Что лучше стальная или стеклопластиковая арматура: Какая арматура лучше — металлическая или стеклопластиковая: сравнение, плюсы и минусы

Достоинства и недостатки стальной и стеклопластиковой арматуры

Различий между стальной и стеклопластиковой арматурой практически нет, у каждого вида есть свои плюсы и минусы. В этой статье мы расскажем, какие именно.

Характерные черты стеклопластиковой арматуры

Сетка из стеклопластиковой арматуры

В ГОСТ 31938-2012 полимерная продукция классифицируется так:

• АСК – стеклокомпозитная;
• ААК – арамидокомпозитная;
• АБК – базальтокомпозитная;
• АУК – углекомпозитная;
• АКК – комбинированная.

Рекомендуем сравнивать стеклопластиковую и стальную арматуру, учитывая их сортамент.

Делают арматуру из непрерывного волокна – армирующего наполнителя. В нем используются вяжущие материалы, в основе которых термореактивная смола.

О плюсах и минусах арматуры из стеклопластика

У такой арматуры трудно выбрать конкретный недостаток. В основном из минусов выделяют лишь невысокий сортамент, если сравнивать со стальной продукцией. Ограничений у обеих категорий арматуры примерно поровну. А вот плюсов у стеклопластиковой арматуры больше:

• весит меньше, чем стальная;
• устойчива к коррозии;
• имеет внушительную прочность на разрыв;
• не боится любых агрессивных воздействий;
• магнитные свойства отсутствуют, поэтому электромагнитные помехи не создаются;
• может прослужить более 50 лет.

У композитной арматуры можно выделить один существенный минус – из нее сложно собирать сетки и конструкции, поэтому приобретают уже готовые арматурные изделия.

Сравниваем стальную и стеклопластиковую арматуру

Гнутые элементы из стальной арматуры

Во время строительства расходы на арматурные работы «съедают» внушительную часть бюджета. Важный показатель для выбора материала в этом случае – снижение финансовых издержек.

Притом денежные расчеты принимаются во внимание лишь после сравнения характеристик двух видов арматуры, с учетом условий строительства и последующей эксплуатации объекта. Для удобства мы сделали таблицу:

Арматура, класс	Диапазон диаметров, мм	Прочность на разрыв, МПа	Прочность на изгиб, МПа
АСК	4–32	800	50
АБК	4–32	800	50
АУК	4–32	1400	130
ААК	4–32	1400	70
АКК	4–32	1000	100
А-I	6–40	373	Отсутствует нормирование
A-II	10–80	441–490	29
A-III	6–40	590	39
A-IV	6–40	883	69
A-V	6–40	1030	78
A-VI	10–22	1230	88

Исходя из этих данных, можно сделать простой вывод: по механическим параметрам одна арматура от другой не отличается. По этой причине нельзя однозначно сказать, что же лучше – товары из стеклопластика или из стали. Когда на этапе проектирования вы решаете, что выбрать, сделайте расчеты по определенным характеристикам для различных условий использования.
Примеры применения для композитной арматуры:

• мелиоративное строительство;
• создание конструкций для ж/д путей;
• использование на сейсмоопасных территориях;
• разработка гидротехнических объектов и т. д.

Соотношение металлической и композитной арматуры

Чтобы упростить вопрос выбора арматуры, воспользуемся понятием равнопрочной замены. В этом случае ищется арматура, у которой есть конкретный диаметр. Такой металлопродукцией получится заменить товары обеих групп.

В качестве примера возьмем арматуру из стали периодического профиля класса А-III и композитный материал АКК.

Рассчитывать равнопрочную замену надо с точностью до сотых долей. Однако лучше округлить эти значения. Диаметр композитной арматуры не бывает, к примеру, 7,25 мм. Поэтому результаты для разных типов продукции могут выглядеть так:

• 8 и 10 на 6 мм;
• 12 на 8 мм и т. п.

Если заменить А-III на А-IV, то равная по прочности величина диаметра АКК окажется с поправкой в 1,5. Иными словами: чтобы заменить стальной диаметр 6 мм, потребуется композитная арматура аналогичного типового размера. Поправка на коэффициент получится 1,25 при сравнении арматуры А-III и товаров из стеклокомпозита.

