Арматурные прутья из стеклопластика

Стеклопластиковая арматура относится к композиционным материалам. Представляет собой стержни из стеклянных волокон, соединённых полимерным связующим. Благодаря инновационным технологиям, она обладает рядом новых технических свойств и в последнее десятилетие получила широкое распространение в строительстве. Это связано также и с появлением заводов. Она имеет некоторые преимущества по сравнению со стальной, что позволяет рассматривать её в качестве альтернативы последней.

Композитная арматура

Оглавление:

  1. Описание процесса производства
  2. Плюсы и минусы
  3. Область применения
  4. Способы армирования
  5. Для чего нужно предварительное напряжение?
  6. Расценки

Как её изготавливают?

Состав сырья:

  • Стекловолокно.
  • Полимерная смола.
  • Отвердитель.
  • Ускоритель твердения.

Этапы процесса производства:

  • Подогрев стекловолокна в нагревательном бункере.
  • Пропитывание его в смоле и отвердителе.
  • Соединение волокон с образованием стержня.
  • Создание на нём периодических рёбер или нанесение песка.
  • Полимеризация стекловолоконных прутов для набора требуемой прочности.
  • Охлаждение, резка и сматывание арматуры в бухты по 50 или 100 метров.

Преимущества стеклопластика

Характеристики

Положительные свойства:

  • Коррозионная стойкость к длительному воздействию агрессивных сред (морская вода, соли хлора).
  • Низкая теплопроводность (не создаёт «мостиков холода»).
  • Высокая максимальная прочность на растяжение (многократно превосходит сталь).
  • Хорошая совместная работа бетона и арматуры из композита в конструкции. Основана на создании значительных напряжений сцепления между ними и близости коэффициентов линейного расширения в рабочем диапазоне температур эксплуатации.
  • Малый удельный вес.
  • Не проводит электрический ток.
  • Магнитоинертна.
  • Радиопрозрачна.
  • Удобнее перевозить.
  • Низкая цена.
Материал Бетон Сталь Стеклопластик
Коэффициент линейного расширения,°C -1 (7-15)∙10-6 (13-15)∙10-6 (9-12)∙10-6

Производство арматурных прутьев

Для получения полной картины практический интерес представляет сравнение разновидностей:

Параметр Стальная арматура класса АIII На основе стеклопластика
Временное сопротивление при растяжении, МПа 390 700-1200 (в зависимости от диаметра стержня)
Модуль упругости, МПа 2∙105 0,45∙105
Плотность, кг/м3 7800 1900
Относительное удлинение, % 0,19 2,2
Диаметр стержня, мм 6-80 4-25
Длина, м 6-12 6-100
Электропроводность Проводит ток Диэлектрик
Теплопроводность, Вт/(м∙°C) 36 0,1-0,4

Разнообразие стеклопластиковых стержней

Минусы композитной арматуры:

  1. Низкий модуль упругости (в 3,6-4,4 раза меньше, чем у стальной) существенно ограничивает возможности применения. Другими словами, во столько же раз надо увеличить сечение стекловолокна по сравнению с металлом для обеспечения одинаковых относительных удлинений бетона. Использование этих материалов в пределах одного конструктивного элемента (для снижения стоимости строительства) недопустимо, лучше выбрать что-то одно.
  2. Низкая жаропрочность. Теряет несущие свойства, начиная с температуры 150°C (стальная лучше сопротивляется — держит до 500°C). Причина в том, что полимерный пластик имеет низкую теплостойкость (при высокой у стекловолоконных прутов). Применение с точки пожаробезопасности ограничено объектами, где полностью исключена возможность таких температурных воздействий.
  3. Гнутые элементы необходимо специально заказывать на заводе. Характеристики композита не позволяют выполнить его гибку на стройплощадке (сталь хорошо гнётся подручными средствами).
  4. При резке образуется вредная пыль, требуется тщательная защита глаз и дыхательных путей от стеклянных игл.
  5. Постепенное (со временем) снижение прочности, что недопустимо для фундаментов и ограждающих конструкций здания.
  6. Разрушается под действием щелочи.

Необходимо учитывать влияние температуры окружающего воздуха на прочность стеклопластика: с понижением до минус 40°C она повышается на 40 %, с увеличением до плюс 300°C — снижается на 60 %.

Область использования композита

Сфера применения

Производится в виде стержней диаметром от 4 до 25 мм с рифлёным или гладким профилем. Технические характеристики позволяют использовать её в качестве арматуры для фундаментов, при возведении морских сооружений, укреплении дорожных насыпей и откосов дорог, бетонных ёмкостей. Рекомендована в качестве рабочей при обустройстве объектов из бетона (фундаменты, ограждающие конструкции) в зонах повышенной сейсмичности (до 9 баллов).

Применяется в жилищном и промышленном строительстве с целью:

  • Усилении стен, плит перекрытий, полов.
  • Ремонта объектов из кирпича и бетона.
  • Кладки многослойных стен в качестве гибких связей.
  • Сооружения фундаментов.

Виды армирования

В зависимости от агрессивности среды выделяют три способа:

  1. Внешний — для защиты бетона путем создания непроницаемой для воды и воздуха оболочки из стеклопластиковых листов.
  2. Внутренний — когда монтаж стали невозможен из-за окружающей среды и вместо неё используется композитная арматура. Для усиления прочности также хорошо добавлять в бетон при изготовлении конструкций рубленные стеклопластиковые волокна, которые могут быть расположены хаотично или ориентированы требуемым образом.
  3. Комбинированный — если внешнего усиления недостаточно для обеспечения прочности, дополнительно к нему размещают внутренние стержни.

