Стеклопластиковая арматура относится к композиционным материалам. Представляет собой стержни из стеклянных волокон, соединённых полимерным связующим. Благодаря инновационным технологиям, она обладает рядом новых технических свойств и в последнее десятилетие получила широкое распространение в строительстве. Это связано также и с появлением заводов. Она имеет некоторые преимущества по сравнению со стальной, что позволяет рассматривать её в качестве альтернативы последней.
Как её изготавливают?
Состав сырья:
Этапы процесса производства:
Характеристики
Положительные свойства:
| Материал | Бетон | Сталь | Стеклопластик |
| Коэффициент линейного расширения,°C -1 | (7-15)∙10-6 | (13-15)∙10-6 | (9-12)∙10-6 |
Для получения полной картины практический интерес представляет сравнение разновидностей:
| Параметр | Стальная арматура класса АIII | На основе стеклопластика |
| Временное сопротивление при растяжении, МПа | 390 | 700-1200 (в зависимости от диаметра стержня) |
| Модуль упругости, МПа | 2∙105 | 0,45∙105 |
| Плотность, кг/м3 | 7800 | 1900 |
| Относительное удлинение, % | 0,19 | 2,2 |
| Диаметр стержня, мм | 6-80 | 4-25 |
| Длина, м | 6-12 | 6-100 |
| Электропроводность | Проводит ток | Диэлектрик |
| Теплопроводность, Вт/(м∙°C) | 36 | 0,1-0,4 |
Минусы композитной арматуры:
- Низкий модуль упругости (в 3,6-4,4 раза меньше, чем у стальной) существенно ограничивает возможности применения. Другими словами, во столько же раз надо увеличить сечение стекловолокна по сравнению с металлом для обеспечения одинаковых относительных удлинений бетона. Использование этих материалов в пределах одного конструктивного элемента (для снижения стоимости строительства) недопустимо, лучше выбрать что-то одно.
- Низкая жаропрочность. Теряет несущие свойства, начиная с температуры 150°C (стальная лучше сопротивляется — держит до 500°C). Причина в том, что полимерный пластик имеет низкую теплостойкость (при высокой у стекловолоконных прутов). Применение с точки пожаробезопасности ограничено объектами, где полностью исключена возможность таких температурных воздействий.
- Гнутые элементы необходимо специально заказывать на заводе. Характеристики композита не позволяют выполнить его гибку на стройплощадке (сталь хорошо гнётся подручными средствами).
- При резке образуется вредная пыль, требуется тщательная защита глаз и дыхательных путей от стеклянных игл.
- Постепенное (со временем) снижение прочности, что недопустимо для фундаментов и ограждающих конструкций здания.
- Разрушается под действием щелочи.
Необходимо учитывать влияние температуры окружающего воздуха на прочность стеклопластика: с понижением до минус 40°C она повышается на 40 %, с увеличением до плюс 300°C — снижается на 60 %.
Сфера применения
Производится в виде стержней диаметром от 4 до 25 мм с рифлёным или гладким профилем. Технические характеристики позволяют использовать её в качестве арматуры для фундаментов, при возведении морских сооружений, укреплении дорожных насыпей и откосов дорог, бетонных ёмкостей. Рекомендована в качестве рабочей при обустройстве объектов из бетона (фундаменты, ограждающие конструкции) в зонах повышенной сейсмичности (до 9 баллов).
Применяется в жилищном и промышленном строительстве с целью:
Виды армирования
В зависимости от агрессивности среды выделяют три способа:
- Внешний — для защиты бетона путем создания непроницаемой для воды и воздуха оболочки из стеклопластиковых листов.
- Внутренний — когда монтаж стали невозможен из-за окружающей среды и вместо неё используется композитная арматура. Для усиления прочности также хорошо добавлять в бетон при изготовлении конструкций рубленные стеклопластиковые волокна, которые могут быть расположены хаотично или ориентированы требуемым образом.
- Комбинированный — если внешнего усиления недостаточно для обеспечения прочности, дополнительно к нему размещают внутренние стержни.
Из прутьев стеклопластика различных диаметров могут изготавливаться сетки. Крепление в их узлах производят с помощью отожженной стальной проволоки, но гораздо лучше использовать фиксаторы из полимерных материалов.
О предварительном напряжении
Так как модуль упругости стекловолоконной арматуры значительно меньше, чем у стальной, то её применение для бетонных работ изготовитель предлагает выполнять только с предварительным напряжением.
