Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте

Материалы, получаемые путём соединения в массе сырья природного происхождения и органики, называют полимерными композитами. Одним из таких материалов является стеклопластик – полимер на основе синтетических смол, армированный волокнами из расплавленного стекла. Суть такого смешения заключается в получении композита с отменными физико-химическими и механическими характеристиками, который нашёл широкое применение в строительстве. В частности, при возведении малоэтажных зданий стеклопластиковая арматура для фундамента – лучший выбор, и далее мы расскажем, почему.

Что такое стеклопластиковая арматура

Своё название стеклопластик приобрёл из-за стеклянных волокон, коими армируется полимерная матрица. В качестве связующего при его производстве могут применяться смолы самого разного происхождения: эпоксидные, фенольные, фурановые. Как вариант, могут использоваться термопласты типа полиэтилена, полиамида, полипропилена или эластомеры (искусственные каучуки).

Наполнителем могут служить не только короткие стеклянные волокна, но и цельные нити, ленты, жгуты, ткани (последний вариант называется стеклотекстолитом). В первых стеклопластиках, которые появились ещё лет 90 назад и применялись исключительно в радиопромышленности, количество наполнителя было небольшим и было призвано лишь устранить хрупкость полимерной основы. Позднее, когда композит стал применяться в строительстве, содержание в нём волокон увеличилось до 80%, а роль матрицы свелась к роли склеивающего материала.

Разновидности

Одним из важных для строительства качеств является невысокая цена стеклопластика – и это не только в сравнении с металлической арматурой, но и на фоне других видов композиционных материалов. Поэтому его широко используют не только в строительстве, но и авиа- и судостроении, производстве окон и дверей, спортинвентаря и бытовых предметов.

• Свойства стеклопластика зависят от его конкретного состава, длины и диаметра стекловолокна, его процентной пропорции со связующим, технологии производства. Все эти факторы влияют на итоговые характеристики готового композита: его плотность и теплопроводность, прочность на растяжение, химическую стойкость и диэлектрические свойства.
• На прочность и упругость СПА влияет направленность волокон, которые могут располагаться взаимно параллельно или быть перекрёстными. Наилучшими показателями обладают стеклопластики на эпоксидном связующем с волокнами, направленными в одну сторону.
• Вариант, когда нагрузка прикладывается вдоль волокон, наиболее надёжный, поэтому в стержневой арматуре наполнитель располагается по её длине. Изменяя направленность волокон, можно варьировать и свойства стеклопластика в соответствии с воспринимаемыми нагрузками.
• При неориентированном расположении, волокна используются рубленные и наносят их на форму одновременно с матрицей. У таких стеклопластиков меньше содержание наполнителя, но состав более однороден, а механические и физические свойства более стабильны.
• Стеклопластиковую арматуру изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 31938. Минимальный диаметр 4 мм, максимальный 32 мм, и она, как и металлическая, может иметь разные варианты периодического профиля, чтобы обеспечить высокую прочность сцепления с бетоном.
• Стержни небольшого диаметра (до 8 мм) выпускаются в бухтах, остальные – в виде мерных стержней длиной 50-1200 см. Согласно стандарту, композитная арматура для строительства должна изготавливаться из термореактивной смолы и содержать минимум 75% наполнителя по массе.

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Задать вопрос

Кроме стеклопластика по тому же стандарту изготавливается ещё 4 вида композитов – на основе базальта, угля, арамида и их сочетаний. Свойства у этих наполнителей них разные, поэтому для каждого вида свои требования по физико-механическим свойствам.

Для стеклопластика и базальтопластика, которые в основном и применяют в строительстве, минимальный набор характеристик выглядит так:

1. предел прочности на растяжение 800 мПа;
2. модуль упругости 50000 мПа;
3. предел прочности на сжатие 300 мПа;
4. прочность при срезе 150 мПа.

Плюсы и минусы

Как и у любого материала, у стеклопластиковой арматуры есть не только достоинства, но и недостатки. К достоинствам можно отнести:

• коррозионную устойчивость;
• высокую прочность на разрыв;
• длительный срок службы;
• малый удельный вес, снижающий расходы на транспортировку и перемещение внутри объекта;
• стабильность характеристик при положительных и отрицательных температурах;
• гальваническую и химическую стойкость;
• отсутствие статического электричества и диэлектрические свойства;
• экономичность.

