Какая арматура лучше – металлическая или стеклопластиковая: сравнение, плюсы и минусы

Сравнение разновидностей

Результаты сравнения основных показателей стальной и стеклопластиковой арматуры приведены в таблице:

Параметр	Металл	Стеклопластик
Стандартное сечение, мм	6-40, до 80	4-22
Длина прутьев, м	5-12	Бухты до 100 м или длина по заказу
Плотность, кг/м3	7000	1900
Коэф.теплопроводности, Вт/м∙К	46-47	0,35-0,5
Относительное удлинение, %	До 25, не менее 14	2,2
Модуль упругости, кН/мм2	200	30-55
Временное сопротивление на разрыв, кН/мм2	0,37-1,23	До 1,25
Предел прочности на разрыв, МПа	390-400	800-1400
Прочность сцепления с бетонами, МПа	Зависит от типа профиля, от 6	До 12
Стойкость к коррозии и агрессивным средам	Коррозирует	Высокая
Диапазон рабочих температур, °С	До +1200, выдерживает воздействие низких температур без снижения показателей прочности	От -15 до +160
Электропроводность	+	Диэлектрик, не создает помех

Более высокое сопротивление к разрыву вкупе с коррозийной стойкостью позволяет снизить сечение закладываемой стеклопластиковой арматуры (см. рис. ниже). Но из-за сравнительно меньшей упругости стеклопластиковые прутья не рекомендуется сгибать в обычных условиях. По этой же причине они хуже переносят высокие нагрузки на изгиб, характерные для плитных перекрытий и оснований с большой площадью.

В плане простоты транспортировки и складирования стеклопластик однозначно выигрывает: материал не окисляется и не разрушается даже при открытом хранении. Это же относится к показателям экологичности и стойкости к агрессивным средам. Это положительно сказывается на долговечности закладываемых каркасов.

Этот фактор играет важную роль при необходимости учета собственного веса фундамента. По этой же причине стеклопластик части используются в комбинированных каркасах.

В плане простоты вязки и сборки каркасов металлическая арматура считается более универсальной, такие прутья без проблем сгибаются на стройплощадке или соединяется сваркой. Стержни из стеклопластика изгибаются под заказ и соединяются хомутами или вязкой. Но при армировании фундаментов этот фактор не критичен, каркасы заглубляемых и выдерживающих значительные весовые нагрузки в принципе не рекомендуется сваривать.

Сравнить траты на приобретение материалов сложно, в настоящий момент стоимость металлической арматуры растет быстрее расценок на стеклопластик (хотя до недавнего времени ситуация была обратная). Оптимальные траты достигаются при комбинировании обеих разновидностей.

1 Сортамент и ГОСТы

Неметаллическая композитная арматура разрабатывалась еще в СССР в 60-х годах, однако серийное производство материала так и не было налажено ввиду тогдашней дороговизны стеклопластика. Тем не менее, при строительстве нескольких крупных объектов композитная арматура использовалась, среди которых — линии электропередач в Батуми, Москве и мосты в Хабаровске.

На сегодняшний день не существует стандарта ГОСТ с техническими требованиями к данному материалу (проект находится в разработке). Основным нормативным актом является СНиП №52-01-2003 «Композитная арматура», согласно которому стекловолоконные изделия можно использовать в строительстве в качестве замены металлопрокату. Каждый из производителей имеет ТУ на свою продукцию, вместе с которой поставляются протоколы испытаний и сертификаты допуска.

Диаметры композитной арматуры

Композитная арматура производится в диапазоне диаметров 4-20 мм. Профиль стержней может быть рифленым либо гладким. В зависимости от материала изготовления выделяют следующие виды неметаллических изделий:

• АСП — стеклопластиковая арматура, производится из стекловолокна, связанного слоем синтетической смолы;
• АБП — базальтопластиковые изделия, в который стекловолоконная сердцевина заменена расплавом из базальтовых волокон;
• АСПЭТ — изделия из стекловолокна и полимерного термопласта;
• АУП — углепластиковая арматура.

