Преимущества и недостатки, технические характеристики и применение стеклопластиковой арматуры (СПА). Арматура стеклопластиковая Что такое композитная арматура

Армирование – неотъемлемый процесс создания железобетонных конструкций или изделий. В некоторых случаях сталь противопоказана, поэтому в середине прошлого века была разработана замена – композитная арматура.

Бетон – прочный, но абсолютно непластичный материал. Он превосходно противостоит нагрузкам на сжатие и не выдерживает давление на растяжение. Поэтому неправильно сформированный фундамент начинает быстро трескаться, крошиться, требует реставрационных работ. Для усиления и упрочнения конструкции используется скелет из армирующих стержней, который равномерно распределяет нагрузки и увеличивает срок службы остова.

Стекловолоконная композитная арматура для фундамента производится из смеси:

1. армирующего компонента – стеклянного штапельного волокна, которое принимает на себя механические воздействия;

2. полимерных связующих, обеспечивающих хорошее сцепление с бетоном, равномерное распределение давления и защиту от внешней агрессивной среды. Чаще всего это многокомпонентная эпоксидная смола со специальными присадками, отвердителями и ускорителями.

Соотношение элементов композита составляет примерно 75:25. Единые стандарты на производство и применение этого вида изделий практически отсутствуют, равно как и поэтому каждое предприятие разрабатывает собственную рецептуру и рекомендации о том, как лучше рассчитать минимально необходимое количество стекловолокна на фундамент, стены, колонны, плиты и так далее.

Выпускается 2 типа стекловолоконной арматуры:

• Периодический профиль, напоминающий спиральную обмотку. Достигается путем наматывания прутка из стекловолокна на основной стержень. Сверху изделие покрывается слоем связующего, которое защищает армирующий компонент от внешних воздействий.
• Условно-гладкая. Поверхность присыпана мелкофракционным песком, который способствует лучшей адгезии материала с бетоном или другим типом раствора. Стоимость этого вида изделий выше рифленого аналога примерно на 15-18%.

Арматура выпускается прутками диаметром 4-18 мм. Ее можно купить упакованную в бухты по 50-100 погонных метров либо стержнями длиной по 6 м.

Схема формирования пространственного каркаса аналогична металлическому. Задача – укрепить фундамент, пол или плиту в наиболее уязвимых областях. Поэтому горизонтальные ряды располагаются ближе к поверхности с минимальным интервалом между ними до 50 см, а поперечные распределительные и вертикальные опорные элементы устанавливаются в виде рамки с шагом 30-80 см.

Применение арматуры не ограничивается только опорными конструкциями, такими как фундамент, колонны, опоры линий электропередач, освещения и тому подобное. Стекловолокно используют:

• Для строительства септиков, дорог, тротуаров.
• В производстве фасонных изделий.
• При формировании промышленных полов, настилов, ограждений, мостовых конструкций.
• При возведении многослойной кирпичной кладки или монолитных стен, перегородок, перекрытий.

Стекловолоконная продукция используется даже при строительстве срубовых домов из оцилиндрованных или окоренных бревен. Дело в том, что при некоторых ошибках (сырой лес, изменение конструкции без согласования с архитектором) в местах наибольших нагрузок строение начинает проседать или изгибаться. Применение металлических изделий внутри помещений нежелательно, поэтому на помощь приходит арматура из композита.

Плюсы и минусы стекловолокна

Вес композитной армирующей продукции меньше стального аналога почти в 4 раза. Фундамент будет весить существенно меньше, а значит, снизится нагрузка на грунт. Помимо этого арматура обладает следующими достоинствами:

1. Почти полная инертность к агрессивным средам, включая щелочь, выделяемую бетоном, растворители, морскую воду и тому подобное. Благодаря этому свойству стекловолокно можно использовать при возведении заграждений гидроэлектростанций, причалов, молов и других объектов.

2. Полная радиопрозрачность и абсолютная инертность к магнитным полям. Композитная арматура прекрасно подходит для строительства зданий (фундамент, стены и перекрытия), в которых предполагается размещение лабораторий, помещений особого назначения и тому подобное.

3. Индекс терморасширения близок к аналогичному показателю бетона, поэтому проблем при изменениях температуры не будет.

4. Простота транспортировки. Арматуру можно перевозить даже в багажнике легкового автомобиля.

Недобросовестные продавцы пытаются приписать к достоинствам своей продукции еще и стоимость, однако это скорее минус. Цена металлопроката в диаметре 8 мм составляет 8 рублей/погонный метр, а стекловолокна того же сечения – 18.

Цена стеклокомпозита в Москве и Московской области:

Из недостатков также отметим:

1. Неустойчивость стеклокомпозитной арматуры к высоким температурам.

2. При нагрузке прут начинает растягиваться, хотя должен, наоборот, сдерживать деформационный процесс. Для сравнения: индекс упругости стали составляет 200000 МПа, аналогичный показатель стекловолокна – 55000.

3. При заливке бетона в опалубку композитный материал прогибается, деформируется. Из-за этого сложно сформировать ровный фундамент.

4. Для связки используется проволока или пластиковый хомут, сварка не разрешается.

5. Криволинейные конструкции, а также углы, области вывода колонн приходится формировать при помощи металлической арматуры, стеклокомпозитная категорически не подходит.

