Стеклопластиковая арматура и стальная: сравнение

Многих интересует сравнение композитной и металлической арматуры. Эти материалы имеют общее назначение, но появились в разное время. Стальная арматура – продукт промышленной революции первой половины XIX века, а первые объекты с применением стеклопластиковой арматуры были построены на рубеже 60–70-х гг. прошлого столетия.

Ещё через 20 лет стеклопластиковую арматуру понемногу начали использовать в несущих конструкциях мостов, а в наше время её применяют практически повсеместно. При этом межгосударственный ГОСТ 31938-2012 по её производству вступил в силу только в 2014 году. Ещё позже были приняты строительные правила СП 295.1325800.2017, которые регламентируют применение композитной арматуры.

Особенности стеклопластика

Термин «стеклопластиковая арматура» появился первым, поскольку производство композитной арматуры началось с полимерных материалов с армирующим наполнителем из стекловолокна. Текущая редакция ГОСТ 31938-2012 предусматривает следующую классификацию полимерной композитной продукции:

• на основе стеклокомпозитов – обозначение марки АСК;
• на основе базальтокомпозитов – АБК;
• на основе углекомпозитов – АУК;
• на основе арамидокомпозитов – ААК;
• комбинированная – АКК, когда одну из перечисленных основ дополняют другими армирующими наполнителями.

Поэтому сравнение пластиковой и стальной арматуры следует проводить с учётом разнообразного сортамента продукции обеих групп. Кстати, все виды композитной арматуры имеют периодический профиль, поэтому их объединяют ещё одним общим термином – «арматура композитная периодического профиля», или АКП.

Изготавливают эту продукцию из непрерывного волокна, которое называется армирующим наполнителем, с использованием вяжущих материалов из термореактивных смол. Полимеризация твердеющих смол происходит под нагревом или после необратимой химической реакции, в результате чего получаются готовые изделия с заданными свойствами.

Достоинства и недостатки арматуры из стеклопластика

Выбрать какой-то недостаток стеклопластиковой арматуры весьма сложно. В упрёк ей можно поставить только более узкий сортамент продукции в сравнении с арматурой из стали. Композитная и стальная арматура имеют примерно равные по длине списки ограничений по применению, поэтому их нельзя воспринимать как недостатки. Зато достоинств у АКП намного больше. Основными среди них являются:

• малый вес – композитная арматура в 4–5 раз легче стальных аналогов;
• высокая прочность на разрыв;
• абсолютная стойкость к коррозии, в том числе электрохимической;
• очень высокая устойчивость к агрессивным воздействиям;
• отсутствие магнитных свойств, поэтому полимерное армирование не создаёт электромагнитных помех;
• долговечность – гарантированный срок службы стеклопластиковой арматуры с полным сохранением своих характеристик – не менее 70 лет.

Ещё один условный недостаток композитной арматуры – это более сложные технологии сборки и монтажа арматурных сеток и каркасов. Например, у неё отсутствует аналог сборки с использованием ручной электродуговой сварки, поэтому готовые арматурные изделия лучше изготавливать в заводских условиях. Теперь попробуем сравнить стальную и стеклопластиковую арматуру по более широкому кругу параметров.

Сравнение стальной и стеклопластиковой арматуры

Арматурные работы составляют значительную долю расходов на строительство. Поэтому снижение затрат является одним из основных критериев выбора материалов. Однако финансовый аспект следует принимать во внимание после того, как были рассмотрены сравнительные характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры.

В первую очередь материалы должны соответствовать условиям проведения работ на объекте, а впоследствии и условиям его эксплуатации. Эти решения принимают на стадии проектирования, руководствуясь при этом СП и другими предусмотренными законами N 184-ФЗ и N 384-ФЗ нормативными документами. Таблица сравнения стеклопластиковой и стальной арматуры по основным техническим характеристикам выглядит так:

Приведённые данные говорят о том, что многократного превосходства одной группы арматуры над другой по механическим характеристикам нет. Тем более что по ряду позиций у композитной арматуры нет аналогов среди стальной продукции. Это относится к гладкой арматуре (катанке) А-I. Кроме того, существует отдельная категория термически упрочнённой арматуры периодического профиля повышенной прочности на разрыв.

Другими словами, категорическая постановка вопроса – стальная или стеклопластиковая арматура – не принимается. На этапе проектирования для принятия решения о выборе того или иного материала необходимо произвести расчёты по шести показателям предельных состояний (прочности конструкций) для разных условий эксплуатации. В качестве примеров широкого применения композитной арматуры можно назвать:

• возведение бетонных опор линий электропередач, мостов, путепроводов и других объектов;
• строительство гидротехнических объектов;
• монолитное строительство в сейсмоопасных зонах;
• изготовление конструкций для железнодорожных путей и других объектов транспортной инфраструктуры;
• мелиоративное строительство и т. д.

В большей мере сфера применения композитной арматуры базируется на зарубежном опыте. Напомним, что единые строительные правила её использования в нашей стране вступили в силу только в декабре 2018 года. Однако за рубежом имеются объекты с полимерным армированием, в том числе мосты, которые эксплуатируется 50 лет и более и до сих пор находятся в превосходном техническом состоянии.

Соотношение арматуры композитной и металлической

Чтобы упростить ответ на вопрос, какая арматура лучше – металлическая или композитная, воспользуемся понятием равнопрочной замены. Она предполагает поиск арматуры с определённым диаметром, которой можно заменить продукцию обеих групп. Для сравнения возьмём стальную арматуру периодического профиля класса А-III и композитный материал АКК.

Расчёты равнопрочной замены можно выполнить с точностью до сотых долей, но мы округлим их до фактических значений сортамента этих видов продукции, поскольку не бывает композитной арматуры диаметром 7,15 или 14,89 мм. Результаты для стальной и композитной арматуры (соответственно) будут иметь следующий вид:

• 6 на 4 мм;
• 8 и 10 на 6 мм;
• 12 на 8 мм;
• 14 и 16 на 10 мм и т. д.

Однако в случае замены А-III на А-IV равнопрочная величина диаметра АКК будет иметь поправочный коэффициент 1,5. То есть для замены стального диаметра 6 мм будет нужна композитная арматура того же типоразмера. Если сравнивать арматуру А-III и продукцию из стеклокомпозита, то поправочный коэффициент будет 1,25.

Необходимость округления расчётных значений до величины диаметров композитной арматуры фактического сортамента в значительной мере нивелирует её преимущества по показателям механической прочности. Тем более что термически упрочнённая стальная арматура может превосходить по прочности лучшие образцы композитной продукции в два раза и более.

Арматура стеклопластиковая и стальная: что лучше?

Вопрос, что лучше – стальная или композитная арматура, как противопоставление этих групп материалов лишён смысла. На самом деле они взаимно дополняют друг друга и позволяют находить оптимальные решения с технической и финансовой точки зрения. У каждого из них есть свои неоспоримые преимущества.

Однако на практике в строительстве продолжает доминировать стальная арматура, хотя тенденция усиления позиций композитных материалов также имеет устойчивый характер. Если вы стоите перед выбором стальной или стеклопластиковой арматуры для фундамента своего дома, то вам необходимо знать, что в техническом отношении оба вида материалов полностью равноценны. Если фундаменту нужен объёмный каркас, предпочтительнее использовать стальную арматуру. В индивидуальном и малоэтажном строительстве композитная арматура ни в чём не уступит стали.