Готовая конструкция из композитной арматуры

Какая арматура все-таки подойдет?

Стеклопластиковая и стальная арматуры абсолютно равноценны и способны взаимодополнять друг друга. Благодаря этому можно найти эффективные решения, исходя из технических и экономических точек зрения.

Но это в теории. В реальной жизни в строительной отрасли пока еще преобладает стальная арматура, однако всё чаще можно заметить, как усиливаются позиции продукции из стеклопластика.

Если вам трудно выбрать арматуру для фундамента дома, то обратите внимание:

1. Стальная арматура лучше, когда у фундамента должен быть объемный каркас.
2. Композитные материалы отлично соперничают со стальными в малоэтажном и частном строительстве.

Различия стальной и стеклопластиковой арматуры

Прочность бетона можно повысить, если использовать арматуру. В настоящее время наибольшей популярностью пользуется стеклопластиковые и металлические материалы. Такую продукцию можно приобрести в компании «Время строить».

Стеклопластик – малый вес, антикоррозийные свойства

Арматура из стеклопластика является аналогом металлических стержней. За основу взято стекловолокно, пластик высокой прочности, арамид, углерод и другие компоненты. Диаметр волокон находится в пределах 4-12 мм. В ходе производства такие пруты обрабатываются термореактивными смолами, а затем запекаются в печи. Чтобы еще больше усилить схватывание с бетоном, поверхности придают спиралевидный вид.

Главные отличия от металлических аналогов – малый вес, высокая антикоррозийная стойкость, отсутствие деформации при механических нагрузках.

Стеклопластиковые изделия нельзя применять при устройстве перекрытий, балок, то есть в конструкциях, где отмечаются высокие нагрузки на изгиб.

Преимущества стекловолокна:

• стойкость к химикатам, влажной среде;
• диэлектрические свойства;
• снижение риска появления трещин в бетоне;
• большой выбор по сечению и длине;
• удобство при транспортировке за счет малого веса.

Недостатки:

• низкая пожаробезопасность;
• малая прочность на сжатие;
• нельзя сваривать;
• риск деформации при сжатии или изгибе.

Основная область применения стеклопластиковой арматуры – стяжка пола, настилы и дорожные покрытия, изготовление каркасных и щитовых конструкций, устройство ограждений, возведение канализационных, береговых сооружений.

Не стоит сгибать стеклопластик в ходе монтажа, поскольку поверхность может быть деформирована.

Стальная арматура – высокая прочность на изгиб, использование сварки

Железная арматура применяется достаточно давно, поэтому сегодня ей отведена главенствующая роль. Несмотря на появление более легкого аналога, в строительстве зачастую отдают предпочтение именно стальным прутам.

Такая арматура нашла широкое применение в строительстве многоэтажных домов, конструкций, подверженных высоким нагрузкам. Поверхность стальных прутов может быть гладкой или рифленой, размер сечения варьируется от 6 до 40 мм.

Преимущества:

• стойкость к механическим нагрузкам;
• пожаростойкость;
• высокая адгезия;
• возможность использовать при любых температурах, в том числе и резко отрицательных;
• универсальность применения;
• монтаж с использованием сварки.

Недостатки:

• большой вес;
• низкие антикоррозийные свойства;
• промерзание конструкции по причине теплопроводности стали.

Какую арматуру использовать для фундамента?

Этот вопрос задают нам достаточно часто, поскольку для возведения фундамента практически во всех случаях применяется арматура.

Если предполагается устройство одноэтажного дома и планируется возвести ленточное основание, достаточно и композитных стержней.

 

При строительстве многоэтажных построек со свайно-плитным основанием лучше перестраховаться и выбрать стальную арматуру. Возможно также комбинирование прутов. Например, каркас сваривается из металла, после чего заполняется композитными стержнями.

Вывод

Сопоставив характеристики, также стоит учитывать и цену. Стеклопластиковая арматура стоит дороже, но это только на первый взгляд. Так, для армирования бетона понадобится металлический пруток диаметром 6 мм, в то время как стеклопластиковый может быть и 4 мм. В одной тонне стальных стержней насчитывается 4500 метра погонных, в стеклопластиковых – 50 000 метров погонных. В результате затраты на покупку материалов практически не отличаются.

