СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРА

Современный рынок строительных материалов Беларуси не отстает от мировых тенденций — у нас при строительстве всё большим спросом начинают пользоваться новые технологии и материалы, которые достаточно прочно укрепились на Западе и в России, показав выгоду и целесообразность. Один из таких материалов — композитная или стеклопластиковая арматура, применяемая для армирования бетонных изделий, а также в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Стеклопластиковая арматура считается современным практичным материалом, превосходящим по всем эксплуатационным параметрам свой ближайший аналог – арматуру из стали. Использование стеклопластика позволяет оптимизировать любые ремонтные, монтажные и строительные работы без ущерба для качества и долговечности фундаментов и конструкций.

Известно, что традиционная стальная арматура, предназначенная для применения в железобетонных конструкциях, имеет немалое количество недостатков. Среди них можно выделить высокую теплопроводность, значительный вес, склонность к коррозии и прочие. В мировой практике всё более широкое применение находит стеклопластиковая, а в Японии она вообще становится единственным видом арматуры, применяемом при строительстве сейсмостойких конструкций.

Стеклопластиковая арматура была разработана еще в 70х годах ХХ века в СССР, и построены несколько объектов с использованием только ее. Они до сих пор стоят без нареканий, например, маяк в г. Сочи, построенный около 40 лет назад. Проблема заключалась в дороговизне стеклопластика и дешевизне металла. Поэтому долгое время о ней не вспоминали. В наше время ситуация обратная: металл дорожает с каждым годом, а стекловолокно сейчас более чем доступно, по цене в том числе. По всем прогнозам аналитиков стеклопластиковая арматура в скором времени станет одним из самых востребованных материалов в строительстве.

В европейских странах композитную арматуру применяют очень широко при строительстве важных объектов, таких как мосты через водные каналы, ведь стеклопластик не боится влажности и, следовательно, конструкция будет стоять гораздо дольше, чем при использовании стали.

Стеклопластиковая арматура используется не только в гражданском и промышленном строительстве, но и в наиболее ответственных конструкциях, к безопасности, прочности и долговечности которых выдвигаются особенно высокие требования. Именно такими конструкциями являются водные сооружения, частично расположенные в пресной и солёной воде. Причалы, пирсы и платформы, установленные на бетонных сваях, постоянно подвергаются воздействию агрессивной среды. Следовательно, при их проектировании и конструировании необходимо выбирать наиболее устойчивые к коррозии материалы.

Особенно уязвимыми считаются те части конструкций, которые находятся в зоне так называемой переменной воды. В морской воде содержится сернокислый магний, вызывающий магнезиальную и сульфатную коррозию бетона. В результате в бетоне происходит образование комплексной соли. Именно она и вызывает растрескивание. В то же время, многочисленные органические вещества, находящиеся в любой воде, при разложении выделяют углекислоту. Под её воздействием нерастворимые соединения переходят в растворимые, а сам бетон вымывается из конструкций. Бетон, находящийся над водой, также подвергается воздействию солей. Вода испаряется, а соль остаётся в порах бетона, что тоже приводит к его растрескиванию. В ходе исследований была выявлена такая особенность: в незащищённых железобетонных сваях на уровне горизонта воды в течение года практически полностью вымывается бетон. Остаётся одна арматура. В то же время, под водой железобетонная конструкция сохраняет свою целостность.

Решить проблему разрушения бетонных конструкций в воде можно при использовании стеклопластиковой арматуры. Стеклопластиковая арматура обладает антикоррозийными свойствами, поэтому внешнее стеклопластиковое армирование делает бетонную конструкцию герметичной и устойчивой к воздействию солей и температурных перепадов.

СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРА

ВИДЫ АРМИРОВАНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ

Конструкции из бетона, армированные стеклопластиком, проектируются по тому же принципу, что и железобетонные конструкции. Само армирование стеклопластиком может быть следующих видов:

Внутреннее армирование стеклопластиком

Такой вариант актуален в том случае, если конструкция из бетона будет эксплуатироваться в агрессивных для стальной арматуры, но неагрессивных для самого бетона средах. С вою очередь внутреннее армирование делится на дискретное (использование отдельных стержней, каркасов, сеток), дисперсное (введение в бетон рубленых стеклопластиковых волокон) и смешанное.

