К сожалению, в настоящее время отсутствуют официальные документы, регулирующие технологии применения стеклопластиковой арматуры, что создает серьезные препятствия для ее широкого использования в строительстве. Даже среди профессионалов в строительной отрасли многие недостаточно осведомлены о ее преимуществах и возможностях.
Как связать стеклопластиковую арматуру для фундамента
Современные строительные материалы, среди которых стеклопластиковая арматура (СПА), постепенно вытесняют традиционные, проверенные временем решения. Традиционно считалось, что стальная арматура является единственно возможным вариантом для железобетонных конструкций, однако полная замена ее на стеклопластиковую пока не стала повсеместной. Тем не менее, использование композитных арматурных стержней для фундаментов малоэтажных зданий оказывается намного более экономически целесообразным — они при меньшем весе и стоимости способны выдерживать аналогичные нагрузки. Эта статья будет посвящена преимуществам использования стеклопластиковых стержней и тому, как правильно их связывать для фундамента.
Стеклопластик — это материал, который представляет собой композит из термопластичного полимера, армированного стекловолокном или кварцевыми волокнами. Основные преимущества стеклопластиковой арматуры заключаются в следующем:
- низкий удельный вес;
- высокая устойчивость к коррозии;
- прочность на разрыв, сопоставимая со сталью.
Ранее стеклопластиковые материалы использовались в основном в космической и авиационной отраслях, но с появлением технологии пултрузии — метода производства неметаллической арматуры путем протяжки — появилась возможность их широкого применения в строительных работах.
- Существует множество различных вариаций композитов, включая комбинированные виды. Среди них стеклопластик остается одним из наиболее доступных вариантов. Хотя по сравнению с металлической арматурой его цена за тонну выше, меньший вес позволяет получить значительно большее количество погонных метров композитной арматуры (при одинаковом диаметре) на одну тонну. Таким образом, стоимость использования стеклопластика оказывается более выгодной.
- Как и стальная, стеклопластиковая арматура производится в виде тонких и толстых стержней, стержневых карт и кладочных сеток. Расчеты диаметра арматуры аналогичны тем, что применяются для стальной арматуры. Но, как правило, стеклопластиковый стержень может быть на один размер меньше, чем его стальной аналог. Например, вместо стальной арматуры марки АIIID12 можно использовать стержни толщиной 10 мм из стеклопластика — и это вполне допустимо.
- Модуль упругости, описывающий усилие, необходимое для растяжения материала на определённое расстояние, у композитной арматуры ниже почти в пять раз, чем у стальных стержней. Однако этот показатель постоянен для стеклопластика, в то время как для стали модуля упругости зависит от нагрузок и температурных условий.
- Важно также рассмотреть предел прочности — максимальную нагрузку, при превышении которой материал разрушится. У стальной арматуры этот предел равен 400 МПа, в то время как у композитной арматуры он составляет не менее 1200 МПа. Эти показания значительно меньше у бетона, что означает, что именно бетон будет разрушаться при высоких нагрузках, прежде чем арматура достигнет своего предела прочности.
- Чем выше предел прочности, тем большую нагрузку может вынести фундамент. Таким образом, конструкция, армированная стеклопластиком, будет служить в три раза дольше. Однако стоит учитывать и большую эластичность стеклопластикового композита, что может привести к большему прогибу конструкции, в результате чего бетон подвергается интенсивному растрескиванию.
- Для поиска оптимального соотношения следует доверить расчет арматуры для фундамента специалистам. Правильный выбор диаметров и шага арматурных элементов может значительно продлить срок службы стеклопластика, избегая коррозийных процессов.
Что касается фундаментов, способность стеклопластика к большему прогибу не так критична, так как плиты или ленточные конструкции полностью опираются на грунт, в отличие от перекрытий или балок с ограниченным количеством опор. Основное требование к фундаменту — высокая прочность, и в этом отношении конструкция, армированная стеклопластиком, вполне справляется с поставленной задачей.
Особенности использования арматуры
Композитная арматура может иметь различные назначения и зачастую предназначена для усиления бетонных сооружений. Как стальная, так и стеклопластиковая арматура выпускается в гладком и рифленом исполнении, а также в виде стержней и сеток. Для ленточных конструкций можно приобрести готовый каркас, выполненный из стеклопластиковой арматуры.