Недостатком стеклопластика является невысокая прочность на срез (изгиб) – он ломается там, где металлический прут просто согнётся. По этой причине, композит не применяют для армирования конструкций, не имеющих опоры по всей площади: плит перекрытий, рандбалок, ригелей и т. д. Предельная температура нагрева тоже не высока, поэтому при воздействии открытого огня композитная арматура внутри бетона разрушится быстрее, чем стальная. Однако после такого пожара наземная часть дома всё равно не устоит, поэтому, какая арматура в фундаменте, уже не имеет значения.

Сферы применения

В современном строительстве композитная арматура применяется довольно широко. В первую очередь это монолитные фундаменты малоэтажных домов: плиты, ленты и столбы. При их армировании стальные стержни можно с выгодой заменить равнопрочными стеклопластиковыми прутами меньшего диаметра, что даст немалую финансовую экономию. Если при этом не увеличивать шаг арматуры, получится ещё и весьма солидный запас прочности.

Кроме фундаментов, стеклопластиковые стержни можно применять для армирования:

• бетонных полов;
• отмостки;
• армопоясов;
• в качестве гибких связей при соединении слоёв в двухслойной кладке (например, газобетон-кирпич);
• для горизонтального армирования рядов газобетонной кладки;

• монолитных перекрытий в комбинации с металлической арматурой (стеклопластиковая монтируется только в верхнем уровне каркаса);
• бетонной чаши бассейна;
• садовых бетонных дорожек;
• площадки для парковки машины;
• железобетонных элементов забора.

Как избежать проблем?

Основные проблемы, которые связаны с использованием прутков из волокон стекла, заключатся в некачественном/бракованном материале и неграмотном инженерном расчете конструкции. Проблемы могут возникнуть в строительстве дома, если не учтены характеристики используемой стеклопластиковой арматуры.

Избежать проблем во время и после строительства помогут точные расчеты, аккуратность выполнения работ, строгое соблюдение рекомендаций производителя по выбору и монтажу материала.

Проверить качество товара до приобретения возможно лишь визуально. Для этого следует обращать внимание на следующие моменты.

• Производитель. Если товар приобретается не на заводе, необходимо запросить документацию на товар, подтверждающий его качество и заводской (не кустарный) вид производства.
• Цвет. Однородный по всему прутку цвет говорит о качестве. Неравномерно окрашенное изделие означает, что была нарушена технология производства. Коричневый цвет указывает на выгорание вещества.
• Зеленый – о недостаточной термообработке.

Применение стеклопластиковой арматуры в ряде случаев целесообразно вместо металлической арматуры. Иногда допустимо комбинировать металлические и стеклопластиковые прутки при сооружении одной конструкции. Чтобы впоследствии не сожалеть об использовании АКС, следует тщательно проводить расчеты будущих построек на стадии проектирования. Подбирают композитную арматуру аналогично стальной, учитывая ключевые параметры: прочность на изгиб, показатель прочности на разрыв и пр.

Возможность использования стекловолоконных прутков оценивается исходя из подвижности и типа грунта, требований пожарной безопасности, продольных и поперечных нагрузок, которые будут воздействовать на конструкцию. Например, на болотистых и подвижных почвах для армирования применяют металлическую арматуру. Стеклопластиковую арматуру просто сломают подвижки грунта ввиду ее малой прочности на излом.

Выполнение расчетов количества стержневой арматуры

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Задать вопрос

Обратите внимание: Количество арматуры, необходимое для усиления бетонного монолита фундамента, рассчитывается по одному принципу – как для металла. Просто, если будет использоваться композит, пользуются таблицей взаимозаменяемости.

Расскажем, как рассчитать количество арматуры. Для примера возьмём плоскую фундаментную плиту толщиной 250 мм, размером в плане 9х9 м.

• В каркасах плит, которые имеют толщину больше 15 см, шаг между стержнями в сетке может составлять 40*40 см. Так как расчёты у нас простейшие и непрофессиональные, предусмотрим запас прочности и возьмём шаг минимально допустимый – 20*20 см.
  Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

  Задать вопрос

  Меньший размер ячеек сеток даст возможность не делать усилений в зонах опирания стен, а распределить всю арматуру равномерно.

• Плита у нас квадратная, поэтому в продольном и поперечном положении будет одинаковое количество стержней. Учитывая толщину защитного слоя бетона с двух сторон, делим размер плиты на размер ячейки, и получаем количество стержней: (900 см — 3,5 см х 2) : 20 см = 45 стержней.
• Учитывая, что другая сторона фундамента имеет такой же размер, 45 умножаем на 2, и получаем 90 стержней на один уровень армирования. Так как уровней два, стержней понадобится 180 штук.

