Минусы композитной арматуры. Характеристики и виды пластиковой арматуры для фундамента. Технология армирования фундаментов

Ни одна более-менее крупная бетонная конструкция не обходится без армирующего каркаса. Обыденным стало применение металлопроката круглого сечения для этих целей. А промышленность не стоит на месте и производители активно продвигают ее композитный аналог, а именно – стеклопластиковую арматуру.

Межгосударственный стандарт 31938-2012 регламентирует общие технические условия по полимерной армирующей продукции. Материал представляет собой твердые прутки круглого сечения, состоящие из двух и более компонентов: основы, наполнителя и связующего. Для стеклопластика это:

• Штапельное стеклянное волокно, известное каждому строителю как отличный утеплитель и армирующий элемент.
• Полиамидный фибронаполнитель, придающий готовой продукции повышенную степень прочности на растяжение и разрыв.
• Полимерные термореактивные смолы (эпоксидная, винил-эфирная и другие).

Композитная арматура производится стержнями сечением 4-18 мм. Изделие нарезается и упаковывается либо в шестиметровые связки, либо бухты (длина – до 100 м). Покупателям предлагается 2 вида профиля:

1. Периодический – рифление достигается методом спиральной обмотки прута стекловолоконным тонким жгутом. Сверху для защиты материала наносится слой полимерной смолы.

2. Условно-гладкий – готовая продукция подвергается обсыпке кварцевым песком мелкой фракции для улучшения адгезионных свойств с бетонным составом.

Основное предназначение – армирование стандартных и предварительно напряженных конструкций, которые эксплуатируются в агрессивных средах. Но поскольку температура плавления синтетических связующих начинается приблизительно от +120 °С, а горения – от +500 °С, то возводимые строения должны отвечать требованиям огнестойкости по ГОСТ 30247.0-94, а также условиям пожаробезопасности, указанным в ГОСТ 30403-2012.

Стеклопластик применяется в следующих областях:

• Возведение ограждающих конструкций в малоэтажном строительстве: фундамент свайного, ленточного или ростверкового типа, многослойные или монолитные стены из бетона, кирпича, ячеистых бетонных блоков, перекрытия и перегородки.
• Обустройство дорожного полотна, тротуаров, шпал.
• Усиление стяжки, промышленных полов, настилов, мостовых конструкций.
• Производство фасонных изделий, ЖБИ.
• Формирование каркасов для теплиц, небольших ангаров, щитовых установок.

Компании, занимающиеся возведением домов из древесины и древесных материалов (ОСП или ДСП, арболит), активно используют стеклопластиковую арматуру для крепления нагелей, мест пересечений и т.п. Связано это с тем, что металлические изделия со временем ржавеют, появляются некрасивые потеки, возможно ослабление креплений и связок.

Схема формирования армирующего каркаса из композита идентична правилам работы с металлическим прокатом. Основная задача одна – усилить фундамент, пол или стену в области максимального растягивающего или изгибающего напряжения. Горизонтальная часть располагается ближе к поверхности конструкции с минимальным шагом между «слоями» до 50 см, а поперечные и вертикальные опорные элементы монтируются с интервалом не менее 30 см.

Преимущества и недостатки

Перечислим плюсы стеклокомпозита:

1. Небольшой вес. Композитный стержень диаметром 8 мм весит 0,07 кг/погонный метр, а металлический прут того же сечения – 0,395 кг/п.м.

2. Диэлектрические свойства. Материал инертен по отношению к радиоволнам и магнитным полям, не проводит электричество. Именно благодаря этому качеству применяется для возведения зданий особого назначения: лаборатории, медицинские центры, испытательные комплексы.

3. Химическая стойкость. Продукция отличается инертностью к агрессивным соединениям кислого и щелочного типа (бетонное молочко, растворители, битум, морская вода, солевые составы). Она используется в местностях, где почва отличается высокой кислотностью или щелочностью. Фундамент, сваи и другие подобные конструкции сохранят основные свойства даже при поверхностном повреждении бетонной части.

