Сравнение композитной и металлической арматуры, какая арматура лучше: стеклопластиковая или стальная?

Преимущества и недостатки металла

Начать с того, что металлические пруты классов А240, А300, А400 и др., используются в строительстве уже не первое десятилетие и прекрасно зарекомендовали себя. Опытные строители выделяют следующие преимущества этого материала:

высокая прочность;
устойчивость перед температурными перепадами (работает до 600°С);
долговечность и экологическая чистота. Даже при длительной эксплуатации в экстремальных условиях материал не выделяет опасные для здоровья вещества;
хорошая пластичность — можно изменять форму без нагрева и специализированного оборудования;
свариваемость — допускается сварка арматуры в маркировке которых есть буква «С», например А500С;
полная пожарная безопасность. При прямом контакте с огнем он не разрушается и тем более не поддерживает горение.

К сожалению, имеются и недостатки. Главный из них – боязнь влаги. Если бетон по какой-то причине покроется трещинами и влага попадет на арматуру, то запустится процесс коррозии, который впоследствии приведет к разрушению прута и снижению прочность железобетонного изделия. Конечно, можно выбрать для фундамента специальную арматуру с литерой К – коррозийная устойчивость. Действительно, существуют марки стали, не подверженные коррозии. Но их стоимость выше.

Также к минусам можно отнести гораздо больший вес металлической арматуры по сравнению с композитной.

Рассмотрим стеклопластик

Достоинства стеклопластиковой арматуры неоспоримы – именно благодаря им она приобрела такую популярность на сегодняшний день. Композитная арматура в сравнении со стальной имеет следующие преимущества:

Меньший вес, упрощающий транспортировку и существенно облегчающий процесс использования.
Лучше выдерживает нагрузки на разрыв. Поэтому многими строителями используется стеклопластиковая арматура в случаях, когда нужно гарантировать надежность особенно ответственных конструкций из бетона.
Не боится влаги, благодаря чему может использоваться при возведении бетонных изделий, напрямую контактирующий с водой.
Имеет низкую электо- и теплопроводность.
Экологически чистый материал.
По коэффициенту теплового расширения стеклопластиковая арматура (АСП) ближе к бетону, что снижает риск появления трещин на готовых изделиях при частом нагреве и охлаждении, так как арматура будет расширяться и сужаться вместе с бетоном, что особенно важно для многих регионов нашей страны.

Увы, даже у композитной арматуры имеются недостатки. В первую очередь опытные строители выделяют низкую упругость. При механических нагрузках прогиб металлической арматуры меньше. В некоторых случаях, например, при устройстве фундамента или изготовлении плит для дорожного полотна этот недостаток не является существенным. Однако если вам нужны качественные и надежные плиты перекрытия для возведения многоэтажного дома, то есть смысл отдать предпочтение старым, проверенным железобетонным изделиям.

Стеклопластиковая арматура не должна сгибаться на строительной площадке – это может привести к её разрушению или снижению несущих способностей. Металлической может изгибаться при наличии простейшего станка под весьма значительным углом.

Конечно, пластик ни в коем случае нельзя сваривать – арматурный каркас для фундамента и любых других бетонных изделий собирается исключительно при помощи проволоки для вязки. У металлической возможны варианты – некоторые сорта прутов можно соединять при помощи обычной сварки. Стеклопластиковая арматура теряет несущие свойства при 150°С.

Что же выбрать?

После того, как основные достоинства и недостатки характеристик обоих материалов перечислены, пришла пора сказать, какая арматура станет лучшим выбором.

Вообще, однозначно сказать что же лучше – арматура стеклопластиковая или металлическая, сравнение не позволяет. Оба варианта имеют ряд важных достоинств. Поэтому особенно важно использовать каждый материал в соответствующей сфере. То есть, если особенно важным параметром является высокая упругость (например, при строительстве многоэтажных жилых и офисных зданий), то лучше выбрать проверенный металлический прут – он не прогнется даже при большой длине и нагрузке. А вот если в число важных требований входит устойчивость перед коррозией (строительство опор мостов, береговых укреплений), то эксперт, отдавший предпочтение стеклопластиковому аналогу не ошибется.

