Адгезия композитной арматуры с бетоном

Это сырье значительно превосходит другие виды материалов, которые были использованы в строительстве основания дома ранее.

Чтобы понимать, для каких конкретно целей можно применять стеклопластиковую арматуру, рекомендуется рассмотреть ее технические характеристики, плюсы и минусы, а также разобраться в правилах работы с материалом.

Что это такое?

Другое название стеклопластиковой арматуры – композитная, что указывает на сочетание нескольких материалов в ее составе. Это строительный материал на основе неметаллических волокон, которые связаны композитным составом. Чтобы изготовить такое сырье применяют:

• базальтовое волокно;
• углеволокно;
• стекловолокно.

Сам материал состоит из основного ствола и внешнего слоя. Основной ствол арматуры представлен пучком параллельных волокон, которые связаны эпоксидными или полиэфирными смолами.

Внешнее покрытие представлено навивкой волокон по спирали, за счет чего обеспечивается хорошая адгезия с бетоном во время литья фундамента.

Технические характеристики и производство

Чтобы понимать, какие характеристики и свойства несет в себе такое сырье, рекомендуется рассмотреть процесс его производства. Для этого используют специально оборудованную производственную линию, в которой есть такие аппараты как намотки для бобин с ровингом, узлы просушки и прогрева, ванны для пропитки нитей смолами, обмотчики для формирования спиралевидной намотки.

Здесь также есть бункеры для финишного покрытия, магнезитные печи, механизмы протяжки и автоматической нарезки материала.

Справка! Ровинг – это волокнистый материал, представленный в виде нитей, жгутов, полученный путем сращивания нескольких пучков волокна.

Несколько этапов производства стеклопластиковой арматуры:

• Обработка стеклоровинга. Бобины с ровингом устанавливают на стеллажи, затем они подаются на линию. Их просушивают, прогревая горячим воздухом, затем погружают в ванну с эпоксидной смолой.
• Придание формы и обмотки. Когда ровингу придали диаметр и форму, на тело арматуры наматывают жгут. Это делается по круговой траектории вращения.
• Полимеризация. Материал кладут в магнезитовую печь для полимеризации и пропитки смолами.
• Охлаждение и нарезка. После печи изделие охлаждают в ванной с водой и нарезают на специальном автоматическом аппарате.

Благодаря такому процессу производства, стеклопластиковая арматура наделяется техническими характеристиками:

• вес – от 25 до 850 грамм за метр;
• разрывная прочность – 1189 Мпа;
• модуль упругости – 55 000 Мпа;
• относительное удлинение – 2,2%;
• плотность – 2 т/м3;
• линейный коэффициент теплового расширения – 9-12 ax10-6/°C;
• теплопроводность – 0,35 Вт/(м°С);
• коррозийная стойкость – высокая.

Все эти показатели позволяют утверждать, что стеклопластиковая арматура обладает преимуществом перед стальным материалом, поэтому ее используют все чаще для заливки фундамента.

Плюсы и минусы

Основные плюсы материала:

• высокая прочность;
• долговечность;
• небольшой вес;
• устойчивость к коррозии;
• устойчивость к агрессивной и кислой среде;
• низкая теплопроводность;
• экономичность;
• магнитоинертность.

Но есть и несколько минусов данного материала:

• Например, низкий модуль упругости, недостаточная термостойкость. Низкий модуль упругости позволяет легко сгибать арматуру, что не очень хорошо при показателях прочности фундамента.
• Недостаточная термостойкость говорит о том, что использовать такое сырье можно только в сферах, где нет температурных перепадов.
• Стоимость стеклопластиковой арматуры от 16 рублей за 1 метр при диаметре 6 мм: чем выше диаметр, тем выше цена.

Сравнение с другими композитными видами

Можно выделить несколько особенностей, в том числе плюсов и минусов. Если сравнить стеклопластиковую арматуру с базальтопластиковой:

• Эти два материала отличаются по предельной температуре плавления: базальтовая арматура начинает плавиться при 400 градусах, а стеклопластик – при 200 градусах. В данном случае это минус материала.
• Стоимость. Базальтопластик гораздо дороже по цене, в чем есть несомненный плюс стеклопластикового материала.

На заметку. Выбирать базальтовую разновидность материала стоит только в том случае, если нужны указанные температурные показатели.

В чем отличие от стальной?