4. Коррозионная стойкость. Не подвержена окислению, термореактивные смолы не взаимодействуют с водой.

5. Индекс температурного расширения стеклокомпозита сходен с аналогичным показателем цементного бетона, что исключает опасность расслоения при резких перепадах температуры.

6. Простота транспортировки и установки. Упаковывается в связки прутов или сворачивается бухтами. Вес упаковки не превышает 500 кг, поэтому для перевозки можно использовать малый грузовой транспорт или пассажирские автомобили малой грузоподъемности. Для монтажа применяется вязальная проволока или специальные пластиковые хомуты.

А теперь ознакомимся с другой стороной «медали»:

1. Температурные пределы применения стеклокомпозита – от -10 до +120 °С. При минусовых температурах арматура становится хрупкой, легко ломается под нагрузками.

2. Индекс модульной упругости не превышает 55 000 МПа. Для сравнения – аналогичный коэффициент стали составляет 200 000. Столь низкий показатель для композита означает, что прут плохо работает на растяжение. Как результат – появление дефектов на бетонной конструкции (расслоения, трещины).

3. Во время заливки бетона стеклопластиковая продукция демонстрирует плохую устойчивость, сооружение шатается, изгибается.

4. Для связки перекрестий и мест перехлеста применяются пластиковые хомуты. По надежности они серьезно уступают вязальной проволоке и сварке.

5. Углы, криволинейные области, точки вывода стержней для последующей связки со стеной, колонной прорабатываются металлопрокатом. Стеклокомпозит для этих целей категорически не рекомендуется.

6. Высокая стоимость материала. Если стальной прут диаметром 88 мм обойдется в 8 рублей/погонный метр, то цена стеклопластиковой арматуры – 14 руб. Разница не слишком большая, но объем закупки начинается от 200 м и более.

Стоимость в Москве

Отзывы специалистов-проектировщиков однозначны: применение стеклокомпозита следует ограничить исключительно малоэтажным строительством.

Сравнение стеклопластика и металла

Стеклокомпозит позиционируется как альтернатива металлопрокату. Проведем сравнительную характеристику:

1. Деформационные и физико-механические свойства.

Исходя из данных таблицы, стеклокомпозит хуже работает на растяжение и не выдерживает тех нагрузок, что металл. Но при этом первый вид арматуры в отличие от сталепроката не создает «мостиков холода».

2. Реактивность.

Металлоизделия боятся влаги в любом виде, так как она способствует коррозии продукции и ее расщеплению. Материал выдерживает любые минусовые температуры без потери основных свойств, а пожары каркасу не страшны – температура плавления стали начинается от +1400 °С.

Стеклопластик не вступает в реакцию с водой, солевыми, щелочными и кислыми растворами, отсутствует взаимодействие и с такими агрессивными составами, как битум, растворители и тому подобное. Однако при понижении температуры ниже -10 или -15 °С продукция становится хрупкой на излом. Стеклокомпозит относится к группе горючести Г2 (умеренно горючая) и при пожаре может создать дополнительный очаг возгорания.

3. Безопасность.

Сталь – это материал, в составе которого отсутствуют такие летучие примеси, как формальдегид, толуол и прочие, поэтому говорить о выделениях вредных веществ неразумно. Чего нельзя сказать о стеклокомпозите. Связующие термореактивные смолы – это синтетические полимерные композиции, в которых присутствуют различные токсичные компоненты, включая фенол, бензол, всем известный формальдегид и прочее. Поэтому стеклопластик не относится к категории экологичных товаров.

Еще один момент: металлическая арматура проверена временем и наработан огромный опыт ее использования, есть реальные отзывы. Достоинства и недостатки стали отлично известны, разработаны методы преодоления последних. Подтвержденный срок службы составляет в среднем 30-40 лет, того же нельзя сказать о стеклокомпозите. Производители утверждают, что их материал может прослужить не меньше.