6. Единый пакет нормативных документов и стандартов отсутствует, поэтому покупателям трудно выбрать действительно качественный продукт. Еще сложнее приходится проектировщикам, которые должны производить пересчет нагрузок.

Из-за большого количества недостатков композит не получил широкого распространения в строительстве, как промышленного, так и гражданского назначения.

Отзывы людей

«На рынке рядом предлагается стальная и композитная арматура. Продавец дал почитать брошюры и флаеры по последней. Решил взять на пробу для фундамента под каркасную баню. Очень пожалел, что не поискал дополнительную информацию об этом товаре, не прочитал отзывы. Основание простояло пару месяцев, потом пошли трещины, во весь рост встал вопрос о его ремонте. Буду укреплять металлическими полосами и надеяться, что дальше не будет хуже».

Виктор, Самара.

«Продавцы утверждают, что стеклокомпозит помогает сэкономить. На своем опыте убедился, что врут. Во-первых, приходится делать пересчет: если требуется металлическая арматура диаметром 8 мм, то стекловолокно нужно брать сечением 14 или 16 мм, а ее цена в 2 раза выше. Пластиковые хомуты, которые идут в комплекте для связок, вообще не внушают доверие».

Егор, Казань.

«Строил дом из керамзитобетонных блоков с готовой лицевой отделкой. По технологии через каждые 4 ряда нужно прокладывать арматурный пояс. На рынке купил 3 бухты стекловолокна для этих целей и отвез на стройку на своей машине, так как груз компактный и мало весит, к тому же не ржавеет».

Владимир Воронцов, Калуга.

«Использовал стеклокомпозитные прутья для укрепления стен из пенопблоков. С ней легко и работать, и нарезать, и крепить. Удобная в перевозке, хотя обошлась дороговато».

Павел Калинин, Ростов-на-Дону.

Неметаллическая композитная арматура представляет собой армирующее средство в виде стержней из стекловолокна, имеющих ребристую поверхность. В профиле такая арматура имеет спиралевидную форму, а ее диаметр может составлять от 4 до 18 миллиметров. Длина этого строительного материала может достигать 12 метров.

Внешний вид полимерных стержней.

Стеклопластиковая арматура перед массовым внедрением на рынок прошла множество серьезных испытаний. В итоге подобные исследования установили, что этот строительный материал отличается рядом преимуществ таких, как:

• Малая масса, которая в 9 раз ниже массы классической металлической арматуры;
• Высокая стойкость к коррозии и воздействию кислот;
• Отличные показатели с точки зрения энергоэффективности;
• Экономичность в доставке;
• Инертность к электромагнитному и радиовоздействию;
• Стеклопластиковая арматура относится к диэлектрикам.

Безусловно, помимо преимуществ, данный строительный материал обладает определенными недостатками. Такие недостатки нельзя отнести к критическим, но их важно учитывать при возведении тех или иных видов зданий.

Недостатки композитной арматуры:

• Низкие показатели упругости;
• Невысокие параметры термостойкости.

При этом такие недостатки материала никак не отражаются на его использовании при строительстве дорог и фундаментов зданий.

Использование этой технологии при строительстве фундамента (преимущества, недостатки, способ применения)

В процессе закладки фундамента композитная арматура применяется аналогично металлической. Из этого материала на первом этапе собирается каркас будущего фундамента, который в последствие стягивается специальными стяжками.

Сами производители стеклопластиковой арматуры не накладывают никаких ограничений по ее использованию для определенных видов фундаментов. Иначе говоря, такой материал может свободно использоваться для строительства любых малоэтажных построек.

По минимальным подсчетам срок службы таких полимерных элементов составляет минимум 80 лет. Нельзя не отметить, что этот строительный материал стоит немного дороже привычных металлических прутов при этом определенные средства можно сэкономить при его доставке, за счет намного меньшего веса.

Существуют различные методы и условия строительства. Если место строительства предполагает постоянное пребывание металлических частей в условиях агрессивной для них среды есть смысл применять композитную арматуру.

При правильном подборе пластиковой арматуры, она обеспечит аналогичную прочность, что и металлическая.

Стержни перед заливкой бетона.

Основные сферы использования

Существует две основные формы выпуска композитной арматуры:

• Гладкие пластиковые пруты, дополненные стеклянной спиралью для повышения качества фиксации;
• Арматура привычной формы, повторяющая структуру металлической.

Большинство специалистов советуют отдавать предпочтение второму типу.

Основной сферой применения стеклопластиковой арматуры является возведение фундаментов для малоэтажных зданий. При возведении фундамента в каждом индивидуальном случае используется арматура конкретного диаметра.

Кроме того, такой материал часто используется для связывания кирпичной кладки. В этом случае можно избежать появления мостиков холода, что повышает общую эффективность здания.

Мнение строителей

Сейчас наблюдается устойчивая тенденция популяризации среди строителей и крупных застройщиков композитной арматуры. В большинстве случаев можно встретить положительные мнения об этом материале. Специалисты отмечают, что такие стержни фактически безотходны при проведении строительных работ. Также немаловажным фактором является простота их применения.

Большинство экспертов сходятся во мнение, что в определенных строительных сферах такой материал имеет существенные преимущества перед металлическими армирующими стержнями. Основным достоинством данных пластиковых прутьев является возможность их использования почти любой длины.

Использование композитных материалов для армирования мостовых настильных плит

Одним из основных факторов, подтверждающих высокие параметры прочности и надежности композитной арматуры, является ее широкое применение в строительных сферах, противостоящим постоянным серьезным нагрузкам (мосты, конструкции береговой линии, дороги).