Много споров среди тех, кто привык использовать стальные прутья для вязки фундамента и тех, кто отдает предпочтение современным материалам. Можно также рассмотреть отличия, выделив положительные и отрицательные черты стеклопластика:

• Стеклоарматура в несколько раз легче металлической.
• Разрывная прочность также будет выше.
• Стальная арматура по модулю упругости имеет показатели выше — 200 000 Мпа.
• Показатели относительного удлинения у стеклопластика ниже, поэтому он более предпочтителен.
• У стальной арматуры плотность выше, что будет плюсом для нее.
• Тепловое расширение у стеклопластика ниже, что будет плюсом.
• Теплопроводность ниже, чем у стальной, у которой она составляет 46 Вт/(м°С).

Можно сделать вывод, что стеклопластик выигрывает по характеристикам веса, прочности, относительного удлинения, теплопроводности и теплового расширения у стальной арматуры. Но с другой стороны показатели модуля упругости, плотности у стального материала будут предпочтительнее.

Особенности расчета

Первое, что стоит учесть при самостоятельном расчете стеклопластика – тип фундамента. Для каждого вида фундамента будут определенные особенности с планированием. Кроме того, важно определиться с диаметром арматуры, сделать расчет нагрузки.

Важно! Расчет нагрузки на крупногабаритные сооружения лучше отдать в руки специалистов, так как на выходе нужно получить точные данные, которые не повлияют на прочность конструкции. Можно воспользоваться калькуляторами для определения нагрузки, но информация будет ориентировочной.

Например, если фундамент будет ленточный, количество стеклопластика будет определяться размером шага и каркаса основания. Например, длина стены 10 метров, а длина шага – 30 см. 10 необходимо поделить на 0,3, на выходе получается 35 штук. Значит 35 стержней нужно для армирования основания вдоль одной стены. Те же расчеты производят по ширине основания.

Так как материал существенно отличается от стальной арматуры, то здесь будут свои особенности вязки и сборки:

• арматура продается связанной в бухты, поэтому перед применением ее нужно разложить на местности;
• резать арматуру можно болгаркой, электролобзиком или ножовкой по металлу;
• сначала укладывают поперечные прутья, затем продольные;
• на всех местах пересечения арматуры используется вязальная проволока, сложенная вдвое, из нее делают петли;
• к середине вертикальных стоек привязываются поперечные отрезки;
• затем укладывают и вяжут следующий ряд;
• если это ленточный фундамент, то собранный каркас переносят в опалубку и устанавливают внутрь.

Заливка опалубки осуществляется традиционным методом, как и в случае работы со стальной арматурой.

Из видео узнаете о том, как связать каркас из стеклопластиковой арматуры под ленточный фундамент дома своими руками:

Отличия армирования для разных видов оснований

Есть несколько отличий армировки для разных типов оснований:

• Плита. Армирование выполняется в виде 1-2 рядов сетки согласно проекту. Чтобы поднять нижнюю сетку над слоем гидроизоляции, на стеклопластик через каждые 2 метра одевают вертикальные стойки. Сборка арматуры производится по месту, так как конструкция большая и перенести ее нет возможности.
• Лента. В таком типе сборки есть боковые примыкания, пересечения и углы. В местах примыкания перпендикулярный каркас соединяется с помощью гнутых П-образных элементов. Сгибать материал стоит очень осторожно, не используя высоких температур.
• Сваи. В свайных или столбчатых фундаментах основной материал располагается вертикально. Длина стержней определяется глубиной пробуренных под столбы скважин.

Согласно отзывам людей, которые использовали данный материал при заливке фундамента, можно сделать несколько выводов:

• стеклопластик выбирают те, у кого подвал будет жилой;
• стеклопластиковая арматура легче в весе и не утяжеляет основание;
• нередко предпочтение отдают все же металлу из-за его более доступной цены;
• композитный материал по прочности на разрыв в 3 раза выше стального;
• сырье не подвергается коррозии, поэтому отлично выдерживает нахождение в фундаменте.

Несколько форумов, где можно подробнее ознакомиться с обсуждениями:

• forumhouse.ru — здесь можно узнать о мнении людей по поводу применения стеклопластика для вязки основания дома.
• srbu.ru/fundamenty — личный опыт людей при использовании материала.
• e1.ru – обсуждение указанного материала по сравнению со стальным.

Сколько людей, столько и мнений: только после полного ознакомления со свойствами сырья, можно сделать вывод по поводу его применения.