Без этого используется не более 1,2 % прочности стеклопластика. Предельный параметр относительного удлинения бетона составляет ориентировочно ɛ=2∙10-4, модуль упругости композита Е=0,45∙105 МПа. По закону Гука возникающее напряжение на разрыв составит: σ = ɛ∙Е = 2∙10-4∙0,45∙105 = 9 МПа (при предельном значении 700 МПа).
Как реализуют предварительное напряжение? Перед заливкой бетоном арматуру растягивают, а после укладки и твердения — отпускают. В результате она сжимает бетон и получается конструкция с более высокими несущими способностями, увеличенными на величину напряжения сжатия.
Известны три способа предварительного натяжения:
- На упоры — с помощью приспособлений производят вытягивание стержней с последующей укладкой бетона.
- Натяжение на бетон — производят гидравлическим домкратом, при этом прутья размещают в специально выполненные каналы, в которые затем вводят петролатум.
- Навивка на изделие.
Применение арматуры на основе стекловолокна в России растёт, что связано с появлением стандартов и СНиП по этому материалу и растущим интересом к новому продукту у проектных, строительных, торгующих организаций и рядовых застройщиков. Что касается промышленного использования, то выдающиеся свойства (коррозионная стойкость к агрессивным средам, радиопрозрачность, непроводимость электрического тока, низкая теплопроводность и вес) находятся вне конкуренции и успешно реализуются при возведении морских сооружений, дорог, фундаментов.
Относительно малоэтажных построек монтаж композитов имеет неоднозначный характер. В положительных отзывах строителей отмечается лёгкость транспортировки и перемещения, возможность отрезать любой размер и хранить под открытым небом, более низкая цена по сравнению со сталью.
Однако существует мнение с осторожностью применять такую арматуру из-за её низкой упругости и с обязательными точными расчётами, особенно для силовых конструкций (фундаменты, перекрытия). К недостаткам относят и невозможность согнуть стержни под требуемым углом, например, при упрочнении газоблочных кладок.
Более радикально настроенные строители считают, что при устройстве каркаса фундамента или перекрытия в малоэтажном домостроении такие свойства, как радиопрозрачность, непроводимость тока избыточны и не используются, а необходимые (огнестойкость, пластичность) — отсутствуют. Поэтому и выбор этого материала для нагруженных конструкций (фундамент, несущие стены) недопустим.
За рубежом композитное армирование широко и успешно применяется уже десятилетия и для фундаментов, и в малоэтажном строительстве на основании точных расчётов и с созданием предварительного напряжения, даже при заливке полов.
Стоимость
Целесообразно обращаться на завод или в его официальные региональные представительства, обладающие необходимыми профессиональными знаниями и опытом по данной тематике.
Цены на стеклопластиковую арматуру с периодическим профилем в зависимости от диаметра (модуль упругости — 55 ГПа, временное сопротивление растяжению — не менее 1,2 ГПа).
| Диаметр, мм | Вариант поставки | Вес 1 погонного метра в кг | Замена металлической, ø | Цена за метр, рубли | Цена за бухту 50 м, рубли |
| 4 | Бухта 50 или 100 м | 0,025 | АIII-6 | 9 | 450 |
| 6 | 0,045 | АIII-8 | 12 | 600 | |
| 8 | 0,085 | АIII-10; АIII-12 | 18 | 900 | |
| 10 | 0,135 | АIII-14 | 23 | 1150 | |
| 12 | 0,200 | АIII-16 | 34 | 1700 | |
| 14 | Хлысты 6 или 12 м | 0,270 | АIII-18 | 47 | — |
| 16 | 0,360 | АIII-20 | 65 | — | |
| 18 | 0,475 | АIII-22 | 80 | — | |
| 20 | 0,600 | АIII-24 | 120 | — | |
| 22 | 0,700 | АIII-36 | 155 | — | |
| 25 | 0,985 | АIII-40 | 185 | — |
Изготовители и продавцы композитной арматуры предлагают «равноценную» замену традиционной стальной (четвёртый столбец таблицы), причём диаметры определены по физико-механическим свойствам (без учёта удлинения под нагрузкой). В этом случае цена неметаллической оказывается ниже.
Расчёт по одинаковому относительному удлинению при равной растягивающей силе в пределах упругой деформации даёт обратную картину.
| Диаметр стальных прутьев, мм | Диаметр стеклопластика, мм |
| ø6 | ø12 |
| ø8 | ø16 |
| ø10 | ø20 |
Прежде, чем купить арматуру, необходимо учитывать не только её стоимость, но и функциональное назначение, и возможность грамотного воплощения в объекте. Конечно, если речь идёт о тротуарной плитке, а не о фундаменте дома, то ответ на вопрос, что лучше приобрести — стеклопластик или металл — не имеет значения.