Наконец, надо осветить ещё один вопрос, который обязательно возникает у строителей – что дешевле, композитная арматура или металлическая? Вопрос весьма непростой. С одной стороны – стоимость метра металлического прута диаметром, например, 10 миллиметров ниже, чем у пластикового аналога. С другой – необходимо учитывать прочность. Как показывают испытания, 10-имиллиметровый композитный прут способен выдерживать такую же нагрузку, как 14-имиллиметровый изготовленный из стали. Если рассматривать вопрос комплексно, то можно сделать вывод, что стоимость материала примерно одинакова. Разница присутствует, но она настолько мала, что делать выбор, опираясь на неё, не стоит.

Особенности стеклопластика

Арматура, изготовленная из стеклопластика, — это пруток, диаметр которого может находиться в интервале 4–18 мм, а длина составлять до 12 метров. Производится он из сверхпрочного пластика. На поверхность такого прутка в процессе его изготовления наносятся спиралевидные ребра, благодаря которым обеспечивается его надежное сцепление с бетонными конструкциями.

Пластиковая арматура, если сравнивать ее с металлическими изделиями аналогичного назначения, благодаря своим прочностным характеристикам и коррозионной устойчивости позволяет создавать более надежные и долговечные каркасные сооружения, что и объясняет популярность, которую активно приобретает данный материал.

Сравнение характеристик металлической и композитной арматуры

Немаловажным является и то, что арматура, изготовленная из стеклопластика, в отличие от металлических изделий, требует особых условий производства, использования качественного сырья и специального оборудования, поэтому ее изготовление в кустарных условиях исключено. Именно поэтому, приобретая на современном строительном рынке арматуру, изготовленную из стеклопластика, вы можете быть уверены в том, что это материал, изготовленный в полном соответствии с требованиями соответствующего нормативного документа.

Уникальные характеристики, которыми отличается арматура, сделанная из стеклопластика, объясняются свойствами ее структуры, включающей в себя:

внутренний стержень, обеспечивающий прочность арматуры; такой стержень изготовлен из параллельных стеклопластиковых волокон, надежно соединенных полимерной смолой;
внешний слой, который представляет собой волокнистое тело, накрученное по спирали вокруг внутреннего стержня; этот слой стекловолокна может быть нанесен по технологии песчаного напыления или двунаправленной навивки.

Стеклопластиковая арматура лучше, чем стальная, работает на сжатие на 30%, а на растяжение на 20%

Стеклопластиковая арматура, в зависимости от предпочтений производителя, может быть изготовлена по различным методикам. Так, на современном рынке есть возможность встретить изделия, внутренний стержень которых выполнен в виде косички из стеклопластикового волокна.

Достоинства и недостатки арматуры из стеклопластика

Арматурные каркасы, выполненные не из традиционных металлических, а из стеклопластиковых элементов, отличаются следующими преимуществами.

В отличие от металлических, имеют легкий вес сооружений, которые не создают значительной нагрузки на фундамент строения, что позволяет продлить срок его эксплуатации.
Стеклопластиковые элементы арматурных каркасов, в отличие от своих металлических аналогов, лучше переносят нагрузки на разрыв, что дает возможность использовать их при укреплении наиболее ответственных бетонных конструкций. Стеклопластиковые арматурные каркасы характеризует оптимальное соотношение их легкого веса и высокой прочности, что позволяет отнести их к отдельной группе строительных материалов, набирающих с каждым годом все большую популярность.
В отличие от металлической арматуры, которая подвержена окислительным процессам и с течением времени уменьшает прочность фундаментных конструкций, каркасы из стеклопластиковых элементов не поддаются влиянию таких негативных факторов внешней среды.
Части арматурных систем, изготовленные из стеклопластика, являются диэлектриком и не проводят электрический ток, что также сказывается на их долговечности. Используемые в качестве элементов заземления металлические арматурные конструкции под воздействием электрического тока окисляются значительно быстрее, чего нельзя сказать о прутках из композитных материалов. Естественно, арматуру из стеклопластика нельзя использовать в качестве заземляющего элемента, но это только самым положительным образом сказывается на ее долговечности.
Износоустойчивость стеклопластиковой арматурной конструкции, как и стальной, также находится на достаточно высоком уровне.
Коэффициент теплового расширения арматурного каркаса, изготовленного из стеклопластиковых элементов, имеет очень близкое значение с аналогичным параметром бетонных конструкций, что значительно снижает риск образования в них трещин при использовании подобного материала.

