Арматура стеклопластиковая: технические характеристики и сферы применения

Металлическая арматура считается надёжным вариантом для формирования «скелета» монолитного бетона. И сегодня её важность и необходимость в строительстве не подвергается сомнению, хотя на рынке появился и стабильно прогрессирует новый вид арматуры – композитная или стеклопластиковая (СПА). «Новым» материал можно назвать весьма условно, он пришёл на рынок 50 лет назад. Для России стеклопластик был неактуален до недавнего времени, у нас достаточно ресурсов для производства собственного металла по разумной для строительства цене.

В то же время, стеклопластиковая арматура по ряду свойств догнала и перегнала металл, а выводы о прочности и долговечности материала можно сделать и на мировом опыте эксплуатации СПА.

Структура композитной арматуры

Из стеклопластикового волокна с полимерной связующей пропиткой изготавливается строительный материал в виде рельефных стержней заданной величины – стеклопластиковая арматура. Структура материала:

Внутренний стержень. Служит обеспечением основных функциональных характеристик. В изготовлении используются волокна из стеклопластика. Они размещаются в структуре стержней параллельно либо в виде плетения «косичкой», далее заливаются полимерной смолой.
Наружное покрытие. Выполняется способом навивки на внутренний стержень композитных волокон либо напылением на него мелкофракционного абразива.

Арматура для армирования фундамента

Традиционно для армирования использовали металлические прутья. Их композитные аналоги появились сравнительно недавно, в конце второй половины 20 века, и постепенно начали вытеснять изделия из металла.

Стеклопластиковая арматура

Композитная арматура по материалу, из которого ее изготавливают, делится на следующие разновидности:

стеклокомпозитную (пластиковую, стеклопластиковую) – АСК;
углекомпозитную – АУК;
арамидокомпозитную – ААК;
базальтокомпозитную – АБК;
комбинированную – АКК.

Первый вариант получил наибольшее распространение. Связано это, с одной стороны, с более низкой его ценой (по сравнению с аналогами), а с другой – с приемлемыми эксплуатационными свойствами.

Арматуру из пластика изготавливают из смеси таких материалов:

стекловолокна штапельного;
связующих полимерных веществ, например, эпоксидно-диановой либо эпоксидной смол;
добавок, предназначенных для улучшения технических характеристик продукции.

Технология производства стеклопластиковых изделий заключается в следующем алгоритме действий:

стекловолокно разматывают, формируя из него жгуты;
пропитывая их специальными связующими составами, получают нужное сечение у изделий;
по спирали обработанные полимерным веществом жгуты обматывают шнуром из стекловолокна;
полученные заготовки полимеризируют в печи;
прутья нарезают на фрагменты требуемой длины либо сматывают бухтами.

Арматура из пластика может быть гладкой либо с ребрами (профилированная).

Каркас из стеклопластика формируют горизонтальными рядами в виде сетки, закрепляемыми на определенном уровне вертикальными перемычками. Продольные пруты принимают на себя основную нагрузку, поэтому их выбирают большего сечения и укладывают с шагом не более 0,3 м. Расстояние между поперечными и вертикальными стержнями варьируют от 0,3 до 0,8 м в зависимости от предполагаемой нагрузки. Также их диаметр может быть меньше, чем у продольной арматуры.

Места пересечений прутьев и углы фиксируют с помощью пластиковых стяжек либо вязальной проволоки сечением 0,8-1,2 мм. Последний вариант предполагает использование специального пистолета либо крючка для увязывания. Стержни стыкуют с нахлестом.

Пластиковая арматура – это современная альтернатива стальным изделиям. Укладывание стеклопластиковых стержней для армирования основания выполняется по аналогичной с металлическими прутьями схеме.

Типоразмеры и параметры

Диаметр производимой СПА варьируется в диапазоне 4 – 18 мм. Изделия выпускаются в виде мерных прутов либо в бухтах.

Общая длина арматуры в бухте зависит от используемого в её изготовлении технологического оборудования. СПА диаметром 12 мм и более предлагаются потребителю исключительно в виде прутков.

