Стеклопластиковая арматура для фундамента: все плюсы и минусы

Что собой представляет арматура из композитных материалов

Композитная арматура является отличной альтернативой традиционным изделиям подобного назначения, изготавливаемым из металла. На сегодняшний день на строительном рынке представлены следующие варианты армирующих изделий:

• из стекловолокна штапельного типа, производимого из неорганического стекла путем его расплава (стекловолокно данного типа отличается хорошими теплоизоляционными и армирующими характеристиками, что и предопределило основные сферы его применения: из штапельного стекловолокна производят теплоизоляционные плиты, стеклообои для отделки стен, холсты для армирования, отдельные волокна, при помощи которых осуществляют укрепление бетонных стяжек и отштукатуренных поверхностей);
• с материалами, используемыми в качестве связующих элементов (термореактивные смолы, относящиеся к неотверждаемому типу, наиболее известными из которых являются эпоксидная и эпоксидно-диановая);
• с присадками, использование которых позволяет увеличить пластичность и прочностные характеристики арматуры, изготовленной из композитных материалов.

Один из этапов создания неметаллической арматуры: подача и размотка ровинга

Со специальным рифлением на поверхности Технология получения такой поверхности состоит в следующем. На гладкий пруток из композитного материала наматывается нить из стекловолокна, которая и формирует элементы рифления. Затем поверхность прутка с намотанной на него нитью покрывается тонким слоем смолы из полимерного материала. Арматурный пруток с таким рифлением за счет увеличения площади соприкосновения намного лучше скрепляется с бетонным раствором, хорошо укрепляя его. Эти прутки используют для армирования фундаментов и других массивных бетонных конструкций.

Улучшенная разновидность стеклопластиковой арматуры С условно гладким профилем Для того чтобы обеспечить хорошее сцепление такого прутка с бетонным раствором, на его поверхность наносится присыпка, в качестве которой используется мелкий песок. Из-за сложного технологического процесса изготовления такой арматуры ее стоимость несколько выше, чем цена композитных армирующих изделий других типов.

Композитная арматура, покрытая кварцевым песком

Лучше ориентироваться в характеристиках арматурных элементов, изготовленных из композитных материалов, помогут сравнительные параметры изделий из стеклопластика, базальта и углепластика.

• Модуль упругости у изделий из стеклопластика составляет 55000 МПа, а у продукции из базальтовых волокон – 78000 МПа.
• Временное сопротивление разрыву у армирующих изделий, изготовленных из стеклопластика, – 1250 МПа, у арматуры из базальтовых волокон – 1450 МПа.
• Достоинством стеклопластиковой арматуры является ее стоимость, которая примерно на 15% ниже, чем цена изделий из базальтового волокна.

Арматура из композитных материалов может отпускаться заказчику как нарезанными прутками, длина которых составляет 6 м, так и бухтами, в каждой из которых может быть намотано от 50 до 100 метров изделий. Диаметр прутков неметаллической арматуры может составлять от 4 до 18 мм.

Стеклопластиковая арматура в бухтах по 50 метров

Армирование ленточного фундамента

Для ленточного фундамента рекомендуется выбирать стальную арматуру с рифлением. Диаметр рассчитывается на основе предварительных данных о нагрузке. Обычно для небольших каркасных построек выбираются прутки диаметром 10-12 мм, для основательных строений требуется уже диаметр не менее 14-16 мм. Армирование ленточного фундамента рекомендуется делать двухуровневым с дополнительным укреплением при помощи вертикальных прутьев.

Несмотря на то, что большинство строителей и инженеров выбирают для ленточного фундамента стальную арматуру, на данный рынок постепенно приходит и стеклопластик. Производители утверждают, что современная стеклопластиковая арматура при аналогичном диаметре обладает повышенными прочностными характеристиками и обеспечивает при этом большую долговечность. Однако на данный момент еще не выработаны нормативы, позволяющие рассчитать требования к каркасу фундамента из стеклопластиковой арматуры.

Чем соединять

При укладке армирующих поясов продольные и поперечные составляющие необходимо каким-то образом соединять. Это делают двумя способами: сваркой и вязкой с помощью проволоки.

Сварка — быстрый способ, но не самый лучший. Дело в том, что местах, которые подверглись воздействию высоких температур, сталь более подвержена коррозии. Это в условиях укладки в бетон — очень плохое качество.

Соединять арматуру можно при помощи сварки или проволокой

Если и еще один минус сварного соединения арматуры — во время заливки или трамбовки раствора есть довольно реальные шансы нарушить соединение. Оно обычно носит точечный характер и обломать его можно.

