Армирование фундамента стеклопластиковой арматурой

С развитием новых технологий производства строительных материалов (сухих смесей, отделочные покрытия, утеплители, специальные добавки для придания заданных свойств) все шире стала применяться стеклопластиковая арматура для фундамента, которую можно использовать как для снижения веса конструкции, так и для оптимизации финансовых затрат. Массовое производство позволило удешевить этот вид полимерных изделий и сделать его конкурентом традиционной стальной арматуры в фундаменте частного дома, автомобильной дороги или газобетонных стен.

Композитное армирование

Появление композитные материалы образовало отдельную группу арматурного профилированного изделия из сырья, обладающего заданными техническими характеристиками. Название «композит» выбрано потому, что конечный продукт имеет сложный состав из разных по своей структуре элементов:

• волокна, располагающиеся по типу древесины;
• связующая смола;
• поверхностное напыление, увеличивающее адгезию.

После термической обработки получается пруток с периодическим профилем заводской длиной до 100 м. Это позволяет транспортировать, хранить и нарезать изделие в удобном виде.

Пример доставки на строительную площадку арматуры из стекловолокна для устройства каркаса плитного фундамента виден на фото:

По типу материала волокон, образующих основу стержня, и связующего компонента различают такие виды полимерной арматуры:

• углекомпозитные;
• стеклопластиковые;
• арамидокомпозитные;
• базальтокомпозитные;
• комбинированные (с одним преобладающим видом волокон, но содержащие включения других видов по всей структуре).

Наибольшее распространение в изготовлении опорных конструкций нашло использование стеклопластиковой арматуры. Оно регламентируется ГОСТом 31938-2012 (Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций).

Требования к стеклопластику

Стандарт устанавливает размеры изготовления арматуры номинальным сечением в пределах от Ø 4 мм до Ø 32 мм. Для индивидуального строительства эффективно используют стеклопластиковые армирующие прутки сечением Ø 6 мм, Ø 8 мм и Ø 10 мм.

На демонстрационном стенде строительного магазина можно ознакомиться с образцами предлагаемой продукции (фото):

Существенным условием качества полученного фундамента является применение стеклопластиковой арматуры, которая в соответствии с ГОСТом (осмотр по внешнему виду) не имеет вмятин, расслаиваний, отшелушивания абразивного напыления и других видимых дефектов.

Определяющими возможность применять армирование стеклопластиком бетонных оснований являются такие технические характеристики этого материала:

• предел прочности на сжатие не меньше 300 Мпа, на растяжение – не меньше 800 Мпа, при поперечном срезе – более 150 Мпа;
• температура эксплуатации (предел) не более 60°С.

Если в результате расчета значение модуля упругости при растяжении марки АСК получается слишком малым, то нужно воспользоваться маркой АУК (углекомпозитная), у которой этот показатель выше не менее чем в 2,5 раза.

Сравнение с металлом

Проект на фундамент из стеклопластиковой арматуры должен учитывать различные факторы конкретных технических условий, влияющие на полученный результат.

Главным аргументом замены стали на полимер обычно является снижение нагрузки на почву.

Рассмотреть ответ на вопрос, можно ли использовать прутки из стекла для ленточного фундамента, поможет такой расчет.

Нагрузка на грунтовую основу от опоры периметром 20 м, высотой 0,5 м и шириной 0,4 м из монолитного бетона равна суммарной массе армирующего каркаса бетона. Содержание арматуры возьмем 3%. Объем бетона =20×0,5×0,4×= 4 м³. Соответственно, объем необходимых стержней =4×0,03 = 0,12 м³.

Масса бетона =4 м³×2000 кг/м³= 8000 кг.

Масса стали =0,12 м³×7850 кг/м3=942 кг.

Общий вес, когда используют сталь, составляет =8942 кг.

Если берется стекловолоконная продукция, то ее масса =0,12 м³×1900 кг/м³ =228 кг.