Чтобы избежать подделки, рекомендуется приобретать арматуру либо непосредственно у производителя, либо у его официальных дистрибьюторов. Контрафактная арматура может иметь низкое качество, включая некачественную заливку витков или недопустимую плотность стекловолоконного наполнителя (ровинга).
Прежде чем совершить покупку, необходимо произвести правильные расчёты объёмов, поэтому рассмотрим порядок действий на примере небольшого фундамента размером 6×6 м.
Для плитного фундамента
В плитном фундаменте используется арматура диаметром не менее 6 мм, только при условии, что она будет рифленой. При выборе диаметра необходимо ориентироваться на плотность грунта и массу строения. Минимальный диаметр можно рассматривать, если постройка, например, легкая каркасная, а грунт прочный. Если же вы планируете строить дачный дом или гараж из каменных материалов, лучше всего остановиться на прутках или сетке диаметром 10 мм.
При размере ячейки сетки 200 мм, количество необходимых прутков в одном направлении составит 31 штуку, что соответствует 62 стержням на один уровень. Так как уровней будет два, нам потребуется 124 шестиметровых прутка, что в итоговом варианте составляет 744 метра.
При вязке проволокой
Для соединения верхней и нижней сеток можно использовать обрезки той же арматуры. Учитывая, что прутки уложены 31 на 31, общее количество соединений составит 961. При толщине плиты 200 мм, учитывая защитные слои (по 50 мм с каждой стороны), длина соединительных прутков будет равна 100 мм или 0,1 м. Умножив этот показатель на количество соединений, получаем 96,1 метра. Чтобы получить общую длину арматуры для плиты, необходимо сложить 744 м и 96,1 м, а затем округлить до целого числа, в конечном итоге получится 841 м.
Теперь посчитаем количество необходимой проволоки, зависящей от схемы вязки. Обычно, сначала связывают прутки нижней сетки, а затем к ним присоединяются вертикальные элементы, которые соединят нижнюю сетку с верхней.
Для одного соединения в среднем требуется 0,3 м проволоки. Учитывая, что в одном уровне у нас 961 соединение, то в двух уровнях (вверху и внизу) их будет 1922. Умножив длину одного куска проволоки на это количество, получаем общую длину 576,6 м.
Хомутами
Стеклопластиковую арматуру также удобнее связывать не проволокой, а пластиковыми стяжками, которые обычно используются для крепления проводов. Так как они продаются поштучно, их количество будет совпадать с количеством соединений в каркасе.
В качестве альтернативы можно использовать специальные соединительные хомуты, некоторые из которых могут выполнять функцию подставки, обеспечивая нужную толщину защитного слоя бетона.
Для ленточного фундамента
Одной из основных характеристик ленточной конструкции является её высота, которая всегда превышает ширину. Такие ленточные фундаменты лучше справляются с изгибом, поэтому для них можно применять арматуру меньшего диаметра. Также в ленточной конструкции, как и в плитной, используется два пояса армирования, но соединяются уровни чаще всего не короткими прутками, как в плитном варианте, а гнутыми П-образными элементами.
Применение стеклопластиковой арматуры при создании фундамента
Композитная арматура подходит для различных типов оснований, включая:
- плитные;
- ленточные;
- столбчатые.
Плитные фундаменты традиционно строились только с использованием стальной арматуры, однако стеклопластиковая арматура показывает себя как отличная альтернатива. Стеклопластиковые стержни диаметром от 6 до 10-12 мм (в зависимости от размеров и веса постройки) позволяют создать каркас, обеспечивающий как прочность, так и легкость.
При строительстве ленточного фундамента, включая малоэтажные здания, использование стеклопластиковой арматуры также оправдано. В отличие от стальной арматуры, при монтаже стеклопластиковая не требует сварки. У неё есть и другие очевидные преимущества, включая:
- устойчивость к коррозии;
- низкий вес;
- наличие диэлектрических свойств;
- долговечность (срок службы более 80 лет).