Стальную арматуру для фундамента дома обычно берут диаметром 12 мм. Равнопрочный ей композит будет иметь диаметр 8 мм. Такую арматуру продают в бухтах, поэтому очень удобно производить нарезку стержней заданной длины.

Армирование фундамента

Чтобы определить, можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента и как вязать стержни из стекловолокна с таким основанием, нужно учесть, что существует два типа основы с лентой:

1. Прямоугольная.
2. Т-образная.

Во втором типе монтаж арматуры выполняется без предварительных расчетов, а подошва предназначается для поглощения нагрузок на изгиб. Материал можно зашивать в стенку, но при установке в подошву нужно быть особенно осторожным.

Если фундамент обладает прямоугольным сечением, использование стеклопластикового армирования оправдывает себя, поскольку эта конструкция может воспринимать сжимающие нагрузки.

Инструменты и материалы

Перед тем как начинать вязать ленточный фундамент, нужно подготовить такие инструменты и материалы:

1. Измерительное приспособление — рулетка.
2. Прибор для подгона и обработки прутьев — болгарка.
3. Средства персональной защиты.
4. Уровень водяного типа.
5. Хомуты из пластика для скрепления прутьев.

Земляные работы

Перед началом армирования нужно подготовить углубление, руководствуясь планировкой будущей постройки. Поверхность дна нужно выровнять и утрамбовать, затем насыпать слой песка (10-15 см), полить его жидкостью и уплотнить. Следующим слоем будет щебень с аналогичной толщиной. После уплотнения верхнего покрытия на дне образуется надежная подушка с ровной плоскостью.

Строительство опалубки

Для обустройства опалубки используются доски, которые соединяются в щиты с помощью гвоздей или саморезов. Шляпки крепежных деталей нужно устанавливать с внутренней стороны, а конструкцию нужно дополнительно укреплять с помощью распорок.

Поверхность стенок покрывается пергаментом, который фиксируется с помощью степлера. Задача этого материала заключается в сохранении чистоты досок и борьбе с вытеканием жидкости из бетонной стяжки.

Дальше на стенках размещаются метки, которые будут определять уровень заливки бетона. По этой линии стоит ориентироваться при монтаже армированных элементов. Для более точного выполнения работы следует применить водяной уровень.

Технология вязки

Чтобы разобраться с технологией вязки, следует учесть несложные советы опытных специалистов и придерживаться такого алгоритма действий:

Перед началом вязки нужно подготовить чертежи каркаса и провести нарезку всех элементов, придерживаясь расчетов. Для позиционирования поперечных прутьев в нижних слоях используются фиксаторы. Они закрепляются как перед началом монтажа арматуры, так и после завершения сборки. Диаметр ячеек определяется параметрами ленты, которая подвергается укреплению. В большинстве случаев он варьируется от 15 до 30 см. Перед соединением продольных прутьев, их нужно разложить на земле и нанести на них отметки в местах крепления поперечных деталей. В процессе вязки нужно соблюдать прямой угол. Поперечные элементы фиксируются с продольными с нижней стороны. Для обеспечения надежного армирования, хомуты из пластика или проволока вяжутся как можно туже. В первую очередь необходимо подготовить горизонтальные слои армирования, а потом начинать закрепление вертикальных

Фиксация осуществляется с внутренней стороны ячеек для повышения надежности конструкции. Углам нужно уделять особое внимание. Специалисты рекомендуют не гнуть их путем температурного воздействия, поскольку это может ухудшить прочностные свойства. После завершения вязки арматурной конструкции ее нужно поместить внутрь опалубки.

Если вязка стеклопластиковой арматуры осуществляется с помощью проволоки, то, чтобы облегчить работу, лучше задействовать вязальный крючок. Его роль может выполнять старая отвертка.

Сооружение арматурного каркаса

При обустройстве каркаса нужно придерживаться ключевого требования — изделие нужно полностью заливать бетоном, выдерживая дистанцию между стенками опалубки не меньше 5 см. Чтобы армированные элементы не размещались на дне углубления, следует закрепить кирпичи, а поверх них расположить продольные прутья и горизонтальные поперечины. Эти элементы соединяются с помощью пластиковых хомутов.

