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 прочность 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].

 

Арматура композитная полимерная (АКП) — инновационный продукт, альтернатива традиционной стальной арматуре. Разработки велись в 60-х годах прошлого столетия параллельно в нескольких странах — как в СССР, так и в США. С применением композитной арматуры построено большое количество объектов в странах Европы, Японии, Канаде. Словом, за рубежом технологичный продукт получил широкое распространение.

 

Первый опыт применения стекловолокна датируется 1956-м годом в США. Массачусетский технологический институт несколько лет разрабатывал проект дома из полимерных материалов с применением стекловолокна. Он предназначался для одного из аттракционов парка «Диснейлэнд» в Калифорнии. Он прослужил 10 лет, пока его не решили заменить другой достопримечательностью и определить под снос.

Когда металлический шар-молот, предназначенный для сноса зданий, коснулся конструкции, он просто отскочил от неё, словно резиновый мячик. Здание пришлось разбирать вручную.

В последующие десятилетия было решено использовать полимерные композитные материалы для армирования бетонных конструкций. В разных странах (СССР, Япония, Канада и США) велись разработки и испытания инновационного продукта.

В Советском Союзе идея использования стеклянного волокна для армирования была впервые озвучена в 1941-м году. Об этом вы можете узнать из книги Николая Фролова «Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные конструкции».

Интересный факт! В Канаде испытали мореходные судна, изготовленные с применением стекловолокна и отслужившие 60 лет. Результаты тестов показали, что существенного ухудшения прочности материалов за шесть десятилетий эксплуатации не произошло (по материалам ресурса FRP Distributors)

Некоторые примеры использования полимерной композитной арматуры из зарубежного опыта:

  • Применение GFRP в Европе начато в Германии, она использовалась для постройки автодорожного моста в 1986-м году.
  • В Японии еще до середины 90-х насчитывалось больше ста коммерческих проектов. Подробные рекомендации по проектированию и строительству с участием композитных материалов разработаны в Токио в 1997 году.
  • В 1997-м году построен мост Headingley в канадской провинции Манитоба.
  • При постройке моста Joffre Bridge в Квебеке (Канада) армированы напорные плиты, тротуар и дорожные заграждения. Мост открыт в 1997-м году, а в структуру арматуры были интегрированы волоконно-оптические датчики, чтобы дистанционно контролировать деформацию.
  • В Британской Колумбии в 1998-м году построен винный завод.
  • В 2000-х годах Китай стал самым крупным потребителем в Азии, используя стеклоарматуру в различных сферах строительства — от подземных работ до настилов мостов.
  • В США повсеместно используется при возведении помещений для МРТ (магнитно-резонансной томографии).
  • Применение при строительстве крупнейших мировых метрополитенов — в Берлине и Лондоне, Бангкоке, Нью-Дели и Гонконге.

 

 

Как видите, композитная стеклопластиковая арматура широко применяется в Европе и странах Америки. Неудивительно, ведь на Западе умеют считать деньги и знают, что такое эффективное строительство.

Стеклопластиковая арматура — наиболее выгодная по соотношению «цена-качество» разновидность композитной арматуры. В мире её аналоги используют ещё с 30-х годов, в СССР этот термин впервые был озвучен в 40-х годах прошлого века. Разбираем подробно технические характеристики этого вида полимерной арматуры.

 

Стеклопластиковая арматура использовалась ещё в советские годы. Правда, как это часто случалось с инновационными материалами (например, арболитовыми блоками) с распадом СССР тема сошла на «нет» и начала возраждаться только в начале двухтысячных годов.

Применение арматуры из стекловолокна довольно широко — армирование фундаментов, стяжки, иных бетонных конструкций, в качестве гибких связей, шпалер и приштамбовых кольев, ограждений, а также в производстве многослойных стеновых блоков для скрепления слоёв между собой. Её применяют, во-первых, для удешевления строительства, а во-вторых, из-за многочисленного списка преимуществ по сравнению с металлом.

 

Как производят стеклопластиковую арматуру

Полимерная арматура изготавливается из тонких нитей стекловолокна, связывающихся в единый стержень при помощи связующего вещества — компаунда на основе эпоксидной смолы. На поверхность стержня наносятся ребра для лучшего сцепления с бетоном.

Использование стекловолокна и обуславливает высокую прочность композитных армирующих материалов. Дело в том, что массивное стекло само по себе хрупкое. А вот тонкая стеклонить превосходит по прочности на разрыв большинство имеющихся в природе материалов. Её прочность достигает 2,4 гигапаскалей. Об этом писал в своей книге советский инженер Николай Фролов.

Производство стеклопластиковой арматуры — сложный технологический процесс, в котором любая мелочь имеет значение. Ошибки, допущенные при изготовлении, сказываются на качестве арматуры.

