Жесткие требования конкуренции в сфере современного строительства заставляют искать способы снижения затрат, в том числе с применением новых материалов. Появляются новые рецептуры строительного камня, специальные марки бетонов, фундаментных составов, облицовочных и теплоизоляционных материалов. Параллельно на рынке, ранее традиционном для металлической арматуры и специальных конструкций, активно пытаются завоевать «место под солнцем» производители разнообразных композитных изделий. Чаще всего это неметаллические силовые элементы и стеклопластиковая арматура.
Почему появилась стеклопластиковая арматура на строительном рынке
Композитные материалы, и стеклопластиковая арматура в том числе, изготавливаются по относительно несложному технологическому принципу пропитки стеклянных или базальтовых волокон эпоксидной или полиэфирной смолой матрицы. Далее пучок формируется на станке в калиброванный по диаметру пруток композитной арматуры, и запекается при невысокой температуре в специальной сушильной печи. Обычно длина одного отрезка арматуры не превышает 100 м.
Стеклопластиковая арматура не требует работы сложного и дорогостоящего оборудования, поэтому сами производственные затраты относительно невелики, большую часть себестоимости составляет цена смолы для матрицы и стекловолоконного жгута. И все же, если сравнить стоимость стеклопластикового и стального прутка одного диаметра, металлическая арматура имеет складскую цену на 10-20% меньше, а это очень большая разница для такой сферы, как строительство.
Тем не менее стеклопластиковый материал достаточно сильно потеснил металлопрокатную продукцию, не в последнюю очередь из-за ряда специфических свойств, но главными факторами стали немного иные причины:
- Стеклопластиковая арматура все чаще стала применяться в частном малоэтажном строительстве. Она более доступна в работе, ее легче и намного дешевле перевозить, хранить, резать. Ее не нужно спрямлять и выравнивать перед использованием, как в случае со стальным вариантом. Материал можно купить целой бухтой и нарезать кусками самой нестандартной длины. Тогда как на стальной стандартный 11-метровый пруток пришлось бы немало отходов, если ваш фундамент, например, имеет армирование длиной 8 м;
- Доступность оборудования для производства армирующего жгута позволило многим небольшим предприятиям — производителям стройматериалов наладить поточное производство стеклопластиковой арматуры в самых различных вариантах исполнения поверхности прутка. Огромное количество предложений, грамотная политика продаж и скрытая реклама позволяют диверсифицировать рынок;
- Стремление подрядчиков сэкономить в строительных работах на более выгодном материале для армирования, для чего зачастую используется формальный, «слепой» перерасчет по прочности эквивалента композитных материалов и стальной арматуры.
Как правильно произвести расчёт
При армировании ленточного основания необходимо обеспечить надёжность и прочность. Поэтому количество арматуры и её диаметральное сечение должно соответствовать всем нормам по ГОСТу. Приведём пример, как рассчитать необходимое количество стержней для основания габаритами 60×40 см.
За норму принимаем показатели ГОСТ, где указано, что площадь используемых стержней должна составлять 1/10 часть по отношению площади самого основания. Поэтому расчёт необходимо производить по такому принципу: разделить площадь сечения ленты на общее сечение используемых прутьев. По заданным размерам получаем результат 2,4 см2 – площадь сечения одного прута. Отсюда по специальным формулам можно вычислить и диаметральное сечение, и общее количество самих прутьев.
Отметим, что расчёт довольно сложный, поэтому лучше обратиться к специалистам. Только при правильных вычислениях можно гарантировать необходимое качество основания.
Отзывы специалистов, преимущества и недостатки композитной нитки
При желании можно отыскать самые сложные выкладки и довольно простые примитивные доводы о том, чем хороша или плоха стеклопластиковая арматура. Как правило, серьезные исследования и отзывы специалистов в большинстве случаев не дают конкретных рекомендаций, по сути, «горячей» проблемы фундамента, во многом возможности арматуры на стеклопластиковой основе приходится оценивать на собственный страх и риск.
