Пластиковая (композитная) арматура

Строительные технологии постоянно совершенствуются. На смену традиционным материалам приходят новые, обладающие улучшенными эксплуатационными характеристиками. В результате активного сотрудничества научных учреждений и промышленных предприятий разработана пластиковая арматура, являющаяся перспективным материалом. Область применения не ограничивается использованием для фундамента зданий в строительной отрасли.

Композитная арматура уверенно конкурирует с металлическими прутками, постепенно заменяет их при решении круга определенных задач. Стальные стержни усиления нецелесообразно использовать в области дорожного строительства и мостостроительной отрасли, где высока вероятность их постепенного разрушения под влиянием агрессивной среды. Стекловолоконные прутки используются при возведении портовых конструкций, морских сооружений, усилении бетонных резервуаров.

Стеклопластиковая арматура представляет собой строительный материал, созданный на основе связанных сложным составом волокон

Основой являются базальтовые, углепластиковые или стеклянные нити, из которых по специальной технологии производится полимерная арматура. Остановимся на особенностях перспективного материала и его разновидностях. Рассмотрим характеристики, технологию изготовления, область использования, а также плюсы и минусы.

Что такое композитная стеклопластиковая арматура

Современный материал представляет собой неметаллические прутки, основой которых являются различные виды тонких волокон на основе:

Для повышения эксплуатационных характеристик волокна могут комбинироваться. В зависимости от вида используемого волокна, меняется название стержней. Так, изделия из базальтового волокна называются базальтопластиковыми, а из стеклянного – стеклопластиковыми.

В ее составе можно выделить две части. Первая – это ствол, благодаря которому достигается высокая прочность материала

Собранный в пучок волокнистый массив пропитывается термопластичным составом на основе полимерных связующих и приобретает соответствующую форму в процессе высокотемпературной полимеризации. После охлаждения образуется готовое изделие в виде прутка с высокими прочностными характеристиками.

С целью повышения адгезии изделий с бетонным массивом наружный слой композитных стержней посыпается:

1. Мелким песком.
2. Частицами мрамора.
3. Гранитной крошкой.

Специальные рифления, выполненные по спирали или перпендикулярно оси прутка, формируют армопояс усиления, который обеспечивает улучшенное сцепление.

Композитная арматура – особенности

Стеклоарматура для усиления бетонных конструкций имеет конструктивные особенности. В отличие от металлических стержней полимерная арматура состоит из двух слоев:

• центрального, обеспечивающего стойкость материала к воздействию сжимающих и разрывных усилий. Повышенные прочностные характеристики сердцевины обеспечивает пучок параллельно расположенных волокон, залитых композитным составом на базе смол;

Внешний слой служит для надежного сцепления с бетоном: это волокнистое тело, которое накручено вокруг ствола по спирали

• внешнего, отвечающего за прочность сцепления готового изделия с бетонным массивом. Наружный слой выполнен в виде групп волокон, расположенных по винтовой линии. Характерная форма размещения волокон внешнего слоя повышает устойчивость к воздействию крутящих моментов.

Композитный наполнитель улучшает эксплуатационные характеристики полимерных прутков по сравнению с традиционными металлическими стержнями. Особенности:

1. Устойчивость к воздействию растягивающих нагрузок превышает сталь более чем в 2 раза. Это позволяет при меньшем диаметре стержня обеспечить необходимую прочность.
2. Стойкость к воздействию коррозионных процессов и нейтральность к агрессивным средам.
3. Уменьшенная в 5 раз по сравнению с металлическими прутками масса, облегчает выполнение работ, снижает затраты по транспортировке.
4. Пониженная теплопроводность повышает теплоэффективность строительных конструкций, не позволяя образовываться «мостикам холода».
5. Отсутствие необходимости выполнения сварочных работ при формировании арматурных каркасов облегчает процесс фиксации стержней.

Благодаря конструктивным и эксплуатационным особенностям стеклоарматура для решения серьезных строительных задач применяется намного чаще, чем стальные стержни.

