Композитная арматура: плюсы и минусы, применение, характеристики, вязка
Современный мир меняется стремительно, и это касается и строительной сферы – новых технологий и материалов. Сегодня применение композитной арматуры в строительстве не является массовым, и главная причина тому – недостаток информации и реальных, независимых отзывов от строителей. Ведь куда более привычнее и надежнее использовать старую, добрую арматуру из металла (см. почему арматуру вяжут а не сваривают), характеристики которой хорошо известны и подтверждены временем.
Но арматура из композитных материалов применяется в западных странах с 70-х годов, и получила довольно высокую оценку. Хотя и там ей не удалось вытиснить сталь.
У нас в стране многие до сих пор спрашивают: стеклопластиковая арматура что это? И получают массу информации – как фантастически хвалебную (как правило, исходящую от самих производителей пластиковой арматуры), так и сильно негативную (производителям стальной арматуры конкуренты тоже не нужны). Мы же попробуем спокойно и непредвзято проанализировать достоинства и недостатки композитной арматуры.
Как производят композитную арматуру?
Начнем с того, что термин «композитная арматура» объединяет в себе все виды неметаллической арматуры, произведенной на базе разного типа волокон, которые используются как армирующая основа прута. Волокна, из которых производят арматуру, могут быть следующие:
Таким образом, виды композитной арматуры, в зависимости от применимых волокон, следующие:
Любая композитная арматура производиться на одном и том же оборудовании, технология также не отличается. Разница лишь в типе волокон. В настоящее время существует несколько методов производства:
1.Система подачи волокна (стекловолокно, углеволокно, базальтовое волокно)
2.Полимерная ванна (полиэфирные, эпоксидные смолы)
3. Преформовочное устройство
5.Зоны нагрева/охлаждения фильеры
2. Второй метод отличается от первого лишь тем, что жгут наматывают на стержень с очень сильным усилием, он буквально вдавливается в основной пруток, в результате чего ребра формируются из волокон самого стержня. Такая арматура более долговечная, чем произведенная первым методом, поскольку риска отваливания ребер нет. Однако найти подобную арматуру российского производства почти невозможно, так как большинство пользуется первым методом.
3. Третий метод также похож на первый, однако стягивающий жгут здесь не формирует ребра, а только лишь стягивает волокна прутка до момента полимеризации в печи. Для сцепки с бетоном на арматуру наносят слой абразива – кварцевый песок. Такой вид арматуры имеет самую плохую сцепку с бетоном, и ко всему – самый маленький срок службы. Дело в том, что эпоксидная смола довольно быстро разрушается в щелочной среде бетона, а полиэфирные смолы, которые не боятся щелоча, крайне редко применяются производителями в России.
4. Наконец, арматура, изготовленная методом «пултрузии». При этом волокна формируются в стержень, пропитываются полимерными смолами, протягиваются через фильеры с разным сечением, расположенных по убыванию. Такой метод позволяет формировать периодический рельеф (ребра) с высокой точностью, благодаря чему их можно использовать как резьбу (например, как стяжной винт для опалубки, со стеклопластиковой или стальной гайкой). Арматура, произведенная таким способом, отличается высоким качеством, долговечностью и высокой ценой. Кроме того, в России такая арматура почти не производится.
Если поискать, то в продаже можно найти уж совсем непривычный материал – композитную арматуру с внутренней полостью. Несмотря на свою экзотичность, арматура-трубочка заслуживает внимание – ведь благодаря полости увеличивается диаметр, и при одинаковом количестве волокон, арматура с полостью имеет большую площадь соприкосновения с бетоном, а значит и лучшую адгезию.