Видео-отзыв о стеклопластиковой арматуре:

Заключение

Стеклопластиковая арматура сейчас применяется как альтернатива металлической при сборке и вязке фундамента. У материала хорошие характеристики массы, прочности, теплопроводности, он устойчив к коррозии. Используя данное сырье, можно ускорить процесс обвязки основания для дома.

Сцепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном

Сцепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном

Приведены результаты экспериментальных исследований сцепления цементного бетона различного класса с полимеркомпозитной арматурой (ПКА) стекло — и бальтопластиковой, имеющей разный тип поверхностного рельефа стержней, образуемого навивкой на них тонкого жгута, пропитанного связующим, или «опесчаниванием». Параллельно испытаны на вырыв из бетона образцы стальной арматуры периодического профиля А400 и гладкой А240. Установлена доминирующая роль адгезии цементного бетона к поверхности эпоксидного покрытия ПКА и незначительная — спиральной навивки и «опесчанивания».

В последние годы, наряду с традиционной стальной арматурой, на строительном рынке все большее внимание привлекает полимеркомпозитная арматура (ПКА), изготовленная из базальтовых, стеклянных или углеродных волокон и полимерных связующих на основе эпоксидных и (реже) винил-эфирных смол.

Арматурные стержни производятся методом пултрузии — протяжкой ровинга, пропитанного жидким связующим, через фильеру круглого сечения с одновременной обмоткой сформированного стержня по спирали тонким жгутом или покрытием кварцевым песком.

Второй метод — нидлтрузия — бесфильерный, при котором формирование круглого стержня из собранных в пучок пропитанных прядей ровинга осуществляется винтовой обмоткой его двумя такими же прядями при непрерывной протяжке стержня с заданной скоростью.

ПКА по структуре и свойствам относится к волокнистым высокоориентированным полимерным композиционным материалам (ПКМ), высокая прочность которых на растяжение обусловлена прочностью неорганических (силикатных, углеродных) параллельно ориентированных волокон, прочно связанных в монолит полимерной матрицей.

Высокая адгезия и «податливость» последней обеспечивает их совместную работу под нагрузкой, воспринимает сдвигающие напряжения и при этом придает свойственные только органическим полимерам конструкционные недостатки: низкий модуль упругости, ползучесть при нагружении (обусловленную вынужденно- эластическими деформациями связующего), низкую длительную прочность, высокую чувствительность механических свойств к температуре и более высокий, чем у бетона и стали, коэффициент температурного расширения (сжатия), низкую теплостойкость.

Благодаря высокой прочности на растяжение (более чем в 3 раза превосходящей прочность стальной) и химической стойкости (не требующей защиты от коррозии) ПКА активно внедряется в строительный рынок России, однако, отсутствие отечественной нормативной базы и достаточного опыта реального применения в несущих бетонных конструкциях сдерживает ее применение в последних. Единственное упоминание о ней имеется в действующих нормах в пп. 6.10 и 8.13 ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии» [1]; СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» [2] допускает применение композитной арматуры. Однако, до сих пор отсутствуют методики расчета и проектирования бетонных  конструкций, армированных ПКА, в которых бы учитывались ее низкие модуль упругости, теплостойкость и длительная прочность, обусловленные спецификой свойств полимерного связующего. Нужны широкие экспериментальные исследования механического поведения как самой арматуры при длительном нагружении (оценка длительной прочности, ползучести, релаксации напряжений) в нормальных условиях эксплуатации, а также при повышенных и циклических температурных воздействиях, так и бетонных конструкций, армированных ПКА. Необходимо создавать банк экспериментальных данных для расчета и проектирования конструкций и начать, очевидно, нужно с оценки сцепления ПКА с цементным бетоном, как первого условия их совместной работы.

К тому же, при армировании бетона ПКА следует учитывать ее ярко выраженную структурную анизотропность, а отсюда разную прочность при растяжении, сжатии, сдвиге. Указанный комплекс экспериментальных исследований от сцепления ПКА с бетоном до прочности, жесткости и трещиностойкости армированных ею конструкций необходим не только для конструкторов и проектировщиков.

Эти данные нужны и самим производителям ПКА для совершенствовании ее технологии и оптимизации поверхностного профиля, разнообразие которого объясняется, с одной стороны, повторением периодического профиля стальной арматуры, с другой — иной, относительно простой, технологией его формирования (винтовой навивкой пропитанной нитью или тонким ровингом), с третьей — стремлением запатентовать технологические нюансы профилирования.

