Стальная арматура против композитной: о чём молчат производители

Пример расчета ленточного фундамента

В качестве примера рассчитаем количество арматуры, необходимое для укрепления фундамента дома 6×8 метров с одной дополнительной 6-метровой стеной.

Суммарная длина периметра фундамента составит 48 метров, а в сумме с 6-метровой перегородкой это будет 54 метра. Прутья мы будем укладывать в 4 ряда, соответственно полная длина прутьев, требуемых для всего периметра каркаса, составит 216 метров.

Для придания основанию дополнительной прочности на углах прутья должны идти внахлест, поэтому добавляем еще по 1 метру на каждый угол для каждого ряда прутков. Таким образом, общая длина арматуры увеличивается до 232 метров. Лучше сразу округлить это значение до 240, чтобы был некоторый запас.

Теперь посчитаем, какое количество арматуры потребуется на вертикальные перемычки между каркасными слоями. Если исходить из поперечного сечения ленточного фундамента, равного 1,5×0,5 метра, потребуются прутки длиной 1,4 и 0,4 метра. Через каждый метр будем устанавливать пару горизонтальных и пару вертикальных прутков, соответственно, нам понадобится: 54 * 2 (1,4 + 0,4) = 194 м. Вертикальные и горизонтальные перемычки допустимо делать из более тонкой арматуры (6-8 мм) без рифления.

Дополнительно потребуется тонкая вязальная проволока для фиксации каркаса – примерно 50 см на каждый узел. В общей сложности у нас будет 216 точек соединения, следовательно, потребуется порядка 108 метров вязальной проволоки. Лучше заготовить не менее 120 метров, чтобы был нормальный запас.

Итого на дом с основанием 6×8 метров и одной 6-метровой стеной потребуется 240 метров толстой рифленой арматуры, 200 метров тонкой гладкой и около 120 метров вязальной проволоки.

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

Преимущества и недостатки материалов

Сравнение стеклопластиковой и металлической арматуры определяется достоинствами и недостатками этих материалов. Это поможет сделать выбор для конкретного строительного проекта.

Среди плюсов стеклопластика — малый удельный вес и прочность, поэтому его легко доставлять на объект и работать, связывая сетки или каркасы. Другие преимущества композитного армирования:

• устойчивость к агрессивным воздействиям, она не боится морской воды, перепада температур, кислот или щелочей;
• не проводит электрический ток, поэтому хорошо проходит для жилых помещений, задний, где не требуется экранирование;
• не теряет своих свойств в широком диапазоне температур от -60 до +90ºС;
• большой выбор типоразмеров, при необходимости можно заказать любой нужный диаметр;
• для скрепления прутов не требуется сварки, достаточно пластиковых хомутов;
• прочность на разрыв превышает данный показатель у металлического аналога.

Этот материал имеет и недостатки:

• ее невозможно изогнуть непосредственно при создании армирующей конструкции, поэтому приходится заказывать гнутые элементы на заводе;
• сравнительно низкий модуль упругости;
• смола, применяемая для производства стеклопластика, воспламеняется при температуре около 200ºС, что недопустимо при повышенной пожароопасности.

Металлическая арматура – классический материал. Именно она чаще используется в производстве железобетонных конструкций, для объектов промышленного назначения, тяжелых фундаментов. Без нее не обойтись при строительстве сооружений с повышенной пожарной опасностью, под высоким поперечным сжатием или динамическими нагрузками. К преимуществам стальной арматуры относят:

• прочность;
• модуль упругости, превышающий в 4 раза аналогичный у стеклопластика;
• возможность сгибания металлического хлыста под любым углом;
• длительность эксплуатации, при правильном защитном слое бетона.

Арматура из металлического прута имеет и недостатки, из-за которых строителям приходится искать альтернативные материалы:

• высокий удельный вес, поставка в 12 метровых прутах;
• незащищенные бетонным слоем элементы разрушаются коррозией;
• для монтажа железа требуется сварка, в некоторых случаях спецтехника.