Это связано с тем, что такой материал обладает прекрасными параметрами стойкости к сейсмологической активности земли. Экспериментально было доказано, что стеклопластиковая арматура не теряет свои основные технические характеристики даже при 10 балльном землетрясении, что делает ее лучшим выбором для армирования бетонных мостовых настильных плит.

Кроме того, нельзя не отметить, что пластик в отличие от металла не подвержен коррозии, что является немаловажным фактором при строительстве мостов, постоянно контактирующих с водой и влажной средой.

Отличия характеристик полимерных и металлических армирующих прутов

Основным конкурентом для пластиковых армирующих стержней является традиционная металлическая арматура, использующаяся в бетонных плитах и перекрытиях. В целом два этих строительных материала очень схожи друг с другом. При этом по некоторым параметрам арматура из стеклопластика демонстрирует заметно более впечатляющие показатели, нежели металлическое армирующее оборудование. В таких условиях стоит провести небольшое сравнение технических характеристик металлической и полимерной арматуры:

• Показатели деформации. Пруты из стали является упругопластическим материалом в то время, как композитная арматура - это идеально-упругий стройматериал;
• Показатели предельной прочности. Металл демонстрирует следующие параметры 390 МПа, а стеклопластик 1300 Мпа;
• Размер коэффициента теплопроводности. Для металлической этот параметр равен 46 Вт/мОС, а для композитной 0,35 Вт/мОС;
• Показатели структурной плотности. Для стальной этот параметр равен 7850 кг/м3, а для стеклопластиковой 1900 кг/м3;
• Параметры теплопроводности. В отличие от стальных конструкций, стеклопластик абсолютно не проводит тепло;
• Стойкость к коррозии. Стеклопластиковая арматура абсолютно не ржавеет. При этом сталь относится к относительно быстро ржавеющему материалу;
• Электропроводимость изделия. Композитный армирующий стройматериал по сути является диэлектриком. Одновременно с этим, одним из недостатков металлической арматуры является возможность проводить электрически ток.

Внешние отличия металлических и композитных стержней.

Физические параметры армирующего материала из стеклопластика

Согласно сегодняшним требованиям композитные пруты должны характеризоваться по трем основным физическим параметрам, а именно:

• Масса элементов;
• Дистанция навивки;
• Внешний, а также внутренний диаметр.

Для каждого отдельного номера профиля соответствуют свои физические показатели. Единственным неизменным параметром является дистанция навивки, равняющийся 15 миллиметрам. Действующее ТУ регламентирует, что отличающиеся по размеру профиля композитные пруты имеют следующие цифровые обозначения: 4, 5, 5.5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 и 18. Этим цифровым значениям соответствуют параметры наружного диаметра. Масса армирующих стержней может варьироваться от 0,02 до 0,42 кг/1 п. м.

Процедура расчета строительных конструкций с композитными армирующими материалами

Процесс расчета конструкций, в которых применяется композитная арматура можно продемонстрировать на примере расчета работы балки, где используется стальная арматура Д12 мм.

Такие армирующие прутья А500С, имеющие диаметр в 12 миллиметров, обладают такими характеристиками, как:

• Значение модуля упругости на уровне 200 Гпа;
• Показатели нормативного сопротивления 500 МПа, что немного меньше параметров текучести стали, применяемой при изготовлении этих прутов.

Исходя из этих данных ориентировочная максимальная нагрузка на прут составляет 4.5 тонны. При такой нагрузке параметры растяжения арматуры достигнут 2,5 мм/м

В документации, идущей вместе со стеклопластиковой арматурой, всегда есть табличка ее соответствия стальным армирующим стержням.

Так, арматура из стеклопластика, для соответствия параметрам стальной А500С диаметром 12 мм, должна иметь диаметр 10 мм.

Иначе говоря, процесс расчета строений с пластиковых прутьев полностью аналогичен расчетам со стальными, единственным отличием является применение таблицы соответствия.

Как производится композитная арматура

Вся композитная арматура изготовляется в формате стержней, имеющих толщину от 4 до 32 миллиметров. Подобные стройматериалы могут продаваться как в виде стержней, так и в бухтах, длиной более 100 метров.

Существует два основных вида пластиковых армирующих прутов:

• Периодическая, которая получается путем использования спирального обматывания;
• Гладкая, обсыпающаяся кварцевым песком, для повышения качества сцепления.

Методика соединения

Одним из дополнительных преимуществ композитных стройматериалов является отсутствие необходимости проведения сварочных работ. Все прутья формируются в единый каркас с помощью технологии связывания.

Зачастую в строительной практике применяется специальная вязальная проволока, реже пластиковые стяжки.

Существуют следующие способы использования вязальной проволоки:

• Использование специального автоматического пистолета;
• Применение строительного крючка для вязания;
• Применение механизированного строительного вязального крючка.

Два последних варианта чаще всего используются в строительстве. Это связано с их доступностью, ведь далеко не каждый может себе позволить приобрести специальный автоматический пистолет для связки.

Соединение с помощью пластиковых стяжек.

Диаметр пластиковой арматуры

Из-за определенных конструктивных особенностей, стеклопластиковая арматура имеет несколько параметров, которые характеризуют ее диаметр:

• Размер внешнего диаметра композитного стержня определяется согласно расположению выступающих по профилю ребер;
• Внутренний диаметр относится конкретно к самому стержню;
• Номинальный диаметр относится к цифровому обозначению конкретного профиля.