• Ниже представлены результаты экспериментальных исследований, направленных на определение прочности сцепления различных видов ПКА (с разным видом профилирования поверхности при вырыве из цементного бетона разных классов по прочности.
• В настоящее время для оценки сцепления арматуры с бетоном используется метод выдергивания стержней из бетонных кубов [3], либо балочный метод [4], по которому испытывают специальные балки на изгиб.
• Определение прочности сцепления арматурных стержней с бетоном нами проводилось в соответствии с [3] по формуле:

где τ — среднее напряжение сцепления, F — растягивающая нагрузка, СЛ — эквивалентная окружность стержня из ПКА, / — длина заделки.

Проведены испытания на вырыв из бетонных цилиндров образцов ПКА номинальным диаметром 8 мм по ТУ различных производителей (по пять образцов каждого типа (табл. 1).

Ребристые профили различались одинарной или двухзаходной винтовой навивкой пропитанной жгутом из стеклянных или базальтовых волокон.

Кроме того, испытывались «опесчаненные» стержни (№ 5), шероховатая поверхность которых образована «втопленными» в поверхность стержня при формовании зернами кварцевого песка (подобно абразивной бумаге).

Кроме того, для оценки роли поверхностного профилирования (шероховатости) проводились испытания образцов после предварительного удаления навивки и песка с поверхности стержней ПКА.

Для сравнения испытывалась на вырыв стальная горячекатаная арматура 08 мм по ГОСТ 5781-82 [5]: периодического профиля класса А-400, гладкая класса А-240 и она же, покрытая эпоксидным связующим.

Для каждой серии испытаний изготавливались бетонные смеси класса В 12.5; В22.5; В 35; В 40. Формование каждой серии образцов выполнялось в полиэтиленовых формах-цилиндрах 0 ПО мм высотой 100 мм.

Стержни арматуры устанавливались вертикально по оси в формы вместе с укладкой бетонной смеси и её последующим виброуплотнением.

Контрольные испытания прочности бетона проводились в соответствии с ГОСТ 10180-90 [6].

Параметры испытуемых образцов арматуры

Лучшие показатели и рекомендации  получила арматура под номером 3 с двойной навивкой стекловолокном (угол 45°) производимой компанией Арм-пласт.

Механическое нагружение проводились со скоростью движения захватов разрывной машины 20 мм/мин. Захват цилиндра с образцом осуществлялся с помощью стальной обоймы, закрепляемой на траверсе разрывной машины (рис. 1), другой конец стержня ПКА захватывался губками разрывной машины через медные прокладки

Рис. 1. Схема захвата испытуемого образца

Средние значения величины сцепления после обработки результатов для каждой партии из пяти образцов приведены в табл. 2, на рисунках 2, 3.

Таблица 2

Величина сцепления (т, кгс/см2) арматурных стержней с бетоном различных классов

Класс бетона Тип арматуры согласно табл. 1. 1 (АСП-8) 2 (АБП-8) 3 (АСП-8) 4 (АСП-8) 5 (АБП-8) 6 (А 400) 7 (А 240) 8 (А240+ эп)

В 12.5	63,3	61,6	68,4	50,5	52,4	59,1
В 22.5	85,7	84,5	80,7	66,9	67,8	82,8
В22.5*	86,6	85,25	84,3	71,7	59,2	41,3	53,3
В 35	125,8	105,71	124,4	100,2	101,2	125,7
В35*	122,4	104,6	127,5	103,2	98,1	55,6	77,8
В 40	128,3	118,4	130,9	119,7	107,6	129,8
В 40*	126,3	117,1	137,2	113,4	126,3	61,8	96,8

* Образцы ПКА без навивки и опесчанивания, стальная арматура А-240.

Рис. 2. Прочность сцепления различных типов ПКА и стали с бетоном различной прочности

Рис. 3. Прочность сцепления образцов ПКА без навивки и опесчанивания с бетоном различной прочности

Установлен следующий характер разрушения при вырыве арматурных стержней из бетона:

— вырыв арматурных стержней всех типов (кроме типа № из бетонов всех классов происходит по граничному с арматурой слою бетона, то есть носит когезионныи характер и потому ограничивается прочностью бетона на сдвиг, возрастающей с увеличением его класса. Из характера разрушения бетона при вырыве арматурных стержней следует, что сцепление бетона с поверхностью ПКА и стали выше когезионной прочности бетона в граничной зоне;

— вырыв стержней ПКА с наклеенной на цилиндрический стержень винтовой навивкой (№ 1-4) происходит в результате её сдвигового отрыва (среза) от «тела» стержня при испытании образцов бетона класса В 22.