К основным параметрам, влияющим на область применения, относятся вес одного метра и диаметр композитного прутка.

Дополняющей характеристикой можно считать шаг навивки, но сегодня практически все производители выпускают арматуру с шагом 15 мм.

Технология постройки.

Для постройки ленточного фундамента используются точные расчеты и конкретный план действий. Для начала выкапывают траншею в длину от 30-80 см. Ее габариты рассчитывают от необходимых данных о замерах, массы и площади будущей конструкции.

Потом в зависимости от типа земли, условий и габаритной массы высчитывается закладочная глубина. Обычное стандартное заглубление составляет от 60-80 см, но при индивидуальных подсчетах глубина ленточного фундамента может быть абсолютно иной.

Создается своеобразная прослойка-подушка с добавлением гравия, которая будет улучшать укладку. Ее необходимо очень сильно полить. Создается стеклопластиковая арматура для ленточного фундамента площадью 10 мм. Ее монтаж происходит на кирпичи или на прочие возможные опоры с расчетом, чтобы от низа оставалось 5-10 см.

Начальные прутики монтируют с учетным и программным расстоянием от стенок котлована в 10 см, затем с равным промежутком в 40 см туго закрепляют вертикальные и поперечные стойки. На них фиксируют первые два верхних прутика из арматуры и привязывают между собой поперечными прутьями.

Стеклопластиковая арматура.

Разновидности стеклопластиковой арматуры.

Делается форма (опалубка) фундамента. Для этого берется обрезная дощечка в ширину 25 мм, и сколачиваются из нее прямоугольники нужного размера (с учетом замеров фундамента), который должен быть выше уровня земли где-то на 30 см. После этого из приготовленных прямоугольников собирают коробку и устанавливают на место фундамента, ставят распорные бруски и посыпают грунт.

Готовая форма заливается бетоном. Если же были использованы опорные столбы, то они должны быть вмонтированы и точно выровнены по уровню заливки бетона. Делается это все, исходя из расчетов и полученных данных.

Сферы применения

В связи с востребованностью стеклопластиковой арматуры в строительстве, производители стали предлагать изделия не только в традиционном исполнении, — бухтах и прутках. На рынке появились стеклопластиковые армирующие сетки и готовые армокаркасы в различных вариантах исполнения по форме и габаритным параметрам.

Композитная арматура применяется при выполнении ряда строительных работ и изготовлении строительных конструкций:

Армирование конструкций из монолитного бетона: стен, колодцев, покрытий, фундаментов.
Укрепление кладки из штучных стеновых материалов, — кирпича, камня, а также блоков пористых и облегчённых всех видов.
В устройстве дорожных покрытий и укреплении насыпей.
Возведение зданий с применением технологий несъёмной опалубки.
Обеспечение гибких связей несущих, облицовочных, укрепляющих слоёв в устройстве многослойных стен и иных конструкций.
Изготовление опор ЛЭП и железнодорожных шпал.
Применение в качестве дюбелей для крепления теплоизоляции сооружений.
Устройство инженерных коммуникаций, канализации, водоотведения.
Создание мелиоративных систем.
Особую популярность композитные изделия получили у дачников и владельцев приусадебных участков. СПА используется на дуги теплиц, для создания декоративных и хозяйственных ограждений, поддержки плодовых деревьев.
Читайте также: Битумная гидроизоляция: виды, характеристика и технология устройства

Фундаментные плиты

Технология армирования фундаментных плит при малоэтажном сторительстве не выше трех этажей с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Правильная замена на стеклопластиковую арматуру гарантированно приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической. Принцип армирования фундаментых плит стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется шлифовальной машинкой — «болгаркой».

Ребристые и гладкие стержни

Ребристый профиль изделиям необходим для улучшения сцепления с бетонной смесью. Иногда, с этой же целью, поверхность арматуры в процессе застывания посыпается песком.

