приходится оценивать возможность применения альтернативных средств формирования прочного армирующего каркаса.

Тем, кто также ищет оптимальные способы, как вязать пластиковую арматуру для фундамента, стоит рассмотреть два варианта:

Есть и другой подход к формированию соединений. Он предполагает оснащение прутьев из стеклоткани стальными трубами на концах . Собственно, эти дополняющие элементы в дальнейшем и скрепляются путем сварки.

Миф о равнозначной замене

В числе первых пунктов, посвященных положительным свойствам стеклопластиковой арматуры, производители отмечают высокую прочность. С этим нельзя спорить, но пластиковая арматура для фундамента отрицательные отзывы о которой затрагивают и другие ее качества, в совокупности характеристик не может быть равной заменой металлу . Причем заявления о равнозначной замене не соответствуют действительности, как в положительную, так и в отрицательную сторону.

Мнение экспертов подтверждает, что по критериям прочности металлическую арматуру может заменить аналог из стекловолокна с меньшим диаметром. Казалось, бы такая не равнозначность идет даже в плюс. Но, если подходить комплексно к оценке эксплуатационных свойств материала, то будут выявлены серьезные диспропорции .

Например, 8-миллиметровая арматура из стеклопластика обеспечит необходимую прочность конструкции, но тот же модуль упругости сведет на нет это преимущество. В итоге, по совокупности качеств замена стекловолоконных прутьев 12-миллиметровой металлической арматурой не выиграет, обеспечив достаточную надежность фундаменту.

Сложность обработки

Прочность материала обусловила недостаток в виде невозможности придать изгиб прутьям на стройплощадке . Выполнить данную операцию можно только в заводских условиях на специальных станках. Поэтому планируя строительство фундамента, рекомендуется изначально рассчитать функциональные возможности, которыми обладает пластиковая арматура для ленточного фундамента, договорившись с производителем о проведении дополнительных операций по обработке.

Так, кроме выполнения изгибов стоит рассмотреть и возможность снабжения прутьев упомянутыми трубами для последующего произведения сварки.

Научный прогресс не стоит на месте. Это относится и к строительному сектору производства. Ежедневно на рынке строительных материалов появляются все новые и новые альтернативы устаревшим продуктам. Так дело обстоит и со стальной арматурой. В последние годы набирает популярность такой продукт, как композитная арматура. Эта арматура бывает трех видов: стеклопластиковая , базальтопластиковая и углепластиковая . В ее основу, в зависимости от вида, входят либо стеклянные, либо углеродные, либо базальтовые, либо арамидные волокна и полимерные связующие в виде смол. Внешне она представляет собой пластиковые стержни, имеющие специальные технологические ребра (как у стальной арматуры) или песчаное покрытие.

Ребра и песок на поверхности наносятся с целью улучшения сцепления арматуры с бетоном. Технологический процесс и характеристики композитной арматуры известны уже много лет. Но, не смотря на это и на смелые заявления производителей, о том, что она более прочная, чем стальная арматура, все же лидерство остается за стальной. Возможно ли, что она заменит стальную и так ли она хороша, как ее нахваливают производители? Ответить на этот вопрос можно, лишь рассмотрев все плюсы и минусы композитной арматуры.

Плюсы композитной арматуры

Стойкость к воздействию агрессивных сред . Наиболее важным преимуществом всех видов композитной арматуры является биологическая и химическая стойкость. Эта арматура нейтральна к воздействию микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Она также нейтральна к воздействию воды и обладает высокой стойкостью к различным щелочам, кислотам и солям. Это позволяет использовать ее в тех областях строительства, где стальная арматура показывает плохую стойкость по этим параметрам.

Такими областями могут являться: прибрежные укрепления, мостостроение, дорожное строительство (где идет воздействие противоледных реагентов), бетонные работы в зимнее время, когда в бетонную смесь добавляются различные пластифицирующие, морозостойкие и ускоряющие отвердевание добавки.

Относительно малый вес. По сравнению со стальной арматурой композитная арматура весит в четыре-восемь раз меньше, что помогает сэкономить на транспортных расходах и разгрузке-погрузке. К тому же, за счет малого веса облегчаются и бетонные конструкции, что немаловажно при больших масштабах и объемах работ.

Диэлектричность и радиопрозрачность . Так как пластиковая арматура является диэлектриком, то это позволяет избежать внештатных ситуаций и потерь электричества при неисправной проводке. Также композитная арматура не создает помех для радиоволн, что бывает немаловажным при строительстве коммерческих и других видов зданий.

Долгий срок службы . Благодаря своему составу и структуре, а так же стойкости к воздействию агрессивных сред срок службы композитной арматуры весьма высок. На сегодняшний день зафиксирован рекорд в сорок лет. Производители заявляют, что она может прослужить 150 лет и более , но так как композитная арматура используется в строительстве относительно недавно, то пока это проверить невозможно.

