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

Что лучше использовать для фундамента и в каких случаях

Однозначно ответить на вопрос — что лучше, пластиковая или металлическая арматура для фундамента, нельзя, но следует помнить – в промышленном и гражданском строительстве для возведения фундамента традиционно продолжают использовать металлический прут.

Технические характеристики стеклопластика не позволяют применять его при возведении крупных строительных объектов. При проектировании многоэтажных домов, электростанций, зданий промышленного назначения, используют только стальную арматуру.

Допускается применение арматуры из стекловолокна для сборки каркасов фундамента при возведении следующих объектов:

• В малоэтажном строительстве для заливки ленточных фундаментов.
• Для заливки опор под столбы, основания для заборов.
• Причалы, береговые сооружения, доки.
• Основания для канализационных систем.
• Опорные элементы мостов.

В остальных случаях альтернативы традиционной вязке каркаса из металла нет.

Окончил факультет промышленного и гражданского строительства АЛТИ.

Достоинства и недостатки арматуры из стеклопластика

Арматурные каркасы, выполненные не из традиционных металлических, а из стеклопластиковых элементов, отличаются следующими преимуществами.

• В отличие от металлических, имеют легкий вес сооружений, которые не создают значительной нагрузки на фундамент строения, что позволяет продлить срок его эксплуатации.
• Стеклопластиковые элементы арматурных каркасов, в отличие от своих металлических аналогов, лучше переносят нагрузки на разрыв, что дает возможность использовать их при укреплении наиболее ответственных бетонных конструкций. Стеклопластиковые арматурные каркасы характеризует оптимальное соотношение их легкого веса и высокой прочности, что позволяет отнести их к отдельной группе строительных материалов, набирающих с каждым годом все большую популярность.
• В отличие от металлической арматуры, которая подвержена окислительным процессам и с течением времени уменьшает прочность фундаментных конструкций, каркасы из стеклопластиковых элементов не поддаются влиянию таких негативных факторов внешней среды.
• Части арматурных систем, изготовленные из стеклопластика, являются диэлектриком и не проводят электрический ток, что также сказывается на их долговечности. Используемые в качестве элементов заземления металлические арматурные конструкции под воздействием электрического тока окисляются значительно быстрее, чего нельзя сказать о прутках из композитных материалов. Естественно, арматуру из стеклопластика нельзя использовать в качестве заземляющего элемента, но это только самым положительным образом сказывается на ее долговечности.
• Износоустойчивость стеклопластиковой арматурной конструкции, как и стальной, также находится на достаточно высоком уровне.
• Коэффициент теплового расширения арматурного каркаса, изготовленного из стеклопластиковых элементов, имеет очень близкое значение с аналогичным параметром бетонных конструкций, что значительно снижает риск образования в них трещин при использовании подобного материала.

Соотношение диаметров стержней при устройстве армирующего каркаса фундамента

Если судить по отзывам, то можно выделить следующие недостатки стеклопластиковой арматуры.

• В сравнении с изделиями из металла арматура из стеклопластика обладает значительно большим модулем упругости, превышающем аналогичный параметр стальных изделий приблизительно в 4 раза. Означает этот факт то, что стеклопластиковые элементы по сравнению с металлическими будут значительно лучше прогибаться под воздействием механических нагрузок. При использовании данных элементов для армирования дорожного полотна и фундамента такая их характеристика является некритичной, но для укрепления плит перекрытия лучше использовать металлические конструкции или производить дополнительные расчеты.
• Армирующие элементы, изготовленные из стеклопластика, обладают свойством сильно размягчаться и терять свою упругость при нагревании до температуры 600 градусов. Поэтому при использовании стеклопластиковых деталей лучше позаботиться о надежной теплоизоляции каркаса, произведенного из композитных материалов.
• Выполненные из стеклопластика арматурные прутки нельзя сваривать, в отличие от металлических, поэтому если необходимость в такой операции имеется, лучше воспользоваться изделиями, во внутреннюю часть которых еще на стадии их производства вмонтирована стальная трубка.
• Арматуру, изготовленную из композитных материалов, лучше не сгибать на строительной площадке: это может вызвать ее повреждение. Такую операцию, ориентируясь на чертежи арматурного каркаса, лучше выполнить на производственной площадке.
• Сложность и непривычная для современных строителей технология монтажа — еще один недостаток армирующих элементов, изготавливаемых из стеклопластика. Между тем такой недостаток нельзя считать слишком значительным, если учитывать, какой надежностью и долговечностью отличаются стеклопластиковые конструкции.