Соединенные сваркой элементы каркаса имеют большую прочность, но такое основание лишено возможности реагировать на подвижки грунта. А это ведет к образованию напряжений в бетоне и появлению трещин. Потому делаем вывод: на пучнистых и сыпучих грунтах лучше использовать вязку.

Вязка арматуры при помощи проволоки проводится вручную. Есть некоторые приспособления, облегчения процесса — крючки, клеши, пистолеты. Но все равно процесс занимает приличное количество времени.

Подробнее о том, как вязать арматуру для фундамента, читайте тут.

Как и из чего производят стеклопластиковую арматуру

Многим стеклопластиковая арматура знакома не только по фото в интернете, но и на практике применения в строительстве, однако мало кто знает, как она производится. Технологический процесс производства арматурных прутков из стеклопластика, за которым очень интересно наблюдать по видео, легко поддается автоматизации и может быть реализован на базе как крупных, так и небольших производственных предприятий.

Технологическая линия производства стеклопластиковой арматуры

Для изготовления такого строительного материала прежде всего необходимо подготовить сырье, в качестве которого используется алюмоборсиликатное стекло. Чтобы придать исходному сырью требуемую степень тягучести, его расплавляют в специальных печах и уже из полученной массы вытягивают нити, толщина которых составляет 10–20 микрон. Толщина полученных нитей настолько невелика, что, если снять их на фото или видео, то без увеличения полученной картинки их не разглядеть. На стеклонити при помощи специального устройства наносится маслосодержащий состав. Затем из них формируются пучки, которые получили название стеклоровинга. Именно такие пучки, собранные из множества тонких нитей, являются основой стеклопластиковой арматуры и во многом формируют ее технические и прочностные характеристики.

Устройство подогрева и разделения нитей

После того как нити из стеклопластика подготовлены, они подаются на производственную линию, где их и превращают в арматурные прутки различного диаметра и разной длины. Дальнейший технологический процесс, познакомиться с которым можно по многочисленным видео в интернете, выглядит следующим образом.

• Через специальное оборудование (шпулярник) нити подаются на натяжное устройство, которое одновременно выполняет две задачи: выравнивает напряжение, имеющееся в стеклонитях, располагает их в определенной последовательности и формирует будущий арматурный стержень.
• Пучки нитей, на поверхность которых предварительно был нанесен маслосодержащий состав, обдаются горячим воздухом, что необходимо не только для их просушки, но и для незначительного нагревания.
• Прогретые до требуемой температуры пучки нитей опускаются в специальные ванны, где пропитываются связующим веществом, также нагретым до определенной температуры.
• Потом пучки нитей пропускаются через механизм, при помощи которого выполняется окончательное формирование арматурного стержня требуемого диаметра.
• Если изготавливается арматура не с гладким, а с рельефным профилем, то сразу после выхода из калибровочного механизма осуществляется навивка пучков из стеклонитей на основной стержень.
• Чтобы ускорить процесс полимеризации связующих смол, готовый арматурный пруток подается в туннельную печь, перед входом в которую на прутки, изготавливаемые без навивки, наносится слой мелкофракционного песка.
• После выхода из печи, когда стеклопластиковая арматура практически готова, стержни охлаждают при помощи проточной воды и подают на резку либо на механизм их сматывания в бухты.

Отрезной механизм – последнее звено в производстве композитной арматуры

Таким образом, технологический процесс изготовления стеклопластиковой арматуры не такой сложный, о чем можно судить даже по фото или видео его отдельных этапов. Между тем такой процесс требует использования специального оборудования и строгого соблюдения всех режимов.

Низкий модуль упругости

Мнение экспертов свидетельствуют о том, что пластиковая арматура проигрывает металлу в показателях стойкости к растяжению. Это обусловлено низким порогом упругости, который влечет деформацию стержней в процессе эксплуатации.

Здесь следует вспомнить о первичной функции армирования. В сущности, это скрепляющий каркас, предохраняющий бетонную конструкцию от растяжений. Находясь в обычном состоянии без сторонних нагрузок и металлическая арматура, и стеклопластиковые прутья не тянутся.

Однако, у бетона модуль упругости, то есть подверженность деформации в виде растяжения, значительно ниже и это создает напряжение на арматуру. Соответственно, стеклопластик в большей степени подвержен этому давлению, что снижает его эффективность как скрепляющего бетон элемента.