Внимание! Среди многочисленных отзывов специалистов практически нет настоящих профессиональных экспертов в области строительной механики композиционных материалов. Их мнение и отзывы, как правило, отражаются в оценках и заказных расчетах конкретных строительных проектов, стоят немалых денег и на суд общественности не выносятся.
Профессиональным можно назвать подход, если отзывы тех или иных экспертов оценивают конкретную ситуацию использования, например, стеклопластикового прутка в фундаменте дома с использованием практических результатов и анализом причин. В противном случае назвать такие отзывы специалистов можно в лучшем случае рекламой или антирекламой.
Технические характеристики
Стеклопластиковая арматура – это смесь крепкого стекловолокна и термопрочной смолы.
В вышеупомянутом году был издан ГОСТ, который четко установил параметры ее параметры:
- Диаметр — от 4 до 32 мм
- Температура, при которой материал можно эксплуатировать — от 60 градусов по Цельсию
- Максимальный предел прочности при растягивании — это показатель силы, с которой материал растягивается и площади его поперечного сечения. Для стеклопластиковой арматуры норма – это 800 МПа.
- Максимальный показатель прочности сжатия- 300МПа.
- Максимум прочности — более 150 МПа.
Использование стеклопластикового прутка в фундаменте
Применение арматурных сеток на основе стеклопластиковых силовых элементов началось с 60-х годов прошлого века. Кроме того, построено и находится в эксплуатации достаточно большое количество зданий и технологических сооружений из камня и бетона, в фундаменте и стенах которых использовано армирование на стеклопластиковой основе. Отзывы о состоянии построек с элементами стальной и стеклопластиковой арматуры и многолетнем опыте эксплуатации дадут больше, чем все теоретические выкладки «знатоков», вместе взятые.
Практически все, кто снимает ролики или выкладывает свое мнение о недостатках стеклопластиковой арматуры, — это или менеджеры продаж конкурирующего стального проката, или дилетанты, путающие причины и следствия основных принципов прочности и жесткости конструкций. В большей части такие рассуждения о недостатках стеклопластиковой арматуры сопровождаются формулами и данными о прочности стали и композита. Но внятных причин или процессов, по которым нельзя использовать стеклопластиковое армирование, нет. Если человек, взявшийся комментировать преимущества и недостатки стеклопластикового армирования, не продемонстрировал на практике фрагмент разрушенного бетона или куска фундамента со стеклопластиковой арматурой, все его рассуждения остаются фантазиями на произвольную тему.
Стеклопластиковая арматура используется в строительстве, машиностроении, в специальных проектах уже более 40 лет. Если для вас этот вопрос принципиален, обратитесь в старые советские учебники 70-х годов прошлого века, журналы по строительной тематике, в этих источниках раскрывается физика и механика процессов разрушения фундамента, приводятся многочисленные примеры ошибок.
Обладая высокой удельной прочностью, стеклопластиковое армирование может прекрасно работать в самых сложных условиях, но при этом оно обладает рядом недостатков, ограничивающих его применение в строительстве:
- Стеклопластиковая природа композитной арматуры обладает практически нулевой пластичностью материала. Говоря человеческим языком, каркас для высоконагруженного фундамента или стен из такого прутка не сможет пластично подстраиваться под перераспределение нагрузки в нагруженном бетонном камне. В результате в отдельных местах фундамент здания будет испытывать перегрузку, что может вызвать появление трещин;
- Стеклопластиковая основа очень хорошо воспринимает растягивающие осевые нагрузки, намного хуже сжимающие нагрузки, и катастрофически плохо переносит усилие сдвига. Это значит, что любое поперечное срезающее усилие, которых немало в «свежих» фундаментах из-за осадочных процессов, приведет к разрушению целостности арматуры;
- К сожалению, в течение времени, пока бетон фундамента набирает прочность, каркас из стеклопластика ведет себя несколько иначе, и именно на этом этапе, поэтому каждый конкретный случай в компоновке арматуры требует очень внимательного и аккуратного анализа.