Наиболее распространены в строительстве АСП и АБП, углепластиковая арматура используется реже из-за меньшей механической прочности материала.

1.1 Сферы применения

Применение с.п. арматуры в строительстве практикуется при возведении жилых, общественных и промышленных сооружений, а также малоэтажных зданий, где АСП используется для:

• армирования железобетонных конструкций (стен и плит перекрытия);
• ремонта поверхностей объектов из кирпича и железобетона;
• послойной кладки стен по технологии гибких связей;
• армирования фундаментов всех типов (плитных, ленточных, столбчатых);
• армирования полов и стяжек;
• укрепления стен и газобетонных блоков и монтаж монолитных армопоясов.

Армирование фундамента стеклопластиковой арматурой

Распространено применение с.п. арматуры и в сфере дорожного и железнодорожного строительства, в которых АСП применяется:

• при обустройстве насыпей и дорожных покрытий;
• при укреплении откосов дорог;
• при строительстве мостов;
• при укреплении береговых линий.

Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций отличается полной устойчивостью к коррозии и химически агрессивным веществам, что значительно расширяет сферу ее применения.

1.2 Преимущества АСП

Композитная арматура имеет следующие эксплуатационные преимущества:

1. Материал классифицируется по первой группе химической стойкости, его можно использовать в кислотах и щелочных средах.
2. Стеклопластиковая (далее — с.п.) арматура (АСП) имеет в 3 раза большую прочность на разрыв, чем стальная. Это позволяет использовать при строительстве изделия меньшего диаметра.
3. Вес АСП в 4 раза меньше, чем у металлопроката — с.п. арматура имеет плотность 1.9 кг/м3, металлическая — 7.9 кг/м3.
4. Композитная арматура для фундамента стоит на 50-60% дешевле, чем металлопрокат с аналогичными эксплуатационными характеристиками.

5. АСП отличается удобством транспортировки без необходимости привлечения грузовых автомобилей — прутки диаметром до 10мм поставляются в бухтах произвольной длины, стометровая бухта стержней 8 мм весит около 7.5 кг.

6. АСП обладает низкой теплопроводностью, она не образует мостиков холода в кладке из газобетонных блоков либо внутри железобетонной конструкции.
7. С.п. арматура для фундамента является диэлектриком, они не проводит электричество и не подвергается коррозии под воздействием блуждающих токов.
8. Срок эксплуатации АСП превышает 80 лет.

Недостатки с.п. арматуры —  низкий модуль упругости (в 4 раза меньше, чем у стальной), что ограничивает возможность ее применения при вертикальном армировании, склонность к потере прочности при нагреве выше 600 градусов. Учитывайте, что композитная арматура не подлежит гибке в условиях строительной площадки — при необходимости использования гнутых элементов необходимо заказывать их отдельно у производителя.

Расчет для свайного основания

Свайные фундаменты представляют собой погруженные в грунт опоры (цельнометаллические или буронабивные), передающие нагрузку от здания и соединенные по верху стальным, железобетонным или деревянным ростверком.

Cвайный фундаментИсточник stroyfora.ru

Буронабивные основания применяют в частном строительстве:

• при возведении каркасных или деревянных зданий с небольшой массой;
• при слабых грунтах, где другие основания выполнить невозможно — торфяники, болота, сильнопучинистые влажные почвы;
• в условиях сложного рельефа — на холмистой, овражистой местности.

Недостаток, который приводит к удорожанию стоимости строительства, — холодный цоколь и невозможность устройства пола по грунту. Преимущество — отсутствие земляных работ. Сваи вкручивают специальной буровой установкой или пробуривают отверстия в земле с последующим монтажом опалубки, армированием и бетонированием. При несыпучих грунтах раствор заливают сразу в скважину.

Армирование свайного фундаментаИсточник housepic.ru

Схема расчета арматуры для свайного буронабивного фундамента.