Вывод из вышесказанного подтверждает мнение специалистов: арматурный прокат лидирует почти по всем параметрам и заменять его на стеклопластиковый нерационально.

Мнения людей

«При разработке проекта небольшой дачи архитектор предложил на ленточный фундамент использовать стеклопластик. Немного слышал об этом материале, на форумах в интернете чаще всего мнение о нем негативное. В первую очередь из-за отсутствия методик расчета и четких нормативов по замене металла на композит. Разработчик убедил меня в целесообразности такого решения. Отзывы могут быть разные, но опираться стоит на предоставленные рекомендации официального производителя. В документе содержались базовые указания: замещение не по равной прочности, а по диаметру в соотношении 1 к 4. Дом отстроили за полгода, на фундаменте признаков разрушений пока нет».

Ярослав Лемехов, Воронеж.

«Дом из пеноблоков по технологии армируется через каждые четыре ряда. Можно использовать как металл, так и стеклопластиковый композит. Я остановил выбор на последнем. По отзывам такая арматура легко монтируется, нет сложностей со сваркой или перевозкой. Работать с ней очень просто и быстро, затраты времени сокращаются существенно».

Владимир Катасонов, Нижний Новгород.

«Для фундамента под каркасную баню с утеплением хотел выбрать новомодные стержни, но сосед-инженер раскритиковал мое положительное мнение о продукте в пух и прах. По его глубокому убеждению стеклопластик в бетоне – это сплошные недостатки при минимуме плюсов. Если физические свойства металла схожи с бетонной составляющей, то композит очень сложно заставить работать с цементно-песчаной смесью. Из-за этой проблемы появляются негативные отзывы, поэтому применял его для анкеровки многослойных стен. Он также обладает низкой теплопроводностью».

Антон Болдовский, Санкт-Петербург.

«Когда строил сруб, для нагелей и мест соединений вместо металла использовал стеклопластиковую арматуру. Остатки сложил в сарае, спустя год они пригодились. Под кирпичный забор залил небольшую ленту, а для армирования сделал полноценный каркас из композита. Недостатки материала в виде низкого коэффициента сопротивления растяжению не помешали мне возвести хороший прочный забор, который служит уже около трех лет».

Евгений Ковригин, Москва.

Арматура из стеклопластика имеет множество достоинств - она легкая, прочная, не подвержена коррозии, благодаря чему активно применяется в строительстве. Тем не менее, этот материал имеет и определенные недостатки, которые обычно не являются критическими, но учитывать их все же необходимо. Они несколько ограничивают сферу использования данного материала. Рассмотрим подробнее минусы стеклопластиковой арматуры.

1. Недостаточная термостойкость

Несмотря на то, что стеклоткань, лежащая в основе арматуры, весьма жаропрочна, связующий пластиковый компонент высокую температуру не выдерживает. Это не делает данный материал огнеопасным - по горючести эта арматура соответствует группе Г1 - самозатухающие материалы, но при температуре, превышающей 200оС, она начинает терять свои прочностные качества. Поэтому, если к бетонным конструкциям по любой причине предъявляются требования огнестойкости, использовать для них арматуру из стеклопластика нельзя. Так что пользоваться стеклопластиковой арматурой можно только в тех строительных сферах, где высокотемпературный нагрев полностью исключен. Стоит отметить, что это вполне применимо к любому жилищному строительству и к большей части строительства промышленного.

Стоит также отметить невысокую устойчивость к пожарам: если температура достигает 600оС, бетонный каркас практически остается без арматуры. Следовательно, в пожароопасных местах такая арматура использована быть не может.

2. Низкий модуль упругости

Благодаря низкому модулю упругости арматура из стеклопластика легко изгибается. Если при изготовлении дорожных плит и фундаментов это ни в коей мере не мешает, то при устройстве перекрытий потребуется проведение специальных расчетов. Но при этом упругости оказывается достаточным для того, чтобы из арматуры нельзя было согнуть криволинейные элементы, поэтому такие детали гнут в производственных условиях.

