Под определением композитной арматуры принято понимать группу неметаллических материалов в форме стержней, которые выполнены из пропитанных термопластичными или термореактивными связующими на основе полимеров, а затем отвержденных арамидных, базальтовых, стеклянных, углеродных волокон. Материал выпускается по ГОСТ 31938-2012 на сложных многоступенчатых линиях, подразумевающих выполнение ряда технологических операций. Это обработка стеклоровинга, формование, обмотка, полимеризация, охлаждение, нарезка в размер.
Классификация арматуры из композита
В зависимости от используемого волокна для производства композитной арматуры и соответствующей специфики применения материал классифицируется и маркируется следующим образом:
- АКП – общее наименование полимерной композитной арматуры всех типов;
- АСК – в основе арматуры этого типа стекловолокно со связующими из модифицированных полиэфирных смол;
- АБК – представляют собой стержни из базальтовых волокон с добавлением органических смол;
- АУК – материал на основе прочного углеволокна;
- ААК – для изготовления этой композитной арматуры используются полиамидные арамидные волокна;
- АКК – производятся из двух видов любых перечисленных выше типов волокон.
Форма выпуска
С учетом размера материал выпускается в двух формах. Диаметром до 12 mm включительно – хлыстами мерной длины 3 м или 6 м, а также бухтами по 50 м либо 100 м. Изделия диаметром 14 mm и больше – только хлыстами.
Тип профиля
Для улучшения сцепления с бетоном строительная полимерная арматура имеет один из двух видов профилей – периодический или гладкий. В первом случае на круглых заготовках выполняется рифление путем наматывания стеклопластикового жгута с получением поперечных выступов, нанесенных по винтовой 3-заходной линии. Стандарт ГОСТ 31938-2012 не предусматривает соблюдение требований к тому, каким именно должно быть рифление. Главные условия – оно должно иметь достаточные частоту и размеры для надежного сцепления с бетоном до и после воздействия агрессивной кислотной среды растворов на основе цемента. Для повышения сцепления с бетоном ненагруженных бетонных армируемых конструкций на поверхность арматуры с гладким профилем наносят специальное покрытие на основе мелкофракционного кварцевого песка.
Преимущества и недостатки композитной арматуры
К особенностям и одновременно преимуществам стеклопластиковой арматуры относятся незначительная масса на каждый погонный метр, высокая прочность на разрыв, доступная цена, энергоэффективность. Изделия не подвержены воздействию коррозии, просты в монтаже, имеют коэффициент расширения практически как у бетона, долговечны.
Помимо достоинств, у композитных материалов есть и минусы. Основные из них – низкая упругость при нагрузках на излом, невысокая термостойкость, сложная технологии изготовления. Поскольку технология производства композитов относительно инновационная, есть проблемы с поиском надежных производителей.
Область применения
Армирующие стержни из композитных материалов находят применение в следующих сферах:
- Общегражданское и промышленное строительство – армирование фундаментов, стен, полов зданий, сооружений, резервуаров для хранения топлива и химически агрессивных веществ;
- Дорожное строительство – создание армирующего каркаса элементов мостов, эстакад, путепроводов, дорожного полотна, прилегающей территории, открытых и крытых стоянок транспортных средств;
- Изготовление шпал, строительных конструкций для площадок, платформ, семафорных столбиков, других изделий инфраструктуры для железной дороги;
- Строительство морских, приморских и набережных конструкций, укрепление береговых линий;
- Метрострой – частичное применение материала для армирования подземных тоннелей, переходов, разъездов;
- Сельское хозяйство и виноградарство – возведение животноводческих и растениеводческих объектов, теплиц, парников, шпалер для винограда.
Мифы о композитной арматуре
Вокруг строительной композитной арматуры ходят не обнадеживающие слухи о существенных недостатках, которые лишены почвы под собой. Чаще всего они исходят от тех, кто в реальности не знает достоверно, что такое композитная арматура, чем она отличается от пластмассы, как производится, какими характеристиками и преимуществами обладает. О минусах этого материала также говорят, которые имели негативный опыт при использовании некачественной арматуры от ненадежных производителей и поставщиков.
Самые распространенные мифы:
- Использование композитной арматуры вместо стальной нежелательно из-за слабой упругости этого материала. В действительности эта характеристика важна только при нагрузках на излом и изгиб. Элементам конструкций не дает прогибаться само упругое основание, на котором они расположены. Этот недостаток является существенным в исключительных случаях – например, становится минусом при армировании перекрытий.
- Материал может быть опасным для здоровья. В соответствии с ГОСТ 31938-2012, при производстве строительной арматуры из композитов установлены требования к запаху, радиационной безопасности, предельной концентрации некоторых веществ. Если продукция произведена без нарушения норм, она не угрожает здоровью и жизни человека, экологии.