Внешнее армирование стеклопластиком

Оно также подразделяется на сплошное (лист из стеклопластика полностью покрывает бетонную поверхность) и дискретное (сетка или отдельные стеклопластиковые полосы покрывают бетон) армирование. Смысл такого армирования в том, что создаётся герметичная оболочка из стеклопластика, которая играет роль арматуры и, в то же время, защищает бетонную конструкцию от негативного воздействия агрессивной среды. Такая оболочка может формироваться вокруг готового бетонного элемента (элемент обматывается стекловолокном и пропитывается смолой). Возможен и другой вариант, при котором сначала изготавливается оболочка из стеклопластика, которая потом заполняется бетоном. В каждом конкретном случае проектировщики выбирают оптимальный вариант конструкции из стеклопластика и бетона.

КОРРОЗИЙНАЯ СТОЙКОСТЬ

Стеклопластиковая арматура проявляет завидную стойкость к коррозии. Достигается это путем применения в производстве венилэфирной смолы высочайшего качества. Необходимо учитывать, что стойкость арматуры должна проявляться не только в отношении внешней среды, но и в отношении самого бетона (особенно, его жидкого состояния). Твердеющий бетон является щелочной средой, способной разрушить даже стекловолокно. Поэтому волокна должны быть защищены слоем смолы. Использование при производстве устойчивых к коррозии полимерных волокон и полимерного связующего гарантирует высокий уровень устойчивости к коррозии. При чётком соблюдении технологии производства стеклопластиковая арматура проявляет высокий уровень стойкости к коррозии в щелочной среде.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

При металлическом армировании срок эксплуатации бетонных конструкций под воздействием агрессивной среды существенно сокращается. Разрушается и сама арматура, и окружающий её бетон. Поэтому самым экономически выгодным решением является использование для армирования стеклопластиковой арматуры.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Арматуру применяют в соответствии с требованиями проектной документации для конструкций зданий и сооружений различного назначения. Арматура предназначена для применения в промышленно-гражданском, дорожном строительстве:

  • армирование бетонных и железобетонных конструкций, зданий и сооружений различного назначения;
  • укрепление поверхностей, подверженных воздействию агрессивных жидкостей и сред;
  • ремонт и реконструкция поврежденных фундаментов, строений и конструкций;
  • возведение опор линий электропередач, монтаж изолирующих узлов ЛВ;
  • сооружение канализационных коллекторов;
  • создание дорожно-транспортных путей сообщения;
  • в легких и тяжелых бетонах (пенобетон, предварительно напряженные плиты перекрытия, в монолитных фундаментах):
  • слоистой кладке кирпичных зданий;
  • в качестве дюбелей для крепления наружной теплоизоляции стен зданий;
  • в качестве сеток и стержней в конструкциях;
  • в качестве гибких связей трехслойных каменных стен зданий и сооружений гражданского и промышленного и сельскохозяйственного строительства, включающих несущий слой, облицованный слой и слой жестокого утеплителя;
  • при берегоукреплении, морские, речные и припортовые сооружения;
  • канализация, мелиорация и водоотведение;
  • дорожное полотно и ограждения;
  • асфальтирование и бетонирование площадок троллейбусных и автобусных парков;
  • остановки общественного транспорта;
  • элементы инфраструктуры химических производств;
  • соляные ангары, ямы;
  • зделия из бетонов с преднапряженным и ненапряженным армированием (осветительные опоры, опоры ЛЭП, изолирующие траверсы ЛЭП; дорожные и тротуарные плиты, заборные плиты, поребрики, столбики и опоры; железнодорожные шпалы; фасонные изделия для коллекторов, трубопроводных и трассопроводных (теплоцентрали, кабельные каналы) коммунальных систем;
  • при возведение домов из несъемной опалубки;
  • перспективно для создания сейсмоустойчивых поясов зданий и сооружений как существующих, так и вновь возводимых.

Стеклопластиковая (композитная) арматура – это строительная арматура на основе неметаллических волокон и связующей матрицы из эпоксидной или полиэфирной смолы. Для изготовления арматуры обычно используется стекловолокно или базальтоволокно, реже углеволокно. Отсюда произошли такие названия как «стеклопластиковая» и «базальтопластиковая» арматура.

Композитная арматура представляет собой стержень с непрерывной спиральной рельефностью любой строительной длины и наружным диаметром от 3 до 22мм. Испытания трёхслойных стеновых панелей на прочность показали, что гибкосвязанная арматура, полностью отвечает требованием проектировщиков. Технологическая гибкость изделий позволяет использовать их как в массовом, так и в индивидуальном строительстве, в том числе со сложно конструктивной архитектурой, а также в реконструкции жилых зданий и особняков.

Технология производства стеклопластиковой арматуры разделилась на 2 направления: производство арматуры с переменным (заданным диаметром) профиля и производство арматуры с посыпкой песком. Стеклопластиковая (композитная) арматура с определенным диаметром применяется везде стандартно, а с посыпкой песком — где необходимы особые условия для лучшего сцепления (адгезии) с бетоном.

СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРА

СТРОЕНИЕ

Стержень композитной арматуры условно можно разделить на две части:

Сердечник, задающий основные прочностные характеристики арматуры, который представляет собой параллельные волокна, связанные связующим на основе эпоксидных смол.

Внешний слой, отвечающий за свойства сцепления с бетоном, представляет собой нанесённый на эпоксидное связующее песок, который увеличивает адгезию с бетоном, т.к. сцепление происходит по всей длине стержня.

СОСТАВ

Существует множество рецептур, которые применяются при производстве композитной арматуры, есть 4х-компонентные, 3х-компонентные и даже 2х-компонентные системы связующего и несколько вариантов армирующих волокон: стеклянные, базальтовые, угольные. Наиболее популярный вариант — это с эпоксидной смолой и стеклоровингом. Универсальных систем и пропорций не бывает, всё зависит от различных условий.

СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРАЦВЕТ

Цвет стеклопластиковой (композитной) арматуры бывает от светло до темно желтой, темно серого и почти черного цвета в зависимости от состава.

ДЛИНА

Композитная арматура может производиться любой строительно длины, от нескольких сантиметров (для гибких связей) до десятков метров и может сворачиваться в бухты для экономии места при перевозке. Длина арматуры в бухте может достигать 50 — 100 — 250 м, при этом, после её разворачивания, арматура принимает первоначальный вид, без признаков остаточной деформации.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ:

  • Идеально совместима с бетоном.
  • Закладка  стеклопластиковой арматуры позволяет в общем сэкономить от 20 до 50 % за счет высоких эксплуатационных параметров материала.
  • Не подвержена коррозии и устойчива к воздействию агрессивных сред, в том числе, к щелочной среде бетона.
  • Высокая сейсмоусчтойчивость вследствие высокой упругости соединения.
  • Имеет в 3-4 раза большую прочность на разрыв, нежели стальная. В связи с этим проводится равнопрочная замена арматуры, при которой стальная арматура заменяется на композитную с уменьшением сечения. Это позволяет снизить вес, и стоимость арматуры, и сохранить физико-механические характеристики.
  • Вес — в 9 раз легче стальной при равнопрочной замене. Так 1 п.м. стальной арматуры диаметром 12 мм весит 0,89 кг, а равный по прочности 1 п.м. композитной арматуры диаметром 8 мм весит 0,10 кг. Это позволяет экономить на транспортировке, уменьшает общий вес конструкции и не создает дополнительную нагрузку на фундамент.
  • Позволят экономить от 30 до 50% при её применении вместо стальной. Помимо того, что арматура стоит на 30-40% дешевле, существенная экономия достигается за счёт улучшения логистики поставок. Композитная арматура может поставлять в бухтах по 100 п.м., при этом вес одной бухты составляет 10 кг, а для перевозки подходит простая легковушка или «Газель».
  • Обладает низкой теплопроводностью. У стеклопластиковой арматуры теплопроводность 0,48 Вт/м К, а у стальной – 56 Вт/м К, т.е. в 100 раз меньше.
  • Являясь диэлектриком, стеклопластиковая (композитная) арматура радиопрозрачна и магнитоинертна.
  • Не теряет прочность под воздействием низких температур. Диапазон эксплуатационных температур от -70 °С до +100 °С.
  • Транспортировка и монтаж стеклопластика также будут стоить в несколько раз дешевле покупки элементов из металлов и сплавов.
  • Большой срок службы 70 — 100 лет.
  • Экологичность (не токсична) по степени воздействия на организм человека и окружающую среду относится к 4 классу опасности (малоопасные).
  • Увеличивает срок службы конструкций в 2-3 раза по сравнению с применением металлической арматуры, особенно при воздействии на них агрессивных сред, в том числе содержащих хлористые соли, щелочи и кислоты.

Кроме того, огромное преимущество композита заключается в его 100% памяти. Это преимущество позволяет перевозить арматуру не только в виде стержней определенного размера, но и смотанную в бухты. Поставка в бухтах выгодна тем, что экономит ваши денежные средства при доставке. Не нужно заказывать большие грузовые машины для доставки стеклопластика к месту разгрузки и нанимать грузчиков.