Легкость монтажных работ . Благодаря упругости композитная арматура скручивается в небольшие бухты (диаметром чуть более одного метра, в зависимости от сечения арматуры), что в совокупности с небольшим весом позволяет ее транспортировать на легковом автомобиле. К тому же, монтажными работами может успешно заниматься и один человек, так как технология сборки конструкций относительно проста.

Прочность . Прочность на растяжение у композитной арматуры гораздо выше, чем у стальной. При одинаковых диаметрах прутов композитная арматура выдерживает продольные нагрузки в 3-4 большие, чем стальная арматура.

Отсутствие ограничений по длине . Благодаря своей упругости пластиковая арматура может быть скручена в бухты по 50, 100 и более метров. В то время как максимальный размер стальной арматуры обычно ограничивается 12 метрами.

Минусы композитной арматуры

1. Плохая работа на изгиб. У композитной арматуры модуль гибкости в три-четыре раза меньше, чем у стальной, что может приводить к деформации бетонных конструкций и образованию трещин. К тому же, из-за высокой упругости она не предназначена для изготовления гнутых конструкции (к примеру, углов фундамента).
2. Малый диапазон размеров. В связи с ограниченностью применения композитная арматура выпускается с меньшим разнообразием диаметров, нежели стальная арматура. Диапазон выпускаемых сечений ограничивается размерами от 4 до 32 миллиметров.
3. Ограниченность видов монтажных работ. Монтаж конструкций осуществляется лишь связкой проволокой или пластиковыми стяжками. В то время как стальная арматура также может быть сварена.
4. Низкая термическая стойкость. При температуре более 100-120 градусов композитная арматура начинает плавиться и теряет все свои свойства. Поэтому при пожарах в таких зданиях их дальнейшая эксплуатация может быть опасной.
5. Отсутствие достаточной документации и нормативной базы. Хоть и для композитной существуют Гост, но в большинстве СНиПов расчеты для композитной арматуры либо представлены мало, либо вообще отсутствуют.
6. Повышение хрупкости при отрицательных температурах. Даже при небольших отрицательных температурах композитная арматура становится более хрупкой.

Выводы

Композитная арматура имеет ряд преимуществ и может успешно использоваться во многих областях строительства. Но ряд весомых недостатков не позволяет ей полностью заменить стальную арматуру.

Арматура из стеклопластика имеет множество достоинств - она легкая, прочная, не подвержена коррозии, благодаря чему активно применяется в строительстве. Тем не менее, этот материал имеет и определенные недостатки, которые обычно не являются критическими, но учитывать их все же необходимо. Они несколько ограничивают сферу использования данного материала. Рассмотрим подробнее минусы стеклопластиковой арматуры.

1. Недостаточная термостойкость

Несмотря на то, что стеклоткань, лежащая в основе арматуры, весьма жаропрочна, связующий пластиковый компонент высокую температуру не выдерживает. Это не делает данный материал огнеопасным - по горючести эта арматура соответствует группе Г1 - самозатухающие материалы, но при температуре, превышающей 200оС, она начинает терять свои прочностные качества. Поэтому, если к бетонным конструкциям по любой причине предъявляются требования огнестойкости, использовать для них арматуру из стеклопластика нельзя. Так что пользоваться стеклопластиковой арматурой можно только в тех строительных сферах, где высокотемпературный нагрев полностью исключен. Стоит отметить, что это вполне применимо к любому жилищному строительству и к большей части строительства промышленного.

Стоит также отметить невысокую устойчивость к пожарам: если температура достигает 600оС, бетонный каркас практически остается без арматуры. Следовательно, в пожароопасных местах такая арматура использована быть не может.

2. Низкий модуль упругости

Благодаря низкому модулю упругости арматура из стеклопластика легко изгибается. Если при изготовлении дорожных плит и фундаментов это ни в коей мере не мешает, то при устройстве перекрытий потребуется проведение специальных расчетов. Но при этом упругости оказывается достаточным для того, чтобы из арматуры нельзя было согнуть криволинейные элементы, поэтому такие детали гнут в производственных условиях.

3. Прочие недостатки

Со временем прочность стеклопластиковой арматуры снижается, а под воздействием веществ, имеющих щелочную реакцию, она разрушается. Впрочем, появилась технология, в ходе которой из стекловолокна выщелачиваются редкоземельные металлы, и оно становится нечувствительным к воздействию щелочи.

Многие относят к минусам стеклопластиковой арматуры невозможность соединения сваркой, хотя и металлическую арматуру сейчас предпочитают вязать.

Выводы:

Таким образом, недостатки несколько сокращают область ее применения, но для массового применения в строительных целях совершенно не являются помехой.

2. Низкий модуль упругости