Как использовать стеклопластиковую арматуру для фундамента?

Арматура для армирования фундамента

Традиционно для армирования использовали металлические прутья. Их композитные аналоги появились сравнительно недавно, в конце второй половины 20 века, и постепенно начали вытеснять изделия из металла.

Стеклопластиковая арматура

Композитная арматура по материалу, из которого ее изготавливают, делится на следующие разновидности:

• стеклокомпозитную (пластиковую, стеклопластиковую) – АСК;
• углекомпозитную – АУК;
• арамидокомпозитную – ААК;
• базальтокомпозитную – АБК;
• комбинированную – АКК.

Первый вариант получил наибольшее распространение. Связано это, с одной стороны, с более низкой его ценой (по сравнению с аналогами), а с другой – с приемлемыми эксплуатационными свойствами.

Арматуру из пластика изготавливают из смеси таких материалов:

• стекловолокна штапельного;
• связующих полимерных веществ, например, эпоксидно-диановой либо эпоксидной смол;
• добавок, предназначенных для улучшения технических характеристик продукции.

Технология производства стеклопластиковых изделий заключается в следующем алгоритме действий:

• стекловолокно разматывают, формируя из него жгуты;
• пропитывая их специальными связующими составами, получают нужное сечение у изделий;
• по спирали обработанные полимерным веществом жгуты обматывают шнуром из стекловолокна;
• полученные заготовки полимеризируют в печи;
• прутья нарезают на фрагменты требуемой длины либо сматывают бухтами.

Арматура из пластика может быть гладкой либо с ребрами (профилированная).

Каркас из стеклопластика формируют горизонтальными рядами в виде сетки, закрепляемыми на определенном уровне вертикальными перемычками. Продольные пруты принимают на себя основную нагрузку, поэтому их выбирают большего сечения и укладывают с шагом не более 0,3 м. Расстояние между поперечными и вертикальными стержнями варьируют от 0,3 до 0,8 м в зависимости от предполагаемой нагрузки. Также их диаметр может быть меньше, чем у продольной арматуры.

Места пересечений прутьев и углы фиксируют с помощью пластиковых стяжек либо вязальной проволоки сечением 0,8-1,2 мм. Последний вариант предполагает использование специального пистолета либо крючка для увязывания. Стержни стыкуют с нахлестом.

Можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для устройства фундаментов

Пруты изготавливаются в диапазоне диаметров 4-32 мм. Наиболее популярны изделия диаметрами 6, 8, 10 мм.

Характеристики стеклопластиковых стержней:

• Небольшой удельный вес и продажа материала бухтами значительно облегчают его транспортировку и монтаж.
• Устойчивость к коррозии. Благодаря этому свойству, стеклокомпозитные пруты могут эксплуатироваться в контакте с агрессивными средами без дополнительных антикоррозионных мероприятий.
• Никий коэффициент теплопроводности. При укладке арматурных стержней в бетонных конструкциях, которые дополнительно защищаются теплоизоляционными материалами, эта характеристика не принципиальна.
• Отсутствие электропроводности. При строительстве жилых зданий это свойство особой роли не играет. Более того, в некоторых железобетонных конструкциях делают специальные выводы из арматуры для устройства молниезащиты или в качестве элемента заземлительного контура.

Использование этого строительного материала для армирования фундаментов имеет ограничения из-за ряда свойств, среди которых:

• Невозможность согнуть стержни самостоятельно на месте строительства. Это можно сделать только в производственных условиях. Выход – выполнить угол путем связывания стержней стальной вязальной проволокой или хомутами.
• Слабая устойчивость к повышенным температурам.
• Низкая прочность на излом и слабая устойчивость к растягивающим нагрузкам. Для армирования плит перекрытия и балок стеклокомпозитные стержни однозначно не используют.
• Небольшой опыт армирования фундаментов композитной арматурой и слабая нормативная база. Достоверные сведения о длительной эксплуатации этого материала отсутствуют. Элементы композитов подвержены «старению», поэтому спрогнозировать их поведение в долгосрочной перспективе невозможно.

