Гибкие элементы арматуры: металл vs композит
Армирование конструкций применяется практически во всех областях современного строительства. Армирование – это способ усиления несущей конструкции посредством создания «скелета», связывающего элементы в единое целое. Требования к такому «скелету» соответствующие – прочность, упругость, долговечность. Элементы арматуры подразделяются на гибкие (отдельные стержни или сетки, например – кладочная сетка) и жесткие (уголки, швелеры, двутавры).
Долгое время самым прочным известным материалом был металл. Благодаря развитию металлургии стало возможно высотное строительство, применение железобетонных монолитных технологий, создание сложных инженерных сооружений, а главное – применение металла способствовало развитию технологических процессов производства и монтажа строительных конструкций, сократило временные затраты и сделало конструкции более надежными.
Значение металлов как материала для создания прочного «скелета» сложно переоценить, тем не менее, даже такой материал не лишен недостатков. Есть у металлов и их сплавов свойства, которые являются негативными факторами применительно к их использованию в строительстве для создания конструктивных элементов: большой вес, окисляемость, способность вступать в нежелательные химические реакции, высокая теплопроводность, электропроводность. Некоторые из этих особенностей корректируются при помощи изолирующих материалов и покрытий (например, оцинковка – для повышения коррозионной стойкости) или создание сплавов с структурой, позволяющей уменьшить вес конструкций, но в целом изменить природные свойства металлов затруднительно.
Попытки поиска решений для устранения недостатков металла при сохранении его позитивных строительных характеристик привели к созданию технологии композитных материалов. В сфере гибких армирующих элементов была разработана композитная арматура на основе неметаллических волокон с полимерным связующим:
- базальтовые волокна (базальтопластиковая арматура – АБП)
- стеклянные волокна (стеклопластиковая арматура – АСП)
- углеродные волокна (углепластиковая арматура)
Сфера применения гибкой композитной арматуры
Композитная арматура находит применение в следующих областях строительства:
- армирование кладки из строительных камней – керамический и силикатный кирпич, ячеистый бетон и пр.
- армирование гидротехнических сооружений, откосов
- армирование дорожных покрытий
- армирование при производстве бетонных работ – выполнение стяжек, проведение связевых работ и пр.
- армирование декоративных гипсовых и бетонных элементов
- при производстве ремонта поверхностей железобетонных и каменных конструкций
Преимущества гибкой композитной арматуры:
- высокий предел прочности на разрыв (в среднем в 3 раза больше, чем у стальной арматуры), что позволяет использовать материал в сейсмоустойчивых конструкциях
- коррозионная стойкость, не подвержена негативному воздействию воды, солей и щелочей, соответственно, более долговечна по сравнению с металлической арматурой
- низкая тепло и электропроводность – не создаёт «мостиков холода», магнитных полей и помех радиоволнам
- равный коэффициент теплового расширения с бетоном – препятствует трещинообразованию при значительных перепадах температур
- прочность сцепления с бетонами и растворами благодаря шероховатому покрытию
- малый вес относительно металлической арматуры
- высокая транспортабельность (арматура малого диаметра перевозится в бухтах)
- экологически чистый материал, не токсичен, не абсорбирует радиоактивные вещества
- цена композитной арматуры ниже металлической на 10-30%
Благодаря своим качествам наибольшее распространение гибкая композитная арматура получила в виде кладочной сетки, особенно в сфере малоэтажного строительства. Для различных видов строительных камней, а, следовательно, и толщины каменной кладки применяется кладочная сетка различной ширины. Для определения расхода материала рекомендуется произвести предварительный расчёт кладочной сетки на строительном калькуляторе.
Недостатки гибкой композитной арматуры:
- низкая жесткость, при использовании в бетонных конструкциях коэффициент армирования в 4 раза выше, чем при применении стальной арматуры
- низкая теплостойкость (150-300 °С против 500 °С у металлической арматуры)
- разрушение при растяжении носит хрупкий характер, для восстановления формы требуется нагрев
- при монтаже требуется фиксирование (плохо удерживает форму)
- при резке стеклопластиковой арматуры образуется пыль из игл стекловолокна, требуются усиленные меры по защите дыхательных путей, глаз и кожного покрова