Пластиковая (композитная) арматура для фундамента
Несмотря на то, что арматура из композитных материалов применяется в Европе, США и некоторых других странах для укрепления бетонных монолитных конструкций еще с 70-х годов прошлого века, для нас это все еще новый и малораспространенный материал. Однако в последние годы, благодаря стремлению частных строительных компаний внедрять в производство современные технологии, стеклопластиковое армирование приобретает все большее применение.
Первоначально арматура из стеклопластика из-за ее высокой стоимости использовалась только для монолитных конструкций, подверженных сложным условиям эксплуатации. Но постепенное развитие химической промышленности и индустрии производства строительных материалов привело к снижению цен и повышению уровня доступности стеклопластика.
Расширение производства и сферы применения армирования композитной арматурой повлекло за собой разработку и утверждение ГОСТ 31938-2012, определяющего условия изготовления, внешний вид, размеры и порядок лабораторных испытаний изделий этого типа.
Что такое стеклопластиковая арматура
Конструктивно, в поперечном сечении, — это пучок нитей из стекловолокна, углеволокна, базальта и некоторых других полимеров, покрытых сверху вязкими смолами. Такая структура обеспечивает прочность на разрыв более чем в три раза превышающую аналогичные показатели стали (подробное сравнение композитной и металлической арматуры приведено здесь).
Классификация
В зависимости от типа применяемого при изготовлении сырья, арматуру ПВХ для фундамента подразделяют на:
- стеклокомпозитную – АСК;
- углекомпозитную – АУК;
- базальтовую – АБК;
- комбинированную – АКК.
Кроме этого, полимерные стержни различаются по диаметру сечения от 4 до 32 мм и внешнему виду поверхности, которой может быть гладким, рифленым или присыпанным.
Поставки осуществляются в виде свернутой бухты или прямых нарезанных прутов длиной до 12 метров.
Технические характеристики
Конструктивное строение композитной арматуры для фундамента делает ее уникальным строительным материалом, который используют для возведения особо ответственных монолитных конструкций из бетона. К главным техническим показателям относят:
- нижний предел прочности при растяжении для АСК 800 МПа, АУК 1400 МПа, АБК 1200 МПа;
- предельная прочность при испытании на сжатие для всех видов — не менее 300 МПа;
- сопротивление поперечному срезу для АСК не менее 150 МПа, АУК 350 МПа, АБК 250 МПа;
- средний удельный вес композитной арматуры — 1900 кг/м 3 ;
- предельная эксплуатационная температура составляет 60˚C.
При сравнении показателей упругости следует отметить, что углепластик более чем в 2 раза превосходит стекловолокно и в 1,5 раза — композитную базальтовую арматуру.
Стоимость стеклопластикового прута
Цена полимерных армирующих материалов зависят от структуры и составляющих компонентов в составе. Конструкция композитного прута состоит из продольного набора стеклянных волокон, скрепленных между собой эпоксидной смолой. Поверхность может оставаться гладкой, иметь шероховатую присыпку или быть обвитой по спирали специальным стеклоровингом. Последний способ позволяет получить ребреную поверхность, которая обеспечит более надежное сцепление с бетоном.
В отличие от металлического проката, который в большинстве случаев продается на вес, цена стеклопластиковой арматуры всегда определяется за погонный метр. Это часто приводит к заблуждению о том, что тонна композитных материалов стоит намного дороже стали.
Необходимо понимать, что при диаметре 12 мм в одной тонне металла будет 1100 м прута, а пластика — 12500 метров. Кроме этого, высокая прочность стеклопластиковой арматуры позволяет применять меньшие диаметры при одинаковых условиях монтажа. Эти условия показывают, что стоимость полимеров будет не выше, а ниже, чем у металлопроката. Изучение прайс-листов компаний изготовителей показало, что цена наиболее популярных диаметров 4-8 мм находится в диапазоне 8,50-27,20 руб/м.
Плюсы и минусы применения стеклопластика
Главными преимуществами композитной арматуры специалисты считают:
- устойчивость к воздействию коррозии и многих агрессивных химических веществ;
- высокую прочность, превышающую подобные показатели для металла;
- долговечность, увеличивающую срок эксплуатации конструкции в 2-3 раза;
- небольшой удельный вес, облегчающий погрузку и перевозку;
- простой расчет стеклопластиковой арматуры для фундамента;
- возможность использования при отрицательных температурах до -60˚C;
- экологическую чистоту применяемых компонентов;
- доступность и экономичность при применении;
- отсутствие ограничения длины прута при монтаже благодаря поставкам в бухтах;
- диэлектрические и антимагнитные свойства.
Серьезным минусом композитной арматуры является пониженная прочность при испытании на излом. Там, где металлические пруты просто согнутся, стеклопластик может переломиться, ослабив при этом надежность конструкции. Поэтому такие полимеры не применяют при монтаже и производстве несущих элементов и перекрытий, что ограничивает их использование и является недостатком.
