Композитная арматура: основные свойства, отзывы экспертов и особенности применения (120 фото)

(англ. fibre-reinforced plastic rebar, FRP rebar) — неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отверждённых. Арматуру, изготовленную из стеклянных волокон, принято называть стеклопластиковой (АСП), из базальтовых волокон — базальтопластиковой (АБП), из углеродных волокон — углепластиковой. Для сцепления с бетоном на поверхности композитной арматуры в процессе производства формируются специальные рёбра или наносится покрытие из песка.

Что она собой представляет

Армирование из стеклопластика существует еще с 60-х годов прошлого столетия, но ее использование было ограничено вследствие высокой стоимости. Стеклопластиковую арматуру для фундамента делали исключительно для сурового климата, где обычная арматура из стали быстро выходила из строя, подвергаясь коррозии. Стеклопластиком армировали опоры мостов и другие ответственные конструкции, которые эксплуатировались в суровых погодных условиях.

Но химическая промышленность не стоит на месте, ее постоянное развитие привело к значительному падению цен на стеклопластик. Этот момент и стал решающим в доступности стеклопластиковых прутов, которые применяют в современном строительстве для строения любых конструкций.

Гибкий подход к нуждам строителей

Арматура может изготавливаться разных размеров. Под требования проекта заказывается любая строительная длина. На фото композитной арматуры можно увидеть, что в сечении она представляет собой стержень диаметром от трех до двадцати миллиметров с рифлением, причем в зависимости от особенностей строительных работ рифлению можно придать продольное или спиральное направление. В большинстве случаев наилучшее сцепление с бетоном обеспечивает обмоточный профиль под углом 45 градусов к оси стрежня.

Арматура без проблем сворачивается и обладает естественной гибкостью. Она позволяет эксплуатацию строительных объектов при серьезном разлете температур, свойственным местностям с самым суровым климатом. Высоко оценивается также упругость на изгиб и способность арматуры восстанавливать начальное положение после нагрузки.

Достоинства и недостатки

Применение стеклопластиковой арматуры в укреплении фундамента имеет свои преимущества и недостатки.

К основным достоинствам относятся:

• Смотанный в бухты материал легко можно транспортировать на собственном транспорте. Этим производится снижение затрат на строительство частного объекта.
• Арматура имеет небольшой вес, чем облегчает работу с ним. Исключается привлечение дополнительной рабочей силы и специальной техники. Стеклопластик более чем в 4 раза легче металла.
• Устойчивость к коррозии. Самым главным недостатком стальной арматуры является ее быстрый выход из строя в результате «съедания» алла ржавчиной. Стеклопластиковым прутам не страшна влага и агрессивная среда. Ее можно применять для фундамента с добавлением различных модификаторов, например, противоморозных веществ.
• Стеклопластик плохо удерживает тепло и совсем не проводит электрический ток. Бетонный фундамент не обеспечивает теплоизоляцию здания, поэтому всегда ложится слой утеплителя, в этом случае арматура из стеклопластика большой роли не играет. А вот плохая электропроводимость защищает конструкцию от удара молнии. Имеет электромагнитную прозрачность, чем не мешает прохождению радиоволнам.

Исследование сцепления с бетоном

В 2013 году была изобретена композитная арматура с гладкой навивкой. В этом же году отечественные исследователи опытным путем изучили, как такой пруток работает с бетоном. Результаты исследований опубликованы в журнале «Промышленное и Гражданское Строительство» выпуск №9 от 2013 года. Авторы работы:

• А. В. Бенин, кандидат технических наук, доцент, зав. Механической лабораторией им. проф. Н.А Белелюбского (ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ПГУПС));
• С. Г. Семенов, инженер (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»).

Испытания образцов проводились в механической лаборатории им. проф. Н.А Белелюбского на испытательной электромеханической машине Shimadzu AGX-300. Ученые изучали, как хорошо прутки с ребристой и гладкой намоткой, а также обычная арматура периодического профиля из стали работали вместе с бетоном В35. Результат отражен в таблице и графике:

Доказано, что гладкая навивка производства Алиен Технолоджис (ТУ 2296-001-30604955-2012) превосходит по силе сцепления все типы арматуры – и стеклопластиковую, и металлическую.

И еще немного об особенностях материала

• Стоимость. Здесь выигрыш не значительный. Стеклопластик выше по стоимости стали почти на 30%, но вследствие того, что можно брать тонкую арматуру, затраты сравниваются.
• Прочность при растяжении. Рассматриваемый материал превосходит сталь в этом показателе в 2-3 раза.
• Безшовность. Резать прут нет необходимости, потому что в одной бухте ее 100 или 150 метров. Металлическую арматуру режут, чтобы доставить на объект, а потом сваривают в единую конструкцию, а все швы – это слабые места в фундаменте. Стеклопластиковую арматуру вяжут без единого шва.
• Стеклопластиковый материал можно купить в том количестве, сколько это необходимо. Она уходит вся, не оставляя обрезков.
• Для монтирования стеклопластиковой арматуры для фундамента не требуется сварочный аппарат и подобные инструменты.
• Бетон получается без трещин в результате равных значений коэффициента теплового расширения материалов.

