Композитна арматура: застосування в будівництві, характеристики і порівняння
Винайдення композитної арматури датується 60-ми роками минулого століття, коли в США розпочались інтенсивні дослідження її властивостей.
Незважаючи на відносно великий вік, більшість фахівців у галузі будівництва все ще не ознайомлені з цим матеріалом. Ця стаття призначена заповнити прогалини в знаннях про склопластикову арматуру, розкриваючи її властивості, переваги та недоліки.
Слід зазначити, що склопластикова арматура є предметом жвавих дискусій. Виробники високо її оцінюють, тоді як будівельники-практики ставляться до неї з певним сумнівом, а прості громадяни часто залишаються в розпачі, намагаючись розібратися, кому вірити.
Що таке композитна арматура
Коротко, структура композитної арматури може бути описана як “волокно в пластику”. Основою є нитки з вуглецю, скла або базальту, що стійкі до розриву, а жорсткість стрижня забезпечує епоксидна смола, що оточує волокна.
Для покращення зчеплення з бетоном, на стрижні намотується тонкий шнур з того ж самого матеріалу, що і основний стрижень. Цей шнур створює гвинтовий рельєф, схожий на той, що має сталева арматура. Твердіння епоксидної смоли відбувається в сушильній камері, після чого композитну арматуру витягають і нарізають. Деякі виробники, до моменту твердіння полімеру, обсипають пластикові стрижні піском для покращення зчеплення з бетоном на гладких ділянках.
Застосування склопластикової арматури наразі не є широким. Вона використовується як гнучкі зв’язки між облицюванням фасаду та несучою стіною, а також вкладається в дорожні плити та опалубку для резервуарів. У каркасах, як підсилювач, стрічкових фундаментах, бетонних підлогах, пластикова арматура використовується не так часто.
Застосовувати композитні стрижні у плитах перекриття, перемичках та інших конструкціях, що піддаються розтягу, не рекомендується через їхню підвищену гнучкість.
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.
- 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.
- 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.
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.
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).
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.
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.