Возможные области применения

Предыдущий пункт расписывает все в черных красках. Но при его прочтении не стоит забывать о достоинствах материала. Благодаря своим физическим свойствам данный тип арматуры будет хорошим решением для:

Армирования кладки. В кладочных растворах часто используются противоморозные и другие агрессивные добавки, которые оказывают плохое влияние на стальные изделия. Стеклопластику такие модификаторы не страшны.
Армирование ленточного фундамента

Закладка арматуры в ленточный фундамент часто носит конструктивный характер (без расчета), поэтому стеклопластиковая арматура, легкая и устойчивая к химическим воздействиям может подойти, но применять её стоит осторожно, особенно для массивных зданий и фундаментов на проблемных грунтах (высокий уровень грунтовых вод, пучинистая, просадочная почва и т.д.).
Армирование дорожного полотна. Арматура не разрушается при контакте с грунтом.

Помните, что не существует нормативной документации на композитную арматуру (СП, СНиП), поэтому ни один проектировщик не сможет грамотно посчитать конструкцию с такой арматурой. Не может идти никакой речи о применении данной арматуры в плитных фундаментах и ростверках, т.к. растягивающие нагрузки могут быть велики.

Сертификаты на композитную арматуру

К сожалению современная Российская реальность такова, что наличие у производителя композитной арматуры сертификата — отнюдь не гарантирует качества его продукции. Сегодня в России эти сертификаты можно просто купить примерно за 30 000 рублей. Причем речь идёт не о покупке поддельного сертификата, а о покупке «честного» сертификата. Сертификация уже давно стала в России обычным нечестным бизнесом. На рынке услуг по сертификации существует огромное количество лицензированных компаний, имеющих право проводить сертификацию, которые не только не имеют собственных лабораторий, но и не желают обращаться в сторонние лаборатории для проведения необходимых испытаний сертифицируемой ими продукции. Эти компании просто выставляют счет, заполняют бланк и продают заполненный бланк. Зачастую они даже ни разу не видели ту продукцию, на которую выдают сертификат. А ведь любой сертификат качества на композитную арматуру должен выдаваться лишь на основе положительного результата испытаний, проведенных в соответствующей, аккредитованной лаборатории.

Тем не менее, если Вы склонны верить различным бумажкам с печатями, то мы можем рассказать, какими вообще могут быть сертификаты соответствия. «Сертификат соответствия», как и следует из названия, это документ, подтверждающий то, что качество продукции (на которую он выдан) соответствует чему-либо…

 А теперь внимание… ! Почитайте, что именно написано в сертификате — чему именно соответствует качество продукции. Вариантов может быть ДВА:

• … соответствует ТУ …
• … соответствует ГОСТ 31938 …

ТУ это сокращение от «Технические Условия». Технические условия выпускаются самим производителем и соответственно все качественные характеристики производитель указывает сам на своё усмотрение. Соответственно требования к качеству в ТУ могут быть заданы «ниже уровня плинтуса». Ещё одна проблема в том, что скорее всего Вы не найдете данных ТУ в интернете, да и продавец Вам их тоже не предоставит, соответственно Вы вообще не сможете узнать какие требования к качеству в них указаны (если они там вообще указаны).

ГОСТ это уже официальный документ, который Вы сможете найти в Интернете и прочитать. Требования, указанные в нём — равны для всех производителей. Поэтому сертификат на соответствие требованиям ГОСТ это уже намного лучше, чем сертификат на соответствие требованиям ТУ. Однако эти сертификаты точно так же продаются за деньги без проведения всяких испытаний. Реально, чтобы получить на композитную стеклопластиковую арматуру сертификат соответствия требованиям ГОСТ 31938, — необходимо провести довольно большое количество различных испытаний (их перечень и порядок проведения указан в самом данном ГОСТе). Эта серия испытаний очень дорогостоящая. По результатам проведения данных испытаний в аккредитованной лаборатории, — производителю выдаются протоколы (отдельно по результатам каждого из видов испытаний).

