Армирование газобетонных блоков стеклопластиковой арматурой

Изобретение композитной арматуры знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.

Основные разновидности арматуры, которые можно использовать в строительстве

Бетон обладает высокой прочностью и относительно небольшой эластичностью. Поэтому он не способен выдерживать серьезные нагрузки на растяжение, сжатие и скручивание. Чтобы бетон мог выдерживать воздействие сил в различных плоскостях его потребуется укреплять. В результате чего будет образовываться монолитная железобетонная конструкция, которая будет равномерно воспринимать и распределять нагрузки. Укрепленный бетон не будет трескаться или деформироваться под действием внешних сил (сезонные движения верхнего слоя почвы, напряженные участки несущих стен и.т.д.).

Современный строительный рынок предлагает большой выбор продукции для укрепления бетона и создания железобетонных конструкций различной формы и назначения. Для укрепления подойдет следующее:

  • Металлическая продукция. Это стандартные стальные прутки различного диаметра. При изготовлении используется сталь различных марок с разным содержанием углерода в составе. Обладает высокими прочностными характеристиками, что позволяет укрепленной конструкции воспринимать нагрузки, как на растяжение, так и на сжатие со скручиванием;
  • Изделия из композитного материала. Изготавливается из пластика различного состава. Обладает хорошей прочностью, но главная отличительная черта – это высокая коррозионная стойкость и отсутствие электропроводности. Стоимость относительно высокая, поэтому в частном строительстве используется редко.

Композитные изделия подразделяются на следующие категории:

  • Базальтовые. Основной элемент в составе – это базальт. Это расплав определенных горных пород. Он вплетается в пластиковые нити, из которых и делается прут. Применяется в тех случаях, когда в подвальные помещения должны проникать радиоволны и другие беспроводные сигналы. Базальт никак не препятствует проникновению радиоволн;
  • Стеклопластиковые. Очень низкий показатель теплопроводности и высокая коррозионная стойкость. Испытания показывают, что стеклопластик выдерживает запредельные нагрузки на разрыв;
  • Углепластиковые. В состав входит графит и небольшое количество алмазной крошки. Они обладают высокой ударной прочностью и прочностью на излом.

Для возведения коттеджей и промышленных зданий в большинстве случаев применяются металлические изделия. Они просты при монтаже и обладают высокой электропроводностью, что позволяет подогревать бетон, пуская ток по каркасу. Поэтому пластиковые изделия в дальнейшем мы рассматривать не будем.

Какая бывает арматура

Арматура выпускается в основном из стали. Бывает она гладкая и профилированная — с особой формы ребристостью. Ребристая используется для распределения нагрузки, гладкая служит лишь для придания конструкции формы. То есть основой упор нужно делать на качество ребристого прутка.

Арматура бывает гладкая и ребристая

Не так давно на рынке появилась пластиковая арматура для фундамента. Она активно продвигается. Но мало кто из специалистов (продавцы не в счет) советует ее использовать. Если разбирать свойства одного и другого вида арматуры, то в реальности все достоинства и недостатки выглядят примерно так:

  • Сталь токопроводящая — пластики нет. Нельзя однозначно сказать, что токопроводимость — плохое качество. Его можно использовать, например, при устройстве заземления.
  • Пластиковая арматура в 4-5 раз легче и выпускается в бухтах. Это факт, но реально влияет он только на стоимость перевозки. Так как для массы железобетонной конструкции разницы нет, весит пруток 50 кг или 10.
  • Стальные пруты можно гнуть прямо на стройплощадке. С изделиями из полимеров такого делать нельзя. При необходимости по вашему заказу вам изготовят на заводе гнутые участки. На площадке самостоятельно это сделать нереально.