Существуют различные вариации моделей арматуры, причем некоторые из них довольно необычны

Композитная арматура – разновидности

Стержни с композитным наполнителем производятся из различных видов волокон. Пластиковая арматура классифицируется следующим образом:

• арматура стеклопластиковая (АСП). Ее основой является стекловолоконный наполнитель. Поперечно расположенные спиральные рифли повышают сцепление стеклопластиковых прутков с бетоном. Строители устанавливают устойчивые к воздействию влаги стержни в фундамент и покрытия автомагистралей;
• базальтопластиковая (АБП). Включает волокна из базальта, благодаря которым прутки приобретают черный цвет. Базальтовые стержни внешне выделяются, так как арматура стеклопластиковая имеет светлый или кремовый оттенок. Базальтопластиковые прутки превосходят стеклопластиковые стержни по устойчивости к растяжению, модулю упругости и стойкости к агрессивным жидкостям, что сказывается на их цене;
• углепластиковая (УГП). Является разновидностью композитных элементов усиления, характеризуется мелкой структурой армирующего материала. Основой углепластиковых прутков является карбон, положительно зарекомендовавший себя при изготовлении композитных бетонов. Увеличенная цена компенсируется эксплуатационными характеристиками, легкостью работы с углепластиковыми стержнями;
• комбинированная (АКК). Представляет собой полимерные стержни, при изготовлении которых используется стекловолоконный и базальтоволоконный наполнитель. Специалисты называют такие прутки стеклобазальтовыми и применяют для решения специальных задач.

Современные производители предлагают стеклопластиковую и базальтопластиковую арматуру

Из всех разновидностей полимерных стержней стеклоарматура для строительных, дорожных и специальных работ лидирует по эффективности применения.

Полимерная арматура – технология изготовления

На специальных технологических линиях, предназначенных для изготовления композитных прутков, изготавливается стеклоарматура для различных целей. Технология производства полностью автоматизирована. Предусматривает следующие этапы изготовления:

1. Загрузку полимерной массы в подающий модуль.
2. Подачу и выравнивание силы натяжения волокон в общем потоке.
3. Температурную обработку, удаляющую маслянистые включения, пыль, влагу.
4. Погружение волокнистых нитей в емкость с разогретыми связующими компонентами.
5. Протяжку пропитанных волокон через формующую головку с выполнением навивки.
6. Полимеризацию в специальной печи при повышенной температуре.
7. Охлаждение, нарезку на заготовки необходимой длины и намотку в бухты.

Сфера использования

Применяется базальтопластиковая, углепластиковая, комбинированная и стеклоарматура для различных целей:

• изготовления композитных видов бетона, предназначенных для возведения монолитных стен жилых и производственных зданий;

Сегодня в частном домостроении все чаще используется пластиковая арматура для фундамента

• постройки фундаментов и изготовления фундаментных плит;
• усиления кирпичной кладки при малоэтажном строительстве;
• возведения припортовых сооружений, берегоукрепляющих конструкций, морских объектов;
• обустройства дорожных покрытий и укрепления откосов;
• строительства ограждений железнодорожных и автомобильных магистралей;
• изготовления бетонных изделий, требующих обеспечения преднапряженного армирования (столбов, плит, шпал, траверс);
• возведения эстакад, мостовых конструкций, путепроводов;
• создания сейсмоустойчивых контуров усиления различных сооружений.

Преимущества

Стеклоарматура для промышленного и специального применения широко используется благодаря комплексу достоинств:

• Повышенной прочности. Материал сохраняет свои характеристики при воздействии растягивающих усилий, составляющих более 1100 МПа.
• Доступной цене. Экономия денежных средств при использовании полимерной арматуры составляет от 30 до 50% по сравнению с металлической.

В своих отзывах строители – опытные и не очень – сходятся в одном: для монтажа фундамента пластиковая арматура подходит просто идеально

Недостатки материала

Арматура из стекловолокна и других наполнителей имеет ряд недостатков, которые незначительно ограничивают область применения. К минусам материала, которые необходимо учитывать, относятся:

• пониженная термостойкость. Ограниченная температура, которую способны выдержать полимерные связующие, сокращает температурный диапазон использования пластиковых прутков. При высокотемпературном нагреве, превышающем 200 °C, снижаются прочностные характеристики, возрастает огнеопасность полимера;

С другой стороны, не обходится и без негативных отзывов. Правда, судя по ним, эти недостатки все же с лихвой перекрываются достоинствами

• уменьшенный модуль упругости. Применение композитных прутков при обустройстве перекрытий нуждается в выполнении специальных расчетов, подтверждающих возможность использования материала для усиления несущих конструкций;
• изменение прочностных характеристик в процессе эксплуатации, а также при постоянном контакте со щелочной средой;
• невозможность гибки. Проблематично придать материалу радиусную форму без использования специальных технологических приемов.

