Стеклопластиковая (композитная) арматура - стоит ли?

Обсуждения по поводу использования в строительстве композитной арматуры будут продолжаться долго, так как стальная арматура уже за столетие успела себя зарекомендовать и люди приобрели знания и опыт в ее применении. Использование композитного материала - темная лошадка, данных об ее применении недостаточно, во многом неясно как она себя поведет себя в будущем. Строительные и исследовательские институты проводят опыты и исследования в этом направлении при различных воздействиях и напряжениях, для нее есть ГОСТ 31938-2012.

Внутри композитной арматуры расположен стеклянный жгут. В зависимости от того, какие волокна используются вокруг ровинга, она делится на: 

• стеклопластиковая,
• базальтопластиковая,
• углепластиковая,
• арамидопластиковая. 

Но бизнес по ее изготовлению и продаже дает направление менеджерам проталкивать ее на рынках и приписывать ей те свойства, какими она по сути не обладает, поэтому полезно самим сравнить некоторые свойства стального и композитного варианта.

Сравнение композитной и металлической арматуры

1. Стальные стержни обладают тепло и электропроводностью, а композитные нет. Но за счет теплопроводности ее можно напрягать электротермическим способом. Именно теплопроводность позволяет сваривать сложные каркасы и различные узлы. Это свойство дает возможность гнуть стержни в узлах соединений каркасов для лучшей адгезии, устраивать закругления, хомуты, петли и т.д. Можно делать выпуски, соединяя ими металлические каркасы между собой. Устроить заземление или молниеотвод. Ясно, что всего этого со стеклопластиком сделать нельзя. Так как она не сваривается ее невозможно применить, где по расчетам требуются поперечные связи.
2. Вес. Плотность композита 1,9 т/м куб, что делает ее конечно намного легче стальной, плотность которой 7,850т/м куб. Она легко перевозится и грузится. Но в тяжелой бетонной конструкции эта разница незаметна. Например при армировании плиты, которая весит 1800-2000 т, выгода в итоге составит всего лишь 40-50 килограмм. Это не принципиальная разница из-за которой можно рисковать и отказываться от многих отличных свойств стального аналога. 
3. Долговечность. Прогнозируется 80 лет службы композита, но так ли это? Дело в том, он частью состоит из материала органической природы. Но любая органика со временем начинает разрушаться, потому что распадаются полимерные соединения. Трудно спроектировать старение полимерного материала на 80 лет. Долговечность нельзя подтвердить без длительных наблюдений.
4. Модуль упругости. Это величина, показывающая усилие с которым нужно воздействовать на объект, чтобы растянуть. Для стальных образцов он равен 200 000 МПа, для композита 50 000 МПа. Значит, чтобы растянуть сталь, потребуется в 4 раза больше нагрузки. Чем больше модуль упругости, тем меньше трещин в теле бетона образуется.

Расчет для арматуры

Бетон имеет предельно относительную деформацию на сжатие е=0,002. Умножая его на модуль упругости стали (200000 МПа) получаем 400 МПа. Это и будет расчетным значением сопротивления стальной арматуры на сжатие. То есть для любой прочной арматуры, к примеру, А800, А1000, канатной в СНиП стоит 400 МПа для кратковременных нагрузок, 500 МПа для длительных. Почему? При достижении в стержнях усилия 400 МПа ее деформации будут соответствовать деформациям бетона. Если нагрузка будет больше 400 МПа, бетон начнет крошиться, конструкция развалится именно из-за бетона. Бетон своими предельными деформациями ограничивает прочностные характеристики стальных стержней для сжатия.

Расчет для композитного материала

По ГОСТУ 31938-2012 прочность на его сжатие равна 500 МПа. Но если рассчитать его прочность совместно с бетоном: предельно относительную деформацию бетона е(0,002) умножим на модуль упругости композита 50000 МПа, то в итоге получиться всего 100 МПа. Это реальная величина прочности, а не 500 МПа. 100 МПа у стекловолоконной и базальтовой продукции в сравнении с 400 МПа у стальной, есть разница?

Относительное удлинение. Заявляется о том, что стальная продукция имеет величину удлинения 14%, и больше, а стекловолоконная всего 2,2%.

Можно посчитать так ли это. Согласно СП по ж/б относительное удлинение для арматуры рассчитывается по формуле Е=расчетное сопротивление делим модуль упругости. 

Для стали 360 МПа делим на ее модуль упругости 200000 МПа и в процентах получаем 0,18%. Для стекловолокна (заявлено в 3 раза выше) пусть 1000 МПа делим также на заявленный модуль упругости 50 000 МПа и получаем в процентах 2%. Это значит, что стекловолокно в 10 раз больше подвержена деформациям, чем сталь!

Одним из самых известных недостатков композита перед сталью это очень низкий предел огнестойкости. При 60 градусах начинает разрушаться оболочка из волокна, а при 100 градусах она распадается окончательно, стеклянный жгут держится до 400 градусов. Поэтому ее нельзя применять в перекрытиях жилых многоэтажек.

Остается делать выводы. Если вам нужен надежный материал - выбирайте проверенные временем материалы:

• армирующие сварочные сетки,
• арматурные сетки;
• каркасы для железобетона.

Продукция высокой прочности, предоставляем паспорт качества на изделие и исходное сырье.

Целесообразность применения.

Стекло и базальт волоконную продукцию можно применять при усилении:

• Малонагруженных и ненесущих конструкций;
• ненесущие кирпичные стены;
• когда конструкция находится на упругом основании;
• когда балка не является консолью;
• ненесущие конструкции, находящиеся в агрессивным влиянием;
• если экономически ее применение оправдано, когда это не 2-я группа предельных состояний;
• самонапряженные конструкции;
• когда можно использовать ее уникальные свойства: химическая устойчивость, не проводит ток и тепло, не реагирует на магнитное поле.

Стоит ли использовать? 

Низкая огнестойкость и снижение прочностных характеристик при температуре выше 60 градусов, очень низкий модуль упругости, невозможность сваривать - все эти факты необходимо учитывать при планировании любого строительства.

Еще опасно приобрести некачественное стекловолокно, выполненное по нарушенной технологии, это ведет его к разрушению от щелочной среды, а бетон - щелочь.

Бизнес и самая невежественная реклама сбивают с толку. Поэтому хотя есть области, где можно использовать уникальные возможности стекловолокна, вместе с тем важно проявить грамотность в вопросе подбора строительных материалов.