Композитная арматура плюсы и минусы
Как и любой строительный материал, арматура из композита имеет свои преимущества и недостатки. Плюсы композитной арматуры:
1. Вес – неметаллическая арматура практически пушинка, в сравнении с металлической. Вес композитной арматуры в 10-12 раз меньше, чем равной по прочности стальной. Например, 1 метр пластиковой арматуры 10 мм весит 100 грамм, а стальной того же диаметра – 617 грамм. А то, что пластиковая скатывается в бухты, позволяет погрузить несколько бухт (метраж бухты обычно 100-200 метров) арматуры в багажник легкового автомобиля.
2. У композитной арматуры впечатляющая прочность на разрыв – в 2,5-3 раза больше, чем у стальной (конечно же, имеется ввиду при равном диаметре). Таким образом, композитная арматура 12 мм диаметром, заменяет стальную диаметром 14-16 мм. Отсюда строителями и производителями используется термин «равнопрочностная замена».
3. Стоимость композитной арматуры на сегодня ниже, чем на металлическую, хотя еще несколько лет назад было наоборот. Причем цена на стальную арматуру стабильно растет, тогда как композитную остается почти на месте.
4. Еще один плюс – композитная арматура продается в бухтах по 100-200 метров, что позволяет значительно сократить количество обрезков при армировании конструкций.
Но не все так безоблачно, есть и минусы композитной арматуры:
1. Основным минусом композитной арматуры специалисты называют низкий модуль упругости, в 4 раза ниже чем у стальной – и это при равном диаметре. Конечно, это не критичный недостаток, главное произвести дополнительные расчеты, и лучше, если это сделают специалисты. Или наш калькулятор.
2. Гнуть композитную арматуру можно только на производстве, на строительной площадке согнуть под углом ее не получится. Правда, элементов в виде прутков под углом обычно требуется немного, к тому же их можно заменить стальной арматурой.
3. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высокой температуры – при 100 градусах она перестает быть упругой и легко ломается.
4. Сварка при использовании композитной арматуры недопустима, хотя некоторые специалисты ставят это в преимущество. Действительно, при армировании хоть стальной, хоть пластиковой арматурой, и ту и другую в основном вяжут проволокой или пластиковыми стяжками.
Вязка композитной арматуры
Существует ошибочное утверждение, что вязать композитную арматуру можно только пластиковыми стяжками (хомутами). Конечно же, это не так. Более того, мы рекомендуем вязать обычной обожженной стальной вязальной проволокой. Процесс вязки композитной арматуры ничем не отличается от вязки металлической арматуры. Да и цель одна – зафиксировать каркас до момента набора прочности бетона, далее уже не важно вообще, чем и как вязали стеклопластиковую арматуру.
Кстати, необходимо сказать несколько слов о резке композитной арматуры. Не все знают, что перерубать, перекусывать или перепиливать стеклопластиковую арматуру можно, но совсем не нужно. Оптимальный вариант разрезать композит – при помощи болгарки. Дело в том, что перекусывание или перерубание создает микротрещины, которые хоть и не видны невооруженным взглядом, однако уходят глубоко в стержень. В трещины попадает вода и щелочь, а при заморозки-разморозки трещины будут расширяться, разрушая постепенно арматуру.
Важно! При резке композитной арматуры следует принять необходимые меры безопасности – защитить глаза и органы дыхания, поскольку мелкая пыль от базальтовых или стеклянных волокон крайне вредна.
Где применяется стеклопластиковая арматура
Применение композитной арматуры в строительстве достаточно широкое, хотя в России и не очень распространенное. В основном ее применяют при устройстве фундаментов в частном домостроении, при строительстве дорог, производстве плит. Часто ее используют для создания гибких связей между кирпичной кладкой, для улучшения характеристик стен и т.д.
Если у вас есть опыт использования композитной арматуры – пожалуйста, делитесь в комментариях!
Композитная арматура
Под определением композитной арматуры принято понимать группу неметаллических материалов в форме стержней, которые выполнены из пропитанных термопластичными или термореактивными связующими на основе полимеров, а затем отвержденных арамидных, базальтовых, стеклянных, углеродных волокон. Материал выпускается по ГОСТ 31938-2012 на сложных многоступенчатых линиях, подразумевающих выполнение ряда технологических операций. Это обработка стеклоровинга, формование, обмотка, полимеризация, охлаждение, нарезка в размер.