Стеклопластиковая арматура поставляется в бухтах длиной до 300 метров. Поставлять ее возможно в бухтах при диаметрах от 4 до 10 мм. После доставки стеклопластиковой арматуры в бухтах заказчик может уже на месте самостоятельно нарезать ее на стержни необходимых размеров. Это осуществляется просто при помощи нарезной машинки, ножниц или пилы.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ (КОМПОЗИТНОЙ) АРМАТУРЫ:

  • в фундаментах ниже нулевой отметки залегания;
  • в качестве гибких связей для трёхслойных стен;
  • для дорожного строительства;
  • изделия из железобетона: дорожные, тротуарные и заборные плиты, бордюрные камни, столбики, железнодорожные шпалы;
  • в конструкциях, работающих в условиях ускоренной коррозии стальной арматуры и бетона (причалы, сухие доки, берегоукрепление).

ПРОСТАЯ И ЛЕГКАЯ ДОСТАВКА — ДАЖЕ ЛЕГКОВЫМ ТРАСПОРТОМ

СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРА

ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ:

  • Модуль упругости стеклопластиковой (композитной) арматуры в 3,5 раза ниже стальной. По этой причине её можно применять в фундаментах, дорожных плитах и т.д., но её применение в плитах перекрытиях требует дополнительных расчетов.
  • Низкая огнестойкость материала. При нагреве до температуры выше 200°С происходит деструкция материала, в результате чего он теряет свои физико-механические характеристики. Однако нагрев арматуры до 200°С возможен либо при прямом воздействии огня, что исключено, либо при нагреве и удержании температуры бетонной конструкции до температуры свыше 600°С, что тоже не является штатным случаем.
  • Стеклопластиковую (композитную) арматуру невозможно сваривать – только вязать проволокой или клеить. Стоит отметить, что металлическую арматуру сейчас уже тоже не варят, а вяжут.
  • Из композитной арматуры невозможно изготовить гнутые изделия на месте монтажа. Изготовление нестандартных гнутых элементов возможно только в заводских условиях.

МЕТОДЫ КРЕПЛЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ (КОМПОЗИТНОЙ) АРМАТУРЫ:

Технология сборки каркасов из стеклопластиковой (композитной) и стальной арматуры — аналогичны. Применяются те же приемы, оснастка и расходные материалы. Традиционно – вязка арматуры проволокой.

СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ХАРАКТЕРИСТИК:

СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРА

Существует мнение, что композитная арматура — «резиновая»! На самом деле, модуль упругости стеклопластиковой арматуры 45 000 МПа, а металлической — 200 000 МПа. Получается, что стеклопластик в 4 раза «лучше» тянется при одинаковой нагрузке. Но если уж учитывать данные характеристики материала, то нужно брать во внимание и остальные, такие как предел текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение на разрыв, равномерное удлинение и так далее.

Представим, как себя ведет железобетонная конструкция, подвергающаяся нагрузке. Сначала конструкция немного вытягивается, далее бетон дает микротрещины, и тут, чтобы бетон окончательно не лопнул, в ход идет арматура, которая не дает ему это сделать. Появление микротрещин — это обычное дело в нагружаемой конструкции, так как они появляются довольно часто даже при небольшой нагрузке. Размер микротрещин зависит от модуля упругости арматуры. Чем меньше модуль, тем больше «провиснет» бетон. Чтобы это все нам не рухнуло на голову, начинает работать предел прочности. Предел прочности на растяжение 1 — 4 МПа у бетона, ~ 400 МПа у стали и ~1200 МПа у стеклопластиковой арматуры. Перекрытие со стеклопластиковой арматурой выдержит в 3 раза большую нагрузку, но «провиснет» в 4 раза больше. Получается, при одинаковой нагрузке микротрещины в бетоне со стеклопластиковой арматурой будут шире в 4 раза. При стальной арматуре накладываются ограничения на ширину раскрытия трещин, так как она может начать ржаветь, что приведет к заблаговременному разрушению всей конструкции. Стеклопластиковая арматура не подвержена коррозии и разрушение внутри бетона ей не грозит. Но вопрос раскрытия трещин, это не только вопрос коррозии, когда микротрещины переходят в видимые трещины. Относительная деформация стеклопластиковой арматуры при разрыве равна от 2,5% до 2,8 %, в то время как у металлической этот показатель составляет 25%. Появление трещин в армированных конструкциях из бетона происходит при относительных деформациях растяжения на 0,015%, то есть трещины появятся задолго до того, как лопнет та или иная арматура, и успеют раскрыться вне зависимости от материала арматуры (сталь или стеклопластик).