Многие инженеры-строители считают, что применение стеклопластиковой арматуры для армирования фундамента оправдано только в тех случаях, когда важны теплопроводность и диэлектрические свойства.

Положительные качества пластиковой арматуры

Пластиковая арматура отличается более высокой прочностью, чем арматура из металла и способна выдерживать до 1000 Мпа.

Кроме того, отметим следующие важные моменты:

Арматура из стеклопластика не подвергается коррозии
Выдерживает высокую влажность, поэтому ее нередко используют при возведении причалов и других объектов, находящихся на водной территории
Важной особенностью пластиковой арматуры является непроводимость электрического тока, что понижает шанс возникновения пожара
Низкий уровень теплопроводности позволяет сохранять энергию и эффективно ее использовать

У данного вида арматуры небольшой вес, поэтому для выполнения строительных работ требуется меньше усилий и работников, при этом кран задействовать не обязательно, если речь идет об установке армирующего элемента по схеме армирования.

Вязка пластиковой арматуры

Еще одним очень положительным качеством является то, что такую арматуру легко перевозить. Для неискушённого застройщика, этот момент кажется несущественным, но это ровно до того момента, когда начинается транспортировка арматуры.

При покупке стеклопластиковая арматура измеряется в погонных метрах, а не килограммах, поэтому обходится гораздо дешевле, чем аналогичная арматура из металла.

Как производят

Композитные стержни делают тремя способами:

1. Нидлтрузией. В ходе процедуры отдельные волокна скручивают в одно и одновременно с этим пропитывают и оплетают. Так как подобные технологические линии работают с большой скоростью, то процесс не требует больших денежных затрат, что влияет и на цену. Чтобы арматура обрела характерный рельеф, ее обматывают нитям и периодического профиля. Толщина прутьев зависит от количества нитей. Такой метод изготовления позволяет получить изделия, имеющие хорошее сцепление с бетоном.
2. Плейнтрузией. Сначала формируют основной стержень, после чего его обматывают спиралью в двух направлениях.
3. Пултрузией. Это самая старая методика. Сначала формируют и пропитывают волокно, а когда оно затвердеет, его протягивают через фильер. Эта система работает при температуре полимеризации пластика и позволяет окончательно сформировать и вытянуть арматуру. Себестоимость материала, полученного этим способом, более высокая, а скорость производства – низкая.

Существуют гладкие изделия или профилированные.

Недостатки неметаллической арматуры

Не бывает идеальных во всем материалов, так и композитная арматура имеет ряд особенностей, которые накладывают ограничение на ее широкое использование. Минусы неметаллических элементов бетонной конструкции:

• модуль упругости стали выше такового у стеклопластика в 4 раза, поэтому из железной арматуры выполняют плиты перекрытия и несущие элементы конструкции;
• пластик невозможно сваривать, только вязка между собой или применение арматуры с металлическими наконечниками;
• любые композитные прутки нельзя сгибать под прямым углом, для соединения берут специальные уголки или связывают встык с перехлестом;
• механические свойства ухудшаются с нагревом, а при температуре 600 градусов происходит полное разрушение конструкции;
• небольшой опыт работы с композитами у строительных бригад и отсутствие сертификации на большую часть возводимых объектов (по умолчанию задана металлическая арматура).

Свести недостатки к минимуму поможет сочетание в конструкции металлических узлов и пластиковых прутков различного диаметра. Такое взаимное сочетание считается оптимальным и надежным.