Все эти параметры не совпадают между собой. Номинальный диаметр меньше внешнего, измеряемого по выступающим ребрам. Следует с особой ответственностью обращать внимание на эти параметры. Это поможет избежать покупки меньших чем необходимо армирующих прутьев.

Существуют некоторые нюансы определения этих размеров стеклопластиковой арматуры. Внешний диаметр изделия определяется также, как и для стальной. Что же касается внутреннего диаметра, то его определить сложнее из-за не идеально круглого сечения стержня.

Несмотря на то, что до сих пор ведутся споры о замене композитной арматуры на стальную, большинство выбирает именно композитную. И не зря, ведь у нее имеются неоспоримые преимущества. Легкость монтажа и транспортировки, коррозийная устойчивость и низкая теплопроводность экономят почти 60% средств при замене металлической арматуры на композитную. Армирование композитной арматуры производится в соответствии с нормативно-технической документацией.

Производство композитной арматуры «Армпласт»

Завод «Армпласт» самостоятельно производит неметаллическую композитную арматуру полимерную. Мы создаем ее в нескольких вариантах исполнения и нескольких видах – стеклопластиковую , базальтопластиковую и стеклобазальтовую .

Стеклопластиковая арматура производится из стеклянного ровинга и состоит из стеклопластикового стержня с базальтовой армирующей нитью в качестве периодического профиля.

Композитная и базальтовая арматура производятся из базальтового ровинга. Композитная стеклопластиковая арматура в свою очередь подразделяется на классическую стеклопластиковую арматуру с периодическим профилем, стеклопластиковую арматуру с песчаным покрытием и с песчаным покрытием и периодическим профилем. В этих видах композитной арматуры применяется песчаная посыпка и периодический профиль для большей адгезии с бетоном. Диаметры выше 12 мм выпускаются прутами, длиной, согласованной с заказчиком, а диаметры меньше 12 мм выпускаются бухтами.

Несмотря на то, что композитную арматуру позиционируют на рынке как новейший и высокотехнологичный материал, первые опыты её применения известны с 70-х годов прошлого века. В силу различных причин этот вид материала не получил в СССР широкого применения, хотя за рубежом он использовался достаточно активно. Поэтому для России это достаточно новый материал. Изучать достоинства и недостатки, а так же эксплуатационные характеристиках такого вида арматуры будем на основании фактических показателей. Для начала рассмотрим подробнее, что такое композитная арматура, она же пластиковая арматура и она же полимерная арматура.

Что такое композитная арматура

Это арматура, материал которой представляет собой стержни из волокон стекла или базальта, пропитанные связующим на полимерной основе. Встречаются так же варианты изготовления изделий из углеродных и арамидных волокон. Согласно применяемому при изготовлении материалу, такие арматурные стержни называют стекло-, базальто- или углепластиковыми. Внешне определить материал изготовления достаточно легко: стеклопластиковая арматура светлая с желтоватым оттенком, базальто- и углепластиковые стержни – чёрные. Как и металлическая арматура, композитные стержни имеют периодическое сечение для обеспечения требуемых режимов работы в составе армированной бетонной конструкции.

Композитная арматура

Некоторые производители с целью визуально отличить арматуру разных диаметров и для достижения привлекательного внешнего вида вводят в состав сырья цветные пигменты.

Некоторые производители указывают, что цветные прутки обладают улучшенными техническими характеристиками. Это не соответствует действительности. Пигменты, кроме декоративного эффекта, никоим образом не оказывает влияния на качество или эксплуатационные показатели арматуры.

Виды композитной арматуры

• Секлопластиковая (АСП) — производится путём смешивания стекловолокна термореактивными смолами, которые выступают в роли связующего. Отличительная особенность этого вида – высокая прочность при малом весе;
• Базальтопластиковая (АБП) — в ней качестве основы служит базальтовое волокно, в качестве связующего – органические смолы. Преимущество вида – высокая стойкость к воздействию агрессивных химических сред: щелочей, кислот, газов и солей;
• Углепластиковая (АУП) — состоящая их углеводородных волокон и ввиду высокой стоимости не получившая широкого спроса;

• Комбинированная (АКК) – состоит одновременно из стекловолокна и волокон базальта.

Полимерная арматура

В состав композитной арматура в качеству связующего вещества входят различные полимеры. Поэтому композитную арматуру также называют полимерной арматурой или полимерной композитной арматурой. Так как композитный материал является несущим а полимер служит лишь для связи композитных волокон, то большее распространение получило название «композитная арматура».

Пластиковая арматура

Англоязычные строители композитную арматуру обозначают как FRP rebar – от англ. Fibre-reinforced plastic rebar. Отсюда пошло обозначение композитной арматуры как пластиковой. Иногда возникает путаница, из-за того что стеклопластиковую арматуру называют пластиковой и наоборот. На самом же деле словосочетание «пластиковая арматура» означает тоже что и «композитная арматура».