GFRP против черной стали | Арматура из стекловолокна

Черная сталь недорога и доступна в изобилии. Это отличное укрепление, если вы не несете ответственности за долгосрочное обслуживание бетонной конструкции.

Как видно из этого фото (зеленые столбики — это стеклопластик) черная сталь практически не обладает коррозионной стойкостью, часто она попадает на место работы уже ржавеющей. Часто даже чрезмерно заржавевшая арматура продается конечному потребителю. Ржавчину называют раком бетона; он часто разрушается, и на поверхностях армированных им конструкций часто появляются уродливые пятна ржавчины.

Конструкции, построенные из черной стали, обычно нуждаются в некотором восстановлении всего через 5–10 лет, а капитальный ремонт часто требуется в течение 20 лет.

Коррозионное воздействие на стеклопластик не обнаружено; по самым скромным оценкам, железобетонные конструкции из стекловолокна прослужат более 100 лет. Надлежащим образом армированные бетонные плиты из стеклопластика, подвергающиеся большим усталостным нагрузкам (например, подъездные пути, настилы мостов), будут иметь меньше трещин и, по прогнозам, прослужат до 20 раз дольше, чем аналогичные конструкции, армированные обычной черной сталью.

Ржавая новая арматура по сравнению с незаржавевшей опалубочной стяжкой из стеклопластика

Основной причиной использования стеклопластика является долговечность бетона. Хотя черная сталь недорога, она в конечном итоге разрушит ваш бетон. Использование грязного масла в вашем новом автомобиле не имеет смысла… и не имеет смысла вводить раковые клетки в здоровый организм. Многие правительства, муниципалитеты и предприятия пришли к выводу, что они больше не могут позволить себе краткосрочные или долгосрочные расходы, связанные с черной сталью. Размещение незащищенной ржавой арматуры в новых бетонных конструкциях ставится под сомнение и исключается во многих частях Северной Америки.

Сколько стоит арматура TUF-BAR из стекловолокна (GFRP) по сравнению с арматурой из черной стали Grade 40?

– Сравнение стоимости стеклопластика и черной стали Октябрь 2009 г.

В зависимости от объема, арматурный стержень № 3 диаметром 10 мм из черной стали марки 40 может стоить 1/3 стоимости арматурного стержня № 3 диаметром 10 мм из стекловолокна. По мере увеличения диаметра стержней этот зазор сужается до такой степени, что 22-миллиметровый стальной стержень из простой черной стали № 8 лишь немного дешевле, чем арматурный стержень № 8 из стекловолокна диаметром 22 мм.

В некоторых случаях меньшее бетонное покрытие и меньшие затраты на гидроизоляцию приводят к снижению первоначальной стоимости проекта.

Во что обойдется строительство небольшой конструкции из стеклопластика по сравнению с черной сталью?

Используя высокую цену на стеклопластик и очень низкую цену на арматуру из черной стали, стоимость строительства гаражной площадки размером 20 футов x 20 футов с использованием черной стали по сравнению со стеклопластиком будет следующей:

• Бетонный настил из черной стали марки 40 4000-6000 долларов
• Железобетонное перекрытие из стеклопластика 4 400–6 400 долл. США

Стоимость жизненного цикла

Было завершено множество исследований стоимости жизненного цикла, сравнивающих черную сталь и стеклопластик. Последовательно приходят к выводу, что стоимость защиты, сохранения и ремонта черной стали в бетоне очень высока. На самом деле настолько высока, что даже бесплатная арматура из черной стали все еще имеет более высокую стоимость установки, чем стеклопластик в некоторых приложениях.

Как это может быть?

Рассмотрим наш пример гаражной площадки.

Если владелец хотел продлить срок службы бетона, у него есть несколько вариантов, и они дороги:

• Больше бетонного покрытия на более толстой плите
• Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками
• Добавки для предотвращения коррозии бетона
• Добавьте защитную мембрану

Растрескивание трудно контролировать в любой конструкции. Риск того, что меры по защите черной стали не сработают, если в бетоне появятся трещины, очень высок. Как только эти меры не дают результата, цикл коррозии стали начинается снова.

Хотя доказано, что он продлевает срок службы бетона в неповрежденном состоянии. Коммерческие мембраны обычно не используются в гаражных площадках из-за дороговизны.

