Преимущества и недостатки металлической арматуры
Для строительных работ чаще всего используется металлическая арматура. Это объясняется ее основными преимуществами:
- Высокий показатель прочности и устойчивости к механическим повреждениям.
- Устойчивость к перепадам температур, высоким и низким температурам, в том числе и экстремальным.
- Неприхотливость и простота монтажа изделий.
- Безопасность и экологическая чистота.
- Негорючесть, что позволяет использовать изделия при любых строительных работах.
Металлическая арматура
При этом материал обладает и некоторыми недостатками:
- Расположенность к коррозии. Основным и самым важным недостатком материала является коррозийная предрасположенность. При этом даже более дорогое усиление с коррозиестойким составом полностью не избавлено от этого недостатка.
- Значительный вес. Значительный недостаток, который влияет на стоимость транспортировки, хранения и погрузки.
- Фиксированная длина. Материал чаще всего продается в прутах с фиксированной длиной, что усложняет процесс его монтажа.
- Тепловая проводимость. Данная особенность металла приводит к формированию в фундаменте мостиков холода, которые приводят к снижению прочности конструкции.
Поэтому при использовании стальных изделий следует учитывать, что его применение рекомендуется в случае требуемой высокой жесткости конструкции, но он подвержен коррозии.
Сравнение разновидностей
Результаты сравнения основных показателей стальной и стеклопластиковой арматуры приведены в таблице:
| Параметр | Металл | Стеклопластик |
| Стандартное сечение, мм | 6-40, до 80 | 4-22 |
| Длина прутьев, м | 5-12 | Бухты до 100 м или длина по заказу |
| Плотность, кг/м3 | 7000 | 1900 |
| Коэф.теплопроводности, Вт/м∙К | 46-47 | 0,35-0,5 |
| Относительное удлинение, % | До 25, не менее 14 | 2,2 |
| Модуль упругости, кН/мм2 | 200 | 30-55 |
| Временное сопротивление на разрыв, кН/мм2 | 0,37-1,23 | До 1,25 |
| Предел прочности на разрыв, МПа | 390-400 | 800-1400 |
| Прочность сцепления с бетонами, МПа | Зависит от типа профиля, от 6 | До 12 |
| Стойкость к коррозии и агрессивным средам | Коррозирует | Высокая |
| Диапазон рабочих температур, °С | До +1200, выдерживает воздействие низких температур без снижения показателей прочности | От -15 до +160 |
| Электропроводность | + | Диэлектрик, не создает помех |
Более высокое сопротивление к разрыву вкупе с коррозийной стойкостью позволяет снизить сечение закладываемой стеклопластиковой арматуры (см. рис. ниже). Но из-за сравнительно меньшей упругости стеклопластиковые прутья не рекомендуется сгибать в обычных условиях. По этой же причине они хуже переносят высокие нагрузки на изгиб, характерные для плитных перекрытий и оснований с большой площадью.
В плане простоты транспортировки и складирования стеклопластик однозначно выигрывает: материал не окисляется и не разрушается даже при открытом хранении. Это же относится к показателям экологичности и стойкости к агрессивным средам. Это положительно сказывается на долговечности закладываемых каркасов.
Этот фактор играет важную роль при необходимости учета собственного веса фундамента. По этой же причине стеклопластик части используются в комбинированных каркасах.
В плане простоты вязки и сборки каркасов металлическая арматура считается более универсальной, такие прутья без проблем сгибаются на стройплощадке или соединяется сваркой. Стержни из стеклопластика изгибаются под заказ и соединяются хомутами или вязкой. Но при армировании фундаментов этот фактор не критичен, каркасы заглубляемых и выдерживающих значительные весовые нагрузки в принципе не рекомендуется сваривать.
Сравнить траты на приобретение материалов сложно, в настоящий момент стоимость металлической арматуры растет быстрее расценок на стеклопластик (хотя до недавнего времени ситуация была обратная). Оптимальные траты достигаются при комбинировании обеих разновидностей.
Виды арматуры
Теперь расскажем поподробнее из каких материалов изготавливается неметаллическая композитная арматура. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются следующие разновидности:
- АСП или стеклопластиковая. Изготавливается из стекловолокна, пропитанного термореактивной смолой, выполняющей функцию связующего материала. Главным достоинством является малый вес и высокая прочность;
- АУП или углепластиковая. Основным материалом при их изготовлении выступают углеводородные волокна. Обладая высокой прочностью, эта она имеет определенные недостатки. Главным из них является высокая цена. Именно из-за неё она не получила широкого распространения;
- АБП или базальтопластиковая. Создается из базальтового волокна и органических смол. Имеет меньшую прочность, чем стеклопластиковая, зато может применяться в агрессивных средах – солях, газах, щелочах и кислотах, что делает её весьма востребованным строительным материалом;
- АКК или комбинированная. Как понятно из названия, эта пластиковая арматура изготавливается из волокон разного типа – а конкретно из базальтопластиковых и стеклопластиковых. Является компромиссом между чистыми видами, частично сохраняя их достоинства.
