Защитный слой стеклопластиковой арматуры

Пластиковая арматура на западе активно применяется в строительстве около сорока лет. Знали о ней и в СССР, однако использовать не спешили — в Союзе скептически относились к революционным новшествам. Но сейчас крупные застройщики, а с ними и более мелкие подрядчики, применяют пластиковую арматуру для фундамента.

Что собой представляет стеклопластиковая арматура

Стеклопластиковая арматура для фундамента — это своеобразный многожильный канат, нити которого изготовлены из полимеров, базальта, и покрыты пластиковой оболочкой. Углеволокно и стеклонит на разрыв прочнее стали в 3 и более раз.

Разновидности композитной арматуры

В продаже имеется композитная арматура для фундамента следующих типов:

• стеклокомпозит — АСК;
• углекомпозит — АУК;
• базальтовая — АБК;
• комбинированная — АКК.

Поставляется пластиковая арматура, намотанной на катушки, либо отрезками по 12 метров. Толщина прута варьируется от 4 до 32 мм.

В зависимости от назначения стеклопластиковая арматура выпускается разной толщины

Плюсы и минусы

Наиболее полное представление о пластиковом армировании даст рассмотрение преимуществ и недостатков, свойственных материалу. Сначала о хорошем:

• высокая переносимость воздействия влаги;
• прочность материала выше, чем у металла;
• малая удельная масса;
• срок службы выше, чем у арматуры из традиционных материалов;
• эксплуатация в широком температурном диапазоне, от -60 до +200°С;
• использования бухт позволяет работать с прутом любой длины;
• материал соответствует самым высоким стандартам экологической чистоты;
• фактор экономичности;
• композитная арматура не подвергается магнитному воздействию;
• обладает диэлектрическими качествами;
• для работы со стеклопластиком не нужна сварка;
• доступность композита.

Характерные минусы:

• опять температурный режим. Нижнее пороговое значение только — 60°С;
• недостаточная прочность при воздействии на излом (поперечные нагрузки). Там, где металл согнется, пластиковая арматура сломается, так что этот материал не используют в несущих конструкциях и перекрытиях;
• композит нельзя согнуть малым углом, он сломается;
• для работы необходимы специальные элементы.

  Что такое плавающий фундамент и как построить своими руками

Расчет материалов

Большинству строителей, имеющих минимальный опыт работы с монолитами, хорошо знакомы методы расчета металлической арматуры, чего не скажешь о пластиковой. Свойства композитов отличаются от стали, и не учтены во многих действующих нормативах.

Наиболее простым является расчет по методу равноценной замены. То есть, вместо металлической арматуры заданного в документации диаметра, используют более тонкую пластиковую: вместо 12 мм стали — 8 мм композита, вместо 18 мм стандартного материала — 14 мм композита.

Но это рекомендация для частных случаев и, скорее, общая. Сложные монолитные конструкции нужно просчитывать с нуля, чтобы не упустить из виду различия в величине модуля упругости.

Сравнение металлической и композитной арматуры

Вычисляют давление, оказываемое на основание здания. Делают это таким же образом, что и для железобетонных элементов. После чего рассчитывают величину сечения ж/б узлов. По той причине, что сопротивление растяжению у пластика выше, а защитный слой меньше, площадь сечения примерно на 25-30% ниже данного показателя для ж/б изделий, при одинаковых армирующих элементах.

Правило неприменимо к вычислению размеров нижней проекции фундамента. Этот показатель всегда просчитывают, исходя из действующих нагрузок и опорной способности поверхности земли. По этой причине, при использовании стеклопластика, предпочтительнее делать фундамент сложной конфигурации.

Далее выбирают равнозначную замену металлической арматуры. Композит должен соответствовать всем необходимым физико-механическим показателям.

Обратить внимание следует на тот факт, что пластиковая арматура переносит линейное воздействие на 200-300% выше, чем металлическая, прежде чем прекращает бороться с разрушающим воздействием.

Поэтому суммарное сечение пластиковой арматуры в месте приложения растягивающих нагрузок делают большим, чем при традиционном армировании.

В этом случае использование пластикового армирования оправдывает себя только большими допусками по величине трещин. Для стеклопластика воздействие воздуха не столь разрушительно, как для металла. Но стоит учитывать низкие температуры. В результате остаток бетона пойдет на усиление стеклопластикового армирования в проблемных местах.