Пластиковая арматура — новинка рынка

  • Пластик химически нейтрален и не разрушается при попадании влаги в бетон. Это так. Но при соблюдении правил (не менее 50 мм бетона от прутков до поверхности) и стальное усиление стоит десятилетиями и не разрушается.
  • Сталь начинает плавиться при 600o Пластики размягчаются при 200-300oC.
  • Пластики имеют лучшие прочностные характеристики. Не совсем так. Они больше растягиваются при статических нагрузках. Сделаете плитный фундамент армированный пластиковой арматурой, а он через некоторое время провиснет: коэффициент удлинения у них в 10-11 раз больше, чем у стали. То же и с ленточным фундаментом: лента может провиснуть.
Читайте также:  Какое количество времени должен стоять фундамент после заливки?

В общем, получается, следующее: для фундаментов пластиковую арматуру лучше не использовать. Слишком рискованная получается затея.

СВОЙСТВА АРМАТУРЫ

Основными свойствами стеклопластиковой композитной арматуры является небольшой вес, за счет чего, ее легко транспортировать, при резке и вязке имеет хорошую технологичность и также позволяет формировать криволинейные участки. Стеклопластиковая композитная арматура обладает высокими показателями предела прочности на растяжение – он в 2,5 раза выше чем у металлической, имеет высокую химическую стойкость в случае воздействия на нее соли, кислоты и проч. (см. таблицу 1).

Среди ее свойств необходимо отметить то, что она является диэлектриком. Магнитное и электрическое поле, а также радиоволны не оказывают ощутимого влияния на характеристики прочности, обладает радиопрозрачностью. Показатель прочности остается стабилен, при низких температурах, благодаря одинаковому с бетоном коэффициенту теплового расширения, при совместной работе этих материалов, трещинообразования и порывов в бетонном слое практически нет.

Одновременно с этим стеклопластиковая композитная арматура имеет и ряд ощутимых недостатков: модуль ее упругости в 3,6 раза ниже в сравнении со стальной вследствие чего обладает низкой степень сопротивляемости деформации. Так же невысок уровень огнестойкости. Стеклопластиковая композитная арматура относится к самозатухающим материалом, имеет группу горючести Г – 1, и предельную рабочую температуру в бетоне не выше 200 °С, при превышении которой резко меняет свои свойства, что может быть причиной внезапного разрушения конструкции. В связи с чем ее применение в конструкциях, что могут быть подвержены воздействию высоких температур – недопустим.

При разрушении стеклопластиковой композитной арматуры отсутствует площадка текучести и имеет хрупкий характер, имея при этом более высокие показатели прочности, но дает резкое, внезапное, без видимых предварительно дефектов, разрушение конструкции.

Рис.2. Диаграмма напряжений.

По данным, С. П. Максимова, Ю. Б. Башкова, Е. П. Вшивкова – стеклопластиковую композитную арматуру не рекомендуется использовать в бетонных конструкциях ригеля, плитах перекрытия, колоннах, поскольку наблюдается низкий модуль Юнга, а как следствие жесткость и практически не имеет сопротивления изгибу. Но значение остальных показателей, благоприятно для использования стеклопластиковой композитной арматуры в случае армирования дорожного полотна на тех участках, где имеется агрессивное воздействие реагентов, в ленточных фундаментах и других.

Еще одним из недостатков стеклопластиковой композитной арматуры может служить невозможность использовать электросварку при соединении сегментов. Одним из решений этой проблемы — установить на концах арматурного стержня стальную трубку (в заводских условиях), а к ним уже применить электросварку. 

Что представляет собой композитная арматура?

Активное использование композитных материалов для армирования началось сравнительно недавно. Усовершенствование технологии изготовления сделало материал относительно дешевым, а его отличные эксплуатационные качества поспособствовали расширению сферы применения.

  • Композитная арматура – стержень из неметаллических волокон, связанных композитным составом. Связующими материалами служат смолы или термопластичные полимеры.

  • Основой служит стеклянное или базальтовое волокно. Арматура называется соответственно стеклопластиковой или базальтовой.

В композитной структуре ствол, состоящий из волокон, воспринимает нагрузку. Связывающие материалы ее перераспределяют и защищают от внешних воздействий. Составляющими элементами материала являются также отвердитель и ускоритель.

