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.

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.

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.

Структура, применение стеклоарматуры

Конструктивное исполнение данного стройматериала зависит от технологии изготовления, используемой производителем. Выпускается в форме прутков, состоящих из двух частей.

Внутренний стержень. Параллельно расположенные или сплетенные между собой нити стекловолокна. Их крепление обеспечивается за счет пропитки полимерной смолой.
Внешний слой. Представляет собой навивку из композитного материала.

Технические параметры:

предел прочности при растяжении от 800 до 1000 МПа;
модуль упругости при растяжении 45 – 50 ГПа;
прочность при сжатии 300 МПа;
прочность при поперечном срезе 150 МПа;
эксплуатационная температура от -30 до 60° C.

Прочностные характеристики арматуры из стеклопластика зависят от диаметра прутка (от 4,0 до 32 мм). Благодаря широкому диапазону из СПА можно делать тонкую сетку, прочные каркасы для несущих конструкций. Стройматериал реализуется нарезанными хлыстами или в виде бухт длиной до 100 метров.

Преимущества СПА

Повышенная влажность, воздействие агрессивных сред приводят к повреждению стальной арматуры, разрушению железобетонных конструкций, дорожных покрытий, полов производственных цехов. Использование стеклопластиковой арматуры помогает избежать развития негативных последствий и увеличить сроки эксплуатации строительных объектов. СПА соответствуют всем стандартам строительной сферы.

Она отличается высокой прочностью, долговечностью. Выдерживает испытания на разрыв, растяжение, превосходит по этим показателям традиционные металлические прутья. Срок службы стройматериала 50-80 лет.
Благодаря высоким антикоррозионным свойствам повышенная влажность и воздействие агрессивных сред не влияют на технические характеристики стройматериала.
Конструкции, созданные на основе СПА, хорошо сохраняют тепло за счет низкой теплопроводности.
Шероховатое покрытие арматуры из стекловолокна обеспечивает прочное сцепление с другими стройматериалами.
Деформация и нарушение целостности не меняют первоначальную форму конструкции.
Диэлектрические свойства, отсутствие намагничивания учитываются при строительстве объектов.
Упаковка в бухты уменьшает расход благодаря сокращению количества нахлестов и применения бесшовной укладки.
Незначительный уровень упругости СПА дает возможность безопасного и быстрого погашения деформирующих вибраций.
За счет небольшого веса снижается общая масса всей конструкции.
Изделия отвечают всем требованиям экологической безопасности.

При использовании композитных материалов не требуется применение сварочного оборудования, устройств для резки металлов.

Металлопрокат продается по весу, а СПА реализуется погонными метрами. У людей, не знающих такой тонкости, создается обманчивое мнение, что металлические изделия обходятся дешевле.

Недостатки

Наряду с достоинствами данный вид строительного материала имеет несколько минусов:

Смолы, связующие стекловолокно, возгораются при температуре 200° C. Нельзя использовать на промышленных объектах, в проектах которых заложен огнеупорный бетонный монолит.
Композитные прутья имеют низкую прочность на излом. Это не позволяет согнуть их под малый радиус самостоятельно. Застройщик вынужден заказывать гнутые элементы у производителя.
Модуль упругости СПА в 4 раза меньше чем у металлопроката.

Перечисленные недостатки необходимо предусматривать на этапе проектирования.

Где используется стеклопластиковая арматура

Области применения СПА:

Армирование фундаментов, стяжек, стен в гражданском и производственном строительстве.
Укрепление автомагистралей, дорог местного значения.
Использование в качестве стержней, сеток в сооружениях из бетона.
Возведение многослойных кирпичных стен, газосиликатных блоков.
Строительство канализационных, мелиорационных сооружений.
Проведение утепления зданий. СПА позволяет увеличить сцепление бетонных плит, между которыми прокладывается утеплитель.
Реконструкция, строительство объектов с повышенной сейсмической устойчивостью.
Возведение сооружений в портах, укрепление побережья.
Армирование конструкций из клееной древесины.

Использование композитной арматуры актуально для конструкций, эксплуатация которых будет осуществляться в контакте с агрессивными средами.

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.

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.