Если мы возьмем в качестве примера гаражную площадку; коммерческая мембрана увеличивает стоимость прокладки из черной стали на 600–3300 долларов. Прокладка теперь будет стоить от 4999 до 9700 долларов в зависимости от трудозатрат и качества мембраны. Прокладка, усиленная черной сталью, будет стоить на 600–3300 долларов больше, чем прокладка из стеклопластика.

Стоимость мембраны может превышать стоимость арматуры. Структура все еще будет подвержена усталостному растрескиванию с течением времени.

http://www.024pharma.com/ambien.html

Эффект усталости

Исследования настила моста, моделирующие интенсивное движение по бетонным плитам, показали, что правильно армированные арматурные плиты из стеклопластика испытывают:

• Растрескивание в 2,5 раза меньше, чем у плит, армированных сталью
• Срок службы в 20 раз дольше, чем у плит, армированных сталью, при воздействии тяжелых усталостных нагрузок

Исследователи считают, что это связано с различиями в модулях упругости между стеклопластиком и сталью. Модуль GFRP очень похож на модуль бетона. Модуль стали во много раз выше. Сталь менее щадящая, чем стеклопластик. Повреждение бетона происходит, когда сталь изгибается внутри заливки.

Заключение:

Арматура из стеклопластика (GFRP) является экономически эффективным способом:

• Устранение фундаментальных и дорогостоящих ремонтных проблем, связанных с арматурой из черной стали.
• Сохранение косметически привлекательной структуры с течением времени (меньше растрескивания и уродливых пятен ржавчины), что приводит к более высокой стоимости недвижимости при перепродаже.
• Уменьшение защитного слоя бетона и меры по защите от коррозии, предпринятые для защиты черной стальной арматуры.
• Убедитесь, что ваши конструкции прослужат в 4 раза дольше, что со временем избавит вас от дорогостоящих капитальных затрат.
• Плиты, подвергающиеся циклическим нагрузкам, служат в 20 раз дольше, чем плиты, армированные сталью.

Вот отличия – Madewell Products

 

Поскольку бетон прочен при сжатии и слаб при растяжении, его обычно армируют, чтобы создать однородный строительный материал, прочный как на сжатие, так и на растяжение. Эта арматура традиционно состоит из стали из-за ее высокой прочности, низкой стоимости и высокой пластичности. Однако уязвимость стали к коррозии обходится правительствам и владельцам активов в миллиарды долларов затрат на техническое обслуживание для ремонта или замены устаревшей инфраструктуры. В тяжелых случаях коррозия может привести к разрушению конструкции и гибели людей. Благодаря достижениям в технологии материалов многие другие материалы используются для использования в железобетоне вместо стальной арматуры. К ним относятся стальные или углеродные волокна, кабели из углеродного волокна, арматура из армированного стекловолокном полимера (GFRP) и даже бамбук.

 

Арматура из стеклопластика, в частности, все чаще используется в качестве альтернативы стальной арматуре, поскольку она не подвержена коррозии, чрезвычайно легка и не проводит электричество. Эти характеристики делают его долговечным в агрессивных средах, простым в транспортировке и установке, а также полезным для применения в электрических средах, таких как рельсовые конструкции.

 

Состав стеклопластика и стальной арматуры

Полимер, армированный стекловолокном (GFRP), иногда называемый пластиком, армированным стекловолокном, или стекловолокном, состоит из полимерной пластиковой матрицы со встроенными стекловолокнами. Полимер для арматуры из стеклопластика обычно состоит из винилэфирной, эпоксидной или полиэфирной термореактивной пластмассы. Сталь представляет собой металлический сплав, состоящий из железа с небольшим процентом углерода. Различия материалов между стеклопластиком и сталью означают, что их структурные характеристики и долговечность различаются при использовании в качестве арматуры в бетоне.

 

Конструктивные характеристики стеклопластика по сравнению со стальной арматурой

Арматура из стеклопластика может иметь более чем вдвое большую прочность на растяжение, чем сталь; однако он имеет более низкую прочность на изгиб (изгиб), более низкий предел текучести и более низкий модуль упругости. Это означает, что стеклопластик может выдерживать более высокие уровни силы, чем сталь, при использовании в ситуациях, когда элемент подвергается растяжению, например, в нижней части свободно опертой балки или в верхней части консольной плиты. Тем не менее, стальная арматура выдерживает более высокие уровни упругого отклонения, чем стеклопластик, прежде чем произойдет текучесть или остаточная деформация.