Соотношение диаметров стержней при устройстве армирующего каркаса фундамента

Если судить по отзывам, то можно выделить следующие недостатки стеклопластиковой арматуры.

В сравнении с изделиями из металла арматура из стеклопластика обладает значительно большим модулем упругости, превышающем аналогичный параметр стальных изделий приблизительно в 4 раза. Означает этот факт то, что стеклопластиковые элементы по сравнению с металлическими будут значительно лучше прогибаться под воздействием механических нагрузок. При использовании данных элементов для армирования дорожного полотна и фундамента такая их характеристика является некритичной, но для укрепления плит перекрытия лучше использовать металлические конструкции или производить дополнительные расчеты.
Армирующие элементы, изготовленные из стеклопластика, обладают свойством сильно размягчаться и терять свою упругость при нагревании до температуры 600 градусов. Поэтому при использовании стеклопластиковых деталей лучше позаботиться о надежной теплоизоляции каркаса, произведенного из композитных материалов.
Выполненные из стеклопластика арматурные прутки нельзя сваривать, в отличие от металлических, поэтому если необходимость в такой операции имеется, лучше воспользоваться изделиями, во внутреннюю часть которых еще на стадии их производства вмонтирована стальная трубка.
Арматуру, изготовленную из композитных материалов, лучше не сгибать на строительной площадке: это может вызвать ее повреждение. Такую операцию, ориентируясь на чертежи арматурного каркаса, лучше выполнить на производственной площадке.
Сложность и непривычная для современных строителей технология монтажа — еще один недостаток армирующих элементов, изготавливаемых из стеклопластика. Между тем такой недостаток нельзя считать слишком значительным, если учитывать, какой надежностью и долговечностью отличаются стеклопластиковые конструкции.

Крепление стеклопластиковой арматуры с помощью хомутов и фиксаторов

Применение арматуры из стеклопластиковых материалов

Уникальные характеристики, которыми отличается арматура, изготовленная из стеклопластиковых материалов, позволяет применять ее в самых различных сферах. Так, данный материал успешно используется в следующих областях:

укрепление фундаментных систем, в особенности тех, которые относятся к ленточному типу;
армирование бетонных конструкций, которые играют роль опорных элементов, в частности, опор ЛЭП;
укрепление бетонных элементов различных ограждений, мостовых систем, дорожного полотна;
армирование элементов железнодорожных путей, тротуарной плитки;
укрепление бетонных конструкций, подверженных высокой коррозионной и динамической нагрузке: причалов, доковых сооружений и др.;
укрепление береговых сооружений;
монтаж канализационных и мелиоративных сооружений;
использование в качестве стержней и сеточных систем в сельском хозяйстве и различных отраслях промышленности;
монтаж сейсмостойких поясов в бетонных конструкциях различного назначения.

Пример использования композитной арматуры при возведении стен по технологии несъемной опалубки

Арматурные элементы, изготовленные из стеклопластика, — это инновационный материал, использование которого позволяет избежать трещин и разрушений в бетонных конструкциях. Преимуществом его применения является и то, что он способен сохранять свои характеристики на протяжении длительного периода времени, чего нельзя сказать о его металлическом аналоге. Между тем выбирая, какие армирующие элементы лучше использовать, следует иметь в виду, что изделия из композитных материалов, достаточно недавно появившиеся на строительном рынке, еще не прошли длительной проверки на практике.

Какую арматуру выбрать: стеклопластиковую или металлическую, каждый пользователь решает сам, но в пользу изделий из стеклопластика и других композитных материалов говорят их механические характеристики, надежность и долговечность.