Классификация арматуры из композита
В зависимости от используемого волокна для производства композитной арматуры и соответствующей специфики применения материал классифицируется и маркируется следующим образом:
Форма выпуска
С учетом размера материал выпускается в двух формах. Диаметром до 12 mm включительно – хлыстами мерной длины 3 м или 6 м, а также бухтами по 50 м либо 100 м. Изделия диаметром 14 mm и больше – только хлыстами.
Тип профиля
Для улучшения сцепления с бетоном строительная полимерная арматура имеет один из двух видов профилей – периодический или гладкий. В первом случае на круглых заготовках выполняется рифление путем наматывания стеклопластикового жгута с получением поперечных выступов, нанесенных по винтовой 3-заходной линии. Стандарт ГОСТ 31938-2012 не предусматривает соблюдение требований к тому, каким именно должно быть рифление. Главные условия – оно должно иметь достаточные частоту и размеры для надежного сцепления с бетоном до и после воздействия агрессивной кислотной среды растворов на основе цемента. Для повышения сцепления с бетоном ненагруженных бетонных армируемых конструкций на поверхность арматуры с гладким профилем наносят специальное покрытие на основе мелкофракционного кварцевого песка.
Преимущества и недостатки композитной арматуры
К особенностям и одновременно преимуществам стеклопластиковой арматуры относятся незначительная масса на каждый погонный метр, высокая прочность на разрыв, доступная цена, энергоэффективность. Изделия не подвержены воздействию коррозии, просты в монтаже, имеют коэффициент расширения практически как у бетона, долговечны.
Помимо достоинств, у композитных материалов есть и минусы. Основные из них – низкая упругость при нагрузках на излом, невысокая термостойкость, сложная технологии изготовления. Поскольку технология производства композитов относительно инновационная, есть проблемы с поиском надежных производителей.
Область применения
Армирующие стержни из композитных материалов находят применение в следующих сферах:
Мифы о композитной арматуре
Вокруг строительной композитной арматуры ходят не обнадеживающие слухи о существенных недостатках, которые лишены почвы под собой. Чаще всего они исходят от тех, кто в реальности не знает достоверно, что такое композитная арматура, чем она отличается от пластмассы, как производится, какими характеристиками и преимуществами обладает. О минусах этого материала также говорят, которые имели негативный опыт при использовании некачественной арматуры от ненадежных производителей и поставщиков.
Самые распространенные мифы:
- Использование композитной арматуры вместо стальной нежелательно из-за слабой упругости этого материала. В действительности эта характеристика важна только при нагрузках на излом и изгиб. Элементам конструкций не дает прогибаться само упругое основание, на котором они расположены. Этот недостаток является существенным в исключительных случаях – например, становится минусом при армировании перекрытий. Материал может быть опасным для здоровья. В соответствии с ГОСТ 31938-2012, при производстве строительной арматуры из композитов установлены требования к запаху, радиационной безопасности, предельной концентрации некоторых веществ. Если продукция произведена без нарушения норм, она не угрожает здоровью и жизни человека, экологии. У арматуры АКП слишком высокая цена. В сравнении со стальной, композитная того же диаметра в 1,5 раза дешевле. Дополнительная экономия достигается за счет еще одного плюса – из-за втрое большей характеристики прочности для одних и тех же конструкций возможно использование арматуры композитной меньшего диаметра, чем у стальных аналогов.
Сравнение физико-механических характеристик различных видов АКП
Предел прочности при сжатии у стекловолоконной арматуры всех типов одинаковый – 300 МПа. Материалы из стеклокомпозитного и базальтокомпозитного волокна по пределу прочности при растяжении, поперечном срезе и модулю упругости уступают другим видам. При этом они оптимальные и самые распространенные в строительстве по характеристикам, стоимости, качества и диапазону применения.