  Как сделать фундамент из покрышек своими руками

Для вычисления деформативности делят показатель прочности на коэффициент упругости. Прочность пластиковой арматуры составляет Rs=1000 Мпа, модуль упругости Es=5000 Мпа. Показатель деформативности равен 0,02 (2%).

Имейте ввиду!

Так как не существует нормативной базы по пластиковым армирующим элементам, их делают с запасом прочности.

Технология армирования

Меньший удельный вес и возможность работы с отрезками любой длины делают работу с композитом легче, чем с металлом. И, как уже подчеркивалось, качества материала позволяют использовать более тонкую пластиковую арматуру.

Сам процесс армирования фундамента состоит из нескольких этапов:

• монтаж опалубки;
• разметка высоты заливки бетона;
• вязка каркаса фундамента;
• заливка бетонной смеси;
• демонтаж опалубки.

Опалубку собирают согласно чертежу будущего фундамента. От правильной формы конструкции зависит конечная конфигурация фундамента. Если для монтажа опалубки применяются ДСП, USB, фанера или доска, лучше покрыть щиты пергамином. Тогда их можно использовать многократно.

Внутри готовой опалубки отмечают высоту заливки фундамента по всему периметру конструкции.

Вязка под ленточный фундамент

В проектной документации для фундамента указывают схему армирования и диаметр прута. При использовании стеклоарматуры для фундамента допустимо взять прутья одним размером меньше. Каркас укладывают и собирают на выровненном грунте, согласно расчетам и чертежам. Ход работ выглядит таким образом:

1. Нарезают пластиковые прутья требуемой длины, в соответствии с чертежом. Заготовки размещают на подложки высотой 35-50 см над уровнем земли.
2. Согласно чертежу размещают поперечные перемычки, закрепляют их с продольными элементами пластиковыми стяжками. Это нижний ряд пространственного арматурного каркаса.
3. Аналогичным способом делают точно такую же решетку, кладут ее на нижнюю, вырезают вертикальные распорки необходимой длины.
4. Первую стойку-распорку крепят в углу решеток, следующую — на расположенном рядом горизонтальном соединении.
5. Если количество горизонтальных уровней больше, чем два, после фиксации второй решетки на требуемой высоте крепят следующую. В этом случае вертикальная стойка одна на несколько уровней.
6. Дно траншеи заполняют подушкой из песка и щебня, и уплотняют ее. Сверху укладывают слой геотекстиля или гидроизоляции. На них монтируют каркас.

При армировании ленточного фундамента необходимо уделить особое внимание углам

Имейте ввиду!

Края арматуры из пластика не должны находиться ближе чем в 35-45 см от опалубки, сплошной внешний слой бетона необходим для нормальной эксплуатации, это увеличивает срок эксплуатации сооружения. Для этих целей имеются специальные пластиковые зажимы.

Вязка под плитный фундамент

При строительстве плитного фундамента применяют горизонтальное армирование. Характерная черта такого решения — отсутствие сгибов и примыкающих участков. Чаще всего представляет собой пару сеток, размещенных одна над другой, разделенных вертикальными распорками.

Обычно плитный фундамент армируется в два слоя

Собирают конструкцию на месте укладки фундамента. Порядок действий выглядит таким образом:

1. Вяжут нижнюю решетку, там, где она и будет находиться. Под нее подкладывают подставки.
2. Изготавливают верхнюю пластиковую сетку, укладывают на нижнюю.
3. Нарезают вертикальные распорки, устанавливают их между нижней и верхней решеткой, и фиксируют.

  Что такое фундамент УШП: технология строительства

Заливка бетона

Технологически данная операция не отличается от работы с металлической арматурой. Нужно учитывать, что арматура из стеклопластика менее прочна при боковом радиальном давлении, так что уплотнять бетон вибратором нужно осторожно, не допуская повреждения стеклопластика.

Чтобы не нарушить конфигурацию пластиковой армирующей конструкции, не следует применять ручную трамбовку. Уплотнять залитую бетонную смесь нужно равномерно и аккуратно.

Опыт применения композитной арматуры, сочетание ее достоинств и недостатков, дает возможность сделать выводы, что использование материала полностью оправдывает себя при строительстве фундамента.

Сфера применения материала не столь широкая, как у металла, но для армирования фундамента это вполне подходящий вариант. С материалом удобно работать, если необходимо сделать сооружение больших размеров, а укладкой каркаса придется заниматься самому, без помощников.

