Применение пластиковой арматуры для фундамента — композитные варианты и особенности.

(англ. fibre-reinforced plastic rebar, FRP rebar) —

Это стержни из неметаллических материалов, таких как стекло, базальт, углерод или арамидные волокна. Они пропитываются термореактивным или термопластичным полимерным связующим и затем отверждаются. Если необходимо, в новом тексте можно использовать фразу «полимерная арматура для фундамента».

Преимущества[править | править код]

Высокая удельная прочность

Удельная прочность АСП в 10 раз выше удельной прочности стальной арматуры АIII.
Коррозионная стойкость
не подвержена воздействия воды и солей, поэтому ее применение может быть оправдано применением в армировании конструкций подверженных воздействия воды, особенно морской, и других агрессивных сред.
Низкая тепло и электропроводность
Не создает мостиков холода. Не создает помех радиоволнам. Не создает наводящих токов и магнитных полей.
Высокая транспортабельность
малого диаметра перевозится в бухтах.
Экологически чистый материал
Не наносит вред окружающей среде, не токсичен при разложении. Не абсорбирует на себе радиоактивные вещества.
Одинаковый температурный коэффициент расширения с бетоном
При изменении температуры окружающей среды, расширяется и сужается вместе с бетонными конструкциями, не допуская растрескивания и трещин.

Недостатки[править | править код]

Низкая жёсткость[править | править код]

Модуль упругости () композитной арматуры в 4 раза меньше, чем у стальной арматуры (45 ГПа у АСП против 200 ГПа у АIII). Низкая жесткость композитной арматуры не позволяет реализовать ее высокий прочностной потенциал при армировании бетона. Согласно п.6.1.14 Свода правил СП 63.13330.2012 предельная деформация бетона при работе на растяжение составляет около . При такой деформации () напряжение в АСП по закону Гука () составит 45ГПа*0,0002=9МПа, что составляет около 1% от прочности АСП на разрыв.

При сравнительном нагружении бетона, армированного композитной арматурой и бетона, армированного стальной арматурой, при одинаковых деформациях армированного бетона по закону Гука напряжение в композитной арматуре будет в 4 раза меньше, чем в стальной арматуре. В связи с этим для придания бетону той же прочности коэффициент армирования (соотношение площадей арматуры и бетона) для композитной арматуры должен быть в 4 раза выше, чем для стальной арматуры.

Низкая жесткость некоторых видов композитной арматуры резко ограничивает её применение в строительстве.

Отсутствие пластичности[править | править код]

У композитной арматуры отсутствует площадка текучести и разрушение при растяжении носит хрупкий характер. В связи с этим невозможно изменить форму арматуры без нагрева.

Низкая теплостойкость[править | править код]

АСП теряет несущие свойства при 150°С, АБП — при 300°С (стальная арматура работает до 500°С).

Высокая вредность[править | править код]

При резке АСП образуется пыль, состоящая из тончайших стекловолоконных игл. Она загрязняет рабочее место, инструмент и средства защиты. Высок риск получения стеклянных заноз, повреждений глаз и дыхательных путей.

Стеклопластиковая арматура[править | править код]

Стеклопластиковая арматура (АСП)— композитная арматура, изготавливаемая из стекловолокна, придающего прочность, и термореактивных смол, выступающих в качестве связующего. Одним из плюсов стеклопластиковой арматуры являются малый вес и высокая прочность. Имея высокую прочнность и коррозийную стойкость, является альтернативой арматуре из металла. Главным достоинством стеклополимерной арматуры считается свойственный ей высокий предел разрушающего воздействия — почти в 2,5 раза выше, чем у стали[1].

Базальтопластиковая арматура[править | править код]

Базальтопластиковая арматура (АБП) — композитная арматура, изготавливаемая из базальтового волокна и смолы. Существенным отличием данного строительного материала от перечисленных выше — является более высокая стойкость к агрессивным средам. Однако, несмотря на высокую огнестойкость базальтового волокна, жаропрочность базальтовой арматуры не отличается от стеклопластиковой, так как полимерная матрица не в состоянии выдержать температуры выше 160°С.

Применение[править | править код]

применяется в промышленном и гражданском строительстве для возведения жилых, общественных и промышленных зданий, в малоэтажном и коттеджном строительстве для применения в бетонных конструкциях, для слоистой кладки стен с гибкими связями, для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций, а также при работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры.

В дорожном строительстве применяется для сооружения насыпей, устройства покрытий, для элементов дорог, которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов, для смешанных элементов дорог (типа «асфальтобетон — рельсы»). Также применяется для укрепления откосов дорог, в строительстве мостов (проезжая часть, ездовое полотно пролётных строений, опоры диванного типа), для берегоукрепления, в виде сеток в основание асфальта.

В России применение композитной арматуры с каждым годом увеличивается. Появляются крупные проектные и строительные компании, массово использующие в строительстве композитную арматуру. Этому способствует появление нормативных документов: ГОСТ 31938-2012, СНиП 52-01-2003, СП.

ПКА и АНК-С применяется в армогрунте, габионах, в креплении горных выработок стеклопластиковыми анкерами, крепление грунта по трассе проходки тоннелей, в буроинъекционных анкерных микросваях с тягой из стальной или неметаллической композитной арматуры, закрепляемой в скважине путём инъекции цементного раствора.

Стеклопластиковая арматура рекомендована для применения в качестве рабочей арматуры в бетонных конструкциях, используемых в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

Для несущих элементов погружных и буроинъекционных нагелей возможно применение АНК взамен следующих видов стальной арматуры: — горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса АIII (A 400), AIV (A 600), AV (A 800) по ГОСТ 5781; — термомеханически упрочненная арматурная сталь периодического профиля класса Ат400с, Ат500с, Ат600, Ат600с, Ат800 по ГОСТ 10884; — сталь арматурная винтового профиля по ТУ-14-2-686-86, ТУ-14-1-5492-2004.