5 и выше, причем разрушение происходит в 2 стадии: вначале при максимальной нагрузке вырыва происходит деформационное смещение стержня с отслоением нижних витков навивки, происходящее ввиду недостаточной прочности их склейки со стержнем ПКА.

Количество одновременно отслоившихся витков для различных типов ПКА различно, но их число возрастает с увеличением прочности бетона. На второй стадии при нагрузке 40-50 % от максимальной происходит «плавное» выдергивание стержня из бетонного цилиндра;

1. — вырыв стержней ПКА с предварительно удаленной навивкой происходит равномерно (с постоянной скоростью) после достижения определенной для каждого образца максимальной нагрузки. При этом усилие вырыва мало отличается от такового в стержнях с винтовой навивкой;
2. — вырыв стержней ПКА с навивкой (№ 1-4) из малопрочного бетона класса В 12.5 происходит равномерно без срыва навивки при достижении определенной нагрузки;
3. — в ходе исследований установлено, что образцы № 2 (с частично «втопленной» навивкой в стержень) выдергиваются из бетонного образца без разрушения навивки и её отслоения от стержня. По характеру разрушения бетона при вырыве ПКА № 2 близка к стальной арматуре периодического профиля;

— из сравнения усилий вырыва ПКА № 1, 3, 4 следует, что уменьшение шага навивки, и увеличение её угла к оси стержня снижает усилие вырыва из бетона всех классов, т.к. адгезия цементного камня к «эпоксидной поверхности» стержня выше прочности на сдвиг навивки;

— при выдергивании из бетона опесчаненных образцов (тип № 5) разрушение происходит в зоне контакта: и по бетону и по слою крупного песка на поверхности ПКА, вследствие среза его крупных зерен. Усилие вырыва стержней после удаления песчаной посыпки превосходит первоначальные у исходных образцов ПКА № 5;

— в результате испытаний образцов гладкой арматуры А-240, покрытой эпоксидным связующим (тип № установлено, что величины её сцепления с бетоном превышают значения сцепления стальной арматуры (тип № 7) при выдергивании из образцов аналогичного класса бетона на 30-50 %.

Данный факт свидетельствует о приоритетной роли сцепления бетона с поверхностью эпоксидного полимера.

Меньшие показатели сцепления у образцов № 8 по сравнению с образцами ПКА обусловлены частичным отслоением эпоксидного покрытия от поверхности стального стержня в процессе вырыва из бетона;

Выводы:

1. Сцепление ПКА с бетоном обеспечивается за счет адгезии цементного камня с эпоксидным покрытием, а не механическим зацеплением витков в бетонной матрице, в отличие от профилированной металлической арматуры. Устройство винтового (периодического) профиля ПКА путем наклейки пропитанного связующим жгута из базальтовых и стеклянных волокон нецелесообразно, поскольку эта навивка срезается с поверхности стержня при вырыве, а адгезия бетона к эпоксидному покрытию превосходит когезионную прочность бетона и достаточна для анкеровки ПКА в нем.
2. При анализе результатов испытаний установлено, что более целесообразным является профилирование самого стержня ПКА (аналогично типу № 2) путем его «обжатия» тонким жгутом с шагом 1-2 диаметра стержня. Это увеличивает удельную площадь контакта с бетоном, улучшает условия совместной работы ПКА с бетоном под нагрузкой, что позволит полнее реализовать прочностные свойства ПКА при работе в несущей конструкции.
3. Для полной реализации прочностных свойств ПКА целесообразно её использовать в высокопрочных бетонах класса В 40 и выше. Поскольку характер разрушения бетона при вырыве ПКА аналогичен таковому для стальной арматуры с периодическим профилем, то это позволяет при расчете величин анкеровки использовать методики, используемые для расчета анкеровки стальной арматуры периодического профиля.

Список литературы

1. ГОСТ 31384-2008. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. — М., 2008. — 44 с.
2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. — М, 2004. — 53 с.
3. ACI 440.3R-04 Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing or Strengthening Concrete Structures, — 2004. — 40 p.
4. RILEM/CEB/F1P Recommendations RC5: Bond test for reinforsing steel, 1. Beam Test, 1978.
5. ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкция. Технические условия. — М., 1994. — 14 с.
6. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. — М., 1991.-31 с.
7. Семченко А.С, Мешков В.З. и др. Особенности сцепленния с бетоном стержневой арматуры различных профилей. // БСТ Экспертиза, 2008, № 8. — 5 с.
8. Климов Ю.А., Солдатченко О.С, Орешкин Д.А. Экспериментальные исследования сцепления композитной неметаллической арматуры с бетоном. — Киев, 2010.