Поставка в бухтах позволяет использовать прутья любых размеров, а малая масса делает работу с материалом легче, чем с традиционным металлом.

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте

Материалы, получаемые путём соединения в массе сырья природного происхождения и органики, называют полимерными композитами. Одним из таких материалов является стеклопластик – полимер на основе синтетических смол, армированный волокнами из расплавленного стекла.

Суть такого смешения заключается в получении композита с отменными физико-химическими и механическими характеристиками, который нашёл широкое применение в строительстве.

В частности, при возведении малоэтажных зданий стеклопластиковая арматура для фундамента – лучший выбор, и далее мы расскажем, почему.

Своё название стеклопластик приобрёл из-за стеклянных волокон, коими армируется полимерная матрица. В качестве связующего при его производстве могут применяться смолы самого разного происхождения: эпоксидные, фенольные, фурановые. Как вариант, могут использоваться термопласты типа полиэтилена, полиамида, полипропилена или эластомеры (искусственные каучуки).

Наполнителем могут служить не только короткие стеклянные волокна, но и цельные нити, ленты, жгуты, ткани (последний вариант называется стеклотекстолитом).

В первых стеклопластиках, которые появились ещё лет 90 назад и применялись исключительно в радиопромышленности, количество наполнителя было небольшим и было призвано лишь устранить хрупкость полимерной основы.

Позднее, когда композит стал применяться в строительстве, содержание в нём волокон увеличилось до 80%, а роль матрицы свелась к роли склеивающего материала.

Одним из важных для строительства качеств является невысокая цена стеклопластика – и это не только в сравнении с металлической арматурой, но и на фоне других видов композиционных материалов. Поэтому его широко используют не только в строительстве, но и авиа- и судостроении, производстве окон и дверей, спортинвентаря и бытовых предметов.

• Свойства стеклопластика зависят от его конкретного состава, длины и диаметра стекловолокна, его процентной пропорции со связующим, технологии производства. Все эти факторы влияют на итоговые характеристики готового композита: его плотность и теплопроводность, прочность на растяжение, химическую стойкость и диэлектрические свойства.
• На прочность и упругость СПА влияет направленность волокон, которые могут располагаться взаимно параллельно или быть перекрёстными. Наилучшими показателями обладают стеклопластики на эпоксидном связующем с волокнами, направленными в одну сторону.
• Вариант, когда нагрузка прикладывается вдоль волокон, наиболее надёжный, поэтому в стержневой арматуре наполнитель располагается по её длине. Изменяя направленность волокон, можно варьировать и свойства стеклопластика в соответствии с воспринимаемыми нагрузками.
• При неориентированном расположении, волокна используются рубленные и наносят их на форму одновременно с матрицей. У таких стеклопластиков меньше содержание наполнителя, но состав более однороден, а механические и физические свойства более стабильны.
• Стеклопластиковую арматуру изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 31938. Минимальный диаметр 4 мм, максимальный 32 мм, и она, как и металлическая, может иметь разные варианты периодического профиля, чтобы обеспечить высокую прочность сцепления с бетоном.
• Стержни небольшого диаметра (до 8 мм) выпускаются в бухтах, остальные – в виде мерных стержней длиной 50-1200 см. Согласно стандарту, композитная арматура для строительства должна изготавливаться из термореактивной смолы и содержать минимум 75% наполнителя по массе.

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Кроме стеклопластика по тому же стандарту изготавливается ещё 4 вида композитов – на основе базальта, угля, арамида и их сочетаний. Свойства у этих наполнителей них разные, поэтому для каждого вида свои требования по физико-механическим свойствам.

Для стеклопластика и базальтопластика, которые в основном и применяют в строительстве, минимальный набор характеристик выглядит так:

1. предел прочности на растяжение 800 мПа;
2. модуль упругости 50000 мПа;
3. предел прочности на сжатие 300 мПа;
4. прочность при срезе 150 мПа.

Как и у любого материала, у стеклопластиковой арматуры есть не только достоинства, но и недостатки. К достоинствам можно отнести:

• коррозионную устойчивость;
• высокую прочность на разрыв;
• длительный срок службы;
• малый удельный вес, снижающий расходы на транспортировку и перемещение внутри объекта;
• стабильность характеристик при положительных и отрицательных температурах;
• гальваническую и химическую стойкость;
• отсутствие статического электричества и диэлектрические свойства;
• экономичность.