Отличие стеклопластиковой от стальной арматуры

Композитная арматура – это аналог металлических прутов. Для изготовления такой продукции используется стекловолокно, высокопрочный пластик, базальт, арамид, углерод и другие материалы. Волокна изготавливаются с диаметром 4-12 мм в бухтах по 100 м, пропитываются термореактивными смолами (эпоксидной, эпоксидно-диановой, винил-эфирной) и запекаются в специальных печах. Для усиления адгезии к бетону на поверхность композитного стержня наносятся спиралевидные ребра, представлена также арматура с условно-гладкой поверхностью с песчаной обсыпкой.

В отличие от обычной металлической арматуры, композитные пруты имеют меньший вес, стойкость к коррозии, диэлектрические свойства. Стальные пруты, каркасы и армирующие сетки обладают высокой прочностью к разным видам деформаций (изгиб, сжатие) и могут монтироваться с помощью сварного оборудования (одно из основных отличий от стекловолокна). Композитные изделия имеют некоторые ограничения использования, не применяются в балках, перекрытиях и других конструкциях с высокими нагрузками на изгиб.

Технические особенности стеклопластиковой арматуры

Стекловолоконные изделия являются экономичным аналогом стальной арматуры. Производятся из различных материалов с разными техническими характеристиками. Такой тип стержней подходит при изготовлении бетонных, гипсовых, силикатных конструкций.

Преимущества стеклопластиковой арматуры:

Малый вес.
Стойкость к влаге, химическим веществам.
Диэлектрические свойства. Стекловолокно не проводит электрический ток, который окисляет металл.
Низкий коэффициент теплового расширения, приближенный к аналогичным характеристикам бетона. Такая характеристика снижает риск образования трещин в бетонных конструкциях.
Не создает помех для радиосигналов.
Большой выбор сечений и длин прутов.
Легкость транспортировки.

Недостатки:

Низкая огнестойкость.
Небольшой диапазон рабочих температур.
Малая прочность на изгиб и сжатие. Пруты могут тянуться еще при заливке бетона, что требует дополнительного контроля при армировании.
Усложненный монтаж. Стекловолокно нельзя сваривать, в качестве связующих элементов используются пластиковые хомуты, которые не отличаются высокой надежностью. При необходимости применения сварочного аппарата используются композитные пруты со стальным стержнем.

Композитные пруты применяются при устройстве стяжки, настилов, дорожных покрытий, а также при изготовлении ограждений, щитовых и каркасных конструкций с низкими нагрузками, строительстве береговых, канализационных, мелиоративных и других сооружений. При монтаже стекловолоконных прутов не рекомендуется их сгибать – при таких воздействиях, поверхность стержня может быть нарушена.

Особенности стальной арматуры

Железный арматурный прокат широко применяется при строительстве жилых и производственных зданий, промышленных сооружений, опор, дорожных покрытий. Изготавливаются в виде стальных прутов с гладкой или рифленой поверхностью сечением 6-40 мм. Металлическая арматура классифицируется по конфигурации изделия, стойкости к различным нагрузкам и способу их распределения, принципу работы, технологии изготовления.

По назначению стальные стержни подразделяются на такие виды:

Монтажные. Используются при изготовлении каркасов.
Распределительные. Пруты, предназначенные для равномерного распределения нагрузки и удерживающие конструкцию в определенном положении.
Рабочие. Стержни с высокой стойкостью к нагрузкам на растяжение и соскальзывающие воздействия. Используются при устройстве фундаментов, изготовлении балок, ригелей.
Анкерные. Закладные сборочные единицы, встраиваемые в строительные конструкции, технологические и инженерные аппараты, трубопроводы.

По нагрузкам, которые принимает на себя арматура, она подразделяется на продольную и поперечную. Продольная предотвращает появление вертикальных трещин, поперечная – препятствует разрывам от скользящих напряжений.

Металлическая арматурная продукция маркируется в соответствии с классом, диаметром и назначением прутов. Изделия также гравируются с учетом свойств – класса устойчивости к коррозии, упрочненной структуры с высокой текучестью, возможностью сварки в единую конструкцию. Пруты длиной 6-12 м реализуются в связках или пачках.