Исходя из сказанного, можно более менее поверить в правдивость предоставляемого сертификата на композитную арматуру в том случае если Вам предоставят следующее:

• сертификат соответствия качества композитной арматуры требованиям ГОСТ 31938;
• протоколы испытаний (ОТДЕЛЬНЫЙ ПО КАЖДОМУ ИЗ ДИАМЕТРОВ ВЫПУСКАЕМОЙ АРМАТУРЫ !!!) композитной арматуры (неотъемлемая часть любого сертификата), заверенные печатью аккредитованной лаборатории. КАЖДЫЙ из протоколов испытаний должен содержать следующую информацию:
  •  Внешний вид
  •  Геометрические размеры:
  • •  наружный диаметр
    •  номинальный диаметр
    •  длина
  •  Предел прочности при растяжении
  •  Модуль упругости при растяжении
  •  Предел прочности при сжатии
  •  Предел прочности при поперечном срезе
  •  Предел прочности сцепления с бетоном
  •  Снижение предела прочности при растяжении после выдержки в щелочной среде
  •  Предел прочности сцепления с бетоном после выдержки в щелочной среде
  •  Предельная температура эксплуатации
• копия свидетельства о аккредитации лаборатории, выдавшей протоколы испытаний арматуры;
• соответствие названия производителя, указанного в сертификате — названию производителя, указанному на бирках на самой арматуре

Монтажные работы

Схема строительства фундамента.

Монтаж стеклопластиковой арматуры отличается некоторыми особенностями, о которых нельзя забывать. Такой материал представляет собой отличную альтернативу стальным прутьям, вязка каркаса по своей сущности схожа. Из больших плюсов необходимо отметить то, что вес примерно в 10 раз меньше, чем у стали, а это означает, что доставку материала и его укладку можно легко осуществлять своими руками. Это ускоряет работу, делает ее не такой затратной.

Использование стеклопластиковой арматуры возможно для таких работ:

• заливка монолитной плиты фундамента;
• армирование колонн.

Монтаж стеклопластиковой арматуры отличается некоторыми особенностями. К примеру, нет необходимости применять сварочный аппарат. Для крепления достаточно вязки, но она по прочности и надежности ничем не уступает сварке. Во многих случаях подобный способ более предпочтительный, что вместе с устойчивостью к коррозии может стать главным критерием выбора прутьев.

Для соединения применяются специальные пластиковые омуты затяжного типа или вязальная отожженная стальная проволока, толщина которой равна 1 мм. Соединение производится специальным крючком, что намного облегчает работу.

Армирование может производиться одним из способов:

1. Для небольшого фундамента используется вязка вручную. Для этого применяется специальный крючок и хомуты или проволока. Много времени работа не займет, она не трудная, проволока достаточно мягкая. Для защиты рук необходимо применять специальные перчатки, которые предохранят ладони и пальцы от порезов.
2. Использование для вязки стальной проволоки. Если крючок отсутствует, его легко можно сделать своими руками, согнув небольшой кусок толстой проволоки.
3. Использование специального электропривода для вязки. Самостоятельно можно справиться с большим объемом работы. Такой метод применяется для фундамента большой площади, так как для ручной вязки потребуется много времени. Во время работы требуется следить, чтобы армирование не выходило за контуры плиты.

Стеклопластик является отличной современной заменой традиционным стальным прутьям. Этот материал прочен, обладает небольшим весом, не подвержен гниению. Сегодня для проведения малоэтажного частного строительства подобные прутья применяются все чаще, так как они дают возможность снизить стоимость работ при сохранении прочности и надежности.

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, отмечают «резиновые» 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.

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.

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.

Основные отличия и особенности применения

Стальная арматура – это металлическая жила с заданным сечением, прочность, коррозионная стойкость и упругость которой определяются свойствами примененной стали. Она имеет диаметр до 80 мм и ребристую поверхность для анкерных зацепов. Он поставляется в виде 12 метровых хлыстов, которые при необходимости разрезаются.

Композитное армирование осуществляется композитным прутом, в основе которого стеклопластиковое волокно, скрепленное полимерными смолами. На него напыляются минеральные материалы или навиваются волокна. Это делается для улучшения адгезии с бетоном, что повышает прочность монолита. Поставляется в виде отрезков или бухт, длиной до 100 м.

Металлическая и пластиковая арматура схожи, но существуют различия, которые учитываются при использовании. Стеклопластик намного легче и не подвергается коррозии. Поэтому он подходит малоэтажного строительства, фундаментов, зданий и сооружений на заболоченных почвах, других местах с высокой влажностью.

Металлическая арматура обладает повышенной упругостью, поэтому хорошо выдерживает кратковременные динамические нагрузки. Она не разрушается под воздействием высоких температур, поэтому применяется для строительства мостов, промышленных объектов, с повышенными требованиями по пожарной безопасности.