Недостатком стеклопластика является невысокая прочность на срез (изгиб) – он ломается там, где металлический прут просто согнётся. По этой причине, композит не применяют для армирования конструкций, не имеющих опоры по всей площади: плит перекрытий, рандбалок, ригелей и т. д.

Предельная температура нагрева тоже не высока, поэтому при воздействии открытого огня композитная арматура внутри бетона разрушится быстрее, чем стальная. Однако после такого пожара наземная часть дома всё равно не устоит, поэтому, какая арматура в фундаменте, уже не имеет значения.

В современном строительстве композитная арматура применяется довольно широко. В первую очередь это монолитные фундаменты малоэтажных домов: плиты, ленты и столбы.

При их армировании стальные стержни можно с выгодой заменить равнопрочными стеклопластиковыми прутами меньшего диаметра, что даст немалую финансовую экономию.

Если при этом не увеличивать шаг арматуры, получится ещё и весьма солидный запас прочности.

Равнопрочная замена металлических стержней на стеклопластик

Кроме фундаментов, стеклопластиковые стержни можно применять для армирования:

• бетонных полов;
• отмостки;
• армопоясов;
• в качестве гибких связей при соединении слоёв в двухслойной кладке (например, газобетон-кирпич);
• для горизонтального армирования рядов газобетонной кладки;

Стеклопластиковые стержни можно использовать для армирования газобетонной кладки

• монолитных перекрытий в комбинации с металлической арматурой (стеклопластиковая монтируется только в верхнем уровне каркаса);
• бетонной чаши бассейна;
• садовых бетонных дорожек;
• площадки для парковки машины;
• железобетонных элементов забора.

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Обратите внимание: Количество арматуры, необходимое для усиления бетонного монолита фундамента, рассчитывается по одному принципу – как для металла. Просто, если будет использоваться композит, пользуются таблицей взаимозаменяемости.

Расчёт производится, как для стальной арматуры

Расскажем, как рассчитать количество арматуры. Для примера возьмём плоскую фундаментную плиту толщиной 250 мм, размером в плане 9х9 м.

• В каркасах плит, которые имеют толщину больше 15 см, шаг между стержнями в сетке может составлять 40*40 см. Так как расчёты у нас простейшие и непрофессиональные, предусмотрим запас прочности и возьмём шаг минимально допустимый – 20*20 см. Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор Меньший размер ячеек сеток даст возможность не делать усилений в зонах опирания стен, а распределить всю арматуру равномерно.
• Плита у нас квадратная, поэтому в продольном и поперечном положении будет одинаковое количество стержней. Учитывая толщину защитного слоя бетона с двух сторон, делим размер плиты на размер ячейки, и получаем количество стержней: (900 см — 3,5 см х 2) : 20 см = 45 стержней.
• Учитывая, что другая сторона фундамента имеет такой же размер, 45 умножаем на 2, и получаем 90 стержней на один уровень армирования. Так как уровней два, стержней понадобится 180 штук.

Стальную арматуру для фундамента дома обычно берут диаметром 12 мм. Равнопрочный ей композит будет иметь диаметр 8 мм. Такую арматуру продают в бухтах, поэтому очень удобно производить нарезку стержней заданной длины.

Стеклопластиковую арматуру нельзя сваривать, можно только вязать, поэтому главным инструментом, применяемым в монтаже, будет специальный вязальный крючок, закреплённый на деревянной или пластиковой рукоятке.

Инструмент может иметь различное исполнение и размер, поэтому цена значительно варьируется.

Самый недорогой вязальный крючок стоит 150-200 руб, а чтобы свободно пользоваться им, нужно всего лишь немного набить руку.

При большом объёме работ можно приобрести аккумуляторный вязальный пистолет, заряженный проволочной катушкой — правда, инструмент слишком дорогой для однократного использования.

Монтажники часто приспосабливают для этой цели шуруповёрт с установленным на него самодельным крючком из большого гвоздя. Придерживать проволоку и делать скрутки удобнее всего клещами.

В целом на одно соединение уходит не более 4-5 секунд.

Для сборки каркаса из стеклопластиковой арматуры понадобится отожжённая проволока диаметром 1,2 мм или пластмассовые стяжные хомуты. Нужны так же пластиковые фиксаторы, за счёт которых вокруг «скелета» фундамента создаётся бетонный защитный слой.