Преимущества железной арматуры:

Высокая стойкость к деформациям.
Хорошие адгезионные свойства.
Огнестойкость.
Широкий диапазон рабочих температур, в том числе низких. Критические нагревания и остывания не приводят к изменению технических параметров.
Универсальность, применение в различных видах конструкций.
Возможность разных способов монтажа – путем сварки или связки холоднокатаной проволокой.

Недостатки:

Значительный вес.
Подверженность коррозии.
Теплопроводность. Такое свойство может приводить к промерзанию конструкции при низких температурах окружающей среды.
Более высокая стоимость (по сравнению со стекловолоконными аналогами).

Сравнение стальной и композитной арматуры

Сравнительная таблица

Характеристики	Металлические пруты	Композитные стержни
Материал	Сталь	Стекловолокно, другие материалы, связанные полимером или термореактивными смолами
Диаметр, мм	6-40	4-12
Длина, м	6-12	6-100
Вес, кг/п.м.	от 0,03	от 0,222
Коррозионная стойкость	Подвергается коррозии	Относится к нержавеющим материалам первой группы химической стойкости
Теплопроводность	0,35-0,5 Вт/м*К	до 47 Вт/м*К
Электропроводность	Да	Нет, диэлектрик
Временное сопротивления разрыву	0,37-1,23 кН/мм2	1,25 кН/мм2
Модуль упругости	200 кН/мм2	30-55 кН/мм2
Предел прочности на растяжение, Мпа	390	1200
Диапазон рабочих температур	до + 1200°С	-15°С – + 160°С
Срок эксплуатации	Различная, определяется строительными нормами	До 80 лет

Если сравнить возможности стеклокомпозита и металла, можно выделить ряд преимуществ по обоим видам арматуры. Выбор оптимального материала и характеристик арматурных прутов следует делать с учетом назначения, требований к прочности и долговечности конструкций, в которых они будут использоваться. При сравнении соотношения стоимости арматуры композитной к металлической выигрывает стекловолоконная арматурная продукция.

Область применения

Не смотря на все имеющиеся достоинства стеклопластиковой арматуры, использовать ее следует с большой осторожностью. Лучше предварительно проконсультироваться со специалистами, которые не заинтересованы в раскрутке данной продукции. Главная причина тому – кардинальные отличия материалов: бетона и стеклопластика.

На самом деле не существует результатов независимых экспертиз, все технические характеристики заявлены производителями, после локальных экспериментов. Тем более что компании порой делают совершенно различные заявления, поскольку их технологии производства различаются существенно. Рекламации производителей остаются только рекламациями, и не являются нормативной базой. Так, прочность стеклопластика на растяжении выше, чем у металла, в 4 раза, но поведение материала напрямую зависит от направления вектора нагрузки. Поэтому реальные показатели данного параметра до сих пор остаются инкогнито.

Арматура из металла, сваренная в конструкции

Относительно применения стеклопластиковой арматуры разработан СНиП52-01, но он содержит лишь общие предписания. Поэтому целесообразно для ответственных железобетонных конструкций использовать металлические изделия.

Прочность на изгиб

Параметр зависит от модуля упругости материала. Для стали марки Ст3 его значение 200 ГПа (гигапаскалей), для стеклопластика — 30–55 ГПа. Это значит, что в конструкциях, где арматура работает на изгиб (все виды плавающих фундаментов, плиты и балки перекрытий, перемычки над проёмами и ригели каркаса здания), диаметр стеклопластиковой арматуры должен быть больше, чем стальной. Насколько? Здесь требуется расчёт конкретной конструкции. Проблема в том, что методика такого расчёта разработана только для железобетона (СП 63.13330.2012), а для бетона с композитным армированием её нет.

Практики советуют при использовании стеклопластиковой арматуры в перечисленных конструкциях увеличивать коэффициент армирования примерно на 20% или диаметр прутков на 4 мм (по сравнению со сталью). То есть рентабельность применения композита в данном случае остаётся под вопросом.