3. Прочие недостатки

Со временем прочность стеклопластиковой арматуры снижается, а под воздействием веществ, имеющих щелочную реакцию, она разрушается. Впрочем, появилась технология, в ходе которой из стекловолокна выщелачиваются редкоземельные металлы, и оно становится нечувствительным к воздействию щелочи.

Многие относят к минусам стеклопластиковой арматуры невозможность соединения сваркой, хотя и металлическую арматуру сейчас предпочитают вязать.

Выводы:

Таким образом, недостатки несколько сокращают область ее применения, но для массового применения в строительных целях совершенно не являются помехой.

2. Низкий модуль упругости

Появление новых технологий на рынке обычно сопровождается широкой рекламой положительных и уникальных качеств конкретной продукции. Пластиковая арматура из стекловолокна появилась не так давно, однако за это время пользователи выявили немало и отрицательных свойств материала, а в некоторых случаях и развеяли мифы о заявленных преимуществах .

При выборе между стеклотканью и металлом следует учитывать реальные эксплуатационные качества материала, о которых и пойдет речь.

Низкий модуль упругости

Мнение экспертов свидетельствуют о том, что пластиковая арматура проигрывает металлу в показателях стойкости к растяжению . Это обусловлено низким порогом упругости, который влечет деформацию стержней в процессе эксплуатации.

Здесь следует вспомнить о первичной функции армирования. В сущности, это скрепляющий каркас, предохраняющий бетонную конструкцию от растяжений . Находясь в обычном состоянии без сторонних нагрузок и металлическая арматура, и стеклопластиковые прутья не тянутся.

Однако, у бетона модуль упругости, то есть подверженность деформации в виде растяжения, значительно ниже и это создает напряжение на арматуру. Соответственно, стеклопластик в большей степени подвержен этому давлению , что снижает его эффективность как скрепляющего бетон элемента.

Недостаточная термостойкость

Хотя материал обладает достаточной защитой от воздействий огня и относится к самозатухающим, такую арматуру можно использовать только в условиях с ограниченным порогом термического воздействия .

По разным оценкам утрата эксплуатационных качеств композита начинается в пределах 300-400 °C. Порог в 600 °C является критичным , но и сам бетон не способен выдерживать такие воздействия.

В частности, арматура утрачивает прочность, ее волокна могут расслаиваться, так как начинается процесс разрушения связующих компонентов. Но, стоит отметить, что это ограничение не относится к большинству жилых объектов. Проводить проектные расчеты на предмет стойкости стеклопластиковой арматуры к термическому воздействию стоит в случаях, когда планируется строительство промышленных и производственных объектов , в которых предполагаются высокотемпературные нагревы.

Исключение сварочных соединений

Мнение экспертов единогласно в этом вопросе. Стеклотканевые прутья нельзя соединять посредством сварочных аппаратов . Поэтому строителям приходится оценивать возможность применения альтернативных средств формирования прочного армирующего каркаса.

Тем, кто также ищет оптимальные способы, как вязать пластиковую арматуру для фундамента, стоит рассмотреть два варианта:

Есть и другой подход к формированию соединений. Он предполагает оснащение прутьев из стеклоткани стальными трубами на концах . Собственно, эти дополняющие элементы в дальнейшем и скрепляются путем сварки.

Миф о равнозначной замене

В числе первых пунктов, посвященных положительным свойствам стеклопластиковой арматуры, производители отмечают высокую прочность. С этим нельзя спорить, но пластиковая арматура для фундамента отрицательные отзывы о которой затрагивают и другие ее качества, в совокупности характеристик не может быть равной заменой металлу . Причем заявления о равнозначной замене не соответствуют действительности, как в положительную, так и в отрицательную сторону.

Мнение экспертов подтверждает, что по критериям прочности металлическую арматуру может заменить аналог из стекловолокна с меньшим диаметром. Казалось, бы такая не равнозначность идет даже в плюс. Но, если подходить комплексно к оценке эксплуатационных свойств материала, то будут выявлены серьезные диспропорции .