АНК может быть использована для укрепления грунтового основания под различными строительными конструкциями, в т.ч. под водопропускными сооружениями, заложенными в теле насыпей различного назначения.

Технологии изготовления[править | править код]

Метод «Needletrusion»[править | править код]

НИИЖБ разработал новый способ безфильерного изготовления композитной арматуры периодического профиля – метод нидлтрузии.

При таком способе производства стержень, состоящий из волокнистых нитей, пропитанных полимерным связующим, сначала разделяют на отдельные части, пропускают по раздельным каналам, после чего вновь соединяют с одновременной спиральной оплеткой и натягом обмоточного жгута, внедряющегося в пучок волокон. Авторами получены патенты на технологию производства арматуры.

Арматура, изготовленная методом нидлтрузии, имеет высокие анкерующие свойства в бетонной среде, надежное крепление спиральной обмотки на силовом стержне, а также высокие физико-механические свойства.

Метод «Planetrusion»[править | править код]

Технология изготовления неметаллической арматуры способом безфильерной протяжки.

Метод «Pulltrusion»[править | править код]

Технология формирования и отверждения пропитанных полимерным связующим волокон стержня протяжкой через систему фильер с постепенно уменьшающимся сечением.[2]

Характеристики композитной арматуры[править | править код]

Характеристики Металлическая арматура класса А-III (А400) ГОСТ 5781-82 Металлическая арматура класса А-VI (А1000) ГОСТ 5781-82 Неметаллическая композитная арматура (АСП — стеклопластиковая, АБП — базальтопластиковая)

ГОСТ 31938-2012 [1]

Материал Сталь 35ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР АСП — стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером;

АБП — базальтовые волокна диаметром 10-16 микрон связанные полимером

Удельный вес По строительным нормам По строительным нормам Легче металлической арматуры
Временное сопротивление при растяжении, МПа 590 1230 600-1200 — АСП (с увеличением диаметра временное сопротивление растяжению уменьшается, например АСП8-1200, АСП16-900, АСП20-700)

700—1300 — АБП

Модуль упругости, МПа 200 000 45 000-АСП

60 000-АБП

Относительное удлинение, % 14 6 2,2-АСП и АБП
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация») Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коэффициент линейного расширения αх×10-6°C-1 13-15 13-15 9-12
Плотность, т/м³ 7,85 7,85 1,9-АСП и АБП
Коррозионная стойкость к агрессивным средам Разрушается с выделением продуктов коррозии Разрушается с выделением продуктов коррозии Нержавеющий материал первой группы химической стойкости
Теплопроводность Теплопроводна Теплопроводна Низкая теплопроводность
Электропроводность Электропроводна Электропроводна Неэлектропроводна — диэлектрик
Выпускаемые профили 6-80 6-80 Россия: 4-20. Иностранные поставщики 6-40
Длина Стержни длиной 6-12 м (унифицированный размер — в связи с требованием перевозки) Стержни длиной 6-12 м (унифицированный размер — в связи с требованием перевозки) Любая длина по требованию заказчика
Экологичность Экологична Экологична Экологична — не выделяет вредных и токсичных веществ
Долговечность По строительным нормам По строительным нормам Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам (кроме величины удлинения под нагрузкой)
  • 5Вр-1 проволока
  • 6А-III
  • 8А-III
  • 10А-III
  • 12А-III
  • 14А-III
  • 16А-III
  • АСП-4, АБП-4
  • АСП-6, АБП-6
  • АСП-8, АБП-8
  • АСП-8, АБП-8
  • АСП-10, АБП-10
  • АСП-12, АБП-12
Замена арматуры по величине удлинения под нагрузкой (одинаковое удлинение под одинаковой нагрузкой, в пределах упругой деформации стальной арматуры)
  • 6А-III
  • 8А-III
  • 10А-III
  • 12А-III
  • 14А-III
  • 16А-III
  • АСП-12
  • АСП-16
  • АСП-20

См. также[править | править код]

  • Композитные гибкие связи
  • Стеклопластик
  • Арматура

Примечания[править | править код]

  1. Использование композитной стеклопластиковой арматуры для фундамента. Дата обращения: 5 октября 2017. Архивировано 5 октября 2017 года.
  2. Фролов Н. П. Глава II. Технология стеклопластиковой арматуры // Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные конструкции. — 1-е изд. — М.: Стройиздат, 1980. — С. 20. — 104 с.

Ссылки[править | править код]

  • ГОСТ 31938-2012 [2]Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия
  • ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

Какая арматура лучше для фундамента железная или пластиковая?


Для армирования фундамента обычно используется железная (металлическая) арматура, так как она обладает высокой прочностью и устойчивостью к воздействию нагрузок и окружающей среды. Пластиковая арматура, хоть и обладает некоторыми преимуществами, такими как отсутствие коррозии и легкость, не имеет достаточной прочности для использования в качестве арматуры фундамента.

Железная арматура может быть различных типов и марок, которые подбираются в зависимости от условий эксплуатации и требований к фундаменту. Например, для усиления бетона в условиях повышенной влажности используют арматуру с защитным покрытием от коррозии, такую как арматура с эпоксидным покрытием. Для фундаментов в зоне сейсмической активности могут использоваться специальные типы арматуры, например, арматура с высоким пределом текучести (HSD), которая обладает более высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

Таким образом, для армирования фундамента рекомендуется использовать железную арматуру, подобранную в соответствии с условиями эксплуатации и требованиями к фундаменту.

Видео. Можно ли использовать стеклопластиковую арматуру в строительстве? Независимое мнение. ООО Проект

Написано