Разумеется, все рассмотренные материалы в полной мере подходят под ГОСТ 31938-2012, регулирующий все характеристики нового материала. Благодаря такому многообразию использование композитной арматуры становится всё более широким. Для возведения любого объекта может быть подобран вариант, подходящий по стоимости, прочности и другим характеристикам.
Также в некоторых случаях можно увидеть пруты разного цвета. Некоторые продавцы утверждают, что цвет влияет на прочность, химическую стойкость и другие параметры. На самом деле это не более, чем рекламный ход. Красящий пигмент никак не влияет на важные технические характеристики материала – не улучшает и не ухудшает его
Главное назначение – придание внешнего вида (опять же рекламный ход, заставляющий потенциального покупателя обратить внимание на конкретную продукцию) и упрощение визуального распознавания прутов разной толщины
Какая арматура лучше подойдет для фундамента композитная или металлическая
Считаю, что стеклопластиковая арматура намного лучше стального прутка. Я считаю, что это прекрасный материал для каркаса. Недостаток, конечно, есть – невозможность согнуть композит под углом 90 градусов. На таких участках фундамента приходится его резать и вязать. remontiks.com Мы делали фундамент для забора, третий год стоит как вкопаный :), вязали правда проволокой, так что думаю для фундамента дома вполне сгодится. PS Метрострой довольно давно перешел со стальной арматуры на стеклопластик. Тихонов Сергей, otvet.mail.ru
Композитную арматуру часто критикуют те, кто никогда ее не использовал. Опираясь на собственный опыт, рекомендую применять ее для оснований легких небольших строений. Она не боится сырости, не ржавеет, легко режется и монтируется. При укладке бетона не приходится беспокоиться о правильной заливке, формировании бетонной подушки remontiks.com
Преимущества композитной арматуры
К преимуществам стеклопластиковых изделий по сравнению с металлическими аналогами следует отнести:
Малый вес. Для арматуры с пластиковыми стержнями используются прутья меньшего сечения, благодаря чему общий вес конструкции снижается почти вдвое. Например, стеклопластиковый стержень диаметром 8 мм будет весить всего 0,07 кг/п м, в то время, как металлический прут с таким же сечением весит 0,395 кг/п м. Благодаря меньшему весу транспортировать пластиковые изделия можно даже на легковом автомобиле, тогда как для металлической арматуры потребуется большегрузная машина.
- Устойчивость к коррозии. Стеклопластиковые изделия не окисляются и не воздействуют с влагой.
- Диэлектрические показатели. Композитные пруты – это радиопрозрачные диэлектрики, которые отличаются инертностью к электричеству и радиоволнам. Именно поэтому пластиковая арматура считается самым хорошим материалом для возведения медицинских центров, лабораторий и прочих специализированных сооружений.
- Химическую устойчивость. Агрессивные компоненты, такие как: бетонное молочко, битум, морская воды, растворитель или солевые составы, со временем оказывают негативное воздействие на металлические профили. В свою очередь, композитные материалы остаются инертными к такому «соседству».
- Температурный диапазон. Композиты можно применять при режиме от -60 до +120 градусов.
- Высокую теплопроводность. Показатель проводимости тепла у стеклопластика составляет 47 Вт/м*К, а у металла – 0,5 Вт/м*К.
- Повышенные прочностные показатели. Прочность композитного материала на растяжение значительно выше, чем у металлического изделия. При одинаковом диаметре пластиковая арматура выдерживает в 3-4 раза больше продольных нагрузок.
- Долгий срок эксплуатации. Производители композитных материалов утверждают, что такая арматура прослужит более 150 лет. Проверить это пока что невозможно, однако рекордный зафиксированный срок службы пластикового армокаркаса составил 40 лет.
- Скорость монтажа. Стеклопластиковые стержни быстро нарезаются обычной болгаркой и вяжутся при помощи пластиковых хомутов.
Кроме этого, благодаря повышенной упругости пластиковые изделия выпускаются практически любой длины.