1. Определяют тип грунта с помощью ГОСТа «Грунты. Классификация».
2. Рассчитывают постоянную и временную нагрузку (СНиП «Нагрузки и воздействия»).
3. Из ВСН 5-71 выбирают несущую способность грунта в зависимости от его структуры.
4. По имеющимся сведениям находят нагрузку R на погонный метр ростверка, разделив суммарную массу на периметр здания.
5. Определяют несущую способность сваи по формуле Р = (0,7х R х S)+(U х0.8 х fin х li), где

• R — несущая способность грунта,
• S — площадь конечного участка опоры,
• U — периметр сечения сваи,
• fin — сопротивление грунта, определяемое по таблице ВСН 5-71,
• li — высота слоя почвы, оказывающей сопротивление боковой поверхности сваи.

Расстояние между опорами определяют по формуле I = P/Q, где Р — несущая способность сваи (п.5), R — погонная нагрузка на ростверк (п.4). Количество свай определяют исходя из расчетного расстояния между опорами и размеров строения. Армируют конструкции вертикальным каркасом из не менее, чем 4 стержней диаметром от 10 до 16 мм с горизонтальной обвязкой из гладкой арматуры Ø 6-8 мм. По верху оставляют выпуски длиной 25-30 см.

Ростверк рассчитывают как конструкцию, аналогичную ленточному фундаменту.

Преимущества и недостатки использования металла

Чтобы разобраться, какая арматура лучше, металлическая или стеклопластиковая, нужно рассмотреть плюсы и минусы стальных прутов для вязания каркасов.

К преимуществам металлической арматуры относят:

• прочность материала. В строительстве используют арматуру класса А, с цифровым обозначением от 240 до 500. Такие изделия прекрасно служат несколько десятилетий;
• стальная арматура не меняет своих свойств под воздействием высокой температуры;
• металл служит длительное время, при этом не является источником засорения окружающей среды, не выделяет вредных веществ;
• стальные пруты для армирования обладают высокой пластичностью. Им можно придавать любую форму без дополнительного нагрева прямо на строительной площадке;
• металл можно сваривать. В некоторых случаях только вязкой арматуры проволокой не обойтись, приходится применять сварочный аппарат. Следует учитывать, что для сварки подходят не все
• металлические пруты, а только класса А с литерой С (например, А500С);
• металл не горит и не представляет опасности при воздействии открытого огня.

К недостаткам металлической арматуры относят:

• коррозийная неустойчивость металла. Если бетонное основание трескается, в щели проникает влага, металлический каркас начинает ржаветь. Процесс коррозии ослабляет прочность стального каркаса и со временем приводит к полному разрушению арматуры. Чтобы избежать этой проблемы в ответственных конструкциях используют специальную, устойчивую к окислительным процессам, арматуру с литерой К, но стоимость таких прутов намного выше обычной арматуры;
• вес. Металл обладает большей массой, чем пластик, поэтому конструкции со стальным каркасом будут намного тяжелей, если их сравнить с подобными конструкциями, но со стеклопластиком.

Применение стеклопластиковой и металлической арматуры

Выбор материала для усиления зависит от сферы применения. Стеклопластиковую арматуру рекомендуется использовать для таких строительных работ:

• ленточный фундамент;
• строительство опор освещения и линий электропередач;
• постройка доков, причалов и других сооружений, которые подвержены постоянному контакту влаги;
• обустройство промышленных водоемов, укрепление берегов, строительство канализаций.

Стеклопластик может использоваться и для других работ, которые соответствуют его техническим характеристикам.

Металлическую арматуру целесообразно применять в таких случаях:

• формирование железобетонных конструкций, когда требуется высокий показатель прочности и жесткости;
• фундаменты монолитного типа;
• конструкции с высоким поперечным сжатием;
• создание любых конструкций на основе бетона.

Таким образом, использование стеклопластика рекомендуется для создания конструкций, которые могут быть подвержены коррозии, а применение стальных конструкций актуально, когда требуется высокий показатель жесткости конструкции.

Основные правила армировки

С точки зрения прочности, оптимальным способом было бы внешнее расположение арматурного каркаса.

Но на практике это невозможно по ряду причин, основными из которых являются:

• Склонность металла к коррозии.
• Невозможность установки каркаса на длинные или погруженные в грунт блоки.
• Поверхность должна быть ровной и готовой к присоединению других элементов постройки.

