15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стеклопластиковая арматура: характеристика, методы применения и изготовления композитных материалов

Содержание

Преимущества и недостатки стеклопластиковой арматуры

Стеклопластиковая арматура широко используется в строительстве на западе, тогда как в отечественной промышленности ее применение слабо распространено. Однако в последнее время популярность данного материала растет, причиной тому является множество эксплуатационных преимущества, в сравнении с традиционным металлопрокатом.

В данной статье представлена стеклопластиковая арматура (АСП). Мы рассмотрим технические характеристики, преимущества и недостатки, типоразмеры и применение композитной арматуры.

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.

Читайте также: описание устройства и назначение фонтанной арматуры.

Наиболее распространены в строительстве АСП и АБП, углепластиковая арматура используется реже из-за меньшей механической прочности материала.
к меню ↑

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.

Читайте также: обзор арматуры марки А1.

Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций отличается полной устойчивостью к коррозии и химически агрессивным веществам, что значительно расширяет сферу ее применения.
к меню ↑

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/м 3 , металлическая — 7.9 кг/м 3 .
  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.

Бухта стеклопластиковой арматуры в багажнике

Читайте также: какие бывают классы арматуры, и как они маркируются?

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.
к меню ↑

2 Сравнение АСП и металлических аналогов

Предлагаем вашему внимание сравнение технических характеристик композитной и стальной арматуры.

Применение композитной стеклопластиковой арматуры

Сфера строительства требует вмешательства современных технологий и инноваций для упрощения работ и снижения стоимости конечного здания. Стекловолоконная арматура — яркий результат применения современных технологий в развитии промышленности. Очень быстро набрала популярность на строительном рынке благодаря своим характеристикам и экономическим параметрам.

Характеристика стекловолоконной арматуры

Элемент, представляющий собой стержень разного диаметра от 4 до 18 миллиметров, с нанесённой спиральной лентой по всей длине. Длина отрезка может составлять до 12 метров. Есть возможность скручивания в бухты для транспортировки. В мировой практике имеет обозначение как полимерное оборудование, по причине непрерывного волокна по всей длине, в России использует классификацию АКС.

Состав материала

Физический элемент включает в себя несколько составляющих:

  • Основное тело. Состоит из параллельно идущих волокон, которые заливаются полимерной смолой. Предназначено для обеспечения несущей способности основной нагрузки.
  • Внешнее тело. Представляет собой волокнистое тело. Наносится спиральным накручиванием вокруг основного тела. Визуально представляет шероховатую поверхность либо спиральную навивку. Предназначается для создания качественного контакта со смесью.

Бывают разные вариант стеклопластика, все зависит от конкретного производителя, его методов производства и личных внесённых дополнений в конструкцию.

Достоинства и недостатки стеклопластика

Для определения конкретных свойств стеклопластика проводилось огромное число испытаний и экспертиз. В результате АКС получил оценку как высокопрочный и долговечный материал для строительства, имеющий следующие преимущества:

  • Малый вес, по сравнению со стальной арматурой, в 9 раз легче.
  • Устойчивость к агрессивным средам, коррозии и кислотам.
  • Отсутствие теплопроводности.
  • Ценовая политика.
  • Диэлектрик.

В независимости от достоинств АКС, благодаря которым она обрела такой уровень популярности и востребованности на строительном рынке, как и у всего имеются определённые недостатки, они могут оказать влияние на процесс строительства в определённых условиях:

  • Малая упругость на излом. Однако, по причине низкой упругости АКС легко поддаётся сгибанию, поэтому в случае использования её для фундамента, это не окажет пагубного воздействия. Но при устройстве перекрытия этот фактор потребует дополнительного внимания и расчётов.
  • Низкий уровень стойкости к температуре. Этот пункт уже является весомым недостатком. Составляющие АКС такие, как стекловолокно, считаются жаропрочным составом. Но молекулярная связь в составе не может выдержать высоких температур, по пожарной классификации относится к самозатухающим материалам. Это свойство актуально только при температуре до 2 тыс. градусов по Цельсию, после чего АКС утрачивает полностью свои параметры, поэтому АКС может эксплуатироваться лишь в условиях отсутствия воздействия высоких температур.
  • Невозможность загиба с малым радиусом. Без специального оборудования, поэтому такие детали нужно заказывать заранее у производителя.
  • Отсутствие возможности создания жёсткой сетки.