Заливка фундамента

На последнем этапе нужно залить бетон в опалубку с каркасом

Важно проводить это действие с особой осторожностью, помещая его в свободные полости между частями каркаса. Также необходимо периодически протыкать бетон прутьями для удаления пузырьков воздуха

Необходимые материалы и инструменты для работы

Стеклопластиковую арматуру нельзя сваривать, можно только вязать, поэтому главным инструментом, применяемым в монтаже, будет специальный вязальный крючок, закреплённый на деревянной или пластиковой рукоятке. Инструмент может иметь различное исполнение и размер, поэтому цена значительно варьируется. Самый недорогой вязальный крючок стоит 150-200 руб, а чтобы свободно пользоваться им, нужно всего лишь немного набить руку.

При большом объёме работ можно приобрести аккумуляторный вязальный пистолет, заряженный проволочной катушкой — правда, инструмент слишком дорогой для однократного использования. Монтажники часто приспосабливают для этой цели шуруповёрт с установленным на него самодельным крючком из большого гвоздя. Придерживать проволоку и делать скрутки удобнее всего клещами. В целом на одно соединение уходит не более 4-5 секунд.

Для сборки каркаса из стеклопластиковой арматуры понадобится отожжённая проволока диаметром 1,2 мм или пластмассовые стяжные хомуты. Нужны так же пластиковые фиксаторы, за счёт которых вокруг «скелета» фундамента создаётся бетонный защитный слой. Нижняя подставка за счёт своей формы называется стульчик – стержень просто укладывается на её горизонтальную часть. Боковой фиксатор имеет форму звёздочки, за счёт лучей которой и обеспечивается необходимый отступ. В центре у неё есть отверстие, в которое и продевается прут арматуры.

Сфера использования и основные виды армирующих прутков

Данные изделия подразделяются не только по внешнему виду и способу нанесения ребер жесткость. Основной классификацией является сфера использования прутков:

• рабочая;
• распределительная;
• монтажная;
• выпускаемую для укрепления изделий и конструкций из бетона.

Налажено производство различных изделий, в зависимости от поставленных задач для арматуры в строительстве:

• отдельных, разных по размерам, плетей;
• армирующие сетки;
• в зависимости от размеров, выпускаются различные по конструкциям и габаритам каркасы.

При небольшом сроке применения, композитная арматура, используется различными строительными организациями. Применяется для изготовления дренажных колодцев, бетонных стен, производится армирование ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой. Широко применяется при строительстве дорог.

С ее помощью армируют полотно, насыпи, основания автотрасс, хорошо укрепляют кирпичную и блочную кладку стен. Широкое применение получил этот материал и в частных домовладениях и для обустройства различных теплиц и парника, для армирования небольшого фундамента. Такие конструкции легкие, простые в монтаже и при их разборке.

Добавляет популярность материалу, его простота в транспортировке и работе. Для доставки не требуется заказывать грузовой автомобиль, доставить можно на легковом авто.

Правила работы с композитной арматурой

Каркас любой конструкции является её основой, и очень важно зафиксировать его в определённом положении — а чтобы он сохранял свою пространственную форму, все элементы должны быть надёжно закреплены между собой. Так как соединять стеклопластиковые стержни с помощью сварки нельзя, остаётся только вязка. Кстати, если для этой цели использовать пластиковые хомуты, вязальный крючок и вовсе не понадобится.

Вот как выглядит весь процесс работ пошагово:

1. Бухту с арматурой разматывают и нарезают на отрезки заданного размера.
2. Под поперечные прутья нижнего уровня устанавливаются фиксаторы. Интервал между ними должен быть таким, чтобы стержни не прогибались. При диаметре арматуры 8 мм это порядка 80-90 см.
3. Поверх фиксаторов раскладываются поперечные стержни нижнего ряда.
4. В местах их пересечения с продольными прутами выполняются соединения проволокой или пластиковыми стяжками.
5. Затем устанавливаются вертикальные элементы, за счёт которых обеспечивается отступ верхней сетки от нижней. При сборке каркасов плит для этой цели можно использовать как готовые покупные плоские каркасы, так и элементы типа «лягушка».
6. На поддерживающие элементы укладываются и привязываются ряды верхней арматуры.
7. Если это плита, торцы сеток 1 и 2 рядов соединяются П-образными хомутами.

Нюансы сборки каркаса плитного фундамента

Плита является плоской конструкцией с большой площадью, поэтому при сборке её каркаса вместо отдельных стержней можно установить готовые сетчатые карты и связать их между собой. Это очень ускорит работу, но обойдётся дороже, поэтому многие подрядчики всё же производят сборку из отдельных стержней.