Например, 8-миллиметровая арматура из стеклопластика обеспечит необходимую прочность конструкции, но тот же модуль упругости сведет на нет это преимущество. В итоге, по совокупности качеств замена стекловолоконных прутьев 12-миллиметровой металлической арматурой не выиграет, обеспечив достаточную надежность фундаменту.

Сложность обработки

Прочность материала обусловила недостаток в виде невозможности придать изгиб прутьям на стройплощадке . Выполнить данную операцию можно только в заводских условиях на специальных станках. Поэтому планируя строительство фундамента, рекомендуется изначально рассчитать функциональные возможности, которыми обладает пластиковая арматура для ленточного фундамента, договорившись с производителем о проведении дополнительных операций по обработке.

Так, кроме выполнения изгибов стоит рассмотреть и возможность снабжения прутьев упомянутыми трубами для последующего произведения сварки.

Современные строительные технологии предусматривают использование новых материалов, обладающих улучшенными характеристиками. Одна из последних разработок научных и строительных организаций – пластиковая арматура. Благодаря комплексу эксплуатационных свойств, она успешно соперничает с металлическими прутками, которые постепенно разрушаются в результате коррозионных процессов. Стеклоарматура используется для обеспечения повышенного запаса прочности конструкций из бетона, контактирующих с пресной и соленой водой, а также агрессивными средами.

Композитная арматура – стеклопластиковый материал для усиления бетона

Композитная стеклопластиковая арматура представляет собой новый стройматериал, изготовленный из различных волокон:

• базальтовых;
• стеклянных;
• полиамидных;
• карбоновых.

Название полимерной арматуры определяется разновидностью применяемых волокон:

• базальтопластиковые прутки производятся из базальтовой нити;
• стекловолоконная арматура изготавливается на базе стеклянного волокна.

Начинающие застройщики интересуются, можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для фундамента, а также, как ведет себя арматура из стекловолокна в газобетонных стенах. Современная технология изготовления, предусматривающая пропитку пучка волокон термопластичной смесью на базе полимерных компонентов, обеспечивает требуемую прочность готовой продукции.

Полимеризуясь при повышенной температуре, собранные в пучок нити застывают и приобретают необходимую форму. Комбинирование волоконных нитей позволяет повысить эксплуатационные свойства.

Улучшенное сцепление стеклоарматуры с бетоном обеспечивается путем нанесения на внешнюю поверхность полимерных стержней следующих материалов:

• мелкофракционного песка;
• мраморных частиц;
• измельченного гранита.

Поперечные или спиралеобразные рифления повышают прочность арматуры и улучшают сцепление с бетонным массивом.

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.

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

Стеклоарматура – виды стержней

Пластиковая арматура производится из разных видов нитей. Применяются следующие разновидности композитных стержней:

• стеклопластиковые, обозначаемые сокращенно АСП. Сердцевина выполнена из стеклянных волокон, обладающих повышенной стойкостью к влиянию влаги. Изделия применяются для повышения прочности фундаментных оснований и дорожных покрытий;
• базальтопластиковые, маркируемые АБП. Легко отличаются по черному цвету базальтовых волокон. Стержни из базальтопластика превосходят стеклопластиковые прутки по способности воспринимать растягивающие нагрузки, а также величине упругой деформации;
• углепластиковые стержни с маркировкой УГП изготовлены на основе карбона, применяемого при производстве бетонных композитов. Повышенный уровень затрат на приобретение углепластиковой арматуры компенсируется рабочими свойствами материала, а также легкостью работы с ним;
• комбинированные. Арматура с индексом АКК изготовлена из базальтовых и стеклянных волокон, характеризуется повышенными прочностными свойствами. Полимерные прутки АКК на стеклобазальтовой основе используют для специальных целей.

Выбор композитных стержней осуществляется в зависимости от сложности поставленных задач.