Свойства нового материала

По многим свойствам этот вид арматуры превосходит металлическую:

Прочность. Из-за этого при вязке сетки можно увеличить размер ячейки или же использовать стержни меньшего диаметра с той же прочностью. Оба варианта существенно облегчают готовую конструкцию.
Неподверженность воздействию воды, в том числе морской. Не случайно композитные материалы применяются при портовом строительстве и при прокладке канализационный их мелиоративных сетей.
Устойчивость к кислотам и щелочам. Благодаря этому конструкции становятся более долговечными, в них отсутствует внутреннее напряжения из-за коррозийного набухания.
Низкий показатель теплопроводности. Композитная арматура улучшает эксплуатационные характеристики жилья, так как не является проводником холода внутри бетона.
Легкость и транспортабельность, что дает существенную экономию средств и человеко-часов.

Проектировщики и участники строительного рынка оценили преимущества композитной арматуры. Этот прогрессивный материал более экономичен, и с увеличением диаметра разница в пользу полимерного аналога увеличивается.

Еще один плюс – отсутствие растрескивания, поскольку у неметаллических элементов такой же показатель расширения под воздействием тепла, что и у бетона. Полимерная арматура не создает радиопомех, не меняет своих свойств под воздействием магнитных полей.

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.

Нюансы материала

Как уже упоминалось, по привлекательной стоимости стеклопластиковой арматуре на данный момент нет равных. Стеклопластик считается безопасным материалом, потому что обладает повышенной жаропрочностью и уж точно отлично подходит под фундаменты.

Стеклопластиковая арматура позволяет свободно проходит радиоволнам (в отличие от других, такими же свойствами может похвастать только углепластиковая арматура). Поэтому в доме не будет мест, где не ловит мобильная связь или не работает радио. В общем, материал и, правда очень интересный, и мы подумываем над тем, чтобы его использовать.

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.

Технические характеристики и сфера использования

Композитная стеклопластиковая арматура, характеристики:

теплопроводность – 0,35 Вт/(м*K);
относительное удлинение – 8-10 %;
срок службы – минимум 100 лет;
модуль упругости – 55000-56000 МПа;
прочность на разрыв – от 480 МПа до 1600 МПа;
коэффициент линейного теплового расширения – от 9 * 10-5 С0 до 12 * 10-5 С0;
вес – от 49 г до 440 г на каждый погонный метр (в зависимости от разновидности и толщины);
диаметр стеклянных волокон – 13-16 микрон.

Пластмассовая арматура бывает разной, поэтому не лишним будет провести сравнительный анализ нескольких видов этого строительного материала (смотрите таблицу №1).

Таблица №1. Сравнение разных типов композитной пластиковой

арматуры по техническим характеристикам.

Характеристики / типы	АКК	АСК	АУК	АБК	ААК
Прочность при выполнении поперечного разреза, предел (в мегапаскалях)	190	150	350	150	190
Реакция на растяжение: модуль упругости (в мегапаскалях)	100	50	130	50	70
Прочность на растяжение, предел (в гектопаскалях)	1000	800	1400	800	1400
Прочность на сжатие, предел (в мегапаскалях)	300	300	300	300	300

Применение прочной стеклоарматуры для фундамента Источник sibarmatura.com

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.

Сетка из стеклопластиковой арматуры

Армирующая сетка представляет собой однослойный плоский каркас. Он состоит из прутков, расположенных перпендикулярно друг к другу, соединенных на месте стыков. Их основной функцией является увеличение прочности, устойчивости к деформации монолитных и сборных конструкций.

Преимущества композитной кладочной сетки:

прочность;
легкость монтажа;
небольшой вес;
удобность в транспортировке;
долговечность;
коррозионная стойкость;
высокая прочность сцепления;
диэлектрические свойства;
экологичность;
стойкость к деформации.

Композитная сетка используется в следующих случаях:

армирование кирпичной кладки;
выполнение стяжки, выравнивания полов;
заливка плит фундаментов, стен цокольных этажей;
укрепление стеновых панелей, перекрытий;
бетонирование автодорог;
армирование бетонных изделий, гипсовых скульптур, декоративных элементов зданий;
укрепление стен гидросооружений;
сооружение мостов, укрепление набережных.

Использование композитной сетки сокращает в 2 раза образование поперечных трещин на строительных объектах. Данный вид армирующих изделий постепенно вытесняет аналогичный по назначению металлопрокат.