Вернуться к содержанию

Область и способ применения

Пластиковая арматура является современной альтернативой металлическому прокату. Одинаковая форма прутов позволяет ее использование по технологии аналогично стальной. Арматурный каркас из композитной пластиковой арматуры формируется в виде плоской сетки или пространственной конструкции, предназначенной для усиления и повышения прочности железобетонных монолитов.

Полимерные армирующие материалы применяют при строительстве дорог, мостов, гидротехнических сооружений, колонн, стен, перекрытий, фундаментов и других монолитных конструкций.

Основная нагрузка приходится на продольные пруты конструкции. Они имеют большее сечение и расположены на расстоянии не более 300 мм друг от друга. Вертикальные и поперечные элементы могут находиться на расстоянии 0,5-0,8 м. Соединение отдельных прутов в местах пересечений осуществляется при помощи полимерных стяжек или вязальной проволоки. Стыковка отдельных стержней на одной горизонтальной линии осуществляется внахлест.

Характеристики полимерной стеклопластиковой арматуры

Согласно ГОСТу стеклопластиковая арматура для фундамента выпускается с сечением от 4 до 32 мм с шагом в 2 мм. Для возведения частных малоэтажных построек, пригодна композитная полимерная арматура диаметром 6, 8, 10 мм.

Например, обустраивая парник с деревянным каркасом, можно использовать минимальные показатели – 6 и 8 мм, так как вес стен теплицы незначительный.

Учитывая характеристики непрерывного армирующего наполнителя, пластиковая арматура для фундамента бывает таких типов:

• стеклокомпозитная (АСК);
• углекомпозитная (АУК);
• комбинированная (АКК).

Применение стеклопластиковой арматуры при армировании фундамента явно показывает, что композитная арматура демонстрирует следующие технические свойства:

1. Максимальный температурный режим при эксплуатации — 60˚С.
2. Соотношение силы и площади сечения, указывающее на прочность растяжения: АСК – от 800 Мпа, АУК – от 1400 Мпа.
3. Предел прочности на срезе поперек: АСК – от 150 МПа, АУК – более 350 Мпа.
4. Максимум прочности при сжатии – более 300 Мпа.

Кроме того, прутья класса АУК превышают АСК почти в 2.5 раза по показателям упругости при растяжении.

Технология производства арматуры

В своем составе композитная арматура использует сырье из эпоксидной смолы и стеклоровинга. Они представляют собой прядь нитей из стекловолокна. Линия для изготовления стеклопластиковых прутьев проходит несколько циклов производства.

На начальном этапе пряди стекловолоконного ровинга поддаются смачиванию эпоксидным компаундом. После этого оборудование для производства стеклопластиковой арматуры производит процесс полимериззации – пропитанные пряди ровинга протягиваются сквозь нагретую воронку-фильеру.

Виды полимерной арматуры

Описанная технология полимеризации называется пултрузией. В ходе ее осуществления получается пруток заданного диаметра с гладкой поверхностью. Чтобы придать стержню традиционную ребристую структуру, которая является привычной для строительства бетоном, его прокатывают между вальцами, которые имеют рифление или насечки.

Производственная линия изготавливает прутки светло-желтого цвета, однако, попадается композитная арматура и более темных тонов.

В быту композитная арматура часто называется просто пластиковой.

Это название ошибочно, так как оно не отображает всех преимуществ материала, который является композитным и имеет в своей структуре стеклопластиковые волокна.

Организация бизнеса

Производство композитной арматуры требует внушительных затрат на организацию. Практика показывает, что мало кому удаётся создать полноценное предприятие менее чем за 3 миллиона рублей. Оборудование и сырьё стоят дорого. К тому же предпринимателю придётся предусмотреть оборотные средства на тот период, пока компания не продаст первые партии товаров.

Продуманно подойти к работе поможет бизнес-план. В него нужно включить не только расходы на открытие, но и расчёт рентабельности, цель на 6 и 12 месяцев, примерный штат сотрудников, а также — перечень потенциальных партнёров. Чем быстрее предприниматель найдёт стабильные каналы сбыта, тем быстрее предприятие выйдет на уровень чистой прибыли.

Технология производства

Изготовление композитной арматуры происходит на конвейерной линии. Вмешательство человека в работу оборудования минимально. Производство начинается с обработки стеклоровинга — материал вытягивают в нити сечением до 20 микрон и пропитывают специальным засмаливателем. Пропитанные нити сплетают в пучки и просушивают горячим воздухом. После сушки стеклоровинг пропитывают эпоксидной смолой.