Стеклопластиковые стержни с гладкой поверхностью не могут иметь должного сцепления с бетоном, — поэтому они менее востребованы в качестве арматуры для бетонных работ.

Но цена гладких прутов значительно ниже, поэтому есть смысл использовать их в качестве вспомогательных изделий с минимальной нагрузкой при сборке каркаса для армирования.

Этапы возведения фундамента.

Стеклопластиковая арматура.
Подготовка стеклопластиковой арматуры к строительству фундамента.

Для самостоятельной установки ленточного фундамента вам необходимо:

точный расчет земельных характеристик
данные о климатических, тектонических и гидравлических данных на месте будущего забора
рытье места траншеи
расчёт стеклопластиковой арматуры для фундамента
установка короба
закладка опалубки
дренаж и гидравлические каналы (при необходимости)
гидроизоляция (по необходимости)
заливка ленточного фундамента бетоном
высыхание фундамента

Любое начало установки фундамента начинается с изучения зоны будущей установки: ее характерные наземные и подземные данные, тип грунта, влажность воздуха. Немалую роль играет и время года для заливки.

Предпочтительней выполнять такие операции в теплое время года, когда прошли периоды заморозков и дождей. При укладке фундамента осенью или зимой можно получить плохой, треснутый фундамент и плохую опору для постройки как следствие этого. Четкое соблюдение расчетов, данных для рытья траншеи, позволят избежать ошибок и получить хороший результат. При использовании фанерного листа для опалубки есть возможность провести покраску, что хорошо будет видно для заливки бетона.

Преимущества композитной арматуры

Благодаря сочетанию неметаллических волокон и связующего композитного состава арматура из стеклопластика приобрела дополнительные качества и свойства, активно используемые на практике:

незначительный удельный вес, что снижает затраты на транспортировку и облегчает монтаж;
не требуются сварочные операции;
предел прочности, почти вдвое превышающий аналогичный параметр металла;
химическая стойкость;
низкий уровень теплопроводности в сочетании с широким температурным диапазоном эксплуатации;
высокий показатель диэлектрической проницаемости.

Преимущества самого материала дополняются особенностями технологического процесса:

все нити сердцевины одинаково напряжены, что усиливает прочность СПА;
поток нити на этапе скручивания очищается от всевозможных загрязнений, что обеспечивает оптимальный расход компонентов при изготовлении и способствует снижению итоговой стоимости изделий;
для повышения химической стойкости и повышения адгезии с бетоном арматура покрывается слоем винилэфирной смолы.

Пластиковая арматура – особенности стройматериала

Пластиковая арматура, предназначенная для повышения прочности конструкции из бетона, имеет свои особенности.

Главное отличие данного материала – легкий вес, а также двухслойная конструкция:

внутренний слой представляет собой сердцевину прутка, состоящую из продольных нитей, залитых композитной смесью. Сердцевина повышает сопротивляемость материала влиянию разрывающих и сжимающих нагрузок;
внешний слой сформирован группой нитей, закрученных по спирали. Характерное расположение наружных волокон повышает стойкость прутков к кручению, а также улучшает контакт полимерной арматуры с бетоном.

Полимерные нити повышают рабочие свойства композитных стержней, которые успешно конкурируют со стандартной металлической арматурой. Отличительные особенности стеклоарматуры:

пониженная в 4-5 раз масса по сравнению со стальными стержнями. Основное преимущество материала позволяет облегчить работы и уменьшить расходы, связанные с транспортировкой;
полимерный материал по стойкости к растяжению двукратно превосходит сталь. Это позволяет с уменьшенными параметрами наружного диаметра обеспечивать требуемый запас прочности;
устойчивость к коррозионному разрушению и нейтральность к воздействию агрессивных жидкостей. Полимерные прутки сохраняют свои свойства во влажной среде;
уменьшенный по сравнению со сталью коэффициент теплопроводности. Полимерный материал позволяет осуществлять строительство и ремонт домов, предотвращая образование перемычек холода;
возможность сборки силовых каркасов без электрической сварки. Это упрощает процесс фиксации прутков, а также снижает объем затрат.