Как изготавливается пластиковая арматура

Процесс производства полимерной арматуры осуществляется на автоматизированных линиях и предусматривает следующие стадии:

1. Заполнение бункера подающего модуля полимерным составом.
2. Подачу композитных волокон и обеспечения равномерного натяжения.
3. Термическую обработку материала для удаления воды и включений масла.
4. Загрузку полимерных волокон в резервуар с нагретыми связующими ингредиентами.
5. Протягивание пропитанных нитей через насадку, осуществляющую их навивку.
6. Полимеризацию исходного материала в печи при высокой температуре.
7. Охлаждение полученных прутков и разрезание их на заготовки требуемых размеров.

Характеристики оборудования гарантируют качество получаемой продукции.

Область применения стеклоарматуры

Полимерная арматура используется для решения различных задач:

• производства композитных бетонов, используемых для постройки монолитных конструкций;
• сооружения фундаментных основ зданий и заливки монолитных плит;
• повышения прочности стен, построенных из кирпича;

• строительства портовых объектов и специальных конструкций по укреплению береговой линии;
• сооружения покрытий автомобильных дорог и усиления бетонных откосов;
• постройки оградительных конструкций для железнодорожных и транспортных магистралей;
• производства изделий из бетона, нуждающихся в преднапряженном ;
• строительства транспортных развязок, мостов, путепроводов и эстакад;
• сооружения бетонных конструкций в сейсмических зонах.

Пластиковые стержни не нуждаются в устройстве гидроизоляции независимо от выбора схемы армирования конструкций. Применение для армирования бетона арматуры из стеклопластика и использование полимерных стержней осуществляется на основании предварительно выполненных вычислений. Техникой расчета усиленного бетона для строительства владеют работники специализированных организаций.

Достоинства стеклоарматуры

Застройщики интересуются, какие имеет пластиковая арматура плюсы и минусы. Как и все строительные материалы имеет стеклопластиковая арматура недостатки и преимущества. Главные достоинства стеклоарматуры:

• увеличенный запас прочности;
• приемлемый уровень цен;
• небольшой вес прутков;
• стойкость к коррозии;
• устойчивость к агрессивным средам;
• уменьшенная теплопроводность;

• экологическая чистота;
• продолжительный период эксплуатации;
• легкость механической обработки;
• удобный вариант поставки;
• возможность сборки каркасов без применения сварки;
• сохранение свойств при отрицательных температурах;
• диэлектрические характеристики.

Благодаря комплексу достоинств композитные стержни пользуются популярностью.

Слабые стороны стекловолоконных прутков

Наряду с достоинствами, имеет также стеклоарматура минусы.

Основные недостатки:

• уменьшение прочностных свойств при нагреве более 200 °C;
• повышенная вероятность возгорания при нагреве;
• недостаточно высокий модуль упругости;
• уменьшение прочностных свойств при эксплуатации и контакте со щелочами;
• невозможность гибки прутков без применения специальных технологических методов.

Указанные недостатки ограничивают сферу использования.

Композитная арматура (из пластика) в последние годы часто составляет конкуренцию обычной стальной. Это объясняется рядом ее достоинств. Но у такого материала есть и свои недостатки, и особенности его применения. Часто реклама мешает объективной оценке того и другого, и сегодня в статье будут представлены характеристики этого материала, рассказано о его видах и сферах применения.

Материалы для изготовления

На сегодня рынок композитно арматуры представлен тремя видами таковой:

• стеклопластиковой ;
• базальтопластиково й;
• углепластиковой .

Арматура из стеклопластика

Первый вид арматуры делается из стеклопластика. Эта технология появилась в СССР около 50 лет назад. Тогда стал набирать обороты печатный монтаж в радиоэлектронике, и в качестве материала для плат стал использоваться текстолит, когда основой служила ткань, а скрепляющим составом - искусственная смола. Позже вместо обычной ткани стали использовать стекловолокно, и это расширило применение стеклопластика.