Нижняя подставка за счёт своей формы называется стульчик – стержень просто укладывается на её горизонтальную часть. Боковой фиксатор имеет форму звёздочки, за счёт лучей которой и обеспечивается необходимый отступ.

В центре у неё есть отверстие, в которое и продевается прут арматуры.

Нижний ряд арматуры на подставках

Каркас любой конструкции является её основой, и очень важно зафиксировать его в определённом положении — а чтобы он сохранял свою пространственную форму, все элементы должны быть надёжно закреплены между собой. Так как соединять стеклопластиковые стержни с помощью сварки нельзя, остаётся только вязка. Кстати, если для этой цели использовать пластиковые хомуты, вязальный крючок и вовсе не понадобится.

Вот как выглядит весь процесс работ пошагово:

1. Бухту с арматурой разматывают и нарезают на отрезки заданного размера.
2. Под поперечные прутья нижнего уровня устанавливаются фиксаторы. Интервал между ними должен быть таким, чтобы стержни не прогибались. При диаметре арматуры 8 мм это порядка 80-90 см.
3. Поверх фиксаторов раскладываются поперечные стержни нижнего ряда.
4. В местах их пересечения с продольными прутами выполняются соединения проволокой или пластиковыми стяжками.
5. Затем устанавливаются вертикальные элементы, за счёт которых обеспечивается отступ верхней сетки от нижней. При сборке каркасов плит для этой цели можно использовать как готовые покупные плоские каркасы, так и элементы типа «лягушка».
6. На поддерживающие элементы укладываются и привязываются ряды верхней арматуры.
7. Если это плита, торцы сеток 1 и 2 рядов соединяются П-образными хомутами.

Плита является плоской конструкцией с большой площадью, поэтому при сборке её каркаса вместо отдельных стержней можно установить готовые сетчатые карты и связать их между собой. Это очень ускорит работу, но обойдётся дороже, поэтому многие подрядчики всё же производят сборку из отдельных стержней.

В отличие от длинномерных каркасов под ленты и столбы, сетки для плиты собирают по месту, иногда используя в качестве подставок пятаки нужной толщины, нарезанные из пластиковой трубы.

Если плита ребристая, каркас для выступающих частей собирается отдельно, по принципу ленточного, а укрупнённые фрагменты закладываются в вырытые в грунте углубления.

Только после этого начинают собирать горизонтальную часть каркаса, обязательно фиксируя её выпуски к арматуре рёбер.

Схема каркаса ребристой плиты

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Стеклопластиковую арматуру можно сочетать с металлической. Если вы не находите в продаже подставок-лягушек или плоских каркасов из композитного материала, вполне можете использовать металлические. То же самое касается и хомутов, с помощью которых формируют остовы смотрящих вниз рёбер или верхнего ростверка.

По сути, сборка каркаса ленты особо ничем не отличается от плиты. Единственное принципиальное отличие заключается в том, что у неё имеются угловые соединения и пересечения наружного контура с поперечными стенками, которые нужно правильно обустроить. Выполняют их с помощью Г- или П-образных элементов, позволяющих сделать плавный переход арматуры из одной плоскости в другую.

Длина этих элементов, которые невозможно изготовить на объекте, а нужно покупать вместе с арматурой, должна быть такой, чтобы обеспечить нахлёст не менее 50 диаметров арматуры. Если части длинномерного каркаса могут для удобства собираться на отдельной площадке, а потом уже устанавливаться в опалубку, то арматуру в местах пересечений придётся привязывать на месте.

Варианты соединений частей ленточного каркаса

Так как стеклопластику приходится на стройплощадке конкурировать с металлом, застройщики интересуются, как различаются их характеристики. Многих настораживает более низкая цена композита.

Не надо быть специалистом, чтобы увидеть в таблице, что по большинству пунктов стеклопластик имеет лучшие характеристики. Подкачал только модуль упругости – величина нагрузки, при снятии которой материал может без проблем восстановить свою форму.

Металл в этом плане более вынослив, поэтому при формировании конструкций ответственных сооружений используют всё же стальную арматуру.

Хотя того модуля, что есть у стеклопластика, для фундамента частного дома вполне достаточно — с этим согласны все инженеры.

Минусом композита является и его способность сильно расширяться при нагревании, однако в сфере жилищного строительства материал, да ещё защищённый слоем бетона, таким воздействиям не подвергается. Зато каркас из стеклопластика обойдётся почти в три раза дешевле металлического – а это весомый аргумент в пользу данного материала.