Отзывы инженеров

Пластиковая арматура получает высокие отзывы строителей и проектировщиков, которые отмечают:

1. Повышенную упругость.
2. Устойчивость к деформациям.
3. Пониженную теплопроводность.
4. Низкие затраты на приобретение.
5. Неподверженность коррозии.
6. Нейтральность к электромагнитным полям.
7. Диэлектрические свойства.
8. Отсутствие экранирования.

Заключение

Высокие эксплуатационные свойства композитной арматуры позволяют использовать ее в различных областях. Материал уверенно конкурирует со сталью, благодаря комплексу положительных качеств. Ознакомление с характеристиками, сферой применения и особенностями материала позволит определиться с его использованием для решения различных задач.

Источник

Стеклопластиковая арматура для фундамента

Пластиковая арматура на западе активно применяется в строительстве около сорока лет. Знали о ней и в СССР, однако использовать не спешили — в Союзе скептически относились к революционным новшествам. Но сейчас крупные застройщики, а с ними и более мелкие подрядчики, применяют пластиковую арматуру для фундамента.

Что собой представляет стеклопластиковая арматура

Стеклопластиковая арматура для фундамента — это своеобразный многожильный канат, нити которого изготовлены из полимеров, базальта, и покрыты пластиковой оболочкой. Углеволокно и стеклонит на разрыв прочнее стали в 3 и более раз.

Разновидности композитной арматуры

В продаже имеется композитная арматура для фундамента следующих типов:

• стеклокомпозит — АСК;
• углекомпозит — АУК;
• базальтовая — АБК;
• комбинированная — АКК.

Поставляется пластиковая арматура, намотанной на катушки, либо отрезками по 12 метров. Толщина прута варьируется от 4 до 32 мм.

Плюсы и минусы

Наиболее полное представление о пластиковом армировании даст рассмотрение преимуществ и недостатков, свойственных материалу. Сначала о хорошем:

• высокая переносимость воздействия влаги;
• прочность материала выше, чем у металла;
• малая удельная масса;
• срок службы выше, чем у арматуры из традиционных материалов;
• эксплуатация в широком температурном диапазоне, от -60 до +200°С;
• использования бухт позволяет работать с прутом любой длины;
• материал соответствует самым высоким стандартам экологической чистоты;
• фактор экономичности;
• композитная арматура не подвергается магнитному воздействию;
• обладает диэлектрическими качествами;
• для работы со стеклопластиком не нужна сварка;
• доступность композита.

Характерные минусы:

• опять температурный режим. Нижнее пороговое значение только — 60°С;
• недостаточная прочность при воздействии на излом (поперечные нагрузки). Там, где металл согнется, пластиковая арматура сломается, так что этот материал не используют в несущих конструкциях и перекрытиях;
• композит нельзя согнуть малым углом, он сломается;
• для работы необходимы специальные элементы.

Расчет материалов

Большинству строителей, имеющих минимальный опыт работы с монолитами, хорошо знакомы методы расчета металлической арматуры, чего не скажешь о пластиковой. Свойства композитов отличаются от стали, и не учтены во многих действующих нормативах.

Наиболее простым является расчет по методу равноценной замены. То есть, вместо металлической арматуры заданного в документации диаметра, используют более тонкую пластиковую: вместо 12 мм стали — 8 мм композита, вместо 18 мм стандартного материала — 14 мм композита.

Но это рекомендация для частных случаев и, скорее, общая. Сложные монолитные конструкции нужно просчитывать с нуля, чтобы не упустить из виду различия в величине модуля упругости.

Вычисляют давление, оказываемое на основание здания. Делают это таким же образом, что и для железобетонных элементов. После чего рассчитывают величину сечения ж/б узлов. По той причине, что сопротивление растяжению у пластика выше, а защитный слой меньше, площадь сечения примерно на 25-30% ниже данного показателя для ж/б изделий, при одинаковых армирующих элементах.

Правило неприменимо к вычислению размеров нижней проекции фундамента. Этот показатель всегда просчитывают, исходя из действующих нагрузок и опорной способности поверхности земли. По этой причине, при использовании стеклопластика, предпочтительнее делать фундамент сложной конфигурации.

Далее выбирают равнозначную замену металлической арматуры. Композит должен соответствовать всем необходимым физико-механическим показателям. Обратить внимание следует на тот факт, что пластиковая арматура переносит линейное воздействие на 200-300% выше, чем металлическая, прежде чем прекращает бороться с разрушающим воздействием. Поэтому суммарное сечение пластиковой арматуры в месте приложения растягивающих нагрузок делают большим, чем при традиционном армировании.