Он занял свое место в авиастроении, производстве мебели и товаров для дома, а иногда даже в военной промышленности. Постепенно он стал применяться и в строительстве, и стеклопластиковая арматура стала отличным вариантом для каркасов фундаментов, работающих в агрессивных условиях - например, в воде.

Материалами для стеклопластика служат стекло и эпоксидная смола.

Это материал содержит не стекловолокно, а базальтовое. Технология его изготовления проще, чем стеклянного, ведь для производства стекла требуется несколько видов сырья, а для базальтопластика - только базальт.

По сравнению с предыдущим композитом, базальтопластик отличается более высоким модулем упругости и пределом прочности, обладает меньшей теплопроводностью, но несколько большим весом.

Углепластик из карбонового волокна

Изготавливают его из карбонового волокна и тех же смол, но материал этот дорог. Связано это с технологией производства карбоновой нити - основы таких материалов. Технологический процесс требует точного соблюдений параметров температуры и времени обработки, поскольку исходным сырьем для них служат органические волокна.

Углепластики активно используются в автомобилестроении, производстве спортивных товаров, авиа- и судостроении, науке.

Углепластиковая арматура прочнее стеклопластиковой и имеет больший модуль упругости, но не лишена и недостатков. Так, велика хрупкость этого материала, что не позволяет использовать его в длинных напряженных конструкциях вроде плит перекрытий.

Технология производства композитной арматуры

Существуют три способа изготовления арматурных стержней из композита. Они имеют английские названия, которые отражают суть технологии.

Нидлтрузия - это скрутка отдельных волокон в одно с одновременной пропиткой и оплеткой. Позволяет удешевить процесс ввиду высокой скорости таких технологических линий. Придание характерного для арматуры рельефа достигается обмоткой нитями периодического профиля. Чем толще арматура, тем большее число нитей используется. Так, пруты до 10 мм сечением обматываются одной нитью, от 10 до 18 - двумя, а выше - четырьмя. Изделия, изготовленные по такому методу, имеют хорошее сцепление с бетоном благодаря своему рельефу - и это при том, что у композитных материалов низкий коэффициент сцепления.

Метод плейнтрузии заключается в предварительной формовке основного стержня и последующей обмотки его спирально в двух направлениях.

Самый старый способ изготовления композитной арматуры - пултрузия . Она представляет собой протяжку сформованного, пропитанного и уже отвердевшего волокна через систему фильер, которые при температуре полимеризации пластика окончательно придают арматуре нужную форму и вытягивают ее. Этот способ отличает более низкая скорость производства и более высокая себестоимость.

Сравнение качественных характеристик

Чтобы сравнить различные виды композита, а также провести сравнение их со сталью, можно воспользоваться следующей таблицей.

Помимо этого, композитная арматура обладает таким свойством, как хрупкость , что отличает ее от стальной в худшую сторону. Из-за этого, а также ввиду своей неустойчивости к высоким температурам, она не применяется в конструкциях, испытывающих сильные изгибающие нагрузки и в тех местах, которые подвержены риску пожаров .

Достоинства материала

Композитная арматура имеет ряд преимуществ перед стандартной стальной. К ним относятся:

• Повышенная прочность на растяжение . Она может в разы превышать таковую у стали.
• Устойчивость к коррозии . Пластмассовая арматура не ржавеет.
• Низкий коэффициент теплопередачи. В отличие от металла, пластик не создает мостиков холода .
• Пластиковая арматура не работает как антенна - ведь она представляет собой диэлектрик и диамагнетик. Поэтому вероятность радиопомех в сооружениях с таким армированием нулевая.
• Малый удельный вес . Стальная арматура в несколько раз тяжелее.
• Температурный коэффициент расширения тот же, что и у бетона , поэтому образование трещин по этой причине исключено.