- У арматуры АКП слишком высокая цена. В сравнении со стальной, композитная того же диаметра в 1,5 раза дешевле. Дополнительная экономия достигается за счет еще одного плюса – из-за втрое большей характеристики прочности для одних и тех же конструкций возможно использование арматуры композитной меньшего диаметра, чем у стальных аналогов.
Сравнение физико-механических характеристик различных видов АКП
Предел прочности при сжатии у стекловолоконной арматуры всех типов одинаковый – 300 МПа. Материалы из стеклокомпозитного и базальтокомпозитного волокна по пределу прочности при растяжении, поперечном срезе и модулю упругости уступают другим видам. При этом они оптимальные и самые распространенные в строительстве по характеристикам, стоимости, качества и диапазону применения.
Между собой стержни из стекло- и базальт-композита отличаются только термостойкостью. В первом случае материал не разрушается при температуре до 200℃, во втором – до 400℃. Купить более термостойкие, но в то же время и дорогие изделия имеет смысл только в том случае, если конструкции объекта подвержены сильному нагреву.
Сравнение с металлом
По многим параметрам у композитов есть ряд плюсов в сравнении с металлическими аналогами:
- Они легче стали в 8 раз, что способствует уменьшению общего веса конструкции, нагрузки на фундамент. Еще одна дополнительная выгода от легкости – небольшая масса снижает цену транспортировки. Если свернутые бухты стеклопластиковой арматуры в большом объеме можно перевезти даже на легковом авто, то для стальных прутьев нужны удлиненные грузовые платформы или даже полуприцепы.
- Очевидный плюс в том, что материал при своей легкости обладает невероятно высокой прочностью. На испытаниях на разрыв и сопротивление растяжению сталь показывает результат 390 МПа, а композиты 1000 МПа.
- В отличие от металлической арматуры, композиты радиопрозрачны и не создают помехи при распространении радиочастотных волн для связи, работы приборов. Именно из-за этого плюса композитам отдают предпочтение на объектах, в которых размещают аппаратуру связи, медицинское и научно-исследовательское оборудование.
- Коррозия в сочетании с негативным воздействием агрессивных щелочных, кислотных сред и, как следствие, ограниченный срок службы, невозможность использования в некоторых случаях – минусы стальных стержней. У композит-волоконной арматуры нет подобных недостатков – она не ржавеет, нейтральна по отношению к кислотам, щелочам, морской воде.
- Для вязки стеклопластиковой арматуры нужен минимальный набор инструментов. При армировании бетона стальными стержнями необходимо строгое соблюдении технологии – например, обязательно сваривать прутья через каждые 12 метров.
- Недостаток стеклопластика по сравнению с металлическими аналогами – низкий модуль упругости. Этот параметр в 4 раза ниже, чем у стали, что является проблемой при армирования определенных типов конструкций.
- Еще один минус стеклопластиковой арматуры – недостаточная для некоторых конструкций и объектов термостойкость. АКП разрушаются при воздействии температуры свыше 200-400℃ в зависимости от типа, в то время как у стальной арматуры предел термостойкости находится в районе 500℃ градусов.
Характеристики | Стальная арматура А400С | Композитная арматура |
|---|---|---|
Сопротивление растяжению, МПа | 390 | 1000 |
Модуль упругости, МПа | 200 000 | 55 000 |
Коэффициент теплопроводности, ВТ/(м℃) | 46 | 0,35 |
Относительное удлинение, % | 25 | 2,2 |
Коэффициент линейного расширения, ах10-6/℃ | 13-15 | 9-12 |
Плотность, т/м³ | 7,85 | 2 |
Габариты стержни длиной до | 11,7 м | 100 |
Коррозийная и химическая стойкость | низкая | нержавеющий материал, высокая устойчивость к агрессивным средам |
Есть ли будущее у композитной арматуры?
Для производства строительной композитной арматуры необходимо современное оборудование, требуется строго соблюдать технологию, использовать качественное исходное сырье. Нарушение хотя бы одного из этих условий ведет к тому, что изделия теряют свои преимущества перед сталью и приобретают множество конструктивных недостатков. В итоге это отражается на прочности и надежности объектов строительства.
Тем не менее, у арматуры на основе стеклянных волокон есть большие перспективы. Предполагается, что вскоре она полностью вытеснит стальную как более дешевый, практичный и универсальный материал для армирования бетонных конструкций. Оформите заказ композитной арматуры на сайте https://21kompozit.ru/ у надежного производителя – компании «Композит 21».