Преимущества композитной арматуры

Композитная арматура стремительно завоевывает строительный рынок, благодаря своим выдающимся характеристикам и вытесняет привычную металлическую арматуру. Главные плюсы композитной арматуры:

• Стойкость к коррозии, невосприимчивость к воздействию влаги и агрессивных жидкостей значительно повышает долговечность конструкций.
• Значительная удельная прочность (высокий предел прочности по отношению к плотности материала), превышает показатели стальной арматуры класса А III в 10-15 раз.
• Низкая теплопроводность. Данное свойство позволяет избежать появления мостиков холода в массиве конструкции.
• Диэлектричность повышает электробезопасность помещений и позволяет исключить помехи при прохождении радиоволн.
• Сравнительно невысокая стоимость.
• Удобство при транспортировке в виду малой массы. Композитную арматуру небольших диаметров возможно перевозить в бухтах.

Бухта композитной арматуры легко помещается в багажник легкового автомобиля

Недостатки композитной арматуры.

Как и любой строительный материал, наряду с неоспоримыми достоинствами композитная арматура не лишена и некоторых недостатков, которые необходимо учитывать при проектировании армированных бетонных конструкций. К минусам композитной арматуры относят:

• Низкий модуль упругости материала. Данный параметр по сравнению со сталью меньше в 4 раза, что негативно сказывается при работе композитной арматуры на растяжение.
• Хрупкость и непластичность. Изменение формы стержня невозможно без нагрева, что создаёт трудности при изготовлении монтажных петель и закладных деталей.
• Низкая стойкость к воздействию высоких температур. В отличие от стали, композитный материал теряет свои прочностные свойства уже при температурах порядка 150-300 градусов, в зависимости от вида используемых в производстве волокон (стеклопластик или базальтопластик).

Область применения композитной арматуры

Благодаря своим эксплуатационным характеристикам композитную арматуру возможно применять в широком спектре конструкций здания и объектов инфраструктуры, а так же при производстве ремонтных работ. Такой материал используют:

• в конструкциях, испытывающих воздействие агрессивной среды: фундаментах зданий, конструктивных элементах зданий химической и пищевой промышленности, сельскохозяйственных объектах;
• для укрепления оснований под строительными конструкциями различного назначения;
• в малоэтажном частном домостроении;
• в дорожном строительстве: в качестве армирования дорожного полотна, при сооружении и укреплении откосов насыпей, для укрепления смешанных элементов дороги (к примеру, асфальтобетон — рельсы), армирование проезжей части пролётных строений (мостов);

• при ремонте железобетонных конструкций в случае невозможности устройства слоя раствора значительной толщины;
• для изготовления поперечных связей в зданий со стенами, возведёнными из разного вида материалов (газосиликатные блоки + кирпич, кирпич + бетон и т.д.);
• для слоистой кладки из мелкоштучных элементов с гибкими связями;

• конструкции жилых, гражданских и промышленных зданий, при изготовлении которых не требуется предварительное напряжение арматуры;
• в элементах конструкций, в процессе эксплуатации которых возможна электрохимическая коррозия под воздействием блуждающих токов;
• в горных выработках для укрепления грунта при проходке тоннелей.

Использование композитной арматуры для слоистой кладки мелкоштучных элементов. Благодаря своей коррозионной стойкости композитная арматура не подвержена агрессивному воздействию среды на границе слоёв. Металл в этом случае может ржаветь.

Технология производства композитной арматуры

Ввиду схожести процесса изготовления наиболее популярных видов композитной арматуры – стекло- и базальтопластиковой, рассмотрим для примера технологию производства стеклопластиковых арматурных стержней. Технологический процесс предельно автоматизирован, протекает при минимальном участии человека и включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка сырья. На этом этапе алюмоборосиликатное стекло расплавляют в печах до состояния тягучей массы, которую затем вытягивают в нити толщиной порядка 10-20 микрон. Полученные нити, предварительно обработав составом на основе масла, собирают в более толстый пучок, называемый ровингом.
2. При помощи шпулярника – специального механизма, позволяющего подавать одновременно до 60 нитей ровинга, стеклонити подаются в механизм натяжения.

1. После выравнивания напряжения, нити, расположенные в определённом порядке, подвергают термической обработке горячим воздухом для удаления влаги, масла и различного вида загрязнений.
2. Очищенный и скомпонованный ровинг погружают в ванну с разогретыми до жидкого состояния связующими смолами для тщательной пропитки.
3. Пропитанные нити направляются в фильеру – устройство, посредством протяжения через которое добиваются получение стержня нужного диаметра. В случае изготовления арматуры со спиральной обмоткой стержень параллельно обматывают нитью ровинга заданной толщины.
4. Сформированный стержень попадает в туннельную печь для полимеризации связующего состава.
5. Охлаждение полученной арматуры проточной водой.
6. В зависимости от диаметра полученных изделий их либо сматывают на специальном оборудовании в бухты, либо режут на хлысты заданной длины.