Крепление стеклопластиковой арматуры с помощью хомутов и фиксаторов

Выбор подходящей арматуры

Выбор базируется на тех задачах, которые стоят перед строительством. На этот счет существует много вариантов. Идеальным материалом будет стеклопластик, из которого арматура послужит хорошим связующим для фундамента дома. Данный вариант подойдет и для тех, кому нужен действительно качественный материал для своего фундамента.

Распространенная схема армирования фундамента.

Стеклопластик имеет хорошие композитные свойства с сочетанием других положительных характеристик. К его достоинствам следует отнести долгий срок эксплуатации, в течение которого материал не теряет свои характеристики. Кроме того, данный материал обладает повышенным коэффициентом удельной прочности, что делает его действительно крепким звеном для основы строения, а в сочетании с устойчивостью к коррозии практически неуязвимым. Стеклопластик хорошо себя чувствует при низких температурах, что особенно актуально для холодного зимнего климата России. Ну, и последний довод в пользу данной арматуры – доступность и низкая цена.

Для установки железобетонного основания лучшей арматурой будут пруты из круглой стали, получаемые в результате горячего катания. Они поставляются в периодическом и гладком профилях. Первый вариант имеет профиль, выполненный в качестве стержня и от того имеющий специальное рифление. Оно расположено в виде выступов, которые находятся под определенным углом к оси стержня. Это позволяет создать лучшую цепкость, в результате чего бетонная смесь находится в прочном соединении с арматурой, что обеспечивает прочное и долговечное соединение.

Исходя из вышесказанного, главным, на что следует обращать внимание, является прочность строительных прутьев. Прочность является следствием выбора определенного материала, который применяется при изготовлении арматуры. Другой фактор, который влияет на сцепление данных элементов с бетонной смесью, – расстояние между выступами, нанесенными на прут

Чем больше данное значение выступов, тем меньше сцепление прута арматуры с бетоном и, как следствие, тем больше снижается прочность

Другой фактор, который влияет на сцепление данных элементов с бетонной смесью, – расстояние между выступами, нанесенными на прут. Чем больше данное значение выступов, тем меньше сцепление прута арматуры с бетоном и, как следствие, тем больше снижается прочность.

Еще одним не менее значимым фактором, определяющим сцепление строительных прутьев с бетоном, является диаметр сечения. Оптимальным вариантом при строительстве малоэтажных построек считается использование прутьев, диаметр которых равен от 10 до 12 мм. Для строительства более крупных зданий, где усиление фундамента необходимо, будет составлять более 14 мм.

Как избежать проблем?

Основные проблемы, которые связаны с использованием прутков из волокон стекла, заключатся в некачественном/бракованном материале и неграмотном инженерном расчете конструкции. Проблемы могут возникнуть в строительстве дома, если не учтены характеристики используемой стеклопластиковой арматуры.

Избежать проблем во время и после строительства помогут точные расчеты, аккуратность выполнения работ, строгое соблюдение рекомендаций производителя по выбору и монтажу материала.

Проверить качество товара до приобретения возможно лишь визуально

Для этого следует обращать внимание на следующие моменты

• Производитель. Если товар приобретается не на заводе, необходимо запросить документацию на товар, подтверждающий его качество и заводской (не кустарный) вид производства.
• Цвет. Однородный по всему прутку цвет говорит о качестве. Неравномерно окрашенное изделие означает, что была нарушена технология производства.
  • Коричневый цвет указывает на выгорание вещества.
  • Зеленый – о недостаточной термообработке.
• Поверхность стержня должна быть без сколов, выемок, раковин и прочих дефектов, спиральная навивка – ровной, непрерывной, с постоянным шагом.
• Несмотря на желание сэкономить, нужно помнить, что качественную стеклопластиковую арматуру не продают дешево. Слишком низкая стоимость говорит о малой прочности и недолговечности.

Применение стеклопластиковой арматуры в ряде случаев целесообразно вместо металлической арматуры. Иногда допустимо комбинировать металлические и стеклопластиковые прутки при сооружении одной конструкции. Чтобы впоследствии не сожалеть об использовании АКС, следует тщательно проводить расчеты будущих построек на стадии проектирования. Подбирают композитную арматуру аналогично стальной, учитывая ключевые параметры: прочность на изгиб, показатель прочности на разрыв и пр.

Возможность использования стекловолоконных прутков оценивается исходя из подвижности и типа грунта, требований пожарной безопасности, продольных и поперечных нагрузок, которые будут воздействовать на конструкцию. Например, на болотистых и подвижных почвах для армирования применяют металлическую арматуру. Стеклопластиковую арматуру просто сломают подвижки грунта ввиду ее малой прочности на излом.