Прочность на разрыв

У стеклопластиковой арматуры она превышает 1,1 ГПа, у стальной равна 390 МПа, то есть примерно в три раза ниже. При этом относительное удлинение при разрыве (то есть величина деформации при временном сопротивлении разрыву, выраженная в процентах от первоначальной длины) у стеклопластиковой арматуры меньше в 10 раз. А значит, в конструкциях, испытывающих в основном растягивающие нагрузки (сваи, вертикальное и подошвенное горизонтальное армирования ленточных фундаментов глубокого заложения), стеклопластиковая арматура может быть тоньше стальной. Увы, это лишь теория. Методики точного расчёта для стеклопластика пока не разработано.

Теплопроводность

Теплопроводность важна в основном в стеновых кладочных конструкциях, где поясное армирование нередко ведёт к образованию мостиков холода. И здесь стеклопластиковая арматура кладёт стальную на обе лопатки: коэффициент её теплопроводности в 13 раз ниже, чем у стали.

«Полиарм»Дистанционные подставки помогают расположить арматуру в толще слоя бетона.
«СМЛ-52»При устройстве толстых плит применяют двухуровневые держатели арматуры.
Fundament SPBКомпозитную арматуру можно вязать нержавеющей проволокой с помощью обычного крючка или электропистолета.
«Толстостен»В стяжках пола и тонких плитах иногда можно обойтись без дистанционных подставок.

Стойкость к коррозии

У стеклопластиковой арматуры очень высокая коррозионная стойкость, но применять сам этот термин в данном случае не совсем корректно. Когда речь идёт о полимерах, говорят о старении или самодеструкции материала. Судя по испытаниям, стеклопластиковая арматура не менее долговечна, чем стальная, а в конструкциях, постоянно контактирующих с водой и при этом выполненных без вибропрессования бетона, композит теоретически должен служить дольше стали.

Удобство использования

По этому параметру стеклопластиковая арматура мало отличается от стальной. Она намного легче, но при индивидуальном малоэтажном строительстве масса арматуры несущественна. Стеклопластик нельзя сварить, но и стальную арматуру сегодня предпочитают вязать нержавеющей проволокой или пластиковыми хомутами. Резать композитную арматуру болгаркой очень легко. Единственный важный нюанс: стеклопластиковый пруток нельзя изогнуть на стройплощадке, а заказанные у производителя гнутые изделия обойдутся дорого, к тому же их придётся долго ждать. Отсутствие жёсткого непрерывного армирования в углах может сказаться на прочности конструкции, но выход есть: ничто не мешает комбинировать прямые стеклопластиковые прутки с гнутыми стальными.

Какой материал будет лучше для армирования бетона

Выбор лучшей или более подходящей арматуры должен определяться индивидуально для каждого объекта. Основные критерии зависят от:

конструктивных особенностей бетонного монолита и его назначения;
условий дальнейшей технической эксплуатации;
требований к пожарной безопасности конструкции;
наличия агрессивных сред и повышенной влажности;
необходимости выполнения сварочных работ при монтаже;
финансового сравнения двух вариантов.

В некоторых случаях традиционная металлическая арматура остается незаменимой, несмотря на коррозионные свойства и большой вес.

Что лучше, композитная арматура или металлическая? Металлическая арматура способна противостоять механическим повреждениям намного лучше стеклопластиковой. В то же время, полимерные материалы рекомендуется применять при воздействии влаги на бетонную конструкцию, наличии блуждающих токов или низкой эксплуатационной температуре.

[spoiler title=”Источники”]

https://VseoArmature.ru/vidy/sravnenie-stekloplastikovoj-i-metallicheskoj-armatury
http://met-all.org/metalloprokat/sortovoj/sravnenie-metallicheskaya-stekloplastikovaya-armatura-kakaya-luchshe.html
https://metalobaza.su/informaciya/osobennosti-stekloplastikovoi-armatury
http://solidiron.ru/metalloprokat/v-kakikh-sluchayakh-kakaya-armatura-luchshe-sravnenie-metallicheskojj-i-stekloplastikovojj.html
https://www.ivd.ru/stroitelstvo-i-remont/stroitelnye-materialy/stekloplastikovaya-armatura-protiv-stalnoj-sravnivaem-po-6-parametram-49491
https://FundamentClub.ru/armirovanie/kompozitnaya-armatura-dlya-fundamenta.html

[/spoiler]