Стоит отметить, что со временем арматура теряет свои заявленные характеристики по прочности, а при воздействии щелочных реактивов эта реакция кратно ускоряется. Некоторые производители для решения такого недостатка добавляют в состав АКС редкоземельные металлы.

Особенности производства АКС

Производство АКС может быть как партийным, так и потоковым, организованным на крупном предприятии. Такой элемент может производиться партиями под нужные размеры и формы для возведения конкретных строений, а также и выполнятся как простой ровный прут для обрезки и установки по месту проведения работ.

Процесс производства почти полностью автоматизирован. В постоянном движении на линии производится разматывание стеклянных волокон с бобины, которые скручивают между собой, также этот элемент называется ровингом. После размотки и собирания в один пучок волокна пропитываются смолой, в состав которых входят вещества для её отвердевания при высокой температуре. Далее, полуфабрикат проходит сквозь фильтры, которые удаляют излишки смолы, и на выходе получается цилиндрическая форма, пока состав полностью не отвердел, на тело наматывается жгут, для обеспечения плотного контакта с бетоном.

Заключительным этапом является печь, где в условиях высокой температуры изделие полностью затвердевает. После этого арматура нарезается на отрезки заданной длины, в случае малого диаметра прутка, имеется возможность смотать её в бобины для более простой транспортировки.

Характеристики и разновидности материала

Этот материал по назначению можно разбить на следующие категории:

  • Рабочая.
  • Распределительная.
  • Для проведения монтажных работ.
  • Для возведений железобетонных сооружений.

А также по способу применения:

  • Разрезные прутки.
  • Армирующие сетки.
  • Арматурный каркас.

По внешней визуальной форме:

  • С шероховатой поверхностью.
  • Рифлёная.

Применение в различных сферах

Область применение не столь широка, насколько может показаться по такому обилию преимуществ. Как правило, используют в качестве гибкой связи. Не рекомендуется использовать в плитах перекрытия, перемычках и других конструкциях, у которых каркас будет работать на растяжение, по причине повышенной гибкости АКС.

Отличие от металлической арматуры

Одним из главных аргументов, приводимых при сравнении стеклопластиковой арматуры с металлической, это более низкая стоимость. Но не стоит так быстро делать свой выбор, основываясь на этом факте. Продавцы останавливают на этом внимание при расчёте «эквивалента» диаметра. При условии, что стекловолоконный стержень меньше диаметра выдержит нагрузку, как арматура, диаметром больше. Поэтому и делается вывод, что АКС потребуется меньше, нежели металлической арматуры.

Если сравнивать технические параметры обоих образцов:

  • Деформативность. Стальная арматура — пластично-упругая, а АКС идеально-упругая.
  • Предел у прочности. У стальной — 385 МПа, у стеклопластиковой — 1350 МПа.
  • Фактор теплопроводности. У первого варианта 45 Вт/мОС, а у второго 0,33 Вт/мОС.
  • Плотность. У стальной планка на 7850 кг/м3, у полимерной 1900 кг/м3.
  • Теплопроводность. Полное отсутствие возможности теплопроводности.
  • Стойкость к агрессивным средам. Пластиковая арматура невосприимчива к коррозии и влиянию различных кислот.

У обоих вариантов есть как масса своих преимуществ, так и недостатков, однозначно сказать нельзя, что выбирать, для каждого определённого случая требуется тщательно подходить к выбору материала, чтобы реализовать все её плюсы, и не застать влияния отрицательных факторов.

Стеклопластиковая (композитная) арматура — плюсы и минусы

Железобетонные конструкции традиционно укрепляются металлическим прутом, но все популярнее становится альтернативный вариант – стеклопластиковая арматура. Она заменяет сталь благодаря высоким эксплуатационным и техническим характеристикам. Растущая популярность пластиковой арматуры объясняется и невысокой ценой по сравнению с металлическими аналогами.