Предельная температура нагрева не позволяет применять пластиковое армирование при потенциальной возможности длительного воздействия открытого пламени. В случае пожара такие бетонные монолиты будут определяться как поврежденные и их необходимо заменять.
Сравнивая плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры, можно сделать уверенный вывод, что данные материал можно и нужно применять для создания надежных и долговечных монолитных конструкций.
Сфера применения
Стеклопластик является прекрасным материалом для монтажа фундаментных оснований любого типа. Композитную арматуру используют не только в промышленном, но и частном строительстве. Особенно в случае наличия возможности высокого подъема грунтовых вод и на заболоченных почвах. Этот материал незаменим при выполнении работ по укреплению берегов, при строительстве гидротехнических сооружений и на объектах с возможным воздействием агрессивных веществ.
Хорошие результаты получают, если использовать пластиковую арматуру для укрепления дорожных покрытий на участках с повышенной влажностью и в условиях вечной мерзлоты. Пруток диаметром 4 мм применяют для армирования каменной кладки из пенобетонных и газобетонных блоков, а так же полов на промышленных и торговых объектах.
Так же плюсом композитной арматуры специалисты признают возможность эффективного совместного использования традиционных стальных прутов и композитных пластиковых материалов. С помощью стали укрепляют углы и места примыкания стен, а все пролеты армируются пластиком. Это позволяет ускорить сборку каркаса без ущерба качеству конструкции и расширить области применения материалов.
Технология армирования фундаментов
Благодаря уменьшенному весу пластиковой арматуры и возможности использования прутов любой длины, сборка армирующего каркаса выполняется намного проще, чем из металлических стержней. Повышенная прочность полимерной арматуры для фундамента материалов позволяет использовать меньшее сечение.
Так, например, стальная арматура диаметром 12 мм, часто применяемая для монтажа фундаментов в частном строительстве, заменяется пластиком 8 мм, а пруты 10 мм — полимером 7 мм. 
Расчетная таблица, которая поможет вам точно определить, какой диаметр можно использовать в каждом отдельно взятом случае.
Технологический процесс производства монтажных работ с использованием пластиковой арматуры для фундамента выполняется в несколько этапов, что показано на видео в конце статьи:
- установка опалубки;
- разметка уровня заливки бетона;
- сборка армирующего каркаса;
- заливка бетона;
- снятие опалубки.
Монтаж опалубочной конструкции при армировании ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой должен выполняться в соответствии с проектом для обеспечения точной конфигурации и размеров элементов фундамента. При устройстве опалубки из деревянных досок, ДСП или фанеры, рекомендуется обернуть щиты пергамином. Это позволит сохранить материал и использовать его повторно.
После этого на внутренней стороне ограждающих элементов с помощью водяного уровня необходимо нанести отметки верхнего уровня будущего монолита. Они позволят cориентироваться при заливке бетона и обеспечат его равномерное распределение.
Сборка армирующего каркаса
Схема укладки арматуры и размеры между отдельными прутами всегда указываются в проекте. В случае применения стеклопластиковой арматуры в фундаменте, вы можете изменять диаметр стержней на меньший, но раскладку следует выполнять только по чертежу.
Схема армирования монолитной плиты.
Первоначально необходимо отмотать из бухты пруты необходимой длины и установить их на подставки параллельно друг другу. Через заданные интервалы положить на продольные струны поперечные перемычки. Связать арматуру в местах пересечения вязальной проволокой или стянуть затяжными пластиковыми хомутами (подробнее про вязку — здесь). В результате будет готов нижний ряд каркаса для армирования фундамента стеклопластиковой арматурой.
Заготовьте вертикальные стойки необходимой длины. Верхний ряд каркаса вяжется аналогично нижнему. После сборки, оба ряда кладутся друг на друга и, начиная с края, связываются их вертикальные стойки, постепенно поднимая верхний ряд арматуры.
После сборки конструкции ее нужно перенести и установить внутрь опалубочного ограждения, как показано на фото.
Перед установкой армирующего каркаса, на дно траншеи засыпается песок и проливается водой или трамбуется. Утрамбованную песчаную поверхность рекомендуется накрыть гидроизолирующим материалом или геотекстильным полотном. Это предотвратит поступление влаги к фундаменту и увеличит его надежность и эксплуатационный срок.
В процессе выполнения работ по монтажу фундамента из стеклопластиковой арматуры, необходимо помнить, что края прутов не должны доходить до опалубки и дна траншеи на 5 см. Для обеспечения этого условия можно использовать специальные пластиковые фиксаторы типа «стойка» и «звездочка» или плотные влагостойкие каменные материалы.
