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