Khozin V.G. — doctor of technical science, professor E-mail: khozin@kgasu.ru

Piskunov A.A. — doctor of technical science, professor

E-mail: a.piskunov52@mail.ru

Gizdatullin A.R. — post graduate student

E-mail: antonchiks@mail.ru

Kuklin A.N. — post graduate student

• E-mail: labmost@kgasu.ru
• Источник:
• Kazan State university of Architecture and Engineering
• The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya St., 1
• Adhesion fiber-reinforced polymer bars with cement concrete
• Resume

Использование композитной стеклопластиковой арматуры для фундамента

Грамотные строители понимают, как важно внедрять в свою практику новые технологии и материалы. О композитной арматуре миру известно давно, но её массовый выпуск и применение взял старт лишь несколько лет назад. Мы расскажем об особенностях работы со стеклопластиковым армированием на примере фундамента.

Сильные и слабые стороны композитной арматуры

Не стоит ожидать, что какой-либо строительный материал окажется уникальным и унифицированным предложением.

Однако грамотное применение в соответствии с условиями эксплуатации позволяет добиться воистину выдающихся результатов.

Так и с композитной арматурой: используя её положительные качества и нивелируя отрицательные, можно обеспечить продолжительную эксплуатацию при меньших материальных затратах.

Главным достоинством стеклополимерной арматуры считается свойственный ей высокий предел разрушающего воздействия — почти в 2,5 раза выше, чем у стали.

Выполнять работу по компенсации растягивающих воздействий в бетонном массиве у композитной арматуры получается намного лучше, чем у стали.

Особенно если учитывать, что в ходе производства пластиковым стержням можно обеспечить фактуру поверхности, способствующую максимально эффективному сцеплению с бетонной массой.

Другой очевидный плюс — крайне высокая устойчивость к агрессивным средам.

Бетонные конструкции, перманентно находящиеся в условиях высокой увлажнённости или подверженные воздействию солевых растворов, в случае армирования композитными материалами имеют гораздо более продолжительный срок службы. Нельзя забывать и о проявлениях электролиза: диэлеткрические свойства пластика могут быть как плюсом, так и минусом.

Не обходится и без ложки дёгтя: стеклопластиковая арматура необратимо теряет свои свойства при нагреве. Это вынуждает пересмотреть целесообразность её применения с точки зрения пожарной безопасности. При нагреве до 150–200 °С армирование лишается своих прочностных свойств, если же в качестве связующего были применены термореактивные полимеры — арматура теряет прочность необратимо.

Ещё один недостаток композитной арматуры — низкий модуль упругости, то есть малое сопротивление изгибу. Из-за этого в конструкциях с сосредоточенными воздействиями требуется закладка стеклопластиковой арматуры в количествах, до 4-х раз превышающих норму содержания по сечению в сравнении со стальным армированием.

Преимущества в контексте фундамента

Гибкость полимерной арматуры допускает её транспортировку в катушках, таким образом длина отдельно взятого элемента практически не ограниченна. В совокупности с малым весом материала (в 3–4 раза меньше, чем у стали) все прочие свойства обеспечивают дешевую доставку без использования длинномерных транспортных средств, а также высокое удобство в работе.

Фундаменты не подвергаются воздействию открытого пламени и высоких температур при пожаре, из-за чего низкая термостойкость не является существенным недостатком.

Высокая гибкость арматуры может иметь значение только при работе в конструкциях, имеющих узлы сосредоточенных воздействий, например при устройстве ростверков.

Однако восстановить устойчивость бетона к изгибающим нагрузкам можно посредством закладки относительно небольшого количества стального армирования, либо же попросту увеличив число свай.

Гораздо важнее для фундаментов коррозионная устойчивость стеклопластика. Она не так важна при последующей гидрофобизации и гидроизоляции бетона, тем не менее, подверженность ленточных фундаментов разрыву из-за увеличения корродирующего металла в объёме можно не учитывать в случае использования полимерного армирования.

Стеклопластик оптимально подходит для устройства плавающих фундаментов на участках без дренирования и при высоком содержании в верховодке химически активных соединений.

