Хотя неметаллическая арматура была изобретена еще в 60-х годах 20 века, ее распространение в России было ограниченным, несмотря на ее высокое качество и экономическую выгоду. В США массовое производство композитной арматуры началось в 1974 году и с тех пор только растет, в России же исследования и разработки в этом направлении были свернуты в 70-х годах.
На сегодня в России совсем не много производителей композитной арматуры.
Содержание
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.
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.
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.
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).
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.
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.
- 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.
- 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.
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.