шпулярник — устройство подачи волокон для соединения в одну нить

Сравнение технических характеристик композитной и традиционной стальной арматуры

Характеристика	Стальная арматура класса АIII	Композитная арматура
Плотность, кг/куб.м	7850	1900
Относительное удлинение, %	14	2,2
Предел прочности при растяжении, МПа	390	1100
Модуль упругости, МПа	200000	41000
Выпускаемый диаметр, мм	6 — 80	4 – 24 – отечественная 6 – 40 — импортная
Равнопрочная замена при нагрузке 25000 кг/кв.м	Диаметр 8 А III, ячейка 140х140 мм., масса 5,5 кг/кв.м	Диаметр 8 мм, ячейка 230х230 мм., масса 0,61 кг/кв.м
Замена диаметра арматуры при равных прочностных характеристиках, мм.
Выпускаемая длина, м.	6 — 12	6 – 12 или по заказу

Особенности армирования конструкций композитной арматурой

Для мастера, имеющего опыт работы с обычной арматурой, армирование композитными материалами не доставит никаких сложностей. Как и при работе со стальными прутками, диаметр стержней и размер ячеек при укладке композитной арматуры определяется расчётом исходя из требуемой несущей способности конструкции. Арматурные стержни в случае заливки монолитных конструкций размещаются в опалубке с определённым шагом и увязываются между собой вязальной проволокой или обычными электротехническими пластиковыми хомутами нужной длинны. Последний вариант возможен благодаря небольшой массе прутков арматуры.

Крепление арматурной сетки хомутами

Следует учесть, что при использовании для быстрого крепления вязальной проволоки понадобятся специальные приспособления – вязальный крючок или автоматическая вязальная машинка. При использовании пластиковых хомутов крепление производится вручную.

Для соединения композитной арматуры удобны в использовании специальные арматурные клипсы, которые также делают из пластика.

Соединение арматурными клипсами.
Арматурные клипсы.

Сварка композитной арматуры невозможна ввиду диэлектрических свойств материала, сборка сеток и каркасов осуществляется одинаковым способом.

Расчёт композитной арматуры производится по тем же принципам, что и для металлической. За тем лишь исключением, что полученные при расчёте металлические прутки заменяют прутками из композитной арматуры другого диаметра с аналогичными прочностными характеристиками. Подробно о расчёте арматуры для фундамента Вы можете прочитать в статье: .

Для дистанцирования сеток при заливке полов выпускаются специальные приспособления, которые возможно приобрести на любом строительном рынке или магазине стройматериалов. Их ещё называют креплениями или фиксаторами для арматуры. Подробнее о различных видах фиксаторов и их особенностях Вы можете прочитать в специальной статье: .

Фиксаторы для арматуры позволяют выставлять нужное расстояние между сетками арматуры, стенками и основанием фундамента

Изгиб прутков такой арматуры в условиях строительной площадки невозможен – стержень или сломается под нагрузкой или вернётся в исходное состояние после снятия изгибающего усилия. В случае необходимости получения изогнутого элемента, его необходимо по своим чертежам заказывать у производителя, так как придать любую форму стержню возможно только на стадии его изготовления.

Изогнутая композитную арматуру получают в процессе её производства.

Выбор и стоимость композитной арматуры

На рынке предоставлена арматура двух видов: гладкого и периодического сечения. При этом гладкая арматура имеет покрытие, содержащее в своём составе песок для лучшего сцепления с бетоном. Риск использования гладкого прутка в том, что в случае некачественного изготовления слой песчаного покрытия может отслаиваться и эффективность такого армирования конструкции будет сведена практически к нулю. Следует так же принять во внимание, что арматура с периодическим сечением воспринимает нагрузку и работает в составе конструкции лучше, чем гладкая, поэтому для использования в ответственных несущих элементах здания желательно остановить свой выбор именно на этом виде.

Стоимость одного погонного метра арматуры зависит от диаметра. В среднем композитная арматура диаметров 4 мм стоит 5-10 рублей за погонный метр (п.м.);

6 мм. — 10-15 рублей за п.м.;

8 мм. — 15-20 рублей за п.м;

10 мм. — 20-25 рублей за п.м.

Кроме того стоимость арматурных прутков из композитных материалов напрямую зависит от производителя и места расположения производства. К примеру, стоимость погонного метра арматуры одинакового сечения Обнинского завода и производителя из Нижнего Новгорода различается более чем на рубль, продукции я же зарубежных производителей будет ещё дороже. С первого взгляда небольшая разница в цене при подсчёте необходимых объёмов материала может оказаться не такой уж и незаметной, ведь для армирования площадки 10 х 10 м. одной арматурной сеткой с ячейкой 20 х 20 см. понадобится 1000 метров арматуры. При закупке же армирующего материала на достаточно крупный объект разница в сумме может стать весьма внушительной.

Использование композитной арматуры в строительстве позволяет эффективно экономить средства не только за счёт низкой стоимости по сравнению со стальными прутками. Ввиду своей низкой массы она существенно снижает вес конструкции, что в свою очередь позволяет уменьшить габаритные размеры фундаментов и прочих несущих элементов, экономя при этом затраты на бетон.

Разработанная еще в середине прошлого века в СССР, стеклопластиковая арматура (сокращенно АСП или СПА) начала масштабно использоваться сравнительно недавно. Популярность стеклотекстолитовые изделия приобрели благодаря снижению стоимости их производства. Малый вес, высокая прочность, широкие возможности применения и легкость монтажа сделали арматуру СПА хорошей альтернативой стальным пруткам. Материал прекрасно подходит для малоэтажного строительства, сооружения береговых укреплений, несущих конструкций искусственных водоемов, элементов мостов, ЛЭП.

Стеклопластиковая композитная арматура (АКС) представляет собой стержень, произведенный из стеклянного сплеточного нитевидного волокна (ровинга) прямого или скрученного, скрепленного особым составом. Обычно это синтетические эпоксидные смолы. Другой вид представляет собой стекловолоконный стержень с намоткой из углепластиковой нити. После намотки такие стекловолоконные заготовки подвергают полимеризации, превращая их в монолитный стержень. Стекловолоконная арматура имеет диаметр от 4 до 32 мм, толщиной от 4 до 8 мм упаковывается в бухты. Бухта содержит 100-150 метров арматуры. Также возможна нарезка в заводских условиях, когда размеры предоставляет заказчика. От технологии производства и связующего зависят прочностные характеристики стержня.