Рекомендации по применнию композитной арматуры в строительстве

Расчет и конструирование бетонных, каменных и армокаменных конструкций с применением композитной стеклопластиковой арматуры следует проводить в соответствии с СП 63.13330, СП 15.

13330, с учетом конструктивно-технологических решений по применению композитной стеклопластиковой арматуры в бетонных конструкциях и ее характеристик, отражающих специфические свойства данного вида арматуры и особенности ее работы в бетоне.

Расчеты и конструирование фундаментов, тоннелей, мостов, подпорных стен, других геотехнических сооружений и конструкций с применением композитной стеклопластиковой арматуры следует производить в соответствии с требованиями нормативных документов для конкретного типа конструкций.

Применение композитной арматуры в бетонных конструкциях

В бетонных конструкциях композитная арматура может применяться в виде отдельных стержней, плоских сеток или объёмных каркасов

Применение композитной арматуры в наружных стеновых панелях

В наружных стеновых панелях композитную арматуру следует применять преимущественно в виде сеток. В случае невозможности получения готовых сеток они изготавливаются на месте применения.

Вязка сетки из композитной арматуры

Крепление стержней сетки осуществляется вязальной проволокой или пластиковыми хомутами.

Определение толщины защитного бетонного слоя конструкции

Толщину защитного бетонного слоя конструкции следует назначать из условия совместной работы композитной стеклопластиковой арматуры и бетона, а также требований огнестойкости и пожарной безопасности в соответствии с правилами:

• Толщину защитного слоя следует назначать из условия совместной работы композитной стеклопластиковой арматуры и бетона в соответствии с требованиями СП 63.13330, обеспечения анкеровки композитной стеклопластиковой арматуры в бетоне и возможности устройства стыков стержней из АНК, а также требований огнестойкости и пожарной безопасности для конкретного типа конструкций по СП 118.13330 и СНиП 21-01-97*.
• Толщина защитного слоя бетона должна приниматься не менее диаметра стержня из композитной стеклопластиковой арматуры и не менее 10 мм.
• Толщина защитного слоя бетона при температуре нагрева от 100 º С до 200 ° C должна быть увеличена на 5 мм и приниматься не менее 1,5 диаметра стержня из композитной стеклопластиковой арматуры. Толщина бетонного слоя до композитной стеклопластиковой арматуры с точки зрения коррозии не нормируется.
• При бетонировании конструкций с применением композитной стеклопластиковой арматуры проектная толщина защитного слоя обеспечивается расположением опалубки или установкой фиксаторов из цементно-песчаного раствора, теплостойких и щёлочестойких полимерных материалов, например, из полиэтиленовых труб по ГОСТ 18599

Применение композитной арматуры совместно с металлической арматурой

В бетонных конструкциях вместе с композитной стеклопластиковой арматурой допускается установка стальной арматуры, стальных арматурных и закладных изделий

Закладные элементы применяемые совместно с композитной стеклопластиковой арматурой в случае конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред

В конструкциях с композитной стеклопластиковой арматурой, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействий агрессивных сред, следует использовать стальные арматурные и закладные изделия из нержавеющих сталей, либо с защитными покрытиями в соответствии с требованиями СП 28.13330.

Класс и вид бетона применяемый при использовании композитной арматуры

Для бетонных конструкций с композитной стеклопластиковой арматурой рекомендуется применять класс бетона по прочности не ниже В15

Марка бетона по морозостойкости в конструкциях с применением композитной стеклопластиковой арматуры

В конструкциях с применением композитной стеклопластиковой арматуры, марки бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды в соответствии с СП 63.13330.

Требования по ширине раскрытия трещин к конструкциям выполненным из композитной стеклопластиковой арматуры

В соответствии с ГОСТ 31384 и СП 28.13330 к конструкциям, армированным композитной стеклопластиковой арматурой, не предъявляются требования по ширине раскрытия трещин. Предельно допустимую ширину раскрытия трещин следует устанавливать в соответствии с СП 63.

13330, исходя из конструктивных требований, эксплуатационной пригодности, эстетических соображений, наличия требований к проницаемости конструкций, а также в зависимости от длительности действия нагрузки.

Для массивных гидротехнических сооружений предельно допустимое значение ширины раскрытия трещин не должно превышать 0,5 мм.

