Стеклопластиковая арматура

Бетон, железобетон и стальная арматура

Бетон издавна применяется в строительстве, природную смесь известняка и глины – мергель – начали использовать при возведении различных сооружений еще в древнем Риме около двух тысяч лет назад. Современный бетон – это смесь вяжущего – цемента с заполнителями – песком и щебнем, которая при добавлении воды через некоторое время приобретает свойства неотличимые, а то и превышающие по прочности природный камень.

Однако бетон, который обладает очень высокой прочностью при воздействии сжимающих нагрузок, при растягивающих усилиях работает плохо. В связи с этим из этого материала примерно до середины 19-го столетия сооружались, в основном, фундаменты под зданиями или их стены. Но вот один французский садовник, который делал кадки из глины для деревьев, и которые очень часто ломались, обмазал корзину из прутьев цементным раствором – таким образом, был изобретен железобетон.

В железобетоне арматура воспринимает растягивающие усилия, которые могут возникать при изгибе конструкций. С началом применения железобетона в строительстве появилась возможность изготавливать из него кроме фундаментов и стен практически любые несущие конструкции зданий и сооружений – элементы покрытий и перекрытий, балки, колонны, стеновые панели, элементы лестниц и т.д.

Долгие годы в качестве арматуры использовался стальной прокат – круглая сталь различного диаметра гладкого или периодического профиля. При всех положительных качествах стальная арматура все же имеет ряд недостатков: может быть подвержена коррозии, является проводником холода, проводит электрический ток, создает радиопомехи и т.п.

Тем не менее, в такой отрасли, как строительство, постоянно появляются новые технологии и новые строительные материалы. Технический прогресс в области строительства не обошел и такой консервативный материал, как железобетон. Уже около двадцати лет для армирования бетона используется стеклопластиковая арматура, которая завоевывает все более широкие области для применения.

Что такое стеклопластиковая арматура

Стеклопластиковая арматура представляет собой композитный материал, который изготавливается из стеклопластика, имеющий еще другое название – базальтопластик, и полимерного синтетического связующего. Уникальная технология изготовления стеклопластиковой арматуры заключается в протягивании пучка стеклянных (базальтовых) волокон, пропитанных полимерным связующим с отверждающими добавками, через специальную нагретую до определенной температуры форму – фильеру, которая придает получаемому арматурному стержню нужный профиль и диаметр.

В форме происходит процесс формования и затем отверждения стеклопластикового стержня. Стеклопластиковая арматура, также как и стальная, может изготавливаться с периодическим профилем - обычно это ребристая поверхность спиралеобразного профиля для лучшего сцепления с бетоном в конструкциях.

Полимерное связующее улучшает такие характеристики стеклопластиковой арматуры, как прочность на сдвиг, сопротивляемость к воздействию влаги или химически агрессивных веществ. В качестве синтетических связующих используются полиэфирные или эпоксидные смолы.

Стеклопластиковая арматура выпускается стержнями диаметром от 4-х до 20 мм любой длины по желанию заказчика, которые могут быть скручены в бухты, что очень удобно при транспортировке и хранении. После разворачивания из свернутого положения композитная арматура принимает нужную форму и не требует дополнительных усилий по ее выпрямлению.

Характеристики и преимущества стеклопластиковой арматуры

Если сравнить характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры, то композитная арматура имеет ряд несомненных преимуществ.

• Прочность
  Одна из главных характеристик арматуры – это прочность при воздействии растягивающих усилий. Стеклопластиковая арматура имеет предельную прочность на разрыв около 1100 МПа, в то время как у стальной арматуры этот показатель равен 390 МПа, то есть композитная арматура прочнее стальной более чем в 2, 5 раза.
  Есть еще такая характеристика, как удельная прочность – это отношение прочности к удельной массе. Этот показатель у стеклопластиковой арматуры также значительно лучше, чем у стальной арматуры.
• Легкость при высокой упругости
  Так как плотность стеклопластиковой арматуры намного меньше, чем у стальной, то если заменить каркас из стальной арматуры на каркас из композитной арматуры, его вес уменьшится более чем в 10 раз. При этом упругие свойства стеклопластиковой арматуры намного выше, чем у стальной, так как она легко сворачивается в бухты, а при выпрямлении легко принимает прямолинейную форму.
• Антикоррозийная стойкость и стойкость к химическим воздействиям
  Композитный материал стеклопластиковой арматуры не подвержен коррозии, что позволяет намного продлить срок службы армированных конструкций. При испытаниях было установлено, что композитная арматура имеет на порядок более высокую стойкость при воздействии кислот, в 5 раз более высокую стойкость в растворах солей по сравнению со стальной арматурой. Самой агрессивной по отношению к стеклопластиковой арматуре является щелочная среда, которая может негативно воздействовать на стекловолокно, но современная технология ее изготовления позволяет регулировать свойства полимерных связующих таким образом, чтобы свести до минимума возможность контакта агрессивных химических веществ с базальтовым волокном.
• Низкая теплопроводность
  Теплопроводность стеклопластиковой арматуры намного ниже (более чем в 100 раз), чем у стальной. Ограждающие конструкции из бетона, армированные композитной арматурой лучше сберегают тепло во внутренних помещениях, так как исключается появление «мостиков холода». При этом коэффициент теплового расширения у стеклопластиковой арматуры и бетона примерно равны, что уменьшает возможность образования трещин в результате воздействия перепадов температуры. Кроме того, композитная арматура может использоваться в широком диапазоне температур наружного воздуха – от – 70 до + 100 градусов Цельсия. А при низких и высоких температурах стальная температура может снижать прочностные показатели.
• Инертность к электрическому току, электромагнитным полям и радиопрозрачность
  Стеклопластиковая арматура является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток, а также не изменяет своих свойств под воздействием электромагнитных полей. Композитная арматура также радиопрозрачна – не создает помех. Все эти свойства позволяют применять стеклопластиковую арматуру для конструкций в специальных сооружениях – военного назначения, аэропортах, больницах и т.д., так как при этом исключается появление блуждающих токов и создание радиопомех.

Области применения стеклопластиковой арматуры

Стеклопластиковая арматура в силу своих свойств может применяться взамен стальной арматуры практически в любых бетонных конструкциях с ненапряженным и преднапряженным армированием.
Однако можно выделить области, в которых использование композитной арматуры наиболее предпочтительно:

Стеклопластиковая арматура соединяется в сетки и каркасы с помощью специальных пластиковых самозащелкивающихся элементов или вязкой также пластиковыми гибкими связями. Хотя композитная арматура пока еще имеет более высокую стоимость по сравнению со стальной, области ее применения постоянно расширяются из-за многих неоспоримых преимуществ.