Меню

Композитную арматуру класса аук1400



Композитная арматура. Применимость для частного домостроения.

В этой статье рассмотрим композитную арматуру и её применимость для частного домостроения. Постараемся разобрать все часто встречающиеся примеры использования и определить, где её использование обоснованно и не противоречит СНиП. Начнём, пожалуй, с того, что рассмотрим какие виды композитной арматуры бывают и поможет нам в этом ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций.

Виды композитной арматуры.

Все называют её композитная арматура, но композитная арматура — это класс арматуры (сокращённо АКП – арматура композитная полимерная ) и делится он ещё и на виды. Этих видов, по крайней мере для армирования бетонных конструкций, пять, разделяются они по типу непрерывного армирующего наполнителя. Вот перечень согласно ГОСТ:

  • АСК — стеклокомпозитная
  • АБК — базальтокомпозитная
  • АУК — углекомпозитная
  • ААК — арамидокомпозитная
  • АКК — комбинированная композитная

Разные виды арматуры имеют разные характеристики. Например, самой большой прочностью на растяжение обладают виды АУК (углекомпозитная) и ААК (арамидокомпозитная), придел прочности на растяжении этих видов составляет не менее 1400 МПа . Уступает им АКК (комбинированная композитная) с пределом прочности не менее 1000 МПа . Замыкают список АСК (стеклокомпозитная) и АБК (базальтокомпозитная) не менее 800 МПа . Значения прочности соответствуют ГОСТ 31938-2012. На рынке чаще всего встречаются именно АСК и АКБ и поэтому, хоть это и не самые лучшие представители этого класса арматуры, речь в статье пойдёт в основном о них.

Прочность композитной арматуры.

Для того что бы понять прочная или нет композитная арматура вида АСК и АБК рассмотри две основные характеристики необходимые для проектирования конструкций из армированного бетона.

  • прочночть на растяжение
  • модуль упругости

Кто-то, возможно, меня упрекнёт в упущении таких характеристик как текучесть и прочность на сжатие. Так вот, понятие текучести у композитной арматуры вовсе нет, прочность на сжатие – скажите кому нужен эта характеристика для частного домостроения. Нет в частном двухэтажном доме элементов из армированного бетона для расчёта которых нужна эта характеристика. На сжатие работает бетон, на растяжение арматура. В СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции чётко сказано:

6.2.7 Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное значение сопротивления растяжению.

Для сравнения упомянутых характеристик возьмём самую распространённого в том же частном домостроение стальную арматуру класса А-III(А400).

Прочность на растяжение.

Согласно СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 52-01-2003 прочность на растяжение стальной арматуры класса А-III составляет 400МПа. Стеклопластиковая и базальтовая композитная (АСК и АБК) арматура обладает прочностью в 800МПа. По прочности на растяжение композитная арматура превосходит стальную, притом в два раза.

Модуль упругости.

Модуль упругости — это способность к деформации под воздействием той или иной силы и возвращаться в начальное состояние при прекращении такого воздействия. Модуль упругости стальной арматуры класса А-III составляет 200 ГПа. У стеклокомпозитной и базальтокомпозитной арматуры 50 ГПа. Да, здесь композитная арматура пригревает стальной при этом существенно.

Зная эти характеристики давайте разбираться, где можно использовать, а где лучше обойтись без композитной арматуры.

Бетонные балки и плиты прикрытия.

Балки, как и плиты перекрытия должны сопротивляться прогибу и в СНиП существуют нормы допустимых прогибов. На то как тот или другой элемент из армированного бетона противостоит прогибу влияет модуль упругости арматуры, который у композитной значительно хуже. И если прочность её на растяжение выше, то четырёх кратная разница по значению модуля упругости делает её использование не совсем рентабельным. Так как для достижения одного и того же сопротивления по прогибу её сечение или количество должно быть в 3-4 раза больше по сравнению со стальной. Но речь здесь идёт, конечно, о нагруженных балках, межэтажных перекрытиях и балках с большими пролётами. Для устройства перемычек над оконными, дверными или другими небольшими проёмами и этого сопротивления обычно достаточно. Все особенности применения композитной арматуры в том числе для изгибаемых конструкций описаны в СП 295.1325800.2017 Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой.