Предельные прогибы и перемещения бетонных конструкций выполненных с применением композитной стеклопластиковой арматуры

Предельные прогибы и перемещения бетонных конструкций с армированием композитной стеклопластиковой арматурой, регламентируются общими требованиями согласно СП 20.13330, исходя из конструктивных, технологических, физиологических и эстетико-психологических факторов.

Резка композитной арматуры

Резка композитной арматуры осуществляется при помощи болгарки с диском для резки керамики или металла.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=PadzpsSAkmku0026t=32s

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.

Инструкция по применению композитной стеклопластиковой арматуры

Конструкции с применением стеклопластика принято рассчитывать с соответствии с СП 63.13330, СП 15.13330, в этой нормативно-технической документации описаны решения с учетом особенностей композитной стеклопластиковой арматуры и её работы в бетонных конструкциях.

Применение стеклопластиковой арматуры в конструкциях из бетона

В конструкциях из бетона композитная стеклопластиковая арматура применяется как штучно, так и в сетке или объёмной конструкции.

Армирование стеклопластиковой арматурой стеновых панелей

В стеновых панелях композитная арматура рекомендована к применению строго в виде сетки, как произведенной в заводских условиях, так и в связанной на месте строительных работ.

Вязка композитной стеклопластиковой арматуры в сетку

Композитная стеклопластиковая арматура скрепляется между собой в сетку с помощью вязальной проволоки или нейлоновых (пластиковых) хомутов.

Толщина защитного бетонного слоя и её определение

Обычно эта величина определяется из эксплуатационных условий объекта в котором будет совместная работа бетона и стеклопластиковой арматуры и, конечно же, из необходимых требований к огнестойкости и пожарной безопасности. Следует так же придерживаться следующих правил:

Толщина защитного слоя назначается в условиях совместной работы стеклопластика и бетона в соответствии СП 63.13330, обеспечения анкеровки стеклопластиковой арматуры в бетоне и возможности устройства стыков арматуры и обязательных требований огнестойкости и пожарной безопасности для каждого конкретного вида строительной конструкции по СП 118.13330 и СНиП 21-01-97

Толщина защитного слоя увеличивается на 5 мм в случае нагрева арматуры в диапазоне температур от 100 º С до 200 ° С. При этом толщина слоя должна составлять не менее 1,5 диаметров стеклопластиковой арматуры (арматура ГОСТ измеряется по толщине стержня!). В плане коррозийности толщина бетонного слоя не нормируется.

При заливке фундамента с применением стеклопластиковой арматуры толщина защитного слоя должна быть обеспечена самой сформированной опалубкой или фиксаторами из теплостойких и щелочестойких материалов.

Совместная работа стеклопластиковой арматуры и металлической в бетонных конструкциях

В конструкциях из бетона возможно использование стальной арматуры и металлических закладных изделий вместе со стеклопластиковой арматурой.

Закладные изделия применяемые вместе с арматурой в условиях воздействия агрессивной среды

Композитная арматура используется в строениях, которые подвержены агрессивной среде, в этом случае закладные элементы не должны коррозировать и поэтому в соответствии с обязательными требованиями СП 28.13330 должны быть произведены из нержавеющей стали или иметь защитное покрытие.

Бетон применяемый при использовании стеклопластиковой арматуры

Для конструкций из бетона с стеклопластиковой арматуры рекомендуется использовать бетон от В15 класса прочности. В плане морозостойкости следует делать сноску на условия эксплуатации сооружении и руководствоваться СП 63.13330.

Требования к раскрытию трещин в конструкциях с применением композитной стеклопластиковой арматуры

В требованиях ГОСТ 31384 и СП 28.13330 нет никаких требований к возможной ширине раскрытия трещин в бетонных конструкциях. Максимально возможная ширина раскрытия трещин устанавливается в СП 63.

13330 исходя из эстетических соображений и эксплуатационной пригодности сооружения, а так же в зависимости от той нагрузки, которая действует на эту бетонную конструкцию.

В гидротехнических сооружениях допускается максимальная ширина трещины до 0,5 мм.

Прогибы и перемещения бетонных конструкций с использованием композитной стеклопластиковой арматуры

Исходя из требований к конструктивным, технологическим и физиологическим особенностям конструкции предельные прогибы и перемещения бетонных конструкций с применением композитной арматуры регламентировано СП 20.13330.

Резка композитной стеклопластиковой арматуры

Стеклопластиковая арматура легко поддаётся резке с помощью циркулярной пилы с дисками по керамике и металлу.