Примечательно, что для угловых соединений часто применяются гнутые композитные стержни. Данные элементы должны прибывать на строительный объект в готовом виде, так как без специального промышленного оборудования трудно придать им нужную форму.
Армирование композитной арматуры осуществляется по той же схеме, что и стальной. Рекомендуемое расстояние между осями арматуры при наличии двух поясов — около 20 см.
Что касается столбчатого фундамента, то стеклопластиковая арматура также подойдет для его создания. Она обладает низкой теплопроводностью, что помогает предотвратить образование мостиков холода.
При организации столбчатого фундамента стержни укладываются вертикально, так как величина прочности стеклопластика на сжатие позволяет это делать без проблем. Каркас может содержать от 2 до 4 поясов арматуры, в зависимости от проекта. На один столб может приходиться около 16 точек перевязки.
Технологии вязки
В настоящее время используются три основные технологии вязки арматуры. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы.
Вязка клипсами
Клипсы производятся из прочного пластика, устойчивого к изменению температуры. Они представляют собой небольшие планки с зажимами, которые фиксируют композитные стержни под прямым углом, позволяя создать аккуратную конструкцию.
Процедура вязки достаточно проста — требуется лишь ввести арматурный стержень в клипсу до щелчка. Важно заранее правильно выбрать размер клипс, который должен соответствовать диаметру используемой композитной арматуры.
Вязка проволокой
Для этого метода необходимо использовать оцинкованную или термообработанную проволоку с хорошими показателями пластичности. Важно, чтобы проволока сохраняла свои функции при многократном скручивании.
Закреплять проволоку на перекрестиях композитных стержней лучше всего с помощью крючков (винтовых или вязанных) — их так же удобно использовать в труднодоступных местах. Освоить эту технику и подобрать нужный уровень натяжения не составит труда. Подобные крючки доступны практически во всех строительных супермаркетах.
Работать с проволокой также можно с использованием вязального пистолета, что позволяет значительно ускорить процесс — на один узел уходит всего несколько секунд. Кроме того, этот способ обеспечивает равномерную затяжку на всех участках. Однако для работы с пистолетом подойдет только проволока в бобинах.
Вязка стяжками (хомутами)
Данный способ не требует длительного обучения — им смогут воспользоваться даже новички в строительстве. Более того, он действительно обеспечивает надежную фиксацию элементов, особенно при использовании хомутов с металлическим сердечником.
Для достижения необходимого результата требуется затягивать стяжки с усилием на местах соединения композитных стержней. В некоторых местах для повышения жесткости каркаса рекомендуется применять два хомута — их следует располагать вокруг прутьев перекрестным образом. Хвосты, оставшиеся после затяжки, стоит удалять кусачками.
Однако этот метод имеет свои недостатки: хомуты могут оказаться дороже, чем проволока. Таким образом, расходы на них будут превышать затраты на проволоку.
Достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры
- не подвержена коррозии, даже в условиях постоянной влажности;
- высокая прочность на разрыв. Стальная арматура может быть заменена в следующем пропорциональном соотношении:
- низкая теплопроводность, что устраняет условия для образования мостиков холода;
- устойчивость к щелочным и кислотным воздействиям;
- устойчивость к температурным перепадам;
- является диэлектриком (не проводит электрический ток), исключая риск воздействия блуждающих токов;
- не создает препятствий для прохождения радиоволн;
- малый вес по сравнению со стальной арматурой, так, например, погонный метр стальной арматуры диаметром 8 и 12 мм (класс А-III) весит 0,395 и 0,888 кг, в то время как стеклопластиковая арматура тех же диаметров весит соответственно 0,075 и 0,169 кг. Это облегчает процесс укладки и транспортировки;
- доступность в бухтах или на барабанах длиной до 150 м, более крупные диаметры выпускаются прутами длиной от 0,5 до 12 м, что позволяет экономить на транспортировке и снижает количество отходов;
- процесс резки стеклопластика прост и может выполняться стандартной болгаркой;
- характеристики термического расширения близки к таковым у бетона, что предотвращает возникновение трещин;
- долговечность составляет более 80 лет;
- экономичность: незначительное превышение стоимости стеклопластика над ценой традиционной стали бывает компенсировано меньшими затратами на материал, увеличением шага арматуры и простотой сборки без необходимости использования сварочного оборудования.