 

 

Классификация композитной арматуры

Материалом для изготовления арматуры служат углерод, базальт, арамид или стекло. Волокна сырья соединяются между собой в единый стержень, на который дополнительно наматывается ребро.

Далее стержень проходит через печь, где и твердеет под воздействием высокой температуры.

По типу используемого типа сырья разделяют несколько видов неметаллической арматуры, плюсы и минусы каждой из которых незначительно различаются:

  • АСК (стеклокомпозитная) — изготавливается в результате смешивания стекловолокна и специальных смол.
  • АБК (базальтокомпозитная) — производится из волокон базальта, а роль связующего вещества выполняют органические смолы.
  • АУК (углекомпозитная) — прочная арматура на основе углеводорода, но дороже композитных аналогов.
  • ААК (арамидокомпозитная) — состоит из полиамидных волокон, которые по составу напоминают капрон или нейлон.
  • АКК (комбинированная композитная) — стержни из стекловолокна, с внешней намоткой из базальтопластика.

Номинальные диаметры АКП согласно ГОСТ:

46810121416182022242832

Форма выпуска

Композитная стеклопластиковая арматура диаметром до 12 мм изготавливается в хлыстах по 3 и 6 метров, а также в бухтах по 50 и 100 метров. Стержни свыше 14 мм в диаметре выпускаются только в хлыстах.

Сворачивание в бухты — один из плюсов АКП по сравнению со стальной арматурой, изготавливаемой прутками по 11,7 метра.

 

Тип профиля

Для лучшего сцепления с бетоном профиль композитной арматуры не делают гладким. Различают два вида профилей:

  1. Условно-гладкий — для улучшения адгезии с бетоном стеклопластиковый стержень покрывают мелкофракционным кварцевым песком.
  2. Периодический — в процессе производства на стержень наматывается жгут из стекловолокна, который и служит анкеровочным ребром.

 

 

Преимущества:

 

Небольшой вес

Если сравнивать с металлом, то АКП легче в 8 раз. При её использовании снижается общий вес конструкции и нагрузка на фундамент. Также покупатели значительно экономят при транспортировке.

Вес одного метра стеклопластиковой арматуры в зависимости от диаметра в граммах (в скобках вес стальной арматуры А3):

  • Ø4 — 25
  • Ø6 — 56 (222)
  • Ø8 — 94 (395)
  • Ø10 — 144 (617)
  • Ø12 — 198 (888)
  • Ø14 — 280 (1210)
  • Ø16 — 460 (1580)
  • Ø18 — 560 (2000)
  • Ø20 — 630 (2470)
  • Ø22 — 730 (2980)
  • Ø24 — 850 (3850)

 

Высокая прочность

По данным испытаний, у композитной арматуры прочность на разрыв (или же сопротивление растяжению) в несколько раз выше, чем у стальной — 1000 МПа против 390 МПа соответственно.

Экономичность

Если использовать стеклопластиковую арматуру вместо стальной, то даже при замене диаметр в диаметр, она будет дешевле. А учитывая, что вместо металла можно использовать АКС меньшего размера, то экономия будет ещё значительнее. Также учитывайте экономию при транспортировке. К примеру, для армирования плитного фундамента требуется 4000 погонных метров. Чтобы привезти стальную арматуру потребуется длинномер, а стеклопластиковую можно увезти на легковом автомобиле.

Энергоэффективность

В строительных объектах, армированных композитной арматурой, рациональнее расходуются энергетические ресурсы. Этим объясняется популярность АКП на Западе, где энергоэффективность зданий — важный фактор в строительстве.

Долговечность

Срок службы более 80 лет. АКП устойчива к воздействию щелочей, кислот и к коррозии. Этот плюс стоит учитывать при возведении морских сооружений и укреплений для береговых линий.

В Канаде прошли испытания мореходных суден, изготовленные с применением стекловолокна и отслуживших более 60 лет. В результате тестов выяснилось, что существенного ухудшения прочности за шесть десятков лет эксплуатации не произошло.

Радиопрозрачность

АКП не создает помех для электромагнитных волн и радиосигналов. Её регулярно применяют при обустройстве кабинетов МРТ и научно-исследовательских станций, где используются сложные электрические приборы.

Низкая теплопроводность

Коэффициент теплопроводности стальной арматуры — 46 Вт/(м°С), композитной — 0,35 Вт/(м°С), то есть в 100 раз ниже. Использование композитной сетки для кладки кирпича и блоков или композитных гибких связей позволит сделать кладку без мостиков холода.

Коэффициент расширения как у бетона

Арматура и бетон одинаково реагируют на циклические температурные изменения, из-за чего внутри бетонной конструкции не возникает напряжения и трещин.

Простота монтажа

Вязка арматуры под силу любому рабочему с минимальным набором инструментов. При армировании длинных участков, её не нужно сваривать каждые 12 метров, как стальную, а просто размотать бухту и нарезать необходимую длину.