Варианты упаковки и транспортировки АСП.

Изготавливают материал методом протягивания. Стекловолокно, намотанное на бобинах, разматывают, пропитывают смолами и отвердителями. После этого пропускают заготовку через фильеры. Их назначение – отжим лишней смолы. Там же будущая арматура уплотняется и приобретает характерную форму с цилиндрическим сечением и заданным радиусом.

После этого еще на не отвердевшую заготовку наматывают по спирали жгут. Он необходим для лучшего сцепления с бетоном. Затем материал запекается в печи, где происходит процесс отвердения и полимеризации связующего. Из печи прутья направляется на механизм, где происходит ее протяжка. На современных заводах для полимеризации используются трубчатые печи. В них же удаляются летучие вещества. Готовую продукцию наматывают в бухты либо нарезают прутки необходимой длины (по предварительному заказу клиента). После продукция отправляется на склад. Также клиент может заказать арматуру с заданным углом изгиба.

Назначение и область применения

Стеклопластиковая арматура используется в различных отраслях промышленного и частного строительства, для обычного и предварительно напряженного армирования строительных конструкций и элементов, эксплуатация которых, проходит в средах с различной степенью агрессивного воздействия. Самые известные примеры использования.

1. Армирование блочных, кирпичных стен и стен из газосиликатных блоков. Стеклопластиковая арматура показала весьма неплохие результаты при армировании данных конструкций. Основные плюсы: экономия средств и облегчение конструкций.
2. В качестве связующего бетонных элементов, между которыми располагается утеплитель. СПА позволяет улучшить сцепление бетонных элементов.
3. Для укрепления несущих элементов конструкций, которые подвержены воздействию факторов, вызывающих коррозию (искусственные водоемы, мосты, укрепительные сооружения береговых линий пресных и соленых естественных водоемов). В отличие от металлических прутьев, стекловолоконные не подвержены коррозии.
4. Для армирования конструкций из клееной древесины. Использование арматуры из СПА позволяет в разы повысить прочность балок из клееного дерева и повысить жесткость конструкции.
5. Возможно применение в строительстве ленточных заглубленных фундаментов для малоэтажных зданий, если они располагаются на твердых, неподвижных грунтах. Заглубление выполняется ниже уровня промерзания почвы.
6. Для повышения жесткости полов в жилых домах и промышленных комплексах.
7. Для повышения прочности и долговечности дорожек и дорожного покрытия.

Область применения стеклопластиковой арматуры.

Свойства арматуры из стеклопластика

Чтобы понять плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры, необходимо знать ее свойства. Описание преимущества стеклопластиковой арматуры приведены ниже.

1. По коррозионной стойкости прутья из стекловолокна почти в 10 раз превышают традиционные металлические. Изделия из стеклокомпозита практически не вступают в реакции с щелочами, соляными растворами и кислотами.
2. Коэффициент теплопроводности 0,35 Вт/м С против 46 Вт/м С у стальных прутков, что исключает появление мостиков холода, и заметно снижает теплопотери.
3. Соединение прутов из стеклокомпозита производится пластиковыми хомутами, вязальной проволокой и соответствующими фиксаторами без сварочного аппарата.
4. Стеклопластиковая арматура – отличный диэлектрик. Это свойство используется еще с середины прошлого века при строительстве элементов ЛЭП, железнодорожных мостов и прочих конструкций, где электропроводящие свойства стали негативно влияют на работу приборов и целостность конструкции.
5. Вес 1 метра стеклокомпозитной качественной арматуры в 4 раза меньше метрового стального прута равного диаметра при равной прочности на растяжение. Это позволяет в 7-9 раз уменьшить вес сооружения.
6. Меньшая по сравнению с аналогами стоимость.
7. Возможность бесшовной укладки.
8. Величина коэффициента теплового расширения близка к коэффициенту теплового расширения бетона, что практические исключает возникновение трещин при перепадах температур.
9. Широкий диапазон температур, при котором можно применять материал: от – 60 С до +90 С.
10. Заявленный срок службы – 50-80 лет.

Арматура из стеклопластика в ряде случаев может успешно заменить стальную, но она имеет ряд недостатков, которые необходимо учитывать еще на стадии проектирования. Главные недостатки стеклопластиковой арматуры.

• Низкая термостойкость. Связующее возгорается при температуре 200 С, что не существенно в частном доме, но недопустимо в промышленных объектах, где к конструкциям предъявляют повышенные требования огнеупорности.
• Модуль упругости всего 56 000 МПА (для стальной арматурной проволоки порядка 200 000 МПа).
• Невозможность самостоятельно согнуть прут под нужным углом. Изогнутые прутья изготавливают на заводе по индивидуальному заказу.
• Прочность текстолитовых изделий со временем снижается.
• Арматура стеклопластиковая обладает низкой прочностью на излом, которая со временем только усугубляется.
• Невозможность создания твердого, жесткого каркаса.