Между собой стержни из стекло- и базальт-композита отличаются только термостойкостью. В первом случае материал не разрушается при температуре до 200℃, во втором – до 400℃. Купить более термостойкие, но в то же время и дорогие изделия имеет смысл только в том случае, если конструкции объекта подвержены сильному нагреву.
Сравнение с металлом
По многим параметрам у композитов есть ряд плюсов в сравнении с металлическими аналогами:
Арматура акп что это
Миф №1. Нельзя применять композитную арматуру из-за низкого модуля упругости.
На самом деле значение этого показателя важно только в работающих на прогиб конструкциях. А для элементов конструкций, расположенных на упругом основании важность этого фактора сводится к нулю, поскольку само основание не даст элементу прогнуться.
Миф №2. Композитная арматура опасна для здоровья.
На некоторых сайтах можно встретить утверждения, что АКП не экологична. На самом деле, в ГОСТе прописаны требования к безопасности арматуры. Регламентируется уровень запаха, удельная эффективная активность радионуклидов, концентрация определенных веществ.
Если эти показатели выше нормы, то можно говорить о том, что АКП опасна для здоровья. Тут вопрос доверия к производителю. Мы, например, провели санитарно-эпидемиологическую экспертизу нашей арматуры, которая показала полное соответствие нормам и безопасна для здоровья.
Миф №3. Композитная арматура дороже стальной.
Также злые языки утверждают, что АКП дороже стальной арматуры. На самом же деле, можно просто открыть сайт магазина «Леруа Мерлен» и сравнить цены. Цена за метр металлической арматуры 10 мм — 48 рублей, цена стеклопластиковой арматуры 10 мм — 34 рубля за метр. А если использовать, как принято, АКП меньшего диаметра (согласно таблице равнопрочной замены), то разница в цене будет ещё более существенна.
Добавьте сюда экономию при транспортировке, а также экономию при эксплуатации здания. И всё станет очевидно.
На форумах много пишут про композитную арматуру. Отзывы как положительные, так и отрицательные. Впрочем, нельзя забывать, что часто негативный образ складывается из-за товара низкого качества или ошибок в его применении.
Отзыв №1. Арматура хорошая, но применять я её, конечно, не буду.
Пользователь форума признаёт, что стеклопластик и удобнее, и дешевле, но всё равно доверяет металлу. Сложно принять новый незнакомый материал, пусть даже его активно используют в Европе уже несколько десятилетий.
Отзыв №2. Много плюсов, но есть и минусы
Комментатор правильно подметил, что у многих производителей качество не очень. Мы и сами видели образцы с так называемым гидроударом (внутренними трещинами), который возникает из-за нарушений технологии производства.
Отзыв №3. Хороша для фундаментов, не подходит для перекрытий
Совершенно верно. В перекрытиях композитную арматуру следует применять с осторожностью. Если быть более правильным, применение в плитах перекрытий требует специального расчёта от инженера-проектировщика.
Отзыв №4. Нет контроля качества у производителей.
Стенограмма отзыва с видео:
Почему стеклопластиковая арматура не столь популярна в строительстве? Казалось бы очень хороший материал, удобный в работе, но всё же. Помимо конструктивных особенностей, например, стеклопластиковую арматуру нельзя использовать в консолях, в каких-то балках, ещё и отношение производителей к качеству очень плохое. То есть, вот например, я купил арматуру и видно — здесь желтоватый цвет, здесь уже коричневатый. Какие-то наплавы на ней непонятные. Почему-то она стала местами коричневая. И ещё один момент. Я распустил бухту, а здесь уже сломан стержень в некоторых местах. В четырёх местах арматура сломана. Это как её нужно было скручивать, чтобы так сломать. Мне кажется, по причине отсутствия контроля качества это арматура не так популярна как металлическая, вернее стальная.