Преимущества и недостатки использования стеклопластика

Стеклопластиковые стержни, применяемые в качестве арматуры при вязке каркасов, обладают следующими положительными качествами:

• пруты из композитных материалов значительно легче аналогичных железных изделий. Эта особенность позволяет снизить нагрузку на фундамент и, значит, сэкономить на вложениях;
• арматура из стеклопластика имеет более высокую сопротивляемость на разрыв, по сравнению со стальной арматурой. Это свойство используется при заливке бетонных конструкций, испытывающих повышенные нагрузки, и в других ответственных элементах. Небольшой вес и отличные прочностные характеристики дают оптимальное сочетание, благодаря чему новинка быстро завоевывает популярность;
• стеклопластик не подвержен коррозии. Металлическая арматура, особенно в жестких условиях эксплуатации, не может справиться с окислительными процессами и ржавеет, в итоге бетон теряет изначальные прочностные характеристики. В агрессивных средах при бетонировании лучше использовать пластиковую арматуру;
• пластик не является проводником электрического тока, что также способствует повышению срока службы готовых изделий. Металлический арматурный каркас быстрей изнашивается и окисляется, при возникновении контакта даже со слабыми токами, поэтому для опор ЛЭП и прочих конструкций, связанных с источником электричества, желательно выбирать именно стеклопластиковую арматуру;
• сравнение пластиковой и металлической арматуры по общей износоустойчивости показало, что заметных отличий между двумя материалами нет;
• главным достоинством стеклопластика считается его коэффициент теплового расширения. Этот показатель, в отличие от металла, практически совпадает с коэффициентом расширения бетона. В результате, при температурных изменениях, арматура изменяет свои размеры в той же пропорции, что и бетон. Эта особенность позволяет избежать появления трещин и сколов.

Помимо достоинств, у стеклопластиковой арматуры есть и недостатки:

• модуль упругости прутков из композитных материалов превышает этот показатель у металла в 4 раза. Бетонная плита со стеклопластиковым каркасом будет сильнее прогибаться под воздействием нагрузки, чем та же плита со стальным каркасом. При строительстве дорожного полотна из бетона, эта особенность является плюсом – плиты будут дольше служить без разрушений. Но для плит перекрытия или других железобетонных изделий, где требуется сохранение жесткости, такой показатель упругости не допустим;
• композитные материалы не выдерживают высокой температуры. При +60 o С арматура из стеклопластика начинает терять свои свойства, размягчаться. Поэтому изготавливать армирующий каркас из стеклопластика в бетонных элементах, предназначенных для работы в условиях с повышенной температурой, нельзя;
• пластик нельзя сваривать, поэтому, при формировании каркасов со сложной, криволинейной конфигурацией, лучше использовать металлические пруты;
• металлическим прутам легко придать нужную криволинейную форму прямо на строительной площадке, а для того, чтобы согнуть под нужным углом стеклопластиковую арматуру, придется заранее подавать заявку на завод, где смогут выполнить эту операцию;
• к недостаткам можно отнести более сложную схему сборки каркаса на строительной площадке и недостаточную квалификацию у большинства монтажников. Но это скорее издержки нового материала, к которому еще не привыкли строители. Со временем эта проблема исчезнет сама собой.

Недостатки армирующих соединений из металла

Использование металлических армирующих конструкций имеет ряд отрицательных моментов. К ним относятся:

• Большой вес — это ощутимый недостаток, который сказывается на конечной стоимости изделия. Погрузка, разгрузка, хранение и транспортировка такого тяжелого материала существенно увеличивают его цену.
• Коррозия. Пожалуй, самый крупный недостаток. Его можно устранить путём добавления в состав стали специальных компонентов, но тогда стоимость изделия резко возрастет.
• Высокая теплопроводность железа. Этот факт может оказать большое воздействие на прочность строения, в котором использовались армирующие соединения из металла. Дело в том, что в структуре фундамента могут возникнуть мостики холода.
• Перерасход. Так как металлическая арматура выпускается в прутках фиксированной длины (в основном по 6 и 12 метров), после строительных работ остается множество обрезков, которые редко где используются.