Сравнение стеклопластиковых и стальных стержней

Из прутьев стеклопластика различных диаметров могут изготавливаться сетки. Крепление в их узлах производят с помощью отожженной стальной проволоки, но гораздо лучше использовать фиксаторы из полимерных материалов.

О предварительном напряжении

Так как модуль упругости стекловолоконной арматуры значительно меньше, чем у стальной, то её применение для бетонных работ изготовитель предлагает выполнять только с предварительным напряжением.

Без этого используется не более 1,2 % прочности стеклопластика. Предельный параметр относительного удлинения бетона составляет ориентировочно ɛ=2∙10-4, модуль упругости композита Е=0,45∙105 МПа. По закону Гука возникающее напряжение на разрыв составит: σ = ɛ∙Е = 2∙10-4∙0,45∙105 = 9 МПа (при предельном значении 700 МПа).

Как реализуют предварительное напряжение? Перед заливкой бетоном арматуру растягивают, а после укладки и твердения — отпускают. В результате она сжимает бетон и получается конструкция с более высокими несущими способностями, увеличенными на величину напряжения сжатия.

Известны три способа предварительного натяжения:

  1. На упоры — с помощью приспособлений производят вытягивание стержней с последующей укладкой бетона.
  2. Натяжение на бетон — производят гидравлическим домкратом, при этом прутья размещают в специально выполненные каналы, в которые затем вводят петролатум.
  3. Навивка на изделие.

Сфера применения арматуры

Применение арматуры на основе стекловолокна в России растёт, что связано с появлением стандартов и СНиП по этому материалу и растущим интересом к новому продукту у проектных, строительных, торгующих организаций и рядовых застройщиков. Что касается промышленного использования, то выдающиеся свойства (коррозионная стойкость к агрессивным средам, радиопрозрачность, непроводимость электрического тока, низкая теплопроводность и вес) находятся вне конкуренции и успешно реализуются при возведении морских сооружений, дорог, фундаментов.

Относительно малоэтажных построек монтаж композитов имеет неоднозначный характер. В положительных отзывах строителей отмечается лёгкость транспортировки и перемещения, возможность отрезать любой размер и хранить под открытым небом, более низкая цена по сравнению со сталью.

Однако существует мнение с осторожностью применять такую арматуру из-за её низкой упругости и с обязательными точными расчётами, особенно для силовых конструкций (фундаменты, перекрытия). К недостаткам относят и невозможность согнуть стержни под требуемым углом, например, при упрочнении газоблочных кладок.

Более радикально настроенные строители считают, что при устройстве каркаса фундамента или перекрытия в малоэтажном домостроении такие свойства, как радиопрозрачность, непроводимость тока избыточны и не используются, а необходимые (огнестойкость, пластичность) — отсутствуют. Поэтому и выбор этого материала для нагруженных конструкций (фундамент, несущие стены) недопустим.

За рубежом композитное армирование широко и успешно применяется уже десятилетия и для фундаментов, и в малоэтажном строительстве на основании точных расчётов и с созданием предварительного напряжения, даже при заливке полов.


Стоимость
Целесообразно обращаться на завод или в его официальные региональные представительства, обладающие необходимыми профессиональными знаниями и опытом по данной тематике.

Цены на стеклопластиковую арматуру с периодическим профилем в зависимости от диаметра (модуль упругости — 55 ГПа, временное сопротивление растяжению — не менее 1,2 ГПа).

Диаметр, мм Вариант поставки Вес 1 погонного метра в кг Замена металлической, ø  Цена за метр, рубли  Цена за бухту 50 м, рубли
4 Бухта 50 или 100 м 0,025 АIII-6 9 450
6 0,045 АIII-8 12 600
8 0,085 АIII-10; АIII-12 18 900
10 0,135 АIII-14 23 1150
12 0,200 АIII-16 34 1700
14 Хлысты 6 или 12 м 0,270 АIII-18 47
16 0,360 АIII-20 65
18 0,475 АIII-22 80
20 0,600 АIII-24 120
22 0,700 АIII-36 155
25 0,985 АIII-40 185

Изготовители и продавцы композитной арматуры предлагают «равноценную» замену традиционной стальной (четвёртый столбец таблицы), причём диаметры определены по физико-механическим свойствам (без учёта удлинения под нагрузкой). В этом случае цена неметаллической оказывается ниже.

Расчёт по одинаковому относительному удлинению при равной растягивающей силе в пределах упругой деформации даёт обратную картину.

Диаметр стальных прутьев, мм Диаметр стеклопластика, мм
ø6 ø12
ø8 ø16
ø10 ø20

Прежде, чем купить арматуру, необходимо учитывать не только её стоимость, но и функциональное назначение, и возможность грамотного воплощения в объекте. Конечно, если речь идёт о тротуарной плитке, а не о фундаменте дома, то ответ на вопрос, что лучше приобрести — стеклопластик или металл — не имеет значения.



Автор:
Валентин Токарев
Share

Подписка на новости
Подпишитесь, чтобы не пропустить новинки
Подписаться