Недостатки композитных материалов

Достоинства композитных материалов часто не могут быть полностью раскрыты из-за недостатков, которые обнаруживают себя в ряде случаев применения. Это прежде всего:

• Низкий модуль упругости . Пластиковая арматура не жёсткая, упругая деформация ее находится в низких пределах (то есть способность вернуться к изначальной форме после прекращения нагрузки ниже).
• Хрупкость . При приложении изгибающих усилий такая арматура не гнется, а ломается. В связи с этим загнуть ее без нагрева невозможно.
• Низкая термостойкость . Стеклопластик при достижении 150 градусов теряет свои положительные свойства, а при 300 - просто разрушается, при этом выделяя токсические вещества. Углепластики имеют более высокие рабочие и предельные температуры, поскольку сами по себе дороги и полимеры при их изготовлении используются более дорогие, но и хрупкость у них выше, чем у других видов. Сталь может работать до 600-750 градусов, прежде чем начнет размягчаться и плавиться.

Применение композитной арматуры

Композитные изделия очень хорошо зарекомендовали себя там, где статические нагрузки сочетаются с агрессивной средой - например, в гидротехнических сооружениях. Иногда такая арматура применяется сама по себе, иногда - вместе со стальной, что помогает использовать достоинства обоих видов и компенсировать недостатки друг друга.

Изделия из пластиков в виде сеток активно замещают стальные в кирпичной кладке с облицовкой, где предусмотрен воздушный зазор. Стальные сетки постепенно подвергаются коррозии, и иногда это приводит к плачевным последствиям (может отвалиться кусок облицовки). Композит лишен такого недостатка.

Равнозначная замена

Если рассматривать таблицу в предыдущей главе и технические характеристики конкретных изделий, то вопрос о равнозначности решается в зависимости от того, в каких условиях будет эксплуатироваться конструкция из армированного бетона.

Да, действительно, по прочности на разрыв стальная арматура в поперечном сечении 12 мм может быть заменена на стеклопластиковую 8 мм, а стальная 18 - стеклопластиковой 14. Но все это актуально тогда, когда эта арматура нужна исключительно для удерживания конструкции от расползания под нагрузкой. Проще говоря, так можно делать ленточные и плитные фундаменты.

А вот в ситуациях, когда имеет место прогиб, это правило не работает. Так, для изготовления перемычки или плиты перекрытия требуется увеличить число стержней в 4 раза - ведь модуль упругости у композита во столько же раз меньше. При усилении нагрузок в середине армированной композитом плиты она действительно не лопнет, но вот прогнется больше, и итогом может стать падение кусков бетона на голову.

Низкий предел упругости мешает использовать композиты при армировании бетонных столбов. Предел прочности бетона на сжатие достаточно высок, но при повышенных нагрузках на небольшую единицу площади, особенно если они неравномерны, модуль упругости может иметь реальное значение при сопротивлении разрушению.

На данный момент использование полимерной арматуры регламентировано СНИП 5201–2003, и в него внесены изменения в виде поправочных коэффициентов для расчета такой арматуры в различных условиях эксплуатации (приложение Л от 2012 года).

Основные нюансы продукции

За последние годы количество фирм, выпускающих композитную арматуру (особенно стеклопластиковую), выросло во много раз, а вот качество их продукции оставляет желать лучшего. Вот несколько способов распознать брак:

• Обратите внимание на цвет продукции. Качественная арматура в одной партии всегда одного цвета. Если это не так - значит, был нарушен температурный режим при производстве.
• Трещин и расслоений быть не должно. Их легко увидеть на срезе.
• Разрывы волокон снижают заявленные характеристики. Их тоже видно невооруженным глазом.
• Неравномерный профиль (навивка). Скорее всего, при производстве использовалось старое оборудование, где нарушена непрерывность.

Сейчас требования к композитным материалам будут ужесточаться. Стальной прокат дорожает, и пластиковая арматура имеет все шансы вытеснить стальную из достаточно большого сегмента рынка. Несомненно, этим пользуются не совсем добросовестные производители, поэтому следует быть начеку.