По этим и другим причинам используется внутреннее армирование, которое защищает металл от коррозии и решает ряд других вопросов. Недостатком является необходимость выполнять множество действий, нужных только для фиксации арматуры в неподвижном состоянии до момента застывания раствора.

Это означает излишний расход материала, нерациональные трудовые вложения, расход времени. Но других вариантов армирования нет, используемая методика проверена многими десятилетиями и показала свою надежность и эффективность.

Особенности композитной продукции

Стеклопластиковая арматура разрабатывалась как альтернатива металлической. Представляет собой прутки неметаллических изделий, в составе которых:

• Штапельное стеклянное и арамидное волокно неорганического типа.
• Связующие термореактивные смолы неотверждаемого или отверждаемого вида (эпоксидная, эпоксидно-диановая, винил-эфирная и другие).
• Различные аддитивы, улучшающие показатели пластичности и прочности продукции.

Клиенты могут купить арматурные изделия двух разновидностей:

1. С поверхностью периодического профиля. На стержне по спирали производится намотка тонкого жгута из скрученного стекловолокна. Затем наносится слой полимерной смолы, что дает дополнительную защиту. По утверждению изготовителей такая «опция» увеличивает площадь соприкосновения арматуры с бетоном и усиливает взаимную адгезию материалов.

2. С условно-гладким профилем. На поверхность в процессе производства наносится песчаная обсыпка, задача которой заключается в усилении адгезионных качеств.

Стеклопластиковая арматура обладает следующими достоинствами:

• Химическая, коррозионная и водостойкость.
• Малый вес.
• Диэлектрические свойства и радиопрозрачность.
• Легкость в перевозке.

В копилке минусов композитных изделий:

1. Низкая огнестойкость.

2. Малая прочность в сравнении с металлическими прутами.

3. Высокая пластичность. Здесь уместно сравнение с металлическими прутами – дело в том, что при нагрузках сталь сначала начинает вытягиваться, а потом только при постоянных предельных нагрузках рваться. Деформации каркасов из композитных изделий наблюдаются уже при заливке, а впоследствии из-за увеличения давления вместо компенсации напряжения пруты тянутся. Это приводит к повреждению бетонного слоя.

4. Некоторая сложность при монтаже арматуры: для связок и перекрестий используются не слишком надежные пластиковые хомуты. К тому же, как уже выше было отмечено, во время заливки бетонной смеси в опалубку каркас демонстрирует излишнюю пластичность – начинает оплывать, терять форму. Это существенно усложняет работу мастеров и требует дополнительного контроля.

По рекомендации производителей стеклокомпозитные изделия применяют в тех же сферах, что и металлическую. А именно:

• При возведении фундаментов, колонн, опорных столбов.
• Для ЖБИ.
• В обустройстве септиков, строительстве дорог и тротуаров.
• В ремонтных работах: стяжки, штукатурки, настилы.
• При формировании ограждений, щитовых конструкций, теплиц и так далее.

Какой материал будет лучше для армирования бетона

Выбор лучшей или более подходящей арматуры должен определяться индивидуально для каждого объекта. Основные критерии зависят от:

• конструктивных особенностей бетонного монолита и его назначения;
• условий дальнейшей технической эксплуатации;
• требований к пожарной безопасности конструкции;
• наличия агрессивных сред и повышенной влажности;
• необходимости выполнения сварочных работ при монтаже;
• финансового сравнения двух вариантов.

В некоторых случаях традиционная металлическая арматура остается незаменимой, несмотря на коррозионные свойства и большой вес.

Помогла ли вам статья?

ПомоглаНе нравится

Новое или просто хорошо забытое старое

Так что же все-таки это за материал – композитная арматура? Полимерный высокопрочный стержень с рифленой наружной поверхностью. Состоит из неметаллических волокон, собранных в пучок, и эпоксидных или полиэфирных видов смолы, играющей роль связующего вещества.