Тем не менее, не будем торопиться с выводами, касательно того, какая арматура лучше. Справедливости ради стоит рассмотреть также и негативные стороны стеклопластиковых стержней для армирования монолитных бетонных построек.
Преимущества и недостатки использования металла
Чтобы разобраться, какая арматура лучше, металлическая или стеклопластиковая, нужно рассмотреть плюсы и минусы стальных прутов для вязания каркасов.
К преимуществам металлической арматуры относят:
- прочность материала. В строительстве используют арматуру класса А, с цифровым обозначением от 240 до 500. Такие изделия прекрасно служат несколько десятилетий;
- стальная арматура не меняет своих свойств под воздействием высокой температуры;
- металл служит длительное время, при этом не является источником засорения окружающей среды, не выделяет вредных веществ;
- стальные пруты для армирования обладают высокой пластичностью. Им можно придавать любую форму без дополнительного нагрева прямо на строительной площадке;
- металл можно сваривать. В некоторых случаях только вязкой арматуры проволокой не обойтись, приходится применять сварочный аппарат. Следует учитывать, что для сварки подходят не все
- металлические пруты, а только класса А с литерой С (например, А500С);
- металл не горит и не представляет опасности при воздействии открытого огня.
К недостаткам металлической арматуры относят:
- коррозийная неустойчивость металла. Если бетонное основание трескается, в щели проникает влага, металлический каркас начинает ржаветь. Процесс коррозии ослабляет прочность стального каркаса и со временем приводит к полному разрушению арматуры. Чтобы избежать этой проблемы в ответственных конструкциях используют специальную, устойчивую к окислительным процессам, арматуру с литерой К, но стоимость таких прутов намного выше обычной арматуры;
- вес. Металл обладает большей массой, чем пластик, поэтому конструкции со стальным каркасом будут намного тяжелей, если их сравнить с подобными конструкциями, но со стеклопластиком.
Применение:
Металлическая арматура применяется повсеместно. Везде, где требуется устойчивость к внезапным разрушениям из-за критических внешних нагрузок, в несущих кладках, фундаментах и перекрытиях. Жилищно-гражданское, промышленное, сельскохозяйственное, гидротехническое, транспортное строительство не может пока что обойтись без стальной арматуры. Методология определения необходимого количества металла позволяет добиться нужного результата: надежной и долговечной службы возводимого строения. Металлическую арматуру выбирает тот, кто не хочет рисковать ни своими вложениями, ни своим здоровьем и здоровьем близких.
Композитная арматура может использоваться для создания фундамента для легких строений (веранда, подсобное помещение, уличный туалет), малоэтажного строительства при допущении столь низкого модуля упругости (в 4 раза меньше металлического аналога), временных построек, не несущих кладок. Композитную арматуру можно использовать там, где требуется возведение конструкций с изоляцией электричества (опоры ЛЭП), конструкций, которые будут подвергаться воздействию агрессивной окружающей среды. Ее применение возможно только при выше указанных условиях и проведении качественных предварительных расчетов. АСП могут производить как крупные, так и мелкие предприятия. Для изготовления такой арматуры не нужны сталелитейные цеха, многотонные краны, металлургические станки. Для организации производства стеклокерамической арматуры нужны куда меньшие объемы вложений. Чем стали пользоваться не чистые на руку дельцы. Поэтому на рынке можно встретить достаточное количество подделок.
Используем арматуру при возведении ленточного фундамента
При создании монолитных бетонных фундаментных оснований рекомендуется создавать не менее двух горизонтальных уровней армирования. При этом ни одна часть армирующего пояса не должна касаться поверхности опалубки, и, соответственно поверхности будущей бетонной отливки.
В каждом из горизонтальных армирующих поясов ленточного фундамента должно быть не менее двух продольных силовых линий, составленных из ребристой арматуры. Между собой продольные линии и горизонтальные слои соединяются соответственно горизонтальными и вертикальными силовыми перемычками, для которых можно использовать более дешевую и меньшую в сечении гладкую арматуру.
Для каркаса ленточного фундамента под частный дом шаг между соединительными перемычками может составлять около 50 сантиметров.
Арматура для ленточного фундамента
Со всех сторон силовой каркас ленточного фундамента должен быть окружен бетоном. Предохранительный слой должен составлять не менее 5 сантиметров. Но не стоит и сильно заглублять горизонтальный силовой пояс в бетонную отливку – ведь он выполняет роль металлической балки и предохраняет бетонную отливку от повреждения при ее изгибе.
В нижней части бетонной ленты расстояние от силового пояса до наружного края отливки может составлять 3 сантиметра.