Масса фундамента получится 8228 кг.

Разница в 714 кг представляет собой 8% от веса основания с металлическим армирующим каркасом. Для фундамента типа плита этот показатель составляет до 10%.

Заливка плитного варианта представлена на фото:

Такой выигрыш может иметь значение, когда соотношение весовой нагрузки постройки и несущей способности грунтов на участке находится на границе допустимых величин.

На строительных сайтах доступно большое количество сравнений каждой марки композитных изделий со стальными аналогами. Пример такого анализа приведен в следующей таблице:

Выбор материала армирующих поясов необходимо производить из всех возможных эксплуатационных характеристик изготавливаемой конструкции в целом.

Следует помнить, что нормативная база, регламентирующая использование стальных прутков гораздо шире и подробнее, чем у их полимерных собратьев. Расчеты по композитному армированию выполняются, в основном, для индивидуальных случаев и не обобщены на законодательном уровне.

Отличительные особенности

Самостоятельное армирование фундамента стеклопластиковой арматурой нуждается в предварительном изучении всех достоинств и недостатков этого материала, чтобы было возможно использовать их с максимальной эффективностью.

Обозначить основные позиции, на которые нужно обращать внимание при планировании и проведении работ можно таким образом:

1. Изделие не нуждается в сложном, дорогостоящем оборудовании для резки и укладки, основные затраты состоят из стоимости материала. При сравнении прутков из стеклопластика и стали одного Ø, металлическую арматуру отличает складская цена, которая на 10 – 20% меньше.
2. Использование стеклопластиковой арматуры практично в малоэтажном индивидуальном строительстве, так как у нее намного легче и дешевле транспортировка, хранение, резка. Все это можно сделать своими руками и на личном транспорте. К нужному метражу прутка приобретаются комплектующие, облегчающие монтаж (пластиковые стяжки) и соблюдение расстояний между сетками (наборные распорные элементы)
3. Пластик не нуждается в рихтовке перед монтажом. Материал из целой бухты нарезают промежутками любой нужной длины. Это существенно сокращает образование отходов.
4. Полимерные материалы не подвержены коррозии, не боятся не только воды, но и других агрессивных воздействий. Такое армирование потребуется в бетонном растворе с добавлением специальных модификаторов.
5. Показатели теплового сопротивления и электропроводности для стеклопластика рассматривают для конкретных случаев. Влияние значения теплопроводности часто преувеличивают в рекламных целях, так как основное место в этом вопросе занимает теплоизоляция бетонных конструкций здания. Исходя из этого, низкая теплопроводность полимера не будет играть значимой роли. Диэлектрические свойства дают преимущества в тех случаях, когда в железобетонной опоре не предусмотрены выходы концов стержней для монтажа контура заземления, выполнения грозозащиты.
6. К недостаткам армирования стеклопластиком также относят невозможность самостоятельного изготовления гнутых участков – это можно заказать только у производителя по предоставленным чертежам; исключение применения сварки в проблемных местах; температурные ограничения (сталь выдерживает не менее 600°С).
7. Срок заявленной эксплуатации 80 лет на практике еще не подтвержден. Композитные составы относятся к органическим материалам и как поведут себя полимерные связи в течение длительного времени при старении этой органики пока доподлинно не установлено. Тем не менее, разработка и использование композитов начата более 50 лет назад для суровых климатических условий, где сталь быстро ржавела и теряла свои характеристики, и опоры мостов стоят до сих пор.

Наглядная демонстрация приемов, как вязать каркас из стеклопластиковой арматуры для фундамента, показана на этом видео:

Крайне осторожно необходимо подходить к устройству фундаментов с полимерной арматурой на грунтах, где возникают большие искривляющие деформационные нагрузки, при устройстве ростверков и плит под тяжелые здания. Предварительный расчет должен подтверждать возможность (с запасом прочности) применения таких инновационных материалов или запрещать их.