Читайте также:  На каком расстоянии от края опалубки нужно вязать арматуру

Армированные бетонные пояса и армирование кладки.

Очень часто встречается утверждение что армировать, например кладку из газобетона композитной арматурой нельзя. Отвечу однозначно, конечно, можно и это тоже регламентировано СНиП. СП 339.1325800.2017 Конструкции из ячеистых бетонов.

П 5.2.10 Допускается применение стержней из неметаллической композитной арматуры по ГОСТ 31938.

Здесь модуль упругости не имеет решающего значения, основным показателем является прочность на растяжение и степень растяжения для предотвращения раскрытия деформационных и усадочных трещин в кладке. Степень растяжение — это увеличение длины под действием растягивающей силы до момента разрыва (для композитной) или перехода в текучесть (для стальной арматуры), двумя словами растяжение при упругой деформации. А композитной арматуры даже вида АСК и АКБ этот параметр гораздо ниже (меньше увеличение длины). Поэтому в расчёт принимается только прочность на растяжение.

Композитная арматура в фундаменте.

Давайте сначала разделим фундаменты на два вида. Первый вид фундамента – это фундаменты, в которых так или иначе присутствуют элементы бетонных конструкций, для которых необходим расчёт на прогиб, например это бетонный ростверк в свойно-ростверковых фундаментах. Есть прогиб – важен модуль упругости, как уже описано использование композитной арматуры в таких фундаментах скорее всего будет не целесообразно и не рентабельно. Второй тип фундаментов – это конструкции, в которых силы на изгиб не действуют или не учитываются. Сюда можно отнести ленточные и плитные фундаменты на подготовленных основаниях. Повторюсь, нет прогиба – не важен модуль упругости, важна прочность на растяжение. И использование композитной арматуры в таких типах фундамента вполне обоснована.

Стройтесь, подписывайтесь на канал Построить дом , жмите пальчик вверх если статья была интересной. А ниже ссылки на другие мои статьи о строительстве частного дома в частности фундамента:

Источник

Серьезный конкурент металлическому прутку

Композитная арматура – аналог традиционных стальных стержней. Делается из стеклопластика. Этот материал обладает аналогичными металлу свойствами, но необходимо помнить о невозможности применения армирующих изделий в некоторых случаях. О них и не только расскажем в этой статье.

Нормативы

Арматура из стеклопластика была изобретена в 60-е годы XX века и проходила исследования в европейских странах. В 70-е годы в США началось ее массовое производство и внедрение в строительство. В России исследования были свернуты как раз в это же время, поэтому широкого распространения материал не получил.

Производство композитной арматуры в нашей стране даже на сегодняшний день не так распространено, как в Европе и за океаном. Тем не менее изделие в должной мере было постепенно изучено, разработаны нормирующие документы, регламентирующие изготовление, характеристики, применение и монтаж.

  1. Государственный стандарт ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций» содержит определение изделия, требования к составу и качеству, основные свойства, классификацию, способы применения, транспортировки и хранения.
  2. ТР 01-13-04 «Технические рекомендации по применению неметаллической композитной арматуры в бетонных конструкциях».

В России применение композитной арматуры не распространено широко, поэтому ее предлагают немногие производители. Но если по проекту все же принят каркас из стеклопластиковых прутков, ответственные застройщики отдают предпочтение тем поставщикам, которые предлагают арматуру, соответствующую ГОСТ 31938-2012.

