Для придания бетонной конструкции повышенной прочности и долговечности применяется армирование стальным прокатом. Для некоторых зданий нежелательно использовать металл, поэтому в качестве альтернативы была разработана стеклопластиковая арматура. Расскажем о ее свойствах, плюсах и минусах.
Характеристики армирующего композита
Бетон очень популярен в строительстве. Высокая прочность, устойчивость к воде, химикатам, перепадам температур и другим разрушающим факторам – вот неполный перечень его достоинств. Но и здесь не обошлось без минусов. Материал при растягивающих и изгибающих нагрузках сопротивляется не слишком активно, в результате на готовой конструкции очень скоро появляются трещины и другие дефекты.
Снизить напряжение и распределить равномерно нагрузки помогает армирующий каркас внутри бетонного тела. В основном используется арматурный прокат, но в последнее время в малоэтажном строительстве все чаще приобретается АСП.
Композитная неметаллическая продукция производится из:
1. Штапельного стеклянного волокна, получаемого в результате расплава неорганических элементов: кварца, извести и так далее. Чаще всего стекловолокно используется как отличный теплоизолятор, но и его армирующие свойства не стоит принижать.
2. Полиамидного наполнителя, который улучшает прочностные свойства продукции.
3. Полимерного связующего термореактивного типа. Это может быть эпоксидная, эпоксидно-диановая винил-эфирная смола и другие.
4. Специальных присадок, обеспечивающих материалу достаточную степень прочности и пластичности.
Единый стандарт отсутствует, поэтому каждый производитель подбирает рецептуру самостоятельно. Принятый в 2012 году межгосударственный стандарт ГОСТ 31938-2012, действующий на территории СНГ, регламентирует состав различных видов композита и базовые технические характеристики стеклопластиковой арматуры (сопротивление разрыву, модуль упругости и др).
Методики расчета и техники проектирования конструкций из цементного бетона с использованием композитного армирующего каркаса не разработаны. Архитекторам приходится самостоятельно искать коэффициенты и пересчитывать все показатели с учетом низкого модуля упругости, теплостойкости и длительной прочности полимерного материала. Единственный источник информации – это рекомендации производителей.
Стеклопластик имеет вид стержней круглого сечения, диаметр готовой продукции варьируется от 4 до 18 мм. Длина изделий зависит от метода упаковки: пруты нарезаются по 12 м, а бухты – 12-100 м. Стоимость выражается сочетанием «рубли/погонный метр».
Производители предлагают купить АСП с двумя видами поверхности:
- Периодической или рифленой. Композитный стержень обмотан плотно скрученным стекловолоконным канатом, поверх которого наносится слой прозрачной термореактивной смолы. По утверждению разработчиков такая форма обеспечивает лучшее сцепление с бетоном.
- Условно-гладкой. Поверхность покрыта обсыпкой – мелкофракционным кварцевым песком.
Где применяют арматуру из стеклопластика:
1. В малоэтажном строительстве жилых и коммерческих зданий, а также строений промышленного и хозяйственного назначения (фундамент, стены, перекрытия, перегородки).
2. При устройстве септиков, формировании дорожного полотна, тротуаров.
3. В производстве фасонных изделий.
4. Для армирования промышленных полов, настилов, ограждений, мостовых конструкций.
Достоинства и недостатки
Первое, что отмечают покупатели – это малый вес арматуры. Прут металлопроката диаметром 6 мм весит 0,222 кг/пог. м, а композитный стержень – 0,05 кг/пог. м. То есть разница в массе – семикратная.
Стеклопластик отличается следующими плюсами:
1. Инертность к агрессивным средам, включая щелочное бетонное молочко, различные растворители, битумные смолы, морскую воду и многое другое. Может применяться при строительстве гидроэлектростанций и плотин, молов, причалов и других объектов. Приветствуется использование композитной арматуры для фундаментов, возводимых на почве с высокой щелочностью или повышенной кислотностью.
2. Неподверженность коррозии.
3. Радиопрозрачность и абсолютная магнитоинертность. Прекрасно подходит для строительства зданий (включая фундаментное основание, стены и перекрытия), предназначенных под лабораторные установки, испытательные комплексы.
4. Коэффициент термического расширения композита почти идентичен аналогичному показателю бетона.
5. Легкость перевозки, простой монтаж. Стеклопластиковая арматура в бухтах легко умещается в багажнике легкового автомобиля, а для монтажа достаточно приобрести пластиковые хомуты.
Перечислим наиболее известные минусы:
1. Неустойчивость к повышенным температурам. Свыше +120 °С эпоксидное связующее плавится и стеклопластик начинает терять форму, течет.
2. Из-за малой модульной упругости прут растягивается, что плохо сказывается на бетоне, ведь нагрузки не распределяются, могут появиться трещины, расслоения.
3. Во время заливки бетона металлическая арматура демонстрирует отличную устойчивость, не расшатывается. В противоположность этому композитный каркас начинает прогибаться и деформироваться, что создает дополнительные трудности рабочим.
4. Для связки перекрестий рекомендуется использование пластиковых хомутов, в крайнем случае – вязальной проволоки; сварка недопустима.
5. Угловые области, криволинейные конструкции, места вывода стержней над бетоном для последующей связки с колоннами и тому подобное невозможно сформировать, поэтому применяется металлопрокат.
Производители в качестве плюса указывают стоимость:
- Стальной прокат 8 мм, прут 6 м – 48 рублей.
- Композитный стержень 8 мм длиной 6 м – 78 руб.
Из-за солидного числа минусов продукция из стеклокомпозитных материалов не получила широкого распространения в строительстве.
Сравнительный анализ
Основное назначение арматурного каркаса – нивелирование растягивающих и изгибающих нагрузок. И стеклопластик, и металл используются в одних и тех же областях. Сравним оба вида изделий по физико-механическим свойствам.
Показатель | Стеклопластик | Арматура металлическая |
Модуль упругости | 30-55 кН/мм2 Растягивается при повышении нагрузок | 200 кН/мм2 Устойчива к повышенным нагрузкам |
Теплопроводность | 47 Вт/м*К | 0,5 Вт/м*К |
Масса | От 0,03 кг/погонный метр | От 0,222 кг/п.м |
Габариты | Длина – 6-100 погонных метров Диаметр – 4-18 мм | Длина – 6-12 погонных метров Диаметр – 4-80 мм |
Взаимодействие с водой, кислыми и щелочными растворами | Инертна, устойчива к коррозии | Ржавеет, разрушается |
Температурный предел | При температуре ниже -15 °С начинается процесс стеклования полимерного связующего. Материал становится хрупким, поэтому его использование в северных широтах нежелательно. При температуре свыше +120 °С термореактивная смола плавится, прут теряет форму | Температура плавления стали начинается от +1400 °С. Природные низкие температуры никак не отражаются на металлопрокате и его свойствах. |
Взаимодействие с магнитными полями и радиоизлучением | Инертна | Создает помехи |
Срок службы | До 30 лет (по утверждению производителей) | Не менее 40 лет |
Экологичность | Если купить арматуру высокого качества, то выделения формальдегида, фенола и других вредных веществ укладываются в предельно допустимые. | Не выделяет вредных веществ |
Стеклокомпозит в сравнении с металлом слабее работает на растяжение, что отрицательно сказывается на прочности бетонной конструкции.
Диаметр арматуры из стеклопластика, мм | Цена в рублях за 1 п.м |
4 | 10 |
6 | 12 |
8 | 18 |
10 | 25 |
12 | 36 |
14 | 47 |
16 | 60 |
18 | 76 |