Сферы применения

Арматура, которая изготавливается из различных композитов, нашла применение как в частном, так и в капитальном строительстве. Правила ее укладки можно изучить самостоятельно по инструкции производителя

Поскольку в особенностях использования композитных изделий в капитальном строительстве смысла нет, стоит заострить внимание на возведении бетонных оснований для частных домов

Основные сферы использования изделий из стеклопластика:

• Композитная арматура успешно применяется для фундаментов ленточного типа. Их глубина может превышать 2 м. Также используют стеклопластиковую арматуру и для укрепления плитных оснований. Укреплять бетонные основания целесообразно только в тех случаях, если строение строится на хорошей почве. В этом случае фундамент не будет подвергаться большим нагрузкам.
• Также такими изделиями укрепляется и кирпичная кладка, стены из шлакоблока. Особой популярностью пользуется композитная арматура у частных застройщиков. Также углепластиковой арматурой производится связка несущих стен перегородками.
• Такой материал лучше использовать для связки деталей многослойных панелей. В их состав входят бетонные элементы и утеплитель. Связываются такие элементы как раз при помощи изделий из стеклопластика.
• Материал успешно применяется в укреплении конструкций гидротехнического назначения.
• Если нужно повысить жесткость клееных балок, стоит укрепить их стеклопластиком.
• Нередко применяется материал при устройстве дорожного полотна. Если асфальт будет подвергаться повышенным нагрузкам, его укрепляют стеклопластиковой арматурой.

Если обобщать вышеописанное, стоит заметить, что стеклопластиковую арматуру можно эффективно использовать в большинстве случаев. Однако при этом стоит учитывать недостатки материала и связанные с ними ограничения эксплуатации. Часто они оговариваются производителем.

Важно! Вязка композитной арматуры осуществляется с использованием пластиковых хомутов

Сферы применения

Арматура, изготовленная из стеклопластика, применяется как в жилищном, так и в промышленном строительстве. Популярность данного материала, используемого для армирования фундаментов и других бетонных конструкций, в последнее время набирает все большие обороты.

Учитывая вышеперечисленные преимущества стеклопластиковой арматуры, можно сделать выводы о том, где лучше использовать этот инновационный материал, а где можно прибегнуть к наиболее традиционным и проверенным временем вариантам. Например, очень распространенными сферами использования арматуры, изготовленной из стеклопластика, является берегоукрепление, а также армирование дорожного покрытия на тех участках, где на него воздействуют агрессивные факторы внешней среды.

Арматура из стеклопластика часто используется при строительстве мостов и эстакад

В коттеджном строительстве арматура, изготовленная из стеклопластика, также находит широкое применение. В частности, подобные изделия используют для армирования:

• бетонных конструкций, выступающих в роли ограждения (следует иметь в виду, что нельзя использовать стеклопластиковые изделия для армирования несущих конструкций и перекрытий);
• ленточных и других типов фундаментов;
• кладки, выполняемой из газобетонных и пенобетонных блоков.

Композитная арматура применяется и при возведении стен по технологии несъёмной опалубки

Особенности арматуры из пластика

При изготовлении пластиковой арматуры используются нити из стекла, базальта или углеволокна, соединенные в общий трос при помощи композитного состава.

Ребристость создается путем обволакивания стержня волокнами из стекла. Такая арматура более востребована при работе с бетоном, так как обеспечивает прочное сцепление с раствором.

Арматура из стеклопластика

Что касается диаметра, то здесь все происходит по аналогии со стальным конкурентом, и это не единственное сравнение между двумя типами арматуры.

Вес такого арматурного стержня ниже металлического более чем в пять раз. Фундамент для дома, сделанный с использованием стеклопластиковой арматуры, получается достаточно легким, тем самым снижает нагрузку на грунт.

А при любом снижении нагрузки, снижается и стоимость фундамента и работ по его заливке, то есть на лицо моменты и финансового характера.

Композитная арматура плюсы и минусы

Как и любой строительный материал, арматура из композита имеет свои преимущества и недостатки. Плюсы композитной арматуры:

1. Вес – неметаллическая арматура практически пушинка, в сравнении с металлической. Вес композитной арматуры в 10-12 раз меньше, чем равной по прочности стальной. Например, 1 метр пластиковой арматуры 10 мм весит 100 грамм, а стальной того же диаметра – 617 грамм. А то, что пластиковая скатывается в бухты, позволяет погрузить несколько бухт (метраж бухты обычно 100-200 метров) арматуры в багажник легкового автомобиля.