Даже при обычных условиях использование стеклопластикового армирования позволяет снизить защитный слой бетона до минимальных 15–20 мм, тем самым делая возможным вынос армирования в зону максимально эффективного восприятия нагрузок.

Расчёт композитного армирования

Если методики расчёта стального армирования хорошо освоены большинством строителей, проектирование фундаментов со стеклопластиковой арматурой до сих пор считается недостаточно освещённой темой. Причина тому — отличающиеся физико-механические свойства арматуры, которые пока не учтены в большинстве действующих строительных нормативов.

Простейший способ расчёта композитного армирования — метод равнопрочной замены, при которой стальные стержни заменяют стеклопастиковыми с уменьшением типоразмера на два значения (то есть 8 мм вместо 12 мм или 14 мм вместо 18 мм).

Однако расчёт сложных фундаментов рекомендуется выполнять по общей схеме с нуля, дабы не упустить из виду существенную разницу в величине модуля упругости.

Первая часть расчёта фундамента содержит определение воздействий на основание постройки и выполняется так же, как и для железобетонных конструкций. Вторая часть начинается с определения достаточных размеров сечения элементов бетонных конструкций и здесь можно наблюдать первые отличия.

Поскольку сопротивление растяжению у стеклопластиковой арматуры выше, а защитный слой — минимален, достаточная площадь сечения оказывается на 25–30% ниже нормативного минимума для железобетонного изделия при равном сечении армирующих элементов. Это не относится к определению ширины нижней плоскости фундамента, которая всегда определяется по действующим нагрузкам и опорной способности грунта.

Поэтому при армировании композитной арматурой выгодно обратить внимание на фундаменты сложных сечений.

Следующий этап — выбор равнозначной замены стальному армированию, который заключается в сохранении не только прочностных, но и всех остальных физико-механических качеств.

Основной нюанс в том, что стеклопластиковая арматура испытывает в 3–4 раза большее линейное удлинение прежде, чем перестаёт сопротивляться разрушающему воздействию.

Это означает, что общее сечение армирующих элементов в зоне восприятия растягивающих нагрузок должно быть соответственно выше, чем при использовании стальной арматуры.

Выгода от использования стеклопластикового армирования в таком случае выражается только высокими допусками по раскрытию трещин — для полимерного армирования контакт с воздухом или влагой не критичен, однако нельзя упускать из виду воздействие на бетон морозных сил. Общая же тенденция такова: результаты экономии на объёме бетонной смеси следует направлять на усиление композитного армирования в обозначенных зонах.

Правила работы с материалом

Отличия в работе с полимерным армированием заключаются не только в методике расчёта, но и в приёмах обработки материала. В частности:

• Резка стеклопластиковой арматуры должна выполняться либо горячим резаком, либо болторезом. Пиление полимерной арматуры любыми способами приводит к образованию вредной микроскопической стружки.
• Гибка арматуры допускается только при изготовлении элементов конструкционного армирования. Ее выполняют нагревом изгибаемого участка до 100–120 °С с помощью электрического фена с последующим естественным охлаждением после принятия изделием требуемой формы.
• При хранении композитной арматуры следует обеспечить ей защиту от прямых солнечных лучей и высоких температур.
• При разматывании арматуры следует учитывать её высокую упругость. Чтобы снять напряжение в витках, конец арматуры следует временно закрепить к корпусу катушки метровым отрезком цепи. Если бухта поставляет без катушки, перед разрезанием фиксаторов необходимо закрепить на бухте 2–3 проволочных кольца, не препятствующих проскальзыванию стержней.

Вязка пространственных армирующих конструкций

Процесс сборки каркаса из стеклополимерной арматуры решительно отличается от вязки металлической. Корнем большинства отличий выступает практически неограниченная длина стержней: параллельная связка прутьев применяется крайне редко.

Из-за этого каркас для всего изделия гораздо удобнее вязать по месту, а после сгружать в опалубку.

Этому также способствуют малый вес и стойкость к коррозии: для сохранности стеклопластиковой арматуры достаточно лишь укрыть её от солнечного света.

Подготовку деталей каркаса, как и в случае со стальными стержнями, следует производить до начала сборки, то есть все работы ведутся преимущественно мануфактурным методом.