Описание

Производство и характеристики, так называемой композитной арматуры для бетонных монолитов и конструкций, регламентировано разработанным по ISO 10406-1:2008 ГОСТ 31938-2012. На основу из специально подготовленного стекловолокна наматывается высокопрочная углеродная нить. Она улучшает адгезию с бетоном за счет своего спиралеобразного профиля.

Основным элементом композитной стеклопластиковой арматуры является ствол, изготавливаемый из прочных, расположенных параллельно друг к другу волокон, объединенных полимерной смолой, спеченной при высокой температуре. Ствол покрывается волокнистой структурой наносимой методом напыления или навивки в двух направлениях.

Согласно СНиП 52-01-2003 использование современной стеклопластиковой арматуры возможно в качестве полноценной замены металлическому армированию. Каждый производитель указывает технические условия на свою продукцию, которая может использоваться в стенах, перекрытиях, подвалах и других бетонных конструкциях. Обязательно предоставление сертификатов качества, основанных на экспертизах и протоколах испытаний в лабораториях.

Стеклопластиковая арматура классифицируется по типам используемых в производстве материалов. Это неметаллическое сырье минерального или искусственного происхождения. Промышленность предлагает следующие виды:

  • Стеклокомпозит (АСП) – представляет собой термически обработанную смесь продольно расположенного стекловолокна и полимерных смол.
  • Базальтовая арматура или базальтокомпозит (АБП) – делается из базальтовых волокон, соединенных между собой органическими смолами.
  • Арматура углепластиковая или углекомпозитная (АУК) – обладает повышенной прочностью и изготавливается из углеводородных соединений. Она дороже композитной.
  • Арамидокомпозит (ААК) – в основе полиамидные волокна наподобие капроновых нитей.
  • Комбинированный композит (АКК) – в основе находится стержень из стекловолокна, на который плотно наматывается базальтопластик. Этот тип – не базальтопластиковая арматура, с чем ее путают, поскольку она имеет стекловолокнистый стержень.

Производители предлагают большой выбор стеклопластиковой арматуры по толщине. Это дает возможность сделать как тонкую сетку в 4 мм, так и прочный армирующий каркас диаметром в 32 мм для несущих конструкции. Она поставляется в виде нарезных хлыстов или бухтами длиной до 100 м.

Этот материал выпускается двух видов профиля:

  • Условно-гладкого. Сделана из основного стержня с напылением слоя кварцевого песка мелкой фракции, улучшающего адгезию с бетонной смесью;
  • Периодического. Изготовлена из стержня, на который плотно наматывается стекловолоконный жгут, в результате чего на пруте появляются анкерные ребра, надежно удерживающие ее в толще бетона.

Преимущества и недостатки

Стекловолоконная арматура новый строительный материал, набирающий популярность, обладает характеристиками, позволяющими использовать ее для несущих конструкций. К ее преимуществам относят:

  • Устойчивость к коррозии. Можно использовать стеклопластик в агрессивных средах. По этому показателю данный материал в 10 раз превосходит металл.
  • Низкая теплопроводность, составляющая 0,35 Вт/м∙⁰С, что позволяет повысить теплоизоляцию бетонного монолита, устраняет риск появления мостиков холода. Для сравнения показатель теплопроводности у стали — 46 Вт/м∙⁰С.
  • Высокое удельное сопротивление позволяет применять ее при строительстве мостов, железнодорожных конструкций, линий электропередач и других сооружений, где существует риск пробития электрическим током под высоким напряжением.
  • Малый удельный вес, что позволяет снизить давление конструкций на поверхность грунта, фундамента. Средняя плотность этого материала 1,9 кг/м³, а у стали в четыре раза больше – 7,9 кг/м³.
  • Стоимость армирования стеклопластиком почти в 2 раза ниже, чем металлическим прутом.
  • Применение в широком диапазоне температур. Она не теряет своих свойств в при температурах от -60 до +90⁰С.
  • В отличие от металла, стеклопластик имеет схожий с бетоном коэффициент термического расширения, поэтому монолит с таким армированием, при перепадах температуры не растрескивается.
  • Для монтажа армирующей сетки не понадобится сварочный аппарат, ее достаточно соединить пластиковыми жгутами и фиксаторами.