Сталь характеризуется высокой пластичностью, что означает пластическую деформацию перед разрушением. По сравнению со сталью стеклопластик обладает упругими свойствами и не пластичен, что означает, что он имеет точку разрыва, а не предел текучести.

Эти характерные различия означают, что бетон, армированный стеклопластиком, обычно рассчитан на разрушение бетона при сжатии, в то время как бетон, армированный сталью, обычно рассчитан на предел текучести.

 

	Арматура из стеклопластика	Стальная арматура
Прочность на растяжение (МПа)	>1000	450
Модуль упругости (ГПа)	>60	от 190 до 200
Прочность на поперечный сдвиг (МПа)	220	300
Прочность сцепления с бетоном (МПа)	>20	>12
Предельная деформация %	1,5 — 2%	15%
Плотность (кг/м 3 )	2100	7800

 

• Прогиб в конструкциях, армированных стеклопластиком, больше, чем в стали, из-за более низкого модуля упругости стеклопластика. Это может потребовать больших размеров сечения или более высокого коэффициента армирования для использования в конструкционных приложениях.
Стеклопластик
• имеет значительно большую прочность сцепления с бетоном, чем сталь, что делает бетон, армированный стеклопластиком, более устойчивым к растрескиванию. Кроме того, устойчивость к растрескиванию в водной среде у конструкций из стеклопластика (0,7 мм) выше, чем у стали (0,4 мм) из-за коррозионной стойкости стеклопластика.
Стеклопластик
• обладает в 20 раз большей усталостной прочностью, чем сталь, что делает стеклопластик более долговечным при циклических нагрузках — 420 684 цикла для стеклопластика по сравнению с 23 162 циклами для стали.
• GFRP весит четверть веса стали, что облегчает транспортировку и обработку рабочими при одновременном снижении собственного веса бетонных конструкций.

 

Долговечность Характеристики стеклопластика по сравнению со стальной арматурой

Долговечность стальной арматуры в конечном итоге зависит от количества бетонного покрытия, обеспечивающего ее защиту в стабильной щелочной среде внутри затвердевшего бетона. Со временем углекислый газ и хлориды из воздуха или воды проникают в поры бетона и снижают щелочность или уровень рН затвердевшего бетона. В конце концов, эти углеродные и хлоридные агенты проникают на глубину стальной арматуры и снижают уровень pH вокруг стали, разрушая защитный «пассивный» слой, защищающий сталь от коррозии. Проектирование железобетонной конструкции со сроком службы 100 лет в прибрежных, соленых или иных суровых условиях часто требует указания высокого защитного слоя бетона (значительно превышающего / превышающего структурные требования), нанесения покрытия на бетон или использования / внедрение системы катодной профилактики.

Коррозионная стойкость стеклопластика устраняет коррозию, вызванную углеродом и хлоридами, устраняя необходимость в чрезмерном бетонном покрытии, защитных покрытиях или дорогостоящей системе катодной защиты. В результате арматура из стеклопластика немного снижает расход бетона и существенно снижает затраты на техническое обслуживание активов в течение всего срока службы, связанные с железобетонными конструкциями. Эти характеристики делают стеклопластик наиболее подходящим и экономичным для суровых условий и ситуаций, в которых растрескивание и коррозия имеют больший приоритет, чем прочность конструкции. Например, в условиях погружения, в зонах брызг и в прибрежной среде, вокруг коррозионно-активных химикатов и солей против обледенения, где существует высокий уровень углекислого газа, а также для плит на уровне земли.

 

Проводимость стеклопластика по сравнению со стальной арматурой

Известно, что в электрических средах, таких как железнодорожные коридоры, проводимость стальной арматуры способствует прохождению блуждающих токов. Блуждающие токи могут привести к угрозе безопасности, а также к отрицательному анодному поведению между разнородными металлами, вызывая ускоренную коррозию арматуры, фитингов и строительных компонентов. Поскольку стеклопластик не проводит электричество, он может обеспечивать электрическое разделение и предотвращать блуждающие токи в электрически чувствительных средах.