Сравнительный анализ композитной и металлической арматуры



В данной статье рассматриваются свойства композитной арматуры, её достоинства и недостатки. Проведено сравнение с металлической и показано, что полимерное армирование имеет ряд преимуществ над традиционным, такие как прочность, легкий удельный вес и экономичность применения данного материала.

Ключевые слова: композитная арматура, металлическая арматура, стержень, строительный материал, стеклопластик.

Металлическая арматура с недавнего времени считалась единственным материалом в строительстве, с помощью которой выполнялось всё армирование. Но на сегодняшний день существуют различные аналоги, превосходящие металлическиe прутья по ряду характеристик. Одним из таких является композитная полимерная арматура, являющаяся современным строительным материалом.

Композитная арматура (англ. fibre-reinforced plastic rebar, FRP rebar) — неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отверждённых (рис.1). [2]

Рис. 1. Композитная арматура

Для изготовления используют непрерывные армирующие наполнители из стекловолокна, базальтоволокна, углеволокна и арамидного волокна. [1] Волокна объединяются между собой, образуя единый стержень, на который наматываются рёбра. Затем арматура проходит через печь, подвергаясь воздействию высокой температуры, после её ожидает водяное охлаждение, и в самом конце следует протяжка изделия и резка нужной заказчику длины. Все стадии изготовления показаны на рис. 2.

Рис. 2. Процесс изготовления композитной арматуры: 1 — стеклопластиковый ровинг; 2 — пропитка смолой; 3 — формирование стержня; 4 — термообработка; 5 — водяное охлаждение; 6 — протяжка и автоматическая резка; 7 — автоматический бухтонамотчик

На сегодняшний день расширяется область применения композитной арматуры в строительстве, вместо традиционных металлических каркасов используется композитный полимерный каркас. Наиболее часто стеклопластик применяют при армировании отмостки вокруг зданий или чаши для бассейна, так как композитная арматура имеет высокие антикоррозионные свойства. Также возможно применение (с замещением металлической на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены) при армировании ленточных фундаментов, фундаментных плит при малоэтажном строительстве. И для повышения долговечности зданий и сооружений необходимо отдавать предпочтение высококачественной арматуре.

Конечно, металлическое армирование активно используется во многих строительных конструкциях, и композит не сможет вытеснить своего «предшественника» с рынка. Но использование пластиковой арматуры можно назвать, с большой точностью, перспективным и активно развивающимся направлением в сфере строительства.

Для начала рассмотрим ряд преимуществ композитной арматуры, которые позволили ей стать популярным строительным материалом:

– высокая прочность;

– лёгкий вес;

– экономичность;

– радиопрозрачность;

– простота монтажа;

– долговечность;

– коэффициент расширения близкий с бетоном.

К недостаткам можно отнести:

– низкий модуль упругости;

– низкая термостойкость;

– опасность резки;

– сложность производства.

Сравнение между традиционной металлической и композитной стеклопластиковой арматурами представлено в табл.1.

Таблица 1

Сравнительная таблица характеристик

Характеристика	Металлическая арматура класса А400	Неметаллическая композитная арматура
Материал	Сталь	АСП — стеклянные волокна ⌀ 13–16 мкм связанные полимером;
Удельный вес	По строительным нормам	Легче металлической арматуры
Временное сопротивление при растяжении, МПа	390	600–1200
Модуль упругости, МПа	20000	45000
Относительно удлинение, %	0,195	2,2
Плотность, т/м 3	7,85	1,9
Коррозийная стойкость	Коррозирует	Нержавеющий материал
Теплопроводность	Теплопроводна	Нетеплопроводный
Электропроводность	Электропроводна	Диэлектрик
Экологичность	Экологична	Экологична — не выделяет вредных и токсичных веществ
Выпускаемые профили, ⌀ мм	6–80	4–32
Длина, м	6–12	Любая по требованию заказчика
Долговечность	По строительным номам	Прогнозируемая — не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам (кроме величины удлинения под нагрузкой)	6 8 10 12 14 16	4 6 8 8 10 12
Экономика замены	⌀10 = 58,22 руб./п.м ⌀12 = 78,77 руб./п.м ⌀14 = 87,67 руб./п.м	⌀8 = 18,46 руб/п.м ⌀8 = 18,46 руб/п.м ⌀10 = 26,6 руб/п.м

Из табл.1 видно, что показатели стеклопластиковой арматуры превосходят металлическую. Это позволяет использовать меньше несущих элементов, за счёт этого происходит экономия строительных материалов. [3]

Важным достоинством композитной арматуры является её удельный вес, что даёт возможность снизить вес конструкции.

Низкая теплопроводность данного материала является также её преимуществом. При эксплуатировании данной арматуры не образуется мостиков холода, в следствие чего улучшаются теплоизоляционные параметры, что нельзя сказать о металлической.

В связи с вышеперечисленными факторами, характеристиками можно сделать вывод, что композитная арматура является, безусловно, перспективным строительным материалом в наше время. Она имеет свои как плюсы, так и минусы, однако эффективна лишь в определённых применения, и выбирать для себя нужный вариант армирования следует с конкретной ситуацией.

Литература:

1. ГОСТ 31938–2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций — Текст: электронный // plastinfo.ru: [сайт]. — URL: https://plastinfo.ru/content/file/gosts/e1e52abb16c6.pdf (дата обращения: 04.01.2021);
2. Композитная арматура [Электронный ресурс]. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Композитная_арматура (дата обращения: 04.04.2021);
3. Фролов Н. П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластбетонные конструкции — М.: Стройиздат, 1980. -104 с.;