В отличие от длинномерных каркасов под ленты и столбы, сетки для плиты собирают по месту, иногда используя в качестве подставок пятаки нужной толщины, нарезанные из пластиковой трубы. Если плита ребристая, каркас для выступающих частей собирается отдельно, по принципу ленточного, а укрупнённые фрагменты закладываются в вырытые в грунте углубления. Только после этого начинают собирать горизонтальную часть каркаса, обязательно фиксируя её выпуски к арматуре рёбер.

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Задать вопрос

Стеклопластиковую арматуру можно сочетать с металлической. Если вы не находите в продаже подставок-лягушек или плоских каркасов из композитного материала, вполне можете использовать металлические. То же самое касается и хомутов, с помощью которых формируют остовы смотрящих вниз рёбер или верхнего ростверка.

Особенности сборки ленточного каркаса

По сути, сборка каркаса ленты особо ничем не отличается от плиты. Единственное принципиальное отличие заключается в том, что у неё имеются угловые соединения и пересечения наружного контура с поперечными стенками, которые нужно правильно обустроить. Выполняют их с помощью Г- или П-образных элементов, позволяющих сделать плавный переход арматуры из одной плоскости в другую.

Длина этих элементов, которые невозможно изготовить на объекте, а нужно покупать вместе с арматурой, должна быть такой, чтобы обеспечить нахлёст не менее 50 диаметров арматуры. Если части длинномерного каркаса могут для удобства собираться на отдельной площадке, а потом уже устанавливаться в опалубку, то арматуру в местах пересечений придётся привязывать на месте.

Рекомендации по выбору изделий

Критерии выбора СПА для выполнения строительных работ:

• соответствие диаметра изделия заявленным значениям;
• качество намотки внешнего слоя;
• наличие сертификатов качества и протоколов испытаний материала.

Если после визуального осмотра выясняется, что цвет арматуры темнее заявленного производителем, то такие изделия приобретать не рекомендуется. Потемнение СПА означает нарушение температурного режима при изготовлении, изделие считается горелым, а его технические характеристики не соответствуют декларированным.

Сравнение с арматурой из металла

Так как стеклопластику приходится на стройплощадке конкурировать с металлом, застройщики интересуются, как различаются их характеристики. Многих настораживает более низкая цена композита.

Ценовой вопрос

Проводя сравнение двух вариаций арматуры, нельзя обойти стороной вопрос ценовой политики. Да, на первый взгляд стоимость метра изделия из стеклопластикм выше, аналогичного из металла. Но есть один нюанс. При одинаковой прочности, стеклопластиковая арматура имеет меньшее сечение, нежели аналогичная стальная. Поэтому идентичные по своим параметрам элементы будут иметь примерно одинаковую стоимость.

Однозначного ответа, что лучше – металл или стеклопластик не существует. Всё зависит от особенностей возводимого объекта и технических условий его использования.

Подведем итог

Несмотря на то, что зарубежом такая арматура успешно применяется уже несколько десятилетий, все виды композитной арматуры являются довольно новым материалом на строительном рынке России. Её применение имеет большие перспективы. На сегодняшний день её можно смело применять в малоэтажном строительстве, в фундаментах различных типов, в дорожных плитах и прочих подобных конструкциях. Однако для применения её в многоэтажном строительстве, в конструкциях мостов и т.д. — требуется учитывать её физико-химические особенности ещё на этапе подготовки к проектированию.

Методика соединения

Одним из дополнительных преимуществ композитных стройматериалов является отсутствие необходимости проведения сварочных работ. Все прутья формируются в единый каркас с помощью технологии связывания.

Зачастую в строительной практике применяется специальная вязальная проволока, реже пластиковые стяжки.

Существуют следующие способы использования вязальной проволоки:

• Использование специального автоматического пистолета;
• Применение строительного крючка для вязания;
• Применение механизированного строительного вязального крючка.

Два последних варианта чаще всего используются в строительстве. Это связано с их доступностью, ведь далеко не каждый может себе позволить приобрести специальный автоматический пистолет для связки.

Мнение строителей

Сейчас наблюдается устойчивая тенденция популяризации среди строителей и крупных застройщиков композитной арматуры. В большинстве случаев можно встретить положительные мнения об этом материале. Специалисты отмечают, что такие стержни фактически безотходны при проведении строительных работ. Также немаловажным фактором является простота их применения.

Большинство экспертов сходятся во мнение, что в определенных строительных сферах такой материал имеет существенные преимущества перед металлическими армирующими стержнями. Основным достоинством данных пластиковых прутьев является возможность их использования почти любой длины.