Арматура акп что это
АРМАТУРА КОМПОЗИТНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Общие технические условия
Fibre-reinforced polymer bar for concrete reinforcement. General specifications
Дата введения 2014-01-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации в строительстве установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона «НИИЖБ» им. А.А.Гвоздева, ОАО «НИЦ «Строительство», ООО «Бийский завод стеклопластиков» при участии ООО «ТБМ»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (протокол от 18 декабря 2012 г. N 41)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование органа государственного управления строительством
Министерство регионального развития
Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве
Перевод с английского языка (en).
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. N 2004-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31938-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2019 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общие технические условия и распространяется на композитную полимерную арматуру периодического профиля (АКП), предназначенную для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций и элементов, эксплуатирующихся в средах с различной степенью агрессивного воздействия, отвечающих требованиям огнестойкости по ГОСТ 30247* и пожарной безопасности по ГОСТ 30403**.
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 30247.0-94, здесь и далее по тексту;
Настоящий стандарт не распространяется на композитные полимерные стержни гладкого профиля и композитные полимерные гибкие связи.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.207-76* Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения
ГОСТ 12.1.044-89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 17.2.3.02-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 3560-73 Лента стальная упаковочная. Технические условия
ГОСТ 4651-82 Пластмассы. Метод испытания на сжатие
ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия
ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение
ГОСТ 12423-66 Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)
ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования
ГОСТ 15139-69 Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения
ГОСТ 17308-88 Шпагаты. Технические условия
ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования
ГОСТ 30108-94 Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов
ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие технические требования
ГОСТ 30403-96 Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 10884 и ГОСТ 12004, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 композит: Твердый продукт, состоящий из двух или более материалов, отличных друг от друга по форме и/или фазовому состоянию, и/или химическому составу, и/или свойствам, скрепленных, как правило, физической связью и имеющих границу раздела между обязательным материалом (матрицей) и ее наполнителями, включая армирующие наполнители.
3.2 матрица полимерного композита; матрица: Структура, состоящая из отвержденной термореактивной смолы, которая обеспечивает цельность полимерного композита, отвечает за передачу и распределение напряжений в армирующем наполнителе и определяет термостойкость, влагостойкость, огнестойкость и химическую стойкость полимерного композита.
3.3 термореактивная смола: Смола, которая при отверждении под действием температуры и/или в результате химической реакции необратимо превращается в твердый, неплавкий и нерастворимый материал с трехмерной сетчатой структурой.
3.4 наполнитель термореактивной смолы; наполнитель: Материал, соединенный с термореактивной смолой до начала процесса отверждения для изменения или придания требуемых свойств смоле и/или матрице, или для снижения стоимости конечной продукции.
3.5 армирующий наполнитель: Материал или изделие, соединенный или соединенное с термореактивной смолой до начала процесса отверждения для улучшения физико-механических характеристик полимерного композита.
1 Под «армирующим наполнителем» в настоящем стандарте понимается армирующий наполнитель, изготовленный из непрерывного волокна. Данный термин не является синонимом термина «наполнитель».
2 Для изготовления АКП используют непрерывные армирующие наполнители из стекловолокна, базальтоволокна, углеволокна и арамидного волокна.
3.6 волокно: Гибкое протяженное, непрерывное и прочное тело ограниченной длины с малыми поперечными размерами по отношению к длине, применяемое для изготовления волокнистых материалов, предназначенных для армирования полимерных композитов.
1 К поперечным размерам относится толщина или диаметр волокна.
2 В зависимости от технологии производства различают непрерывное или штапельное волокно.
3.7 стеклянное волокно; стекловолокно: Волокно для армирования полимерных композитов, образованное из расплава неорганического стекла.
3.8 базальтовое волокно; базальтоволокно: Волокно для армирования полимерных композитов, образуемое из расплава базальта или габродиабаза.