Состав

Неметаллическая арматура – это многослойное изделие, которое состоит из:

  • Продольных волокон, соединенных между собой пластиковой массой;
  • Поперечной обмотки, придающей пруткам жесткость. Она придает изделиям ребристый рельеф, необходимый для удержания бетона при нагрузке. Недавно изобретена арматура с гладкой навивкой, о ней расскажем далее.
Читайте также:  Запорная арматура к пластиковым окнам

Материалы для изготовления арматуры используют разные, что определяет некоторые характеристики изделий:

  1. Стеклопластик (АСК) – это композит из стеклянных волокон и термоактивных смол. В результате получаются прутки, способные выдерживать существенные нагрузки при малом весе самого изделия.
  2. Углепластик (АУК) – это композит, состоящий из углерода и полимеров. Прочностные свойства изделий одни из лучших в сегменте, одновременно самые дорогие, поэтому используются при строительстве только ответственных объектов.
  3. Базальтопластик (АБК) не боится воздействия агрессивных веществ: щелочи, кислоты, газы и соли не разрушают структуру прутьев и не влияют на их несущую способность. Основу составляют волокна базальта, связанные сложными полимерами.
  4. Комбинированная арматура (АКК) – изделие, в состав которого входят волокна стекла и базальта, связанные полимерными смолами.
  5. Арамидокомпозит (ААК) отличается улучшенной гибкостью.

Наибольшее распространение в строительстве получила композитная арматура из стеклопластика благодаря высоким показателям прочности и несущей способности соответственно.

Для улучшения узнаваемости стержней на строительной площадке, их окрашивают в разные цвета: синий, красный, зеленый, желтый.

Характеристики

Основные свойства композитной арматуры согласно таблице №4 ГОСТ31938-2012:

Показатель АСК АБК АУК ААК АКК
Предел прочности на растяжение, МПа 800 800 1400 1400 1000
Модуль упругости при растяжении, ГПа 50 50 130 70 100
Предел прочности на сжатие, МПа 300 300 300 300 300
Предел прочности при поперечном срезе, МПа 150 150 350 190 190

Чтобы оценить основные преимущества композитов для бетонных каркасов, рассмотрим характеристики неметаллической арматуры в таблице относительно стольных стержней аналогичной прочности:

Характеристики Композит стеклопластик АСК Сталь А-III (по ГОСТ 5781-82*)
Плотность, кг/м 3 1900 7850
Относительное удлинение, % 2,2 14-25
Предел прочности на растяжение, МПа 800 355-365
Модуль упругости, МПа 5 000 200 000
Диаметр, мм 4…40 6…80
Теплопроводность, Вт/мК 0,48 45
Длина стержней, м 6…12

Арматура композитная полимерная в сравнении со стальной в равнопрочной замене:

Сталь А-III Стеклопластик
Диаметр, мм Вес 1 метра, кг Метров в тонне Диаметр, мм Вес 1 метра, кг Метров в тонне
6 0,222 4504 4 0,02 50000
8 0,395 2531 6 0,04 25000
10 0,617 1620 8 0,08 12500
12 0,888 1126 8 0,08 12500
14 1,21 826 10 0,14 7142
16 1,58 633 12 0,2 5000
18 2 500 14 0,26 3846
20 2,47 405 16 0,32 3125

Плюсы и минусы

В сравнении с металлической, преимущества композитной арматуры таковы:

  1. Малый вес при той же прочности на изгиб.
  2. Предел прочности на изгиб у стеклопластика почти в 3 раза выше, чем у арматуры аналогичного диаметра.
  3. Композит имеет низкий коэффициент теплопроводности по сравнению с металлом, что исключает риск возникновения мостиков холода.
  4. Арматура из композитных материалов устойчива к агрессивным средам в отличие от металла.
  5. Стержни диэлектрические. На практике это снижает риск гашения и искажения радиоволн связи (спутниковое ТВ, сотовая связь), а также отсутствуют короткие замыкания и блуждающие токи, вызванные посторонними проводниками.
  6. Отсутствие коррозии.

Недостатки использование композитной арматуры:

  • Низкая термостойкость – стержни теряют несущие свойства при воздействии огня, поэтому применять их следует только в гражданском строительстве с низким риском возгорания (жилые дома и общественные здания);
  • Сравнительно низкий модуль упругости – в 40 раз меньше, чем у стали! При этом изделие из стеклопластика обладает большей прочностью на растяжение, чем металл той же прочностной категории, что является достоинством композита;
  • Невозможность сделать сварное соединение при изготовлении армирующего каркаса.

Минусы композитной арматуры ограничивают ее применение: перед принятием необходимо проведение точных расчетов прочности на растяжение и несущей способности конструкции, чтобы избежать неблагоприятных последствий.