Сравнение с арматурой из металла
При проведении сравнительных тестов арматуры из стали и композитных материалов существуют такие особенности:
- Стальные изделия боятся коррозийных процессов, а композит выдерживает любую агрессивную среду.
- Металл пропускает холод, а композитные изделия отличаются низкой степенью теплопроводности.
- Вес арматуры из стеклопластика в пару раз ниже веса стальных аналогов.
При выборе материала для проведения армирования нужно учитывать все факторы. При большом списке достоинств инновационные стеклопластиковые конструкции имеют и недостатки, а классический вариант из металла использовался в течение многих десятилетий.
Отличительные особенности
Самостоятельное армирование фундамента стеклопластиковой арматурой нуждается в предварительном изучении всех достоинств и недостатков этого материала, чтобы было возможно использовать их с максимальной эффективностью.
Обозначить основные позиции, на которые нужно обращать внимание при планировании и проведении работ можно таким образом:
- Изделие не нуждается в сложном, дорогостоящем оборудовании для резки и укладки, основные затраты состоят из стоимости материала. При сравнении прутков из стеклопластика и стали одного Ø, металлическую арматуру отличает складская цена, которая на 10 — 20% меньше.
- Использование стеклопластиковой арматуры практично в малоэтажном индивидуальном строительстве, так как у нее намного легче и дешевле транспортировка, хранение, резка. Все это можно сделать своими руками и на личном транспорте. К нужному метражу прутка приобретаются комплектующие, облегчающие монтаж (пластиковые стяжки) и соблюдение расстояний между сетками (наборные распорные элементы)
- Пластик не нуждается в рихтовке перед монтажом. Материал из целой бухты нарезают промежутками любой нужной длины. Это существенно сокращает образование отходов.
- Полимерные материалы не подвержены коррозии, не боятся не только воды, но и других агрессивных воздействий. Такое армирование потребуется в бетонном растворе с добавлением специальных модификаторов.
- Показатели теплового сопротивления и электропроводности для стеклопластика рассматривают для конкретных случаев. Влияние значения теплопроводности часто преувеличивают в рекламных целях, так как основное место в этом вопросе занимает теплоизоляция бетонных конструкций здания. Исходя из этого, низкая теплопроводность полимера не будет играть значимой роли. Диэлектрические свойства дают преимущества в тех случаях, когда в железобетонной опоре не предусмотрены выходы концов стержней для монтажа контура заземления, выполнения грозозащиты.
- К недостаткам армирования стеклопластиком также относят невозможность самостоятельного изготовления гнутых участков – это можно заказать только у производителя по предоставленным чертежам; исключение применения сварки в проблемных местах; температурные ограничения (сталь выдерживает не менее 600°С).
- Срок заявленной эксплуатации 80 лет на практике еще не подтвержден. Композитные составы относятся к органическим материалам и как поведут себя полимерные связи в течение длительного времени при старении этой органики пока доподлинно не установлено. Тем не менее, разработка и использование композитов начата более 50 лет назад для суровых климатических условий, где сталь быстро ржавела и теряла свои характеристики, и опоры мостов стоят до сих пор.
Наглядная демонстрация приемов, как вязать каркас из стеклопластиковой арматуры для фундамента, показана на этом видео:
Крайне осторожно необходимо подходить к устройству фундаментов с полимерной арматурой на грунтах, где возникают большие искривляющие деформационные нагрузки, при устройстве ростверков и плит под тяжелые здания. Предварительный расчет должен подтверждать возможность (с запасом прочности) применения таких инновационных материалов или запрещать их
Основные отличия и особенности применения
Стальная арматура – это металлическая жила с заданным сечением, прочность, коррозионная стойкость и упругость которой определяются свойствами примененной стали. Она имеет диаметр до 80 мм и ребристую поверхность для анкерных зацепов. Он поставляется в виде 12 метровых хлыстов, которые при необходимости разрезаются.
Композитное армирование осуществляется композитным прутом, в основе которого стеклопластиковое волокно, скрепленное полимерными смолами. На него напыляются минеральные материалы или навиваются волокна. Это делается для улучшения адгезии с бетоном, что повышает прочность монолита. Поставляется в виде отрезков или бухт, длиной до 100 м.
Металлическая и пластиковая арматура схожи, но существуют различия, которые учитываются при использовании. Стеклопластик намного легче и не подвергается коррозии. Поэтому он подходит малоэтажного строительства, фундаментов, зданий и сооружений на заболоченных почвах, других местах с высокой влажностью.