Характеристики

Основные свойства композитной арматуры согласно таблице №4 ГОСТ31938-2012:

Чтобы оценить основные преимущества композитов для бетонных каркасов, рассмотрим характеристики неметаллической арматуры в таблице относительно стольных стержней аналогичной прочности:

Арматура композитная полимерная в сравнении со стальной в равнопрочной замене:

На это стоит обратить внимание

Плюсов стеклопластикового армирования в укреплении фундамента много. Посмотрим, какие у данного материала выявлены недостатки. Самым главным недостатком этого материала является низкий показатель прочности на излом.

Он в разы ниже такого же показателя металлической арматуры. Поскольку у него небольшая гибкость, стеклопластиковый прут не может взять на себя растягивающее усилие. Это будет действовать на бетон, поэтому ее требуется применять в бетонах, уже максимально подвергнутых растяжению. Стеклопластиковый прут можно применять ограниченно, потому что она должна быть уже в растянутом виде.

Данную арматуру не рекомендуется применять в массовом строительстве.

Композитная арматура. Стекло прочнее металла?

В истории человечества технологии производства строительных материалов никогда не стояли на месте, различными темпами двигаясь вперёд, отвечая на потребности растущего населения. В приоритете всегда ставилась быстрота изготовления и монтажа изделий, долговечность, а также уменьшение их стоимости путём использования более дешёвых ресурсов. Исключением не стало изобретение и применение композитной арматуры. Когда в далёких шестидесятых годах двадцатого века первые образцы этого уникального строительного материала поступили на стройку, немногие верили, что пришла замена, казавшейся тогда незыблемой традиционной стальной арматуре. Но как показало время, их сомнения не подтвердились. Композитная арматура заняла достойную нишу и широко используется в наши дни во всём мире. Основной компонент этой арматуры – стеклоровинг, который представляет собой прядь белого цвета, состоящую из некрученых нитей стекловолокна. Эти нити связанны между собой полимером на основе эпоксидной смолы.

Для удобства доставки арматуру скручивают в бухту, длина которой может зависеть от пожеланий заказчика. Композитная арматура устойчива к деформации и достаточно гибкая, что позволяет ей при разматывании бухты выпрямляться, как пружина, и за недолгое время принять свой первоначальный вид. Композитная арматура имеет несомненное преимущество над своим металлическим аналогом. Композитная арматура не знакома с коррозией, электропроводностью и усталостью металлов, её вес меньше примерно в 5 раз, что при компактных размерах не создаёт лишних хлопот при транспортировке и погрузочно-разгрузочных работах. При испытаниях на разрыв она обошла на прочность многие классы стальной арматуры. Среди других достоинств этой арматуры следует выделить её кислостойкость и защиту от воздействия морской воды, практически полное отсутствие теплопроводности, радиопрозрачность. Композитная арматура не теряет своих свойств при сверхнизких или сверхвысоких температур (их диапазон колеблется от -70 до +90 градусов по Цельсию), а также под воздействием электромагнитных полей. Конструкции, построенные с её помощью, служат в среднем 70 лет, что в два раза выше, чем при использовании стальной арматуры.

Композитная арматура используется повсеместно при строительстве различных сооружений. Благодаря износостойким качествам и защите от едких жидкостей, ей отдают предпочтение при возведении морских и береговых сооружений, в некоторых компонентах химической инфраструктуры, дабы снизить вероятность утечки вредных веществ. С годами она всё больше находит своё применение при восстановительных и ремонтных работах, в дорожном и железнодорожном строительстве, при возведении мостов, домов, узлов канализации и водоканала. Со временем этот список только удлиняется, так как композитная арматура находит всё новые области своего применения.

В наши дни технология производства композитной арматуры настолько высока, что позволило не только существенно снизить затраты на её изготовление, но и превзойти по дешевизне металлического аналога. Поэтому многие заказчики, уже оценившие преимущества этого материала, оставляют только положительные отзывы, что, несомненно, ведёт к ещё большему наращиванию использования именно этого вида арматуры в различных областях промышленного и гражданского строительства.

Что говорят специалисты

Чтобы понять, насколько хороша или плоха стеклопластиковая арматура для фундамента, отзывы специалистов и даже серьезные исследования не дают конкретных рекомендаций по ее использованию. Поэтому данный материал можно использовать на свой страх и риск.

Можно просто изучить возможности стеклопластика в конкретной ситуации, если, допустим, он использовался в строительстве ленточного фундамента. Тогда мнение экспертов реально отображает практические результаты и анализы причин.