 

2. У композитной арматуры впечатляющая прочность на разрыв – в 2,5-3 раза больше, чем у стальной (конечно же, имеется ввиду при равном диаметре). Таким образом, композитная арматура 12 мм диаметром, заменяет стальную диаметром 14-16 мм. Отсюда строителями и производителями используется термин «равнопрочностная замена».

3. Стоимость композитной арматуры на сегодня ниже, чем на металлическую, хотя еще несколько лет назад было наоборот. Причем цена на стальную арматуру стабильно растет, тогда как композитную остается почти на месте.

4. Еще один плюс – композитная арматура продается в бухтах по 100-200 метров, что позволяет значительно сократить количество обрезков при армировании конструкций.

Но не все так безоблачно, есть и минусы композитной арматуры:

1. Основным минусом композитной арматуры специалисты называют низкий модуль упругости, в 4 раза ниже чем у стальной – и это при равном диаметре. Конечно, это не критичный недостаток, главное произвести дополнительные расчеты, и лучше, если это сделают специалисты. Или наш калькулятор.

2. Гнуть композитную арматуру можно только на производстве, на строительной площадке согнуть под углом ее не получится. Правда, элементов в виде прутков под углом обычно требуется немного, к тому же их можно заменить стальной арматурой.

3. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высокой температуры – при 100 градусах она перестает быть упругой и легко ломается.

4. Сварка при использовании композитной арматуры недопустима, хотя некоторые специалисты ставят это в преимущество. Действительно, при армировании хоть стальной, хоть пластиковой арматурой, и ту и другую в основном вяжут проволокой или пластиковыми стяжками.

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.

Физические параметры армирующего материала из стеклопластика

Согласно сегодняшним требованиям композитные пруты должны характеризоваться по трем основным физическим параметрам, а именно:

• Масса элементов;
• Дистанция навивки;
• Внешний, а также внутренний диаметр.

Для каждого отдельного номера профиля соответствуют свои физические показатели. Единственным неизменным параметром является дистанция навивки, равняющийся 15 миллиметрам. Действующее ТУ регламентирует, что отличающиеся по размеру профиля композитные пруты имеют следующие цифровые обозначения: 4, 5, 5.5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 и 18. Этим цифровым значениям соответствуют параметры наружного диаметра. Масса армирующих стержней может варьироваться от 0,02 до 0,42 кг/1 п. м.

Расчет арматуры

При строительстве фундамента своими руками важно правильно рассчитать необходимые материалы, включая стеклопластиковую арматуру. Расчет должен выполняться в соответствии со следующими важными нюансами:

должно быть проведено правильное определение параметров длины основания

Во время проведения измерений необходимо брать во внимание длину внутренней несущей перегородки; требуется провести расчет длины армирующих прутьев. При этом стоит учитывать, что армирующие элементы будут размещены в несколько ярусов; нужно определить число мест с соединениями

Композитные изделия соединяются не при помощи сварки, а внахлест. По этой причине на область каждого угла добавляется по 100 см; должны быть проведены расчеты для поперечных соединений.

Чтобы точно понять, как выполняется расчет прутков стеклопластиковой арматуры, стоит рассмотреть пример с использование параметров дома с размерами основания 12х12 метров, которое выполнено с использованием ленточной технологией.

При расчете будут выполняться следующие действия:

• рассчитывается периметр дома. Р = 2*(12+12) = 48 м;
• общая сумма длины арматурных элементов, которые протягиваются в два яруса из 4 краевых стержня, будут вычисляться так – Д = 48*4 = 192 м.
• количество перемычек должно высчитываться с учетом минимально допустимого разбега в 0,5 метра. На примере это выглядит так, П = 48/0,5 = 96 штук;
• обязательно выполняются расчеты периметра каркаса (500х500 мм). Рк = (0,5+0,5)*2 = 2 м;
• выполняются расчеты длины армирующих колец – Дк = 96 шт*2м = 192 м. При этом должна учитываться подрезка – 192 + 5 % = 202 м;
• в итоге потребуется – 192 + 202 = 394 метров изделия с одинаковым профилем;
• стоит рассчитать требуемое количество хомутов для вязки – Х = 96 шт*4 = 384 штук.