Металлическая арматура обладает повышенной упругостью, поэтому хорошо выдерживает кратковременные динамические нагрузки. Она не разрушается под воздействием высоких температур, поэтому применяется для строительства мостов, промышленных объектов, с повышенными требованиями по пожарной безопасности.
Расчет для свайного основания
Свайные фундаменты представляют собой погруженные в грунт опоры (цельнометаллические или буронабивные), передающие нагрузку от здания и соединенные по верху стальным, железобетонным или деревянным ростверком.
Cвайный фундаментИсточник stroyfora.ru
Буронабивные основания применяют в частном строительстве:
- при возведении каркасных или деревянных зданий с небольшой массой;
- при слабых грунтах, где другие основания выполнить невозможно — торфяники, болота, сильнопучинистые влажные почвы;
- в условиях сложного рельефа — на холмистой, овражистой местности.
Недостаток, который приводит к удорожанию стоимости строительства, — холодный цоколь и невозможность устройства пола по грунту. Преимущество — отсутствие земляных работ. Сваи вкручивают специальной буровой установкой или пробуривают отверстия в земле с последующим монтажом опалубки, армированием и бетонированием. При несыпучих грунтах раствор заливают сразу в скважину.
Армирование свайного фундаментаИсточник housepic.ru
Схема расчета арматуры для свайного буронабивного фундамента.
- Определяют тип грунта с помощью ГОСТа «Грунты. Классификация».
- Рассчитывают постоянную и временную нагрузку (СНиП «Нагрузки и воздействия»).
- Из ВСН 5-71 выбирают несущую способность грунта в зависимости от его структуры.
- По имеющимся сведениям находят нагрузку R на погонный метр ростверка, разделив суммарную массу на периметр здания.
- Определяют несущую способность сваи по формуле Р = (0,7х R х S)+(U х0.8 х fin х li), где
- R — несущая способность грунта,
- S — площадь конечного участка опоры,
- U — периметр сечения сваи,
- fin — сопротивление грунта, определяемое по таблице ВСН 5-71,
- li — высота слоя почвы, оказывающей сопротивление боковой поверхности сваи.
Расстояние между опорами определяют по формуле I = P/Q, где Р — несущая способность сваи (п.5), R — погонная нагрузка на ростверк (п.4). Количество свай определяют исходя из расчетного расстояния между опорами и размеров строения. Армируют конструкции вертикальным каркасом из не менее, чем 4 стержней диаметром от 10 до 16 мм с горизонтальной обвязкой из гладкой арматуры Ø 6-8 мм. По верху оставляют выпуски длиной 25-30 см.
Ростверк рассчитывают как конструкцию, аналогичную ленточному фундаменту.
Виды
Стеклопластиковая арматура классифицируется по типам используемых в производстве материалов. Это неметаллическое сырье минерального или искусственного происхождения. Промышленность предлагает следующие виды:
- Стеклокомпозит (АСП) – представляет собой термически обработанную смесь продольно расположенного стекловолокна и полимерных смол.
- Базальтовая арматура или базальтокомпозит (АБП) – делается из базальтовых волокон, соединенных между собой органическими смолами.
- Арматура углепластиковая или углекомпозитная (АУК) – обладает повышенной прочностью и изготавливается из углеводородных соединений. Она дороже композитной.
- Арамидокомпозит (ААК) – в основе полиамидные волокна наподобие капроновых нитей.
- Комбинированный композит (АКК) – в основе находится стержень из стекловолокна, на который плотно наматывается базальтопластик. Этот тип – не базальтопластиковая арматура, с чем ее путают, поскольку она имеет стекловолокнистый стержень.
| Показатель | АСП | АБП | АУК | ААК |
| Предел прочности при растяжении, МПа | 800-1000 | 800-1200 | 1400-2000 | 1400 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 45-50 | 50-60 | 130-150 | 70 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 300 | 300 | 300 | 300 |
| Предел прочности при поперечном срезе, МПа | 150 | 150 | 350 | 190 |
Производители предлагают большой выбор стеклопластиковой арматуры по толщине. Это дает возможность сделать как тонкую сетку в 4 мм, так и прочный армирующий каркас диаметром в 32 мм для несущих конструкции. Она поставляется в виде нарезных хлыстов или бухтами длиной до 100 м.
Этот материал выпускается двух видов профиля:
- Условно-гладкого. Сделана из основного стержня с напылением слоя кварцевого песка мелкой фракции, улучшающего адгезию с бетонной смесью;
- Периодического. Изготовлена из стержня, на который плотно наматывается стекловолоконный жгут, в результате чего на пруте появляются анкерные ребра, надежно удерживающие ее в толще бетона.