Поэтому в тех узлах, где допустима замена металла композитным материалом, вместо традиционного восьмимиллиметрового прутка, вполне может быть использован шестимиллиметровый жгут стеклопластиковой арматуры. Мало кто знает, но сегодня уже на потоке производятся строительные плиты из напряженного бетона со стеклопластиковой арматурой. Но в производстве такой материал стоит значительно дороже, поэтому практически 90% ассортимента, в том числе для фундамента, являются заказными изделиями.
Что из себя представляет композитная арматура?
Основным сырьем при изготовлении таких изделий служат различные неметаллические материалы. В их числе углерод, базальт, стекло и арамид. В процессе изготовления они соединяются друг с другом в единый стержень, поверх которого наматывается ребро. Получившееся изделие обжигается в печи, после чего обретает такие качества, как твердость и прочность.
В связи с тем, что композитная арматура по-прежнему считается новым материалом на строительном рынке, покупателям перед ее приобретением важно ознакомиться с существующими плюсами и минусами. Такой подход поможет взвесить все «за» и «против» при покупке полимерного оборудования.
Варианты применения стеклоарматуры
Неоспоримым преимуществом стальной арматуры является очень хорошо прогнозируемое поведение металла в самых сложных условиях нагрузки. Все существующие небоскребы и высотные здания строятся только на стальной арматуре, мало того, у большинства таких «чудес света» существует внутренний металлический каркас.
Стеклоарматура для высотных зданий или высоконагруженных фундаментов не подойдет. Строительная механика фундаментов – это, вообще, целая наука, прежде всего из-за сложного взаимодействия отдельных частей фундамента с грунтом, со стенами всей конструкции.
В существующей модели фундамента самыми проблемными являются угловые зоны, где арматура испытывает растягивающие, изгибающие и перерезывающие нагрузки. В этих местах не каждая даже стальная арматура в состоянии обеспечить жесткую связку угловых блоков. Металлической арматуре в блоке фундамента это удается только благодаря сочетанию высокой пластичности и упругости. Стеклопластиковое армирование в этих узлах фундамента применять нельзя. Несмотря на высокую продольную прочность, она не сможет противостоять скручиванию и перерезыванию в угловой точке контакта фундамента.
Прочности и пластичности стеклопластиковой арматуры будет достаточно для постройки фундамента и подвала одно или двухэтажного дома. Но при условии, что в угловых стыках фундамента для сращивания арматуры под прямым углом будут использованы специальные муфты. Тем более стеклопластик легко и просто использовать для простого ленточного фундамента 70-90 см глубиной.
Удачным считается применение стеклопластиковой арматуры в паре со специальными марками бетона для фундамента. Зачастую в условиях применения в фундаменте специальных добавок, усиливающих морозостойкость или водонепроницаемость, стальная арматура начинает интенсивно коррозировать. Особенно в фундаментах на грунтах с высоким содержанием солей или в непосредственной близости к трансформаторным подстанциям.
В стенах малоэтажных домов, особенно из газобетонного блока, арболитового камня и любого другого стройматериала, обладающего невысокой жесткостью и контактной прочностью, использование стеклопластикового армирования даже приветствуется. С ним намного проще и легче работать, чем со стальным прутком.
Кроме того, композитная арматура просто идеально подойдет для крепления наружного утеплителя или кладки облицовочного кирпича, там, где требуется или оцинковка, или нержавейка. И, тем более стоит использовать тонкую стеклянную нитку для работ на цокольных блоках фундамента.
Где нужны композиты?
СНиПы и иные правила рекомендуют применять композитную арматуру в следующих работах:
- В плитах перекрытия: как правило, арматуру укладывают в верхнюю или нижнюю зону бетона, при этом класс бетона должен составлять В25.
- При армировании конструкций из бетона и железобетона.
- При возведении фундаментов, имеющих нулевую отметку залегания.
- В армированных конструкциях, которые подвержены влиянию агрессивной среды.
- При ремонтных работах, связанных с повреждением бетона из-за воздействия агрессивных сред.
- Для армирования кирпичной кладки, особенно если она выполняется зимой.