При желании замены металлической на композитную арматуру в несущих конструкциях и перекрытиях нужен перерасчет проектной документации, чтобы не произошло слишком большого раскрытия трещин. Перерасчет нужен только для таких мест, где бетон подвергается предельным нагрузкам. Там, где вы не собираетесь перегружать конструкцию, можно использовать стеклопластик взамен металла, применив меньший диаметр, исходя из равнопрочной замены. В СНиП есть оговорка, что расчет на раскрытие трещин не ведут, если они не предусмотрены в конструкции. Так что в элементах конструкции, не имеющих большого значения, можно смело использовать стеклопластик. И хотя пластиковая арматура и «резиновая», она выдержит в 3 раза большую нагрузку, чем металлическая.

Таким образом, стеклопластик обладает настолько уникальными физическими, химическими и механическими свойствами, что области его применения не ограничены только строительством и армированием бетонных конструкций. Огромный срок эксплуатации (до 80-ти лет), полная устойчивость к коррозии, полная диэлектричность, химическая стойкость, низкая цена и другие свойства показывают, что стеклопластиковая арматура — поистине продукция новейшего времени!

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИ МОНТАЖЕ:

ФИКСАТОРЫ

Фиксаторы для арматуры – это элементы, от качества которых полностью зависит безопасность, прочность и долговечность всей конструкции. Они используются при строительстве железобетонных жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов. Фиксаторы для арматуры – это закладная деталь из полимера, предназначенная для организации защитного слоя между арматурой и опалубкой. В том случае, если используется металлическая арматура, фиксаторы защищают её концы от коррозии, что позволяет продлить срок эксплуатации всей конструкции. Также фиксаторы предотвращают появление трещин в бетоне в местах контакта с металлом. При их использовании создаётся защитный слой нужной толщины, арматура не провисает.

Современные технологии производства позволяют изготавливать фиксаторы для арматуры различной формы и конфигурации:

«стульчики для арматуры» — данный элемент применяется для создания защитного слоя между арматурой диаметром 4-14 мм в горизонтальных монолитных конструкциях.

«звёздочка» — фиксатор для создания защитного слоя толщиной 15-50 мм между стержнями композитной арматуры при возведении вертикальных бетонных конструкций.

«стойка» — элемент с пятью рёбрами жесткости. Используется при армировании вертикальных конструкций.

«кубик» — фиксатор для потолочных конструкций.

«колесо» — элемент, необходимый при создании горизонтальных перекрытий.

Количество фиксаторов зависит от типа конструкции и конфигурации самого элемента.

СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ (КОМПОЗИТНАЯ) АРМАТУРА

КЛИПСЫ

Несмотря на широкую популярность и востребованность, стеклопластиковая арматура для армирования является всё-таки инновационным материалом. Поэтому при сборке армирующего каркаса из композитных материалов недопустимо применять традиционные методы вязки арматуры с помощью проволоки. Необходимо использовать специальные арматурные клипсы, которыми скрепляются перпендикулярно элементы арматуры.

Арматурные клипсы изготавливают из прочного пластика, устойчивого к негативному влиянию температурных колебаний, влаги и агрессивных сред. А использование клипс имеет несколько важных для каждого застройщика преимуществ:

  • Надёжность конструкции. Клипсы прочно скрепляют конструкцию, обеспечивая её стабильность, и при этом не повреждают целостность самой арматуры.
  • Долговечность элементов. Пластиковые клипсы не боятся влаги и сохраняют свою целостность на протяжении нескольких десятилетий.
  • Оптимизация процесса сборки каркаса. Арматура просто вставляется в клипсу до щелчка, что существенно снижает временные затраты на сборку.
  • Снижение уровня транспортных расходов.
  • Ценовая доступность.
  • Универсальность. Арматурные клипсы имеют универсальную конструкцию, которая идеально сочетается с разной по диаметру арматурой. Сборка каркаса напоминает сборку детского конструктора, справиться с которой может каждый.

ПЛАСТИКОВЫЕ ХОМУТЫ

Вопрос «Чем вязать стеклопластиковую арматуру?» возникает у тех застройщиков, которые впервые сталкиваются с использованием этого универсального строительного материала в своей практике. На самом же деле, вязка композитной арматуры по своей сути ничем не отличается от вязки металлической арматуры. Её производят при помощи специальной проволоки, зажимов или пластиковых стяжек (хомутов). Последний вариант многим пользователям кажется более удобным и простым.

Стяжки (хомуты) пластиковые используются для различных строительных и монтажных работ. Они выпускаются разных размеров, являются достаточно прочными и надёжно фиксируют стеклопластиковую арматуру в нужном положении. Фиксацию можно осуществлять вручную или при помощи специального инструмента, что позволит ещё больше сократить временные затраты на монтаж. Стоимость пластиковых стяжек приятно удивит даже самых экономных профессионалов.

 


 

 ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