Для производства этой строительной арматуры используется стеклопластик

Особенности конструкции и эксплуатационные характеристики позволяют использовать стеклоарматуру вместо стальных прутков для решения широкого комплекса задач.

История применения СПА в зарубежных странах

В 80-х годах ХХ века в Германии (Дюссельдорф) впервые была использована пластиковая арматура при усилении мостов из бетона. Автомобильно-пешеходный двухпролетный мост шириной 15 м с армированными стеклопластиковыми стержнями пролетами 21,3 и 25,6 м имел максимальную неподвижную нагрузку для транспорта до 600 кН. Такие параметры значительно превышали показатели всех конструкций, которые ранее эксплуатировались на территории страны.

В Японии в 1986 и 1988 г.г. были введены в эксплуатацию мосты с принципиально новой технологией армирования с применение углепластиковых стержней. Также неметаллическая арматура начала интенсивно использоваться в процессе сооружения, реконструкции японских портов и пирсов.

В США 90-е года прошлого столетия являются пунктом отсчета в использовании высокотехнологичной стеклопластиковой арматуры Parafil (впервые стержни применены при обустройстве фундамента и реконструкции полов в рамках проекта по реставрации госпиталя Сан-Антонио в штате Техас). Высокая коррозийная стойкость и прочность канатов из пластиковой арматуры обуславливают применение нового армирующего материала в условиях повышенной химической активности и влажности, в которых полностью разрушаются стальные элементы. Канаты обеспечивают изготовление балок, плит, элементов конструкций, которые не теряют своих свойств при эксплуатации в морской воде.

По опыту европейских стран пластиковая арматура Parafil активно используется в процессе строительства бетонных мостов (для армирования пролетов, балок, соединения отдельных элементов конструкции). Также армирующие канаты нашли широкое применение при ремонте бетонных конструкций на территории разных штатов, в качестве вант на платформах для добычи газа и нефти в открытом море.

Великобритания по праву считается инноватором в сфере применения СПА. Английская компания Statestyle, Ltd разработала новую технологию производства сеток Fibremesh-G из стеклопластика: на поверхность конструкции из пластиковых стержней наносится специальная пропитка из смеси полиэфирных смол, которые при застывании образуют плотный защитный слой, не подвергающийся разрушению. Сетки активно применялись в строительстве при выполнении общестроительных и отделочных работ.

Сравнение характеристик арматуры стальной и стеклопластиковой

Не стоит сравнивать и оценивать арматуру стальную и композитную, разделяя по комплексу характеристик на оценки «хорошая» или «плохая». Есть точные определения, когда стеклопластиковая арматура применяться не должна, а когда может быть лучшим решением.

Как правило, обоснованием любого выбора становятся технические характеристики стеклопластиковой арматуры и её конкурента из металла.

Сравнение указанных видов арматуры неизбежно, так как они имеют сходные параметры и сферы применения, а значит, могут взаимно заменяться при соблюдении определённых условий.

Отмостки вокруг зданий

Отмостка — это полоса шириной от 0,6м до 1,2 м, которая примыкает к фундаменту или цоколю здания с уклоном.

Уклон отмостки должен быть не менее 1% (1 см на 1 м) и не более 10 % (10 см на 1м).

Отмостку вокруг здания рекомендуется возводить с использованием стеклопластиковой арматуры, так как главная задача отмостки — это отвод поверхностных дождевых и талых вод от стен и фундамента дома. Отмостка с применением стеклопластиковой арматуры прослужит в несколько раз дольше, так как у стеклопластиковой арматуры высокие антикоррозийные свойства, что препятствует возникновению трещин в бетоне.

Недостатки

Популярность стеклопластиковой арматуры обоснована рядом безусловных достоинств, но материал имеет и недостатки, способные перечеркнуть все преимущества.

Низкий модуль упругости

Этот показатель означает, что композитные изделия не следует использовать для армирования монолитных перекрытий либо их участков. В случае крайней необходимости применения именно СПА, — необходимо провести тщательные технические расчёты.