Сведения рядов на углах и примыканиях следует выполнять вязкой перекрестий, а при необходимости увеличить погонаж — параллельным связыванием с перехлестом не менее 20 диаметров. Перекрестия вяжутся оплетанием каждого из перпендикулярных прутьев кольцом, которое стягивает арматуру межу собой.

Для параллельного связывания устанавливается 3–5 опоясывающих хомутов в 2 витка. Можно использовать в этих целях как нейлоновые стяжки, так и ПЭТ-ленту с её последующей термоусадкой.

При необходимости включения в арматуру анкеровок сложной формы, их изгибают из металла, либо используют фабрично согнутые изделия в тех сочленениях конструкции, где стеклопластиковая арматура сможет выполнять свою работу. При этом необходимо увеличить толщину защитного слоя в месте установки стальных элементов, а связку разнородных материалов выполнять полимерной проволокой.

Свойства стеклопластиковой арматуры в бетоне

Скольжению композитной стеклопластиковой арматуры в бетоне препятствует сцепление между ними (сопротивление сдвигу).

Надежное сцепление – это основной фактор, обеспечивающий совместную работу стеклопластиковой арматуры и бетона, и позволяющий им работать под нагрузкой как единому монолитному телу.

Отсутствие растяжения у стеклопластиковой арматуры – еще один серьёзный аргумент в пользу сохранения несущей способности бетонной конструкции с каркасом из стеклопластиковой арматуры.

При использовании стальной арматуры, при отсутствии сцепления, образование первой трещины влечет за собой возрастание удлинений на всем протяжении растянутой арматуры, что приводит к резкому раскрытию образовавшейся трещины, сокращению высоты сжатой зоны, снижению несущей способности.

В различных опытах сила сцепления арматуры с бетоном определялась сопротивлением скольжению забетонированного стержня при его выдергивании или выталкивании. Как показали опыты, сила сцепления меняется в широких пределах и в основном зависит от трех факторов:

• Ø склеивания арматуры с бетоном, благодаря клеящей способности цементного состава (адгезия);
• Ø сил трения, возникающих на поверхности арматуры благодаря зажатию стержней в бетоне при его усадке;
• Ø сопротивления бетона усилиям среза, возникающим из-за наличия неровностей и специальных выступов на поверхности арматуры.

Наибольшее влияние на сцепление оказывает третий фактор – он обеспечивает около 65% от общей величины сцепления. Первый фактор оказывает меньшее влияние – до 35% всей силы сцепления.

Композитная стеклопластиковая арматура периодического профиля с шероховатой поверхностью производства ООО «Обнинский Завод Композитных Материалов» обладает более высоким и надежным сопротивлением скольжению благодаря зацеплению и заклиниванию ее выступов в бетоне.

Наша стеклопластиковая арматура периодического профиля на 100% произведена только из высококачественных иностранных материалов самого высокого качества.

По сравнению с стальной арматурой стеклопластиковая арматура периодического профиля производства ООО «Обнинский Завод Композитных Материалов» обладает до 2 раз большей силой сцепления с бетоном.

Свойства стеклопластиковой арматуры — важно знать!

При покупке стеклопластиковой арматуры особое внимание стоит уделить материалам, из которых изготовлена арматура. От качества этих материалов на 99% зависит адгезия арматуры и бетона.

Покупая некачественную арматуру по низкой цене у непроверенных “кустарных” производителей Вы рискуете через 2-3 года получить образование трещин и, как следствие, дополнительный расход средств на ремонт или переделывание конструкции.

Продукция ООО «Обнинский Завод Композитных Материалов» полностью соответствует высоким европейским стандартам качества, что подтверждает сертификат соответствия ГОСТ.

Стеклопластиковая арматура производства ООО «Обнинский Завод Композитных Материалов» на 100% производиться только из иностранных компонентов. ООО «Обнинский Завод Композитных Материалов» — единственный композитный завод в России, которых напрямую сотрудничает с самыми крупными мировыми производителями стекловолокна – это китайская компания «Jushi» и американская «Owens Corning».

В различных опытах сопротивлению «на разрыв» стекловолокна компаний «Jushi» и «Owens Corning» показали превосходство в прочностных характеристиках в 2-3 раза выше чем у конкурентов.

Почти 2/3 от общей массы в 1 погонном метре композитной арматуры составляет стекловолокно. Стекловолокно – этоуникальный строительный материал, который изготавливают путем расплавления неорганического стекла. Качество и сопротивление «на разрыв» стекловолокна играют главную роль в прочности конструкции с применением стеклопластиковой арматуры.