Как любой материал, полимерная арматура на основе стеклопластика имеет недостатки, которые учитываются при эксплуатации:

  • Недостаточная устойчивость стеклопластика к высоким температурам, смолы, применяемые для связи волокон, возгораются при температуре 200⁰С. Для частных домов или подсобных помещений это не проблема, но на промышленном объекте, где бетонный монолит должен быть огнеупорным, применение данной арматуры неприемлемо.
  • Почти в 4 раза меньший показатель модуля упругости по сравнению со сталью.
  • При подготовке сетки, согнуть композит под нужным углом практически невозможно, из-за низкой прочности на излом, такие элементы приходится заказывать на заводе.
  • Один из минусов стеклопластиковой композитной арматуры – она не позволяет делать жесткое армирование, а его прочность со временем незначительно, но снижается.

Характеристики

Композитная арматура оценивается по техническим параметрам. Этот материал имеет сравнительно малую плотность. Поэтому вес погонного метра стеклопластиковой арматуры, в зависимости от диаметра — от 20 до 420 г.

Пластиковая арматура имеет постоянный шаг навивки — 15 мм. Это оптимальная величина, чтобы при минимальной затрате материала, обеспечить высокий уровень адгезии с бетонным раствором.

Технические характеристики арматуры из стеклопластика сведены в таблицу:

Преимущества и недостатки, технические характеристики и применение стеклопластиковой арматуры (СПА)

Разработанная еще в середине прошлого века в СССР, стеклопластиковая арматура (сокращенно АСП или СПА) начала масштабно использоваться сравнительно недавно. Популярность стеклотекстолитовые изделия приобрели благодаря снижению стоимости их производства. Малый вес, высокая прочность, широкие возможности применения и легкость монтажа сделали арматуру СПА хорошей альтернативой стальным пруткам. Материал прекрасно подходит для малоэтажного строительства, сооружения береговых укреплений, несущих конструкций искусственных водоемов, элементов мостов, ЛЭП.

Что такое стеклопластиковая арматура?

Стеклопластиковая композитная арматура (АКС) представляет собой стержень, произведенный из стеклянного сплеточного нитевидного волокна (ровинга) прямого или скрученного, скрепленного особым составом. Обычно это синтетические эпоксидные смолы. Другой вид представляет собой стекловолоконный стержень с намоткой из углепластиковой нити. После намотки такие стекловолоконные заготовки подвергают полимеризации, превращая их в монолитный стержень. Стекловолоконная арматура имеет диаметр от 4 до 32 мм, толщиной от 4 до 8 мм упаковывается в бухты. Бухта содержит 100-150 метров арматуры. Также возможна нарезка в заводских условиях, когда размеры предоставляет заказчика. От технологии производства и связующего зависят прочностные характеристики стержня.

Изготавливают материал методом протягивания. Стекловолокно, намотанное на бобинах, разматывают, пропитывают смолами и отвердителями. После этого пропускают заготовку через фильеры. Их назначение – отжим лишней смолы. Там же будущая арматура уплотняется и приобретает характерную форму с цилиндрическим сечением и заданным радиусом.

После этого еще на не отвердевшую заготовку наматывают по спирали жгут. Он необходим для лучшего сцепления с бетоном. Затем материал запекается в печи, где происходит процесс отвердения и полимеризации связующего. Из печи прутья направляется на механизм, где происходит ее протяжка. На современных заводах для полимеризации используются трубчатые печи. В них же удаляются летучие вещества. Готовую продукцию наматывают в бухты либо нарезают прутки необходимой длины (по предварительному заказу клиента). После продукция отправляется на склад. Также клиент может заказать арматуру с заданным углом изгиба.

Назначение и область применения

Стеклопластиковая арматура используется в различных отраслях промышленного и частного строительства, для обычного и предварительно напряженного армирования строительных конструкций и элементов, эксплуатация которых, проходит в средах с различной степенью агрессивного воздействия. Самые известные примеры использования.