В зависимости от вида неметаллических волокон композит носит своё конкретное название. Чаще всего используется стекловолокно, такая арматура получила название стеклопластиковой. Реже применяется базальтоволокно и углеволокно. Соответственно название такого вида – базальтопластиковая и углепластиковая.

Уже в середине прошлого столетия вопросами применения стеклопластиковой арматуры занимались во многих странах. Причины – недолговечность стальной арматуры вследствие неизбежной коррозии и не безграничность запасов железной руды.

Выдающийся советский учёный Бурков, одним из первых в мире, уже в 1941 году, выдвинул идею армирования бетона стеклопластиковой арматурой. В 50-х годах в СССР было начато первое опытное производство композитных видов арматуры.

Параллельно проводился целый цикл исследования преднапряженных изгибаемых элементов с ней. Были разработаны технические правила по изготовлению композитной арматуры, выполнено ряд рекомендаций по проектированию различных бетонных конструкций с её использованием и определены области применения. В шестидесятых – семидесятых годах стеклопластиковое армирование применялось в конструкциях из лёгкого бетона, а также в различных типах фундаментов, балках, сваях, ригелях, всевозможных плитных конструкций укрепления откосов, насыпей и так далее.

Применялась композитная арматура (в основном стеклопластиковая) и при строительстве мостов. Клееный деревянный мост впервые в мире был сооружен в 1975 году в Советском Союзе. Балки этого моста, изготовленные из еловой древесины, армировались четырьмя пучками из преднапряжённых стеклопластиковых стержней. В 1981 году в Приморье был сооружён мост с металлическими пролётными строениями, предварительно напряжёнными затяжками из стеклопластиковых стержней. Был возведён мост с армированием конструкций стеклопластиковой арматурой в районе Хабаровска. Сдан в эксплуатацию в 1989 году.

Композитная арматура, для изготовления различных конструкций, широко используется и в других странах. Так Канада мировой лидер применения композитных видов арматуры при постройке мостовых настилов. В США, Японии и многих европейских странах она широко распространена при строительстве современных автомагистралей, сооружений различного назначения, мостов и других объектов. В Японии её серийно применяют при строительстве сейсмостойких домов. В последнее время крупнейшим производителем и потребителем композитной арматуры становится Китай.

Ассортимент арматуры

Огромное разнообразие арматурных стержней можно классифицировать по материалам, из которых они производятся, функциональному назначению и, конечно же, по диаметру. В целом, различают два основных типа арматуры:

• рабочая (класс АIII или А400, А500 и т.д.), основное назначение которой состоит в восприятии растягивающих нагрузок. Такие элементы арматурного каркаса, как правило, работают на изгиб – не дают бетону фундамента достичь критического значения растяжения в зоне напряжения. Рабочие стержни имеют периодический профиль, что обеспечивает максимальную прочность изделия, а также его способность схватываться с бетонным раствором за счет увеличенной площади поверхности;
• монтажная (класс АI или А240), которая предназначена для формирования пространственного каркаса. Как правило, такая арматура имеет гладкую поверхность и небольшой диаметр – этого достаточно для того, чтобы использовать ее в качестве вспомогательных элементов для придания сеткам или каркасу достаточной прочности на этапе заливки фундамента

Диаметр арматуры для фундамента подбирается исходя из проведенных расчетов армирования и типа железобетонного основания. Так, наиболее популярными являются диаметры 6, 8, 10 мм – для монтажных прутьев, а также 10, 12, 14, 16 мм – для рабочих стержней.

В качестве материала для арматуры может использоваться любой состав, стойкий к изгибающим нагрузкам. Традиционно при производстве строительной арматуры используется сталь. В последнее время активно рекламируется композитная арматура для фундамента. Впрочем, для разных стран существуют свои, экзотические варианты. Например, в некоторых южных странах в целях экономии используют бамбуковые стебли. Естественно, этот вариант сложно представить в наших условиях.

Стальная арматура – проверено временем!

К сожалению, реальных экономичных аналогов стальной арматуре до сих пор не придумано. Ее активно используют во всех сферах строительства, начиная с возведения малоэтажных коттеджей и заканчивая небоскребами. Если арматурные стержни защищены слоем бетона, то им не страшна коррозия. Их допускается не только связывать проволокой, но материалы, маркируемые индексом «С», вполне можно сваривать. На отдельной странице мы привели ориентировочные цены на арматуру, которая находит широкое применение в индивидуальном строительстве.

К преимуществам стальной арматуры можно отнести:

• проверенную годами надежность;
• стойкость к большим нагрузкам;
• электропроводность (при больших отрицательных значениях температуры воздуха через каркас можно пропускать ток, тем самым прогревая бетонную смесь);
• возможность сварки стержней в сетки и каркасы без потери прочности в месте сопряжения

Стеклопластиковая арматура для фундамента – новые тенденции в строительстве

Сравнительно недавно производители композитных материалов стали активно продвигать на строительном рынке пластиковую арматуру для фундамента. Такие изделия изготавливаются из стекловолокна и отличаются достаточно неплохими показателями. Композитная арматура, которая может применяться при возведении каркаса фундамента, выпускается разных диаметров и размеров. Так как это сравнительно новый материал, который не прошел проверку временем, мы не будем заниматься его рекламированием. Отметим лишь основные качества, которые обычно приписываются стеклопластиковой арматуре компаниями-производителями:

• беспрецедентная стойкость к коррозии;
• высокие показатели прочности;
• доступная стоимость;
• неплохие показатели морозостойкости;
• малый удельный вес

В то же время строители, которые столкнулись с использованием композитной арматуры, о свойства такого материала. Стеклопластик, в отличие от стали, при изгибе растягивается, предоставляя бетону работу на растяжение, с которой он справляется не лучшим образом. Использование такого материала целесообразно лишь при условии предварительного натяжения пластиковой арматуры до близких к предельным значениям. Соблюдать такую технологию в условиях индивидуального строительства (на месте) проблематично, поэтому делайте собственные выводы: стоит ли новинка вашего доверия или нет.

Особенности стальной арматуры

Железный арматурный прокат широко применяется при строительстве жилых и производственных зданий, промышленных сооружений, опор, дорожных покрытий. Изготавливаются в виде стальных прутов с гладкой или рифленой поверхностью сечением 6-40 мм. Металлическая арматура классифицируется по конфигурации изделия, стойкости к различным нагрузкам и способу их распределения, принципу работы, технологии изготовления.

По назначению стальные стержни подразделяются на такие виды:

• Монтажные. Используются при изготовлении каркасов.
• Распределительные. Пруты, предназначенные для равномерного распределения нагрузки и удерживающие конструкцию в определенном положении.
• Рабочие. Стержни с высокой стойкостью к нагрузкам на растяжение и соскальзывающие воздействия. Используются при устройстве фундаментов, изготовлении балок, ригелей.
• Анкерные. Закладные сборочные единицы, встраиваемые в строительные конструкции, технологические и инженерные аппараты, трубопроводы.

По нагрузкам, которые принимает на себя арматура, она подразделяется на продольную и поперечную. Продольная предотвращает появление вертикальных трещин, поперечная — препятствует разрывам от скользящих напряжений.

Металлическая арматурная продукция маркируется в соответствии с классом, диаметром и назначением прутов. Изделия также гравируются с учетом свойств – класса устойчивости к коррозии, упрочненной структуры с высокой текучестью, возможностью сварки в единую конструкцию. Пруты длиной 6-12 м реализуются в связках или пачках.

Преимущества железной арматуры:

• Высокая стойкость к деформациям.
• Хорошие адгезионные свойства.
• Огнестойкость.
• Широкий диапазон рабочих температур, в том числе низких. Критические нагревания и остывания не приводят к изменению технических параметров.
• Универсальность, применение в различных видах конструкций.
• Возможность разных способов монтажа – путем сварки или связки холоднокатаной проволокой.

Недостатки:

• Значительный вес.
• Подверженность коррозии.
• Теплопроводность. Такое свойство может приводить к промерзанию конструкции при низких температурах окружающей среды.
• Более высокая стоимость (по сравнению со стекловолоконными аналогами).

Это интересно: Сортовой прокат