Низкая термическая устойчивость

Стеклопластиковая арматура – это самозатухающий материал, который не может стать распространителем огня в бетонных конструкциях. Но при высоких температурах изделия СПА резко теряют свои функциональные прочностные характеристики, что ограничивает сферу применения композитной арматуры.

Потеря прочности

Арматура из стеклопластика со временем снижает либо утрачивает прочностные характеристики (полимерные органические связи разрушаются — так называемый процесс «старения» органики). Процесс ускоряется при воздействии на арматуру щелочных сред. Во избежание этого недостатка следует применять композитные изделия с добавлением редкоземельных металлов.

С учётом всех перечисленных, даже уникальных достоинств арматурных стеклопластиковых прутов, их применение допускается только в условиях и конструкциях, где материал не будет испытывать разрушительных для него нагрузок и воздействий.

Бетонные площадки для проезда и парковки автомобилей.

Перед началом армирования сверху под бетонную площадку на песчаную подушку засыпают слой щебня в 5 см и уплотняют его. Армирование стеклопластиковой арматуры усиливает бетонную структуру, поэтому при устройстве площадки под стоянку автомобиля без нее не обойтись. Бетонирование площадки для проезда и парковки автомобиля осуществляют при помощи стеклопластиковой арматуры, которую нарезают прутьями необходимой длины. Рекомендуется использовать стеклопластиковую арматуру диаметровом Ф6.

Каркас из арматуры изготавливают непосредственно на месте укладки и не займет много времени. Стеклопластиковые прутья размещают крест-накрест и в точках стыковки перевязывают проволокой.

Нюансы и особенности

Как и о всяком относительно новом строительном материале, об СПА в профессиональной и дилетантской среде имеется много противоречивых мнений. Попробуем разобраться в подлинности и обоснованности некоторых суждений.

О сгибании СПА

Необходимость согнуть арматуру достаточно часто возникает в ходе строительства, непосредственно на объекте. Но стеклопластиковые стержни невозможно согнуть качественно непосредственно на месте её установки, — в этом отличие её от металла. Строители часто считают это минусом СПА, но не критическим. Есть два приемлемых решения:

Гнутые элементы заказываются производителю заранее, если есть проект армирования или хотя бы понимание необходимости сгибания.
Возможно применение смешанного армирования. В этом случае композитные пруты соединяются с угловыми элементами из металлической арматуры.

О нормативной базе на использование СПА

Противники стеклопластиковой арматуры в строительстве утверждают, что её использование на стройке незаконно, так как отсутствуют нормативы и стандарты на её применение. Это всего лишь полуправда. На самом деле применять композитные стержни разрешено ГОСТом, никто не вправе запретить реализацию проекта с проверенными экспертизой расчётами нагрузок. Но проблема есть, — это отсутствие программ и утверждённых моделей расчёта конструкций для использования композитной арматуры. Но для малоэтажного строительства в подобных нормативах и программах нет нужды. Построить небольшой дом или дачу с использованием СПА можно, для чего можно воспользоваться примерными нормами и советами знающих профессионалов.

О цвете композитных стержней

Изначальный, стандартный цвет СПА – светло-желтоватый. Как более редкий вариант, – чёрный, если исходным материалом является базальт. Придать привлекательность композитным прутам призван цвет, — это ход скорее маркетинговый, необходимостью он не вызван. Но на рынке произошёл некий информационный вброс: якобы окрашивающие добавки в композите улучшают его характеристики.

Поэтому сразу поставим точку: цвет никак не влияет на качество стеклопластиковой арматуры. Возможно, какую-то роль цветовые решения играют при использовании СПА для хозяйственных нужд на дачах и в садах.

Армирование промышленных бетонных полов

Армирование промышленных бетонных полов с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Правильная замена на стеклопластиковую арматуру при армировании промышленных бетонных полов так же приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической.

Принцып армирования стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.