Вязка пространственных армирующих конструкций

Процесс сборки каркаса из стеклополимерной арматуры решительно отличается от вязки металлической. Корнем большинства отличий выступает практически неограниченная длина стержней: параллельная связка прутьев применяется крайне редко. Из-за этого каркас для всего изделия гораздо удобнее вязать по месту, а после сгружать в опалубку. Этому также способствуют малый вес и стойкость к коррозии: для сохранности стеклопластиковой арматуры достаточно лишь укрыть её от солнечного света.

Подготовку деталей каркаса, как и в случае со стальными стержнями, следует производить до начала сборки, то есть все работы ведутся преимущественно мануфактурным методом. Сведения рядов на углах и примыканиях следует выполнять вязкой перекрестий, а при необходимости увеличить погонаж — параллельным связыванием с перехлестом не менее 20 диаметров. Перекрестия вяжутся оплетанием каждого из перпендикулярных прутьев кольцом, которое стягивает арматуру межу собой. Для параллельного связывания устанавливается 3–5 опоясывающих хомутов в 2 витка. Можно использовать в этих целях как нейлоновые стяжки, так и ПЭТ-ленту с её последующей термоусадкой.

При необходимости включения в арматуру анкеровок сложной формы, их изгибают из металла, либо используют фабрично согнутые изделия в тех сочленениях конструкции, где стеклопластиковая арматура сможет выполнять свою работу. При этом необходимо увеличить толщину защитного слоя в месте установки стальных элементов, а связку разнородных материалов выполнять полимерной проволокой.

рмнт.ру

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.

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.

Достоинства и недостатки

Арматура стеклопластиковая или металлическая, сравнение главных достоинств и недостатков у материалов разного типа:

• Композитные стержни легче стальных прутьев равного объема. Их применение снижает нагрузку на фундамент здания.
• Стеклопластик имеет повышенную прочность, несмотря на малый вес. Он лучше металла переносит нагрузку на разрыв.
• Композитная арматура не окисляется под влиянием воды и агрессивных веществ. В отличие от металла, она не ржавеет.
• Полимерные волокна хуже проводят тепло, чем сталь. Они не образуют мостиков холода в конструкции здания.
• Металлический каркас создает помехи для радиосигналов, мобильной связи, работы высокоточных приборов. Стеклопластик лишен этого недостатка, так как он является диэлектриком.

Композитные прутья обладают большим модулем упругости. Это значит, что они легче и сильнее прогибаются под влиянием механических нагрузок, чем стальные. При проектировании здания с использованием стеклопластика необходимы точные расчеты, чтобы избежать деформации бетонных перекрытий.

Полимерные стержни, в отличие от металлических, нельзя скреплять методом сварки. Сгибать их вручную также не следует. Для скрепления прутьев можно использовать петли, так производится композитная сетка. Если для строительства требуются стержни, изогнутые под определенным углом, следует заказать их у производителя.

Надежность и долговечность стальной арматуры уже проверена на практике. Композитные аналоги пока являются новым для Казани стройматериалами. Заявленное время службы стеклопластика составляет 50-80 лет. Но это расчетное значение, которое пока еще не было достигнуто в реальной жизни.

Технические особенности стеклопластиковой арматуры

Стекловолоконные изделия являются экономичным аналогом стальной арматуры. Производятся из различных материалов с разными техническими характеристиками. Такой тип стержней подходит при изготовлении бетонных, гипсовых, силикатных конструкций.

Преимущества стеклопластиковой арматуры:

• Малый вес.
• Стойкость к влаге, химическим веществам.
• Диэлектрические свойства. Стекловолокно не проводит электрический ток, который окисляет металл.
• Низкий коэффициент теплового расширения, приближенный к аналогичным характеристикам бетона. Такая характеристика снижает риск образования трещин в бетонных конструкциях.
• Не создает помех для радиосигналов.
• Большой выбор сечений и длин прутов.
• Легкость транспортировки.

Недостатки:

• Низкая огнестойкость.
• Небольшой диапазон рабочих температур.
• Малая прочность на изгиб и сжатие. Пруты могут тянуться еще при заливке бетона, что требует дополнительного контроля при армировании.
• Усложненный монтаж. Стекловолокно нельзя сваривать, в качестве связующих элементов используются пластиковые хомуты, которые не отличаются высокой надежностью. При необходимости применения сварочного аппарата используются композитные пруты со стальным стержнем.

Композитные пруты применяются при устройстве стяжки, настилов, дорожных покрытий, а также при изготовлении ограждений, щитовых и каркасных конструкций с низкими нагрузками, строительстве береговых, канализационных, мелиоративных и других сооружений. При монтаже стекловолоконных прутов не рекомендуется их сгибать – при таких воздействиях, поверхность стержня может быть нарушена.