Разновидности арматуры

Использование в строительстве стеклопластиковой арматуры требует ознакомления с видами данного материала. По назначению, материал делится на изделия:

• для монтажных работ;
• рабочую;
• распределительную;
• для армирования конструктивных элементов из бетона.

По способу применения АСП подразделяется на:

• нарезанные прутки;
• армирующие сетки;
• арматурные каркасы.

По форме профиля:

• гладкая;
• рифленая.

Форма профиля стеклопластиковой арматуры.

Сравнительные характеристики СПА и стальной арматуры

Для того чтобы выбрать стекловолоконную арматуру либо стальную, необходимо наглядно сравнить два вида. Сравнительные характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры приведены в таблице.

Материал	СПА	Сталь
Прочность на разрыв, МПа	480-1600	480 -690
Относительное удлинение, %	2,2	25
Модуль упругости, МПа	56 000	200 000
Коррозионная стойкость	Неподвержен коррозии	В зависимость от сорта стали подвержен коррозии в большей или меньшей степени
Коэффициент теплопроводности Вт/м С	0,35	46
Коэффициент теплового расширения в продольном направлении, х10 -6/С	6-10	11,7
Коэффициент теплового расширения в поперечном направлении, х10-6/С	21-23	11,7
Электропроводность	Диэлектрик	Проводник
Прочность на излом	Низкая	Высокая
Оптимальный температурный диапазон	от -60 С до +90 С	Нижний предел от -196 С до -40 С; верхний предел от 350 С до 750 С
Срок службы, лет	до 50	80-100
Способ соединения	хомуты, фиксаторы, вязальная проволока	вязальная проволока, сварка
Возможность изгиба прутьев в условиях стройки	нет	есть
Радиопрозрачность	да	нет
Экологичность	Малотоксичный материал, класс безопасности 4	Нетоксичен

Особенности монтажа СПА

Свойства и технические характеристики СПА, делают материал практически идеальным для строительства дома своими руками. Для того, чтобы дом был прочным и прослужил нескольким поколениям семьи, важно грамотно выполнить монтаж стеклопластиковой арматуры, учитывая ее недостатки.

Горизонтальное армирование фундамента

Укладка СПА для армирования фундамента выполняется после установки опалубки и подготовки площади. После этого укладывают продольный слой прутьев. Для этого берут прутки диаметром 8 мм. На него укладывают поперечный. Для этого берут 6-ти миллиметровую СПА. Эти слои образуют сетку. Узлы соединения фиксируются затяжными хомутами либо вязальной проволокой, диаметр которой 1 мм, в 2 пояса. Соединения выполняют с помощью , который можно купить либо изготовить самостоятельно используя толстую проволоку. Для больших объемов работ рекомендуется пользоваться аппаратом для вязки с электроприводом.

Края сетки из прутков должны быть в 5 см от опалубки. Добиться необходимого расположения можно посредством фиксаторов либо обычных кирпичей. Когда сетка готова и расположена правильно, заливают бетонную смесь. Здесь необходимо соблюдать осторожность. Арматура для фундамента АСП не обладает такой твердостью, как стальная. При неосторожной заливке, она может прогнуться или сместиться с заданного положения. Если прутки сместятся, исправить ситуацию после заливки будет крайне сложно.

Для получения прочного фундамента без пустот, залитую бетонную смесь утрамбовывают строительным вибратором.

Как избежать проблем?

Основные проблемы, которые связаны с использованием прутков из волокон стекла, заключатся в некачественном/бракованном материале и неграмотном инженерном расчете конструкции. Проблемы могут возникнуть в строительстве дома, если не учтены характеристики используемой стеклопластиковой арматуры.

Избежать проблем во время и после строительства помогут точные расчеты, аккуратность выполнения работ, строгое соблюдение рекомендаций производителя по выбору и монтажу материала.

Проверить качество товара до приобретения возможно лишь визуально. Для этого следует обращать внимание на следующие моменты.

• Производитель. Если товар приобретается не на заводе, необходимо запросить документацию на товар, подтверждающий его качество и заводской (не кустарный) вид производства.
• Цвет. Однородный по всему прутку цвет говорит о качестве. Неравномерно окрашенное изделие означает, что была нарушена технология производства.
  • Коричневый цвет указывает на выгорание вещества.
  • Зеленый – о недостаточной термообработке.
• Поверхность стержня должна быть без сколов, выемок, раковин и прочих дефектов, спиральная навивка – ровной, непрерывной, с постоянным шагом.
• Несмотря на желание сэкономить, нужно помнить, что качественную стеклопластиковую арматуру не продают дешево. Слишком низкая стоимость говорит о малой прочности и недолговечности.

Применение стеклопластиковой арматуры в ряде случаев целесообразно вместо металлической арматуры. Иногда допустимо комбинировать металлические и стеклопластиковые прутки при сооружении одной конструкции. Чтобы впоследствии не сожалеть об использовании АКС, следует тщательно проводить расчеты будущих построек на стадии проектирования. Подбирают композитную арматуру аналогично стальной, учитывая ключевые параметры: прочность на изгиб, показатель прочности на разрыв и пр.

Возможность использования стекловолоконных прутков оценивается исходя из подвижности и типа грунта, требований пожарной безопасности, продольных и поперечных нагрузок, которые будут воздействовать на конструкцию. Например, на болотистых и подвижных почвах для армирования применяют металлическую арматуру. Стеклопластиковую арматуру просто сломают подвижки грунта ввиду ее малой прочности на излом.