В этом случае использование пластикового армирования оправдывает себя только большими допусками по величине трещин. Для стеклопластика воздействие воздуха не столь разрушительно, как для металла. Но стоит учитывать низкие температуры. В результате остаток бетона пойдет на усиление стеклопластикового армирования в проблемных местах.

Для вычисления деформативности делят показатель прочности на коэффициент упругости. Прочность пластиковой арматуры составляет Rs=1000 Мпа, модуль упругости Es=5000 Мпа. Показатель деформативности равен 0,02 (2%).

Так как не существует нормативной базы по пластиковым армирующим элементам, их делают с запасом прочности.

Технология армирования

Меньший удельный вес и возможность работы с отрезками любой длины делают работу с композитом легче, чем с металлом. И, как уже подчеркивалось, качества материала позволяют использовать более тонкую пластиковую арматуру.

Сам процесс армирования фундамента состоит из нескольких этапов:

• монтаж опалубки;
• разметка высоты заливки бетона;
• вязка каркаса фундамента;
• заливка бетонной смеси;
• демонтаж опалубки.

Опалубку собирают согласно чертежу будущего фундамента. От правильной формы конструкции зависит конечная конфигурация фундамента. Если для монтажа опалубки применяются ДСП, USB, фанера или доска, лучше покрыть щиты пергамином. Тогда их можно использовать многократно.

Внутри готовой опалубки отмечают высоту заливки фундамента по всему периметру конструкции.

Вязка под ленточный фундамент

В проектной документации для фундамента указывают схему армирования и диаметр прута. При использовании стеклоарматуры для фундамента допустимо взять прутья одним размером меньше. Каркас укладывают и собирают на выровненном грунте, согласно расчетам и чертежам. Ход работ выглядит таким образом:

1. Нарезают пластиковые прутья требуемой длины, в соответствии с чертежом. Заготовки размещают на подложки высотой 35-50 см над уровнем земли.
2. Согласно чертежу размещают поперечные перемычки, закрепляют их с продольными элементами пластиковыми стяжками. Это нижний ряд пространственного арматурного каркаса.
3. Аналогичным способом делают точно такую же решетку, кладут ее на нижнюю, вырезают вертикальные распорки необходимой длины.
4. Первую стойку-распорку крепят в углу решеток, следующую — на расположенном рядом горизонтальном соединении.
5. Если количество горизонтальных уровней больше, чем два, после фиксации второй решетки на требуемой высоте крепят следующую. В этом случае вертикальная стойка одна на несколько уровней.
6. Дно траншеи заполняют подушкой из песка и щебня, и уплотняют ее. Сверху укладывают слой геотекстиля или гидроизоляции. На них монтируют каркас.

Края арматуры из пластика не должны находиться ближе чем в 35-45 см от опалубки, сплошной внешний слой бетона необходим для нормальной эксплуатации, это увеличивает срок эксплуатации сооружения. Для этих целей имеются специальные пластиковые зажимы.

Вязка под плитный фундамент

При строительстве плитного фундамента применяют горизонтальное армирование. Характерная черта такого решения — отсутствие сгибов и примыкающих участков. Чаще всего представляет собой пару сеток, размещенных одна над другой, разделенных вертикальными распорками.

Собирают конструкцию на месте укладки фундамента. Порядок действий выглядит таким образом:

1. Вяжут нижнюю решетку, там, где она и будет находиться. Под нее подкладывают подставки.
2. Изготавливают верхнюю пластиковую сетку, укладывают на нижнюю.
3. Нарезают вертикальные распорки, устанавливают их между нижней и верхней решеткой, и фиксируют.

Заливка бетона

Технологически данная операция не отличается от работы с металлической арматурой. Нужно учитывать, что арматура из стеклопластика менее прочна при боковом радиальном давлении, так что уплотнять бетон вибратором нужно осторожно, не допуская повреждения стеклопластика.

Чтобы не нарушить конфигурацию пластиковой армирующей конструкции, не следует применять ручную трамбовку. Уплотнять залитую бетонную смесь нужно равномерно и аккуратно.

Опыт применения композитной арматуры, сочетание ее достоинств и недостатков, дает возможность сделать выводы, что использование материала полностью оправдывает себя при строительстве фундамента. Сфера применения материала не столь широкая, как у металла, но для армирования фундамента это вполне подходящий вариант. С материалом удобно работать, если необходимо сделать сооружение больших размеров, а укладкой каркаса придется заниматься самому, без помощников. Поставка в бухтах позволяет использовать прутья любых размеров, а малая масса делает работу с материалом легче, чем с традиционным металлом.

Источник