Заливка бетонной смеси
Укладка бетона внутрь опалубки производится точно так же, как и при использовании металлической арматуры. Однако следует соблюдать повышенную осторожность, поскольку прочность стеклопластиковой арматуры при сильных боковых воздействиях может оказаться недостаточной. Уплотнение бетона вибратором или трамбовкой необходимо выполнять таким образом, чтобы не повредить установленный каркас.
Горизонтальное армирование
Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.
Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.
В заключение
Стеклопластиковая сетка для армирования на строительных площадках в нашей стране пока еще считается новым материалом. Многие строители до сих пор считают, что применение стали, свойства которой давно изучены, обеспечит более надежную монолитную конструкцию.
Однако многочисленные испытания и исследования показали, что композитные материалы превосходят традиционный металл по прочности, долговечности и другим характеристикам. Пластик более удобен в работе и позволяет сократить время монтажа. Также он не подвержен коррозии, воздействию блуждающих токов и низких температур.
Видео по теме
Источник
Можно ли использовать композитную арматуру вместо стальной? (Факты, которые не любят афишировать производители)
Железобетон (железо + бетон) на протяжении 200 лет служил людям верой и правдой, но буквально несколько десятилетий назад производители нам подкинули еще один новый материал — полимер-композитную арматуру (далее ПКА) , которая в сфере частного домостроения стала очень сильно конкурировать с «классикой» — со стальной арматурой. На текущий момент, она в действительности пользуется очень высоким спросом у застройщиков.
Часто от них можно слышать, что композитная арматура существенно удешевляет стоимость строительства там, где требуются большие объемы армирования конструкций, поэтому ее используют и в фундаментах, и в несущих колоннах, и в перекрытиях, другими словами там, где за металл нужно выложить 70-80 т.р., а композитная арматура выходит в половину дешевле.
Есть ли еще причины кроме хорошей цены, почему ПКА (полимер-композитная арматура) пользуется большим спросом?
Я сам не один раз сталкивался с ней, и признаюсь, бетонировал септик с использованием именно композитной арматуры. Подтверждаю, что кроме заманчивой цены, есть еще преимущество — с ПКА легче работать.
Она имеет гораздо меньший вес, доставка возможна на своем автомобиле, легко режется и при размотке из бухты имеет неограниченную длину, с ее помощью можно армировать конструкции требуемой длины без каких-либо нахлестов и стыков, а соответственно меньше отходов и коротких обрезков. А стальные прутки, извините, ограничиваются длиной 11,7 и 5,85 м.
Но, проблема в том, что по факту, применение ее в индивидуальном строительстве очень и очень ограничено, о чем к сожалению из производителей мало кто признаётся.
Если посмотреть дальше, то на этом преимущества ПКА то и заканчиваются.
Для усиления анкеровки внутри бетонной конструкции я металл легко сгибаю в крюк, делаю загиб петлей, на предприятиях концы прутков сплющивают в грибок, а что с композитным прутком? Это является огромным минусом. При работе на растяжение ПКА имеет эффект продёргивания внутри бетона, потому как анкеровка ее невозможна и вообще отсутствуют какие-либо варианты. Вообще! Ни согнуть, ни приварить, ни сплющить.
Да, стеклопластик на разрыв при растяжении прочнее приблизительно в 3 раза, но грош цена этому свойству, если арматура проскальзывает внутри бетона и прогибается. Прут не работает сам по себе, он работает внутри бетона, вот как раз здесь и важен такой параметр, как модуль упругости. В сопромате он показывает, как деформируется тело под нагрузкой: чем этот модуль выше, тем меньше изгиб в точке при приложенной нагрузке.
Факт состоит в том, что модуль упругости ПКА в четыре раза меньше стали, поэтому, чтобы использовать композит вместо стали, нам нужно увеличить площадь сечения прутка в 4 раза! Выгодно ли это? Однозначно «Нет»! Если этого не сделать, то конструкция остается недостаточно жесткой, она не способна препятствовать прогибу конструкции и раскрытию трещин в растянутой зоне (Вторая группа предельных состояний).
И последний основной удар по ПКА: бетонная конструкция с использованием композитной арматуры внезапно обрушивается при воздействии на нее температуры больше или равной 87°С. Именно такую температуру нужно поддерживать на протяжении 13 минут, чтобы связывающие смолы в ПКА начали разрушаться. При этом, куски бетонного перекрытия или колонн не повиснут на прогнутых прутьях, если бы это была сталь, а обрушатся на голову из-за хрупкости полимера.
От автора
Друзья, я нахожу применение ПКА только при сооружении НЕ ответственных конструкций: туалеты, заезды и выезды, тротуары, септики, отмостки, фундаменты для заборов.
Иногда, применяют ПКА когда требуется получить от конструкций те свойства, которые с металлом несовместимы, а это: радиопрозрачность, химическая инертность и т.п., но вряд ли это относится к индивидуальному строительству, поэтому считаю, что полимер-композитную арматуру применять на частных домах совершенно нерационально.
Спасибо за внимание, буду благодарен за подписку на мой канал!
Источник