В вопросах, насколько хороша композитная арматура для фундамента, отзывы инженеров расходятся. Ей свойственны как несомненные достоинства, так и некоторые недостатки.

Преимущества:

  • Стекло- или базальтопластиковые стержни способны выдержать нагрузку, в несколько раз превышающую предельную для стальных стержней. Особенно хорошо они работают на растяжение.

  • Они прозрачны для электромагнитных и радиоизлучений.

  • Вес стержней в 8 раз меньше аналогичных стальных. Легкость значительно облегчает арматурные работы.

  • Стержни можно перевозить в бухтах, что значительно облегчает транспортировку.

  • Армирование фундамента стеклопластиковой арматурой обходится на 40-50% дешевле, чем металлической.

  • Низкая теплопроводность материала препятствует появлению мостиков холода.

  • Высокая устойчивость к различным агрессивным средам позволяет устраивать фундаменты даже в соленой воде.

  • Композитная арматура идеальна для объектов, требующих дополнительной диэлектрической защиты.

Недостатки:

Предыдущая запись Следующая запись

Читайте также:  Выбор фундамента в зависимости от конструкции забора и качества грунта

Какая арматура лучше для фундамента: металлическая или стеклопластиковая?

Технологию армирования бетона с использованием пластиковых материалов стали применять в Европе и США еще с середины 70-х годов прошлого столетия. Однако на нашем строительном рынке полимерная композитная арматура стала доступна широкому кругу потребителей сравнительно недавно.

По мнению специалистов, выбор между металлической и стеклопластиковой арматурой для фундамента монолитной бетонной конструкции должен определяться условиями эксплуатации (особенно это касается участков с ежегодным сезонным подъемом уровня грунтовых вод) и расчетными весовыми нагрузками на нее.

Какая арматура лучше — металлическая или стеклопластиковая? Каковы в сравнении основные технические эксплуатационные характеристики традиционных и альтернативных материалов. Разберемся в статье.

Сравнение технических характеристик.

Основные отличия стали и пластика в сфере армирования бетона

Стальная арматура — это круглый металлический пруток переменного или постоянного сечения, характеристики которого определяются свойствами стали, из которой он изготовлен. Поставляется в виде прямых отрезков длиной до 12 метров и диаметром от 8 до 32 мм.

Армирующий материал из стеклопластика представляет собой конструкцию из продольных стекловолоконных нитей, покрытых слоем полимерной смолы, которая наносится напылением или по методу направленной навивки. Такая технология позволяет изготавливать арматуру по прочности превосходящую сталь.

Материал поставляется в виде свернутых бухт, в которых длина прутка может, в зависимости от диаметра, превышать 100 метров.

В то же время он не обладает пластичностью и не выдерживает воздействия высоких температур.

Преимущества стеклопластиковой арматуры перед металлом

От строителей можно услышать, что пластик просто не может быть материалом, который способен обеспечить качественное и надежное армирование бетона. Однако практика показывает, что это мнение ошибочно. Композитные армирующие материалы не только не уступают по прочности стали, но и превосходят ее. Кроме этого? они имеют ряд других преимуществ, среди которых следует отметить:

  • Небольшой вес, в 5-8 раз меньше, чем у металла. Следовательно, стеклопластиковую арматуру проще погрузить, перевезти и после этого работать с ней.
  • Материал поставляется в бухтах. Занимает меньше места при перевозке и хранении. Не требуется дорогой длинномерный транспорт. Кроме этого длина арматурного прута при сборке каркаса или сетки может быть любой, без дополнительных стыковых соединений.
  • Композитная арматура не проводит электрический ток и не намагничивается.
  • Не подвержена коррозионному воздействию и способна работать даже в кислых и щелочных средах.
  • Стеклопластик устойчив к воздействию низких температур и, в отличие от стали, не теряет своих свойств даже при -60˚C.
  • Лабораторные испытания на разрыв и прочность показали, что пластиковая арматура превосходит стальную по этим параметрам в 3 раза.
  • В отличие от металла, полимеры не обладают повышенной теплопроводностью. Это означает, что мостики холода в плотных конструктивных элементах полностью исключаются.

Использование композитных материалов для армирования позволяет получать очень прочные, долговечные, износостойкие и, в то же время, легкие конструкции.

Недостатки стеклопластиковой арматуры

Помимо достоинств, пластиковые армирующие материалы имеют и свои недостатки. В этом отношении нужно сказать, что:

  • Композитный прут нельзя согнуть с малым радиусом изгиба. Поэтому в углах и местах примыкания приходится использовать специальные гнутые элементы заводского изготовления.
  • Пластиковые пруты невозможно сварить, если возникнет такая необходимость. Их только вяжут (про вязку подробнее изложено здесь) и, в определенные моменты, это может создавать неудобства.
  • Полимерные материалы не способны выдерживать нагрев более 80-100˚C. Поэтому после пожара, когда само здание осталось целым, армированные конструкции могут потерять свою надежность, чего не бывает с металлом.

Выводы и рекомендации

Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.

Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.

Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры

Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.

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.

[testimonial_view id=”28″]

Технологии изготовления

Метод «Needletrusion»

НИИЖБ разработал новый способ безфильерного изготовления композитной арматуры периодического профиля – метод нидлтрузии.

При таком способе производства стержень, состоящий из волокнистых нитей, пропитанных полимерным связующим, сначала разделяют на отдельные части, пропускают по раздельным каналам, после чего вновь соединяют с одновременной спиральной оплеткой и натягом обмоточного жгута, внедряющегося в пучок волокон. Авторами получены патенты на технологию производства арматуры.

Арматура, изготовленная методом нидлтрузии, имеет высокие анкерующие свойства в бетонной среде, надежное крепление спиральной обмотки на силовом стержне, а также высокие физико-механические свойства.

Метод «Planetrusion»

Технология изготовления неметаллической арматуры способом безфильерной протяжки.

Метод «Pulltrusion»

Технология формирования и отверждения пропитанных полимерным связующим волокон стержня протяжкой через систему фильер с постепенно уменьшающимся сечением.[2]

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.
Технология производства композитной арматуры
Технология производства композитной арматуры
Технология производства композитной арматуры
Технология производства композитной арматуры
Технология производства композитной арматуры

Технология ручной проволочной вязки стеклопластиковой арматуры

Для того, чтобы арматурный каркас или сетка приняли необходимую пространственную форму и не изменили ее при заливке бетона, все отдельные элементы необходимо надежно соединить между собой. Наиболее часто для этого используют вязальную проволоку. Вязка — это простой и быстрый способ соединения, для которого не требуется высоких квалификационных навыков. Кроме того, стеклопластиковую арматуру просто невозможно соединить при помощи сварки, а поэтому такой тип крепления наиболее приемлем в данном случае.

Весь процесс того, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, можно разделить на следующие пошаговые этапы:

Технология ручной проволочной вязки стеклопластиковой арматуры
  1. свернутая в бухту арматура разматывается и нарезается на отрезки проектной длины;
  2. на поперечные прутья нижнего арматурного слоя надеваются пластиковые фиксаторы;
  3. на расставленные поперечные элементы на заданном друг от друга расстоянии укладываются продольные пруты;
  4. во всех местах пересечений арматуры выполняются соединения путем скручивания петель из сложенной вдвое вязальной проволоки;
  5. после сборки нижнего ряда к пересечениям наружных ячеек вяжутся вертикальные арматурные элементы;
  6. к верхним концам или к середине вертикальных стоек, в зависимости от проектного количества рядов, привязываются поперечные отрезки;
  7. укладывается и вяжется следующий ряд продольной арматуры;
  8. собранный каркас переносится и устанавливается внутрь опалубки для ленточного фундамента.

Работу можно значительно упростить, если совмещать стеклопластиковую арматуру с металлической. Из стальных прутов можно заранее заготовит прямоугольные рамки и тогда не потребуется выполнять отдельную вязку вертикальных отрезков.