На следующей стадии нити попадают в специальную форму для пластических веществ (фильер), где определяется диаметр будущей арматуры. Затем заготовки обматывают жгутом: он обеспечивает необходимую толщину и улучшает характеристики сцепления с бетоном.

Сформированную и обмотанную арматуру обжигают в магнезитовой туннельной печи. Там смолы полимеризуются. На завершающей стадии композитные волокна остужают до комнатной температуры в проточной воде. После этого материал фактически готов к использованию. Его нарезают по нужным размерам пилой с алмазным напылением. Срез получается точным и ровным.

Оборудование

Конвейер оборудования для изготовления композитной арматуры обойдётся в 1-1,7 миллионов рублей. Это основная часть трат на открытие предприятия. В список станков и техники входят:

1. Ванна для пропитки стеклоровинга с функцией отжима.
2. Фильеры (формы для пластических веществ).
3. Станок для вытягивания арматуры.
4. Аппарат для закручивания нитей.
5. Полимеризационная печь с функцией регулирования температуры.
6. Аппарат для охлаждения.
7. Пила с алмазным напылением/станок для нарезки готовой арматуры.
8. Аппарат для скрутки готовой арматуры.

Все станки выстраиваются в конвейер протяжённостью 15-20 метров. В дополнение к этому оборудованию потребуется приобрести погрузчики, весы, стеллажи для сырья и готовой продукции. Такого комплекта будет достаточно для производства в рамках малого предприятия.

Производство начинается с обработки стеклоровинга — материал вытягивают в нити сечением до 20 микрон и пропитывают специальным засмаливателем

Требования к помещению

Так как конвейер станков для изготовления арматуры из стеклопластика занимает минимум 15 метров длину и около полуметра в ширину, помещение должно иметь подходящую протяжённость. Размещение оборудования должно быть комфортным для рабочих. Поэтому площадь помещения не может быть менее 200 квадратных метров. Цех разделяется на 3 зоны: рабочее пространство, склад, комната для персонала.

Пол помещения должен быть ровным, без перепадов высот (в крайнем случае не более 5 сантиметров). Высота потолков от 2,5 метров. Изготовление композитной арматуры требует поддержания стабильного температурного режима на уровне 16-18 градусов, поэтому желательно наличие специальной системы регулирования тепла. Хорошее освещение гарантирует качественную работу, не стоит игнорировать эту характеристику. Не получится обойтись и без мощной вентиляции (с оттоком воздуха не менее 250 литров воздуха в минуту). Местоположение цеха не имеет большого значения, можно разместить его на окраине или за чертой города.

Сырье

Какие необходимы материалы для производства композитной арматуры? Основой является стеклоровинг — нити из расплавленного алюмоборосиликатного стекла диаметром от 10 микрон. При изготовлении арматуры волокна поставляют большими герметично упакованными бобинами. Их перевозят при температуре на превышающей 35 градусов и при уровне влажности не более 70%.

Второй ключевой компонент — это эпоксидная смола. Это бесцветная или светло-жёлтая тягучая жидкость, по консистенции напоминающая мёд, используется при первичной обработке ровинга. Она придают будущей арматуре устойчивость к агрессивным средам.

Кроме этих двух компонентов для производства композитной арматуры необходимы:

• сплёточная нить;
• спирт;
• ацетон;
• дициандиамид.

Преимущества и недостатки использования

малый вес изделий позволяет не только облегчить труд рабочих, но и делает конструкции достаточно легкими. Поэтому применяется для ячеистого бетона и других материалов, понижающих вес конструкции при сохранении высокого уровня надежности и прочности;
металлическая, способна пропускать холод через мостики холода

Применение стеклопластиковой арматуры исключает такую возможность, особенно важно это достоинство при монолитном строительстве зданий;
понижается расход материала при его упаковке в бухты. Плети выпускаются по 12 метров, что позволяет более экономно выполнить раскрой. Особенно важен данный пункт при частном строительстве, когда скрупулезно подсчитывается каждый потраченный рубль;
повышает экономическую составляющую, возможность увязки без нахлестов и применения сварочных работ;
композитная арматура способна долго служить и не терять своих свойств, но металлическая, уложенная в бетонной плите также не подвергается разложению;
диэлектрические качества дают гарантию безопасного проживания в здании, но это достоинство спорное

Бетон сам является диэлектриком;
высокий уровень сопротивления воздействия химических веществ важен при производстве фундаментных работ при низких температурах. В это время в бетон добавляются различные присадки;
Не препятствует прохождению радиоволн. Это качество особенно важно при монолитном строительстве, металлическая арматура препятствует нормальной работе мобильной связи и прохождению радиосигнала. Использование композитной арматуры, сможет уменьшить уровень радиопомех в здании.