  1. Армирование блочных, кирпичных стен и стен из газосиликатных блоков. Стеклопластиковая арматура показала весьма неплохие результаты при армировании данных конструкций. Основные плюсы: экономия средств и облегчение конструкций.
  2. В качестве связующего бетонных элементов, между которыми располагается утеплитель. СПА позволяет улучшить сцепление бетонных элементов.
  3. Для укрепления несущих элементов конструкций, которые подвержены воздействию факторов, вызывающих коррозию (искусственные водоемы, мосты, укрепительные сооружения береговых линий пресных и соленых естественных водоемов). В отличие от металлических прутьев, стекловолоконные не подвержены коррозии.
  4. Для армирования конструкций из клееной древесины. Использование арматуры из СПА позволяет в разы повысить прочность балок из клееного дерева и повысить жесткость конструкции.
  5. Возможно применение в строительстве ленточных заглубленных фундаментов для малоэтажных зданий, если они располагаются на твердых, неподвижных грунтах. Заглубление выполняется ниже уровня промерзания почвы.
  6. Для повышения жесткости полов в жилых домах и промышленных комплексах.
  7. Для повышения прочности и долговечности дорожек и дорожного покрытия.

Свойства арматуры из стеклопластика

Чтобы понять плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры, необходимо знать ее свойства. Описание преимущества стеклопластиковой арматуры приведены ниже.

  1. По коррозионной стойкости прутья из стекловолокна почти в 10 раз превышают традиционные металлические. Изделия из стеклокомпозита практически не вступают в реакции с щелочами, соляными растворами и кислотами.
  2. Коэффициент теплопроводности 0,35 Вт/м С против 46 Вт/м С у стальных прутков, что исключает появление мостиков холода, и заметно снижает теплопотери.
  3. Соединение прутов из стеклокомпозита производится пластиковыми хомутами, вязальной проволокой и соответствующими фиксаторами без сварочного аппарата.
  4. Стеклопластиковая арматура – отличный диэлектрик. Это свойство используется еще с середины прошлого века при строительстве элементов ЛЭП, железнодорожных мостов и прочих конструкций, где электропроводящие свойства стали негативно влияют на работу приборов и целостность конструкции.
  5. Вес 1 метра стеклокомпозитной качественной арматуры в 4 раза меньше метрового стального прута равного диаметра при равной прочности на растяжение. Это позволяет в 7-9 раз уменьшить вес сооружения.
  6. Меньшая по сравнению с аналогами стоимость.
  7. Возможность бесшовной укладки.
  8. Величина коэффициента теплового расширения близка к коэффициенту теплового расширения бетона, что практические исключает возникновение трещин при перепадах температур.
  9. Широкий диапазон температур, при котором можно применять материал: от – 60 С до +90 С.
  10. Заявленный срок службы – 50-80 лет.

Арматура из стеклопластика в ряде случаев может успешно заменить стальную, но она имеет ряд недостатков, которые необходимо учитывать еще на стадии проектирования. Главные недостатки стеклопластиковой арматуры.

  • Низкая термостойкость. Связующее возгорается при температуре 200 С, что не существенно в частном доме, но недопустимо в промышленных объектах, где к конструкциям предъявляют повышенные требования огнеупорности.
  • Модуль упругости всего 56 000 МПА (для стальной арматурной проволоки порядка 200 000 МПа).
  • Невозможность самостоятельно согнуть прут под нужным углом. Изогнутые прутья изготавливают на заводе по индивидуальному заказу.
  • Прочность текстолитовых изделий со временем снижается.
  • Арматура стеклопластиковая обладает низкой прочностью на излом, которая со временем только усугубляется.
  • Невозможность создания твердого, жесткого каркаса.

Разновидности арматуры

Использование в строительстве стеклопластиковой арматуры требует ознакомления с видами данного материала. По назначению, материал делится на изделия:

  • для монтажных работ;
  • рабочую;
  • распределительную;
  • для армирования конструктивных элементов из бетона.

По способу применения АСП подразделяется на:

  • нарезанные прутки;
  • армирующие сетки;
  • арматурные каркасы.

По форме профиля:

Сравнительные характеристики СПА и стальной арматуры

Для того чтобы выбрать стекловолоконную арматуру либо стальную, необходимо наглядно сравнить два вида. Сравнительные характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры приведены в таблице.

Читать еще:  Характеристики жаростойкой стали и жаропрочного металла
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector