Композитна арматура: застосування в будівництві, характеристики і порівняння

Винахід композитної арматури знавці будівельної справи відносять до 60-х років минулого століття. В цей період в США і в Радянському Союзі були розпочаті активні дослідження її властивостей.

Однак, незважаючи на досить солідний вік, цей матеріал досі не знайомий більшості забудовників. Заповнити прогалину знань про склопластикову арматуру, її властивості, переваги і недоліки вам допоможе ця стаття.

Принагідно зазначимо, що цей матеріал досить спірний. Виробники хвалять його на всі лади, а будівельники-практики ставляться з недовірою. Прості громадяни дивляться на тих, і на інших, не знаючи кому вірити.

Що таке композитна арматура, як вона робиться і де застосовується?

Коротко структуру композитної арматури можна охарактеризувати як «волокно в пластиці». Її основа – стійкі до розриву нитки з вуглецю, скла або базальту. Жорсткість композитного стрижня надає епоксидна смола, що обволікає волокна.

Для кращого зчеплення з бетоном на прути намотується тонкий шнур. Він зроблений з того ж самого матеріалу, що й основний стрижень. Шнур створює гвинтовий рельєф, як у сталевої арматури. Твердіння епоксидної смоли відбувається в сушильній камері. На виході з неї композитну арматуру трохи витягають і нарізають. Деякі виробники до моменту тверднення полімеру обсипають пластикові стрижні піском для поліпшення зчеплення з бетоном гладких ділянок.

Область застосування склопластикової арматури не можна назвати дуже широкою. Її використовують в якості гнучких зв’язків між облицюванням фасаду і несучою стіною, а також укладають в дорожні плити і опалубку резервуарів. В каркасах, як підсилювач, стрічкові фундаменти бетонні підлоги, пластикову арматуру застосовують не так часто.

Ставити композитні стрижні в плити перекриття, перемички та інші конструкції, що працюють на розтяг, не рекомендується. Причина – підвищена гнучкість даного матеріалу.

Фізичні властивості композитної арматури

Модуль пружності у полімерного композиту істотно нижчий, ніж у сталі (від 60 до 130 проти 200 ГПа). Це означає, що там, де метал вступає в роботу, оберігаючи бетон від утворення тріщин, пластик ще продовжує згинатися. Міцність на розрив у склопластикового стрижня в 2,5 рази вища, ніж у сталевого.

Найменш міцна, але найдешевша — арматура зі скловолокна і базальтовий композит. Самий надійний і разом з тим найдорожчий матеріал роблять на основі вуглецевого волокна.

До міцністних властивостей матеріалу ми ще повернемося, коли будемо порівнювати його з металом.

А поки розглянемо інші характеристики даного матеріалу:

До позитивних якостей композиту відноситься його хімічна інертність. Він не боїться корозії і впливу агресивних речовин (лужного середовища бетону, морської води, дорожніх хімреагентів і кислот).
Вага пластикової арматури в 3-4 рази менша, ніж сталевої. Це дає економію при транспортуванні.
Низька теплопровідність матеріалу покращує енергозберігаючі характеристики конструкції (немає містків холоду).
Композитна арматура не проводить електрики. У конструкціях, де вона використовується, не виникає коротких замикань електропроводки і блукаючих струмів.
Композитний пластик магнітоінертний і радіопроникний. Це дозволяє використовувати його в будівництві споруд, де повинен бути виключений фактор екранування електромагнітних хвиль.

Склопластиковий стрижень під 90 градусів на будівництві не зігнеш
Склопластиковий стрижень під 90 градусів на будівництві не зігнеш

Недоліки композитної арматури:

Неможливість згинання з малим радіусом в умовах будівництва. Гнутий стрижень потрібно заздалегідь замовляти у виробника.
Неможливість зварювати каркас (мінус відносний, оскільки навіть для сталевої арматури кращий спосіб з’єднання – в’язка, а не зварювання).
Низька термостійкість. При сильному нагріванні і пожежі бетонна конструкція, армована композитними стрижнями, руйнується. Скловолокно не боїться високої температури, але сполучний її пластик втрачає міцність при нагріванні вище +200 С.
Старіння. Загальний мінус всіх полімерів. Арматура не металева не виняток. Її виробники завищують термін експлуатації до 80-100 років.

В'язка пластиковими хомутами або сталевим дротом – єдиний можливий метод складання каркаса
В’язка пластиковими хомутами або сталевим дротом – єдиний можливий метод складання каркаса

Яка арматура краща металева або склопластикова?

Один з головних аргументів, що наводяться на користь склопластикової при порівнянні з металевою арматурою, – більш низька ціна. Однак, заглянувши в цінники металобаз, ви побачите, що це не так. Вартість металу в середньому на 20-25% нижча композиту.

Причина плутанини полягає в тому, що продавці пластику беруть до уваги так званий «еквівалент» діаметра. Логіка тут така: арматура неметалева на розрив міцніша будівельної сталі. Тому полімерний стрижень меншого діаметру витримає таке ж навантаження, як і більш товста сталева арматура. На підставі цього робиться висновок: для армування конструкції пластику потрібно менше, ніж металу. Звідси і з’являється більш «низька» ціна.

Композитна арматура

Для прикладу розглянемо найпоширенішу склопластикову арматуру:

При дії тривалого навантаження межа її міцності на розтяг повинна збільшуватися на 0,3. Тобто, замість 800 МПа ми отримуємо 240 МПа (800х0,3=240).
Якщо конструкція працює на відкритому повітрі, то отриманий результат потрібно помножити ще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).

Далі, як вимагає норматив, отримані 168 МПа потрібно розділити на коефіцієнт надійності (запас міцності), рівний 1,5. В результаті ми отримаємо 112 МПа.

Тепер можна коректно порівнювати міцність пластикової арматури з металевою. Для прикладу візьмемо будівельну сталь марки А500. У неї граничний опір розтяганню з урахуванням запасу міцності становить 378 МПа. У склопластикового композиту ми отримали всього 112 МПа.

 

Висновки і рекомендації

Беручи до уваги ціновий фактор (однаково міцний зі сталлю композит обійдеться дорожче) ми не можемо рекомендувати композитну арматуру для повсюдного застосування в приватному будівництві.

Для влаштування ригелів, плит перекриття, несучих балок, колон і діафрагм жорсткості фахівці наполегливо радять не ставити її. Як таку конструктивну арматуру використовувати можна. Для армування плитних фундаментів вона може використовуватися.

Ваш коментар буде першим

Залишити коментар

Ваш email не буде показано.