Основные достоинства и недостатки полимерных армирующих прутов

Стеклопластиковая арматура перед массовым внедрением на рынок прошла множество серьезных испытаний. В итоге подобные исследования установили, что этот строительный материал отличается рядом преимуществ таких, как:

• Малая масса, которая в 9 раз ниже массы классической металлической арматуры;
• Высокая стойкость к коррозии и воздействию кислот;
• Отличные показатели с точки зрения энергоэффективности;
• Экономичность в доставке;
• Инертность к электромагнитному и радиовоздействию;
• Стеклопластиковая арматура относится к диэлектрикам.

Безусловно, помимо преимуществ, данный строительный материал обладает определенными недостатками

Такие недостатки нельзя отнести к критическим, но их важно учитывать при возведении тех или иных видов зданий

Недостатки композитной арматуры:

• Низкие показатели упругости;
• Невысокие параметры термостойкости.

При этом такие недостатки материала никак не отражаются на его использовании при строительстве дорог и фундаментов зданий.

Армирование разных типов фундаментов

Ленточный

Армирование ленточного монолитного фундамента проводится, в принципе, по той же технологии. Только сам каркас собирается в стороне от траншей. Собираются две сетки, которые между собой соединяются отрезками арматуры. И уже готовую конструкцию опускают внутрь опалубки. Устройство армированного пояса с опалубкой – это практически готовая к заливке конструкция

Единственное, на что нужно обратить внимание, это поставить армированный пояс на подпорки. Для этого используют цельные кирпичи, камень или изготовленные подставки из металлических профилей

В сооружении ленточной конструкции важным элементом является армирование углов фундамента. Именно здесь собираются все напряжения. Существует несколько технологических схем, как правильно армировать углы. Каждая схема имеет определенные тонкости сборки конструкции и соединения арматуры. Поэтому выбирают ту, которая подходит под условия возведения фундамента.

Столбчатый

Для этого придется собрать отдельно армированный каркас для колонны и для подушки.

Так как размеры последней превосходят сечение первой, то под свайный фундамент этого типа выкапывается скважина сечением больше, чем размеры подушки.

1. После чего собирается опалубка для подушки.
2. Устанавливается армированный каркас.
3. Далее сверху устанавливается каркас колонны, который привязывается к армированию подушки.
4. И последний этап – установка опалубки колоны.

Ростверк

Необходимо добавить, что для армирования монолитного столбчатого фундамента с ростверком требуется точный расчет нагрузок, действующих от строения и от ростверка. А значит, придется точно подсчитать количество арматурных стержней в конструкции и их диаметр.

При этом особое внимание уделяется соединению стержней армокаркаса столбов с арматурой ростверка. Выступающие из столба концы арматуры сгибают под углом 90° так, чтобы:

1. Одна из них часть легла внахлест к стержням верхней решетки.
2.  Другая к пруткам нижней сетки.

Лента армирования свайно — ленточного фундамента – это единая конструкция, состоящая из двух разнонаправленных каркасов. Поэтому в местах соединения двух частей надо обязательно проводить мероприятия по усилению соединений. Так одно из правил гласит, что идеальный нахлест арматур двух соединяемых конструкций не должен быть меньше 60 см. А значит, выводить из столбов арматурные прутки нужно, как минимум, на 80 см. Это с учетом изгиба.

Нередко к армированию свай и ростверка подходят с позиции быстрого изготовления каркаса. Для чего используют электросварку. Именно в местах соединения двух конструкций этого делать не рекомендуется. Слишком большие здесь присутствуют нагрузки, особенно на изгиб. Поэтому совет – используйте технологию вязки с помощью вязальной проволоки. Тем более, этот процесс не требует больших затрат и умения.