Композитная арматура

Неметаллическая арматура была изобретена еще в 60 годы 20 века, но распространение в нашей стране, в отличие от других стран, получила ограниченное. Несмотря на высокие потребительские качества и экономическую выгоду от применения этого материала.

В США массовое производство композитной арматуры началось в 1974 году и с тех пор только расширялось, в СССР исследования и разработки в этом направлении в 70-е годы были свернуты. На сегодня в России совсем не много производителей композитной арматуры.

Как нормируется

К тому же отсутствует ГОСТ, которым бы описывался этот строительный материал. В СНиП (2003 г.) в п. 5.3. есть указание применять для железобетонных конструкций в то числе и композитную арматуру.

Но это упоминание в нормативах мало способствует продвижению экономичных решений строительства, и в частности замены армировки, где это возможно, с металла на композит.

Поэтому вопрос о том, как применять композитную арматуру согласно норм, не имеет однозначного ответа.

Композитная арматура

Армирование фундаментной плиты. Применена композитная арматура АКП-СП-10. По равнопрочностной замене аналогична стальной А-3 диаметром 14 мм.

Конструкция композитного стержня

Композитная арматура состоит из неметаллических волокон микроскопической толщины, которые скреплены между собой в ствол связующим композитным составом.

Для сцепления ствола с бетоном, по нему делается навивка волокон, образующая спираль, внешним видом напоминающая навивку на металлических стержнях.

Композитная арматура

Она может быть как однонаправленной, так и двунаправленной, или же вместо нее может быть точечное напыление.

Это наиболее простой вариант конструкции композитного арматурного стержня. У производителей ограничений на изобретение разных вариантов нет. Поэтому могут встречаться совсем мудреные модели с плетением основного ствола из различных по составу волокон в разных направлениях, с различными же вариациями наружной оплетки … и т.д.

Что в составе

Для изготовления композитной арматуры наиболее часто используются стекловолокно или базальтоволокно. Соответственно, в обиходе стержни на основе этих волокон называются:

  • стеклопластиковой арматурой;
  • базальтопластиковой.

Стекловолокно несколько хуже по техническими показателям, но дешевле.

Из-за низкой цены (при незначительном ухудшении качественных показателей) состав со стекловолокном получил наиболее широкое распространение.

В чем основные отличия композитной арматуры от металлической?

Недостатки, ограничения

  • 1. Композитная арматура теряет свою упругость при нагревании, при достижении 600 градусов, – полностью. Поэтому требуется тепловая изоляция конструкций, армированных этим материалом на случай пожара.

    Учет нагрева при пожаре являетя весьма существенным фактором ограничивающим распространения этого материала в несущих конструкциях зданий.

  • 2. При равном диаметре с металлической арматурой у композитной модуль упругости в 4 раза меньше. Проще говоря, композитный стержень легко гнется, его можно скрутить в бухту вручную. Отсюда ограниченность применения в плитах перекрытий. Требуются дополнительные расчеты, и внесение изменений в бетонно-арматурную конструкцию.
  • 3. Стержням невозможно придать какой-либо изгиб непосредственно на стройке. Фигурные стержни необходимо заказывать у производителей.
  • 4. Соединять стержни при помощи сварки не удастся. Возможна окантовка концов стержней металлом в стадии производства.
Композитная арматура

Большая прочность на разрыв

При равном диаметре со стальной арматурой, у композитной в 2,5-3 раза больше прочность на разрыв. Поэтому в отдельных конструкциях стальные стержни можно менять на волоконные меньшего диаметра с сохранением прочности на разрыв.

Такая замена называется «равнопрочностной».

Можно ли менять стальную арматуру на композитную? Это возможно лишь только в соответствии с проектной документацией. При расчетах можно использовать следующие данные.

В таблице приведены рекомендации по равнопрочностной замене стальных стержней на стекловолоконные и базальтоволоконные.

Приведены марки металлической арматуры класса А-3 (А400С) (по ГОСТ5781-82) и соответствующие марки стеклопластиковой (АКП-СП) и базальтопластиковой (АКП-БП).

Композитная арматура

Рекомендации по равнопрочностной замене стальной арматуры на стекловолоконную и базальтоволоконную. Таблица.

При равнопрочностной замене композитная арматура обойдется дешевле, чем стальная. Достигаемая экономия только на самих стержнях – до 30%.

Достоинства

  • Композитный состав в 5 раз легче стали. А если применять равнопрочностную замену на разрыв, то общий вес арматуры уменьшиться в 11 раз. Возникает экономия на транспорте-хранении, уменьшение веса готовых конструкций.
  • Низкая теплопроводность материала – 0,48Вт/мК, это примерно в 100 раз меньше чем у стали и 2,5 раза больше чем у древесины. Отсюда – уменьшение тепплопередаче готовых конструкций.
  • Отсутствие коррозии. Сохранение целостности армированного бетона в течении длительного времени. Сохранения прочностных показателей в неблагоприятных условиях с повышенной влажностью при насыщении кислородом.
    Композитная арматура

    Стержни композитной арматуры.

    Известно, что стальной стержень, коррозируя, теряет свои прочностные свойства и увеличивается в диаметре до 8 раз. Это иногда приводит к раздутию, разрушению конструкций.

  • Коэффициент температурного расширения близок к бетону. Весьма важный показатель ль

    для сохранение монолитности, там, где строение подвергается частым перепадам температур.

  • Композитная арматура является диэлектриком, радиопрозрачна и магнитоинертна.
  • Устойчива к воздействиям низких температур.
  • Возможно производство арматуры любой длины (для стали у производителей фиксированные значения – до 12 метров).

Технические характеристики в сравнении со стальными стержнями

  • Удельный вес, т/м куб. – 1,9 (для стали – 7).
  • Относительное удлинение, % – 2,2 (металл – 25).
  • Теплопроводность, Вт/мК – 0,48 (железо – 56).
  • Модуль упругости, МПа – 5500 стекловолокно и 7100 базальтоволокно ( – 200000).
  • Временное сопротивление при растяжении, МПа – 1200 стекловолокно и 1300 базальтоволокно (сталь – 360).

Где обычно применяется

Исходя из технических характеристик, достоинств и недостатков композитной арматуры сформировалась область ее применения.

  1. Композитная арматура – это лучший материал для армирования фундаментов находящихся ниже уровня земли, как ленточных, так и площадных. Для этого ее можно применять как при масштабном строительстве общественных зданий, так и для частных домов.
  2. Хорошо подходит для усиления дорожного полотна, при строительстве мостов и опор.

    А также для многих других конструкций, где сталь подвергается ускоренной коррозии во влжных, но пожаробезопасных местах.. Это причалы, доки, железнодорожные шпалы, опоры линий электропередач и т.п.

Технические Условия и выгодность

Выгодно ли применять композитную арматуру. Вот некоторые сведения о ее применении.

Экономическая эффективность от применения композитной арматуры приведена в таблице.

Композитная арматура

Экономическая эффективность от применения композитной арматуры.

Несмотря на отсутствие ГОСТа, Российские производители разрабатывают собственные технические условия (ТУ) на эту продукцию.

В Технических Условиях указываются характеристики арматуры, к нему прилагается протокол испытаний продукции, подтверждающий заявленные данные.

Также, производитель предоставляет Сертификат соответствия, которым подтверждается, что продаваемая продукция (партия) соответствует заявленным ТУ, и санитарно-гигиенический сертификат.