Если конкретики нет, то эти отзывы можно назвать рекламной или антирекламой. Использовать стеклопластик разрешается, если предъявлены высокие требования по коррозии, диэлектрическим и теплопроводным свойствам.

Как применяют стеклопластик в строительстве

Арматура из стеклопластика хорошо зарекомендовала себя в промышленном строительстве, но в малоэтажном – постепенно набирает популярность. Используя технические характеристики арматуры можно четко обозначить, где применять стеклопластик, а где металлический прут.

Стеклопластиковое армирование с успехом применяется при укреплении берегов рек и водоемов, на участках дорог, находящихся под воздействием агрессивной среды.

В строительстве частных домов армирование стеклопластиком делается в следующих конструкциях:

• Ограждающих конструкциях из бетона. Не применяется для несущих стен и перекрытий.
• В фундаментах.
• Для кладки стен из газобетона и пенобетона.

Правда, применение для выкладывания стен из газобетона требует использование арматуры, толщиной от 6 мм.

Кроме того, в углах стены требуется армировать металлическим прутом, поэтому получается комбинированное армирование.

Ссылки[ | ]

• ГОСТ 31938-2012 [2]Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия
• ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

Армирование фундамента стеклопластиком

Если взять во внимание, что фундамент из стеклопластиковой арматуры делается в малоэтажном объекте, то применяется прут диаметром до 8 мм.

Порядок армирования фундамента стеклопластиком состоит из нескольких шагов, где выделяют следующую последовательность:

1. Делается расчет необходимого количества и диаметра прута.
2. Производится сооружение опалубки. Если она используется не однократно, то ее следует закрыть пергаментом, чтобы защитить от пагубного действия влаги и цемента.
3. Расстановка меток уровня, по которым потом заливают бетон в опалубку.
4. Готовится основа – подушка из битого кирпича или из смеси песка и гравия, на которую будет ложиться арматурная сетка. Ее требуется уложить на расстоянии 5 мм от бортиков фундамента.
5. Укладка арматуры из стеклопластика. Если применяются несколько слоев, то первый кладется на подушку, а все последующие слои ложатся на вертикальные стойки арматуры.
6. Соединение арматуры. В представленном вопросе, как вязать стеклопластиковую арматуру, остается ключевым моментом? В фундаментах ленточного и свайного типа применяется соединение из пластиковой стяжки, обеспечивающих гибкое соединение. В монолитных типах – применяется пайка с использованием паяльной лампы.
7. Привязка вертикальных прутьев, продольных и поперечных, которые одинаковы по размеру с нижней сеткой арматуры.
8. Заключительным этапом является заливка фундамента бетоном.

Особенности материала

Новый материал для армирования имеет некоторые особенности:

• Легкий, по сравнению с другими материалами. Поэтому его легко перевозить, не нужно арендовать грузовик.
• Не имеет мостика холода.
• Обеспечивается определенная прочность при растяжении.
• Укладывается слоями без ограничения. Можно нарезать монтажными ножницами.
• Бетон не образует трещин даже при низких пределах температуры.

Материал легко соединяется и нарезается. На это не используется много времени и дополнительные механизмы или рабочая сила. Вследствие того, что стеклопластик не реагирует на различные добавки в бетон, его удобно использовать при зимнем строительстве.

Подводим итоги

Важно помнить, что стеклопластиковая арматура – это довольно новый материал в отечественном строительстве. Он недостаточно изучен и не проверен временем. Если решили применить его в личном строительстве, вы берете ответственность за его свойства на себя.

В целом материал отлично проявляет свои положительные свойства в некрупном строительстве – хозпостроек, бань, гаражей и прочих сооружений на участке. Использовать же в крупном строительстве его нежелательно – лучше дождаться проведения тестов современными методиками.

Технологии изготовления[ | ]

Метод «Needletrusion»[ | ]

НИИЖБ разработал новый способ безфильерного изготовления композитной арматуры периодического профиля – метод нидлтрузии.

При таком способе производства стержень, состоящий из волокнистых нитей, пропитанных полимерным связующим, сначала разделяют на отдельные части, пропускают по раздельным каналам, после чего вновь соединяют с одновременной спиральной оплеткой и натягом обмоточного жгута, внедряющегося в пучок волокон. Авторами получены патенты на технологию производства арматуры.

Арматура, изготовленная методом нидлтрузии, имеет высокие анкерующие свойства в бетонной среде, надежное крепление спиральной обмотки на силовом стержне, а также высокие физико-механические свойства.

Метод «Planetrusion»[ | ]

Технология изготовления неметаллической арматуры способом безфильерной протяжки.

Метод «Pulltrusion»[ | ]

Технология формирования и отверждения пропитанных полимерным связующим волокон стержня протяжкой через систему фильер с постепенно уменьшающимся сечением.[2]