- незначительное значение модуля упругости, поэтому применение таких материалов для армирования объектов, работающих на изгиб (например, высокие свайные ростверки, плиты перекрытия и так далее) должно рассчитываться индивидуально;
- ограниченная термостойкость: физические и механические свойства стеклопластика значительно снижаются при температуре от 200° и выше. Однако в процессе строительства фундаментов такие температурные условия сложно создать, поскольку для нагрева бетона до такой температуры потребуется разогрев до 600° на протяжении длительного времени.
При приобретении арматуры из стеклопластика необходимо внимательно осматривать изделия: они не должны иметь сколов, раковин, вмятин и расслоений. Также следует убедиться в наличии сертификата качества.
Разновидности армирования из стеклопластика и области их применения в частном строительстве
- внутреннее армирование — размещение внутрь конструкций каркасов и сеток или добавление в бетонные смеси армирующих волокон;
- внешнее армирование — использование специальных видов стеклопластиковой арматуры для создания защитного барьера вокруг конструкции, непроницаемого для воды и воздуха;
- комбинированное армирование — применение как стальной, так и стеклопластиковой арматуры, что актуально при больших нагрузках на фундаментные конструкции.
При строительстве частных домов стеклопластиковая арматура может применяться в следующих конструкциях:
- ленточные, плитные и столбчатые фундаменты;
- заглубленные свайные ростверки;
- каркасы буронабивных столбов;
- кладка пенобетонных и газобетонных блоков (кроме армирования в углах);
- ограждающие конструкции из бетона.
Особенности использования стеклопластиковой арматуры в ленточном фундаменте
При сооружении ленточного фундамента следует учитывать:
- для вязки композитной арматуры лучше использовать пластиковые стяжки, клипсы или отожженную вязальную проволоку (диаметр 0,8-1 мм);
- при устройстве подошвы необходимо применять арматуру из стали;
- важно точно знать вес будущей постройки;
- необходимо определить характеристики грунта;
- следует знать уровень грунтовых вод.
Применение стеклопластиковой арматуры в других типах фундаментов
Надеемся, что после прочтения данной статьи у вас не возникнет сложностей с тем, как правильно вязать композитную арматуру в ленточном фундаменте. В наше время нет никаких проблем с выбором инструментов для упрощения этих процессов, а в крайнем случае, всегда можно изготовить их самостоятельно.
Положительные свойства стекловолокна
Стекловолоконный материал может быть использован даже в особых условиях эксплуатации:
- перепады температур (как отрицательных, так и высоких);
- постоянное воздействие влаги, что не вызывает снижения характеристик материала со временем — коррозия не возникает;
- агрессивные условия и химическое воздействие.
Схема армирования ленточного фундамента.
Учитывая все вышеперечисленные свойства, стеклопластиковая арматура часто используется для армирования ленточных фундаментов. Важно помнить, что композитный материал значительно легче металлического и прочнее, поэтому его расход в большинстве случаев будет меньше. Благодаря высокой прочности можно значительно снизить количество используемого материала, сохранив при этом качество каркаса и фундамента.
Использование стеклопластиковой арматуры позволяет существенно сэкономить денежные средства. Стоимость этого материала, как правило, значительно ниже, чем у стали. Это связано, прежде всего, с меньшими затратами на материал: доставка меньшего количества на объект обойдется дешевле. При использовании стеклопластиковой арматуры снижаются трудозатраты и время, необходимые для сборки и порезки материала, в большинстве случаев используется болгарка.
Необходимый инвентарь
Для укладки ленточного фундамента и сборки стеклопластиковой арматуры требуются такие инструменты и материалы:
- измерительные приборы (рулетки, метры);
- строительные уровни (водяной и строительный, для обеспечения ровной укладки каркаса);
- болгарка и средства индивидуальной защиты, необходимы для порезки прутьев;
- крепежные анкеры и пластиковые затяжки.
Использование стеклопластиковой арматуры способствует экономии в бюджете семьи; её показатели по тепловому расширению аналогичны таковым у бетона, что предотвращает возникновение трещин, просадки и деформаций.