Особенно важен данный пункт при частном строительстве, когда скрупулезно подсчитывается каждый потраченный рубль;
повышает экономическую составляющую, возможность увязки без нахлестов и применения сварочных работ;
композитная арматура способна долго служить и не терять своих свойств, но металлическая, уложенная в бетонной плите также не подвергается разложению;
диэлектрические качества дают гарантию безопасного проживания в здании, но это достоинство спорное. Бетон сам является диэлектриком;
высокий уровень сопротивления воздействия химических веществ важен при производстве фундаментных работ при низких температурах. В это время в бетон добавляются различные присадки;
Не препятствует прохождению радиоволн

Это качество особенно важно при монолитном строительстве, металлическая арматура препятствует нормальной работе мобильной связи и прохождению радиосигнала. Использование композитной арматуры, сможет уменьшить уровень радиопомех в здании.

Недостатки у этих изделий тоже есть. Специалист, пользующийся этим материалом, может легко их назвать:

• Армирующий стеклопластик (асп) превышает по стоимости стальную арматуру. Но этот минус легко перекрывается возможностью применения более тонкой арматуры для аналогичного вида работ;
• подвержена деформации и уничтожению при высоких температурах, но вероятность такого воздействия внутри бетона нереальна;
• если используется стеклопластиковая арматура для фундамента с множеством поворотов, нет возможности загнуть детали для изгиба, но проблема решается легко. Достаточно взять отрезок стального прутка, изогнуть под нужным углом и связать с основной плетью;
• один из основных недостатков – это низкая упругость при изломе прутка. В этом случае стеклопластиковая арматура уступает стальной, но она лучше работает на растяжение. Из-за низкой сопротивляемости излому применение ее в капитальном строительстве несколько ограничена;
• при использовании ее в фундаменте и заливании бетона из миксера нужно быть предельно осторожным. Стеклоарматуру невозможно уложить в жесткий каркас и при большом давлении целостность его может нарушиться. Композитная сетка – это лучшее решение вопроса.

Как вязать стеклопластиковую арматуру, да проще чем металлическую. Для этого не требуется использовать различные крючки. ЕЕ связывают самозатягивающимися пластиковыми хомутами. Операция простая и требует минимум знаний и инструмента.

Рассмотрев достоинства и недостатки, нельзя однозначно ответить на вопрос, какая лучше — легкая пластиковая или жесткая стальная. Подвластно это только инженерам – строителям.

Особенности производства и монтажа

Любой вид стеклопластиковой арматуры производится из сырьевого волокна, связанного полимерными смолами, в который добавляется отвердитель и ускоритель твердения. Все компоненты определяются производителями в зависимости от применяемых технологий, от типа и назначения элементов, которые будут армироваться изготовленной стеклопластиковой арматурой.

Материал производится на специальных технологических линиях. Сначала стекловолокно пропитывается смолой, отвердителем и ускорителем реакции. После этого оно пропускается через фильер, где отжимается лишняя смола. Тут же стекловолокно уплотняется, и приобретает форму – условно гладкую или с анкерными ребрами и технологически заданный диаметр.

На следующем этапе происходит вязка композитной стеклопластиковой арматуры – на нее наматывается дополнительная навивка в виде жгута, чтобы повысить адгезию. После этого она направляется в печь, где полимерные смолы с отвердителем схватываются. Полученные изделия укладываются в бухты или разрезаются на хлысты нужной длины.

Скрепляются прутки пластиковыми хомутами или зажимами. Край армирующей сетки должен отступать от опалубки на 50 мм, что позволит создать защитный слой из бетона. Это делается подручными средствами или пластиковых фиксаторов. Если прут выступает за пределы опалубки, ее нужно обрезать ножовкой по металлу или болгаркой с алмазным или абразивным кругом.

Согнуть стеклопластиковую арматуру на площадке без специального оборудования невозможно. После того, как на прут перестает действовать усилие, он снова возвращает первоначальную форму. Если размягчить его температурой, и все же согнуть, он потеряет расчетные характеристики. Единственный выход – заказать предварительно изогнутый стеклопластиковый элемент на заводе, в этом случае они полностью будут отвечать техническим и эксплуатационным требованиям.

Горизонтальное армирование

Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.

Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.