Читайте также:  Арматура светосигнальная ad 16ds 24в ac dc красн iek bls10 adds 024 k04 16

Применение композитной арматуры в строительстве

Неметаллическая арматура обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, поэтому широко применяется там, где можно заменить традиционный стальной каркас:

  • Композитная арматура для фундамента, в том числе для подземной его части – идеальное решение. Она не боится влаги, которая может попасть в бетон, соответственно, исключены процессы коррозии.
  • В конструкциях, подвергаемых воздействиям агрессивных сред (кроме изгибаемых, например, перекрытий и перемычек);
  • При строительстве частных домов для армирования всех конструкций, кроме перекрытий;
  • Для ремонта или изготовления конструкций, в которых невозможно устройство достаточного защитного слоя бетона;
  • Обустройство поперечных связей в стеновых и фасадных конструкциях;
  • В конструктивных элементах, где возможна химическая коррозия из-за хождения блуждающих токов;
  • В дорожном строительстве для укрепления откосов, армирования полотна на участках любой загруженности.

Армирование композитной арматурой возможно везде, где используется традиционный стальной каркас – во многих случаях его можно заменить стеклопластиком или его аналогами. Однако, по разным причинам такие изделия не распространены так широко, как металлические – их популярность только набирает обороты.

Как гнуть композитную арматуру

Стекловолоконные арматурные изделия выходят с завода в виде скрученных бухт. Для этого стержни предварительно напрягают особым образом, но лишь на короткое время – на строительной площадке перед резкой высвобожденные из бухты изделия расправляются.

Как согнуть прутки для сложного каркаса? Повторное сгибание невозможно – попытка согнуть стержень приведет к его поломке, а воздействие через нагревание снижает несущую способность изделия.

При необходимости изготовить арочный каркас можно пойти двумя путями:

  1. Сделать комбинированный каркас из композита и стали – изогнуть металлические прутья и добавить к ним стеклопластик.
  2. Заказать конструкцию у производителя – в некоторых случаях изготовление изогнутых стержней происходит непосредственно на строительной площадке.

Особенности армирования конструкций композитной арматурой

Работать с композитными стержнями несложно, достаточно соблюдать несколько несложных правил:

  • Резать арматуру лучше всего болгаркой. Стеклопластик и аналоги распиливаются гораздо легче и быстрее стали.
  • При сборке каркаса невозможно использование сварки, поэтому прутья оптимально скреплять хомутами или вязальной проволокой.
  • Располагать верхние стержни необходимо не ближе 3 см от поверхности конструкции (соблюдение защитного слоя).
  • Перед заливкой бетонной массы в опалубку ничем обрабатывать стержни не нужно – несмотря на их гладкость сцепление с каркасом получается ничуть не хуже, чем со сталью.

Арматуру в частном строительстве использовать несложно – работать с ней так же легко, как с металлической за тем исключением, что требуется предварительный точный расчет конструкции, чтобы не подвел низкий модуль упругости композитов.

Исследование сцепления с бетоном

В 2013 году была изобретена композитная арматура с гладкой навивкой. В этом же году отечественные исследователи опытным путем изучили, как такой пруток работает с бетоном. Результаты исследований опубликованы в журнале «Промышленное и Гражданское Строительство» выпуск №9 от 2013 года. Авторы работы:

  • А. В. Бенин, кандидат технических наук, доцент, зав. Механической лабораторией им. проф. Н.А Белелюбского (ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ПГУПС));
  • С. Г. Семенов, инженер (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»).

Испытания образцов проводились в механической лаборатории им. проф. Н.А Белелюбского на испытательной электромеханической машине Shimadzu AGX-300. Ученые изучали, как хорошо прутки с ребристой и гладкой намоткой, а также обычная арматура периодического профиля из стали работали вместе с бетоном В35. Результат отражен в таблице и графике:

Доказано, что гладкая навивка производства Алиен Технолоджис (ТУ 2296-001-30604955-2012) превосходит по силе сцепления все типы арматуры – и стеклопластиковую, и металлическую.

Источник