Фундамент с применением композитной арматуры

Пластиковая (композитная) арматура для фундамента

Несмотря на то, что арматура из композитных материалов применяется в Европе, США и некоторых других странах для укрепления бетонных монолитных конструкций еще с 70-х годов прошлого века, для нас это все еще новый и малораспространенный материал. Однако в последние годы, благодаря стремлению частных строительных компаний внедрять в производство современные технологии, стеклопластиковое армирование приобретает все большее применение.

Первоначально арматура из стеклопластика из-за ее высокой стоимости использовалась только для монолитных конструкций, подверженных сложным условиям эксплуатации. Но постепенное развитие химической промышленности и индустрии производства строительных материалов привело к снижению цен и повышению уровня доступности стеклопластика.

Расширение производства и сферы применения армирования композитной арматурой повлекло за собой разработку и утверждение ГОСТ 31938-2012, определяющего условия изготовления, внешний вид, размеры и порядок лабораторных испытаний изделий этого типа.

Что такое стеклопластиковая арматура

Конструктивно, в поперечном сечении, — это пучок нитей из стекловолокна, углеволокна, базальта и некоторых других полимеров, покрытых сверху вязкими смолами. Такая структура обеспечивает прочность на разрыв более чем в три раза превышающую аналогичные показатели стали (подробное сравнение композитной и металлической арматуры приведено здесь).

Классификация

В зависимости от типа применяемого при изготовлении сырья, арматуру ПВХ для фундамента подразделяют на:

• стеклокомпозитную – АСК;
• углекомпозитную – АУК;
• базальтовую – АБК;
• комбинированную – АКК.

Кроме этого, полимерные стержни различаются по диаметру сечения от 4 до 32 мм и внешнему виду поверхности, которой может быть гладким, рифленым или присыпанным.

Поставки осуществляются в виде свернутой бухты или прямых нарезанных прутов длиной до 12 метров.

Технические характеристики

Конструктивное строение композитной арматуры для фундамента делает ее уникальным строительным материалом, который используют для возведения особо ответственных монолитных конструкций из бетона. К главным техническим показателям относят:

• нижний предел прочности при растяжении для АСК 800 МПа, АУК 1400 МПа, АБК 1200 МПа;
• предельная прочность при испытании на сжатие для всех видов — не менее 300 МПа;
• сопротивление поперечному срезу для АСК не менее 150 МПа, АУК 350 МПа, АБК 250 МПа;
• средний удельный вес композитной арматуры — 1900 кг/м 3 ;
• предельная эксплуатационная температура составляет 60˚C.

При сравнении показателей упругости следует отметить, что углепластик более чем в 2 раза превосходит стекловолокно и в 1,5 раза — композитную базальтовую арматуру.

Вес арматуры из пластика.

Стоимость стеклопластикового прута

Цена полимерных армирующих материалов зависят от структуры и составляющих компонентов в составе. Конструкция композитного прута состоит из продольного набора стеклянных волокон, скрепленных между собой эпоксидной смолой. Поверхность может оставаться гладкой, иметь шероховатую присыпку или быть обвитой по спирали специальным стеклоровингом. Последний способ позволяет получить ребреную поверхность, которая обеспечит более надежное сцепление с бетоном.

В отличие от металлического проката, который в большинстве случаев продается на вес, цена стеклопластиковой арматуры всегда определяется за погонный метр. Это часто приводит к заблуждению о том, что тонна композитных материалов стоит намного дороже стали.

Необходимо понимать, что при диаметре 12 мм в одной тонне металла будет 1100 м прута, а пластика — 12500 метров. Кроме этого, высокая прочность стеклопластиковой арматуры позволяет применять меньшие диаметры при одинаковых условиях монтажа. Эти условия показывают, что стоимость полимеров будет не выше, а ниже, чем у металлопроката. Изучение прайс-листов компаний изготовителей показало, что цена наиболее популярных диаметров 4-8 мм находится в диапазоне 8,50-27,20 руб/м.

Плюсы и минусы применения стеклопластика

Главными преимуществами композитной арматуры специалисты считают:

• устойчивость к воздействию коррозии и многих агрессивных химических веществ;
• высокую прочность, превышающую подобные показатели для металла;
• долговечность, увеличивающую срок эксплуатации конструкции в 2-3 раза;
• небольшой удельный вес, облегчающий погрузку и перевозку;
• простой расчет стеклопластиковой арматуры для фундамента;
• возможность использования при отрицательных температурах до -60˚C;
• экологическую чистоту применяемых компонентов;
• доступность и экономичность при применении;
• отсутствие ограничения длины прута при монтаже благодаря поставкам в бухтах;
• диэлектрические и антимагнитные свойства.

Серьезным минусом композитной арматуры является пониженная прочность при испытании на излом. Там, где металлические пруты просто согнутся, стеклопластик может переломиться, ослабив при этом надежность конструкции. Поэтому такие полимеры не применяют при монтаже и производстве несущих элементов и перекрытий, что ограничивает их использование и является недостатком.

Предельная температура нагрева не позволяет применять пластиковое армирование при потенциальной возможности длительного воздействия открытого пламени. В случае пожара такие бетонные монолиты будут определяться как поврежденные и их необходимо заменять.

Сравнивая плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры, можно сделать уверенный вывод, что данные материал можно и нужно применять для создания надежных и долговечных монолитных конструкций.

Сфера применения

Стеклопластик является прекрасным материалом для монтажа фундаментных оснований любого типа. Композитную арматуру используют не только в промышленном, но и частном строительстве. Особенно в случае наличия возможности высокого подъема грунтовых вод и на заболоченных почвах. Этот материал незаменим при выполнении работ по укреплению берегов, при строительстве гидротехнических сооружений и на объектах с возможным воздействием агрессивных веществ.

Хорошие результаты получают, если использовать пластиковую арматуру для укрепления дорожных покрытий на участках с повышенной влажностью и в условиях вечной мерзлоты. Пруток диаметром 4 мм применяют для армирования каменной кладки из пенобетонных и газобетонных блоков, а так же полов на промышленных и торговых объектах.

Так же плюсом композитной арматуры специалисты признают возможность эффективного совместного использования традиционных стальных прутов и композитных пластиковых материалов. С помощью стали укрепляют углы и места примыкания стен, а все пролеты армируются пластиком. Это позволяет ускорить сборку каркаса без ущерба качеству конструкции и расширить области применения материалов.

Технология армирования фундаментов

Благодаря уменьшенному весу пластиковой арматуры и возможности использования прутов любой длины, сборка армирующего каркаса выполняется намного проще, чем из металлических стержней. Повышенная прочность полимерной арматуры для фундамента материалов позволяет использовать меньшее сечение.

Так, например, стальная арматура диаметром 12 мм, часто применяемая для монтажа фундаментов в частном строительстве, заменяется пластиком 8 мм, а пруты 10 мм — полимером 7 мм. Расчетная таблица, которая поможет вам точно определить, какой диаметр можно использовать в каждом отдельно взятом случае.

Технологический процесс производства монтажных работ с использованием пластиковой арматуры для фундамента выполняется в несколько этапов, что показано на видео в конце статьи:

1. установка опалубки;
2. разметка уровня заливки бетона;
3. сборка армирующего каркаса;
4. заливка бетона;
5. снятие опалубки.

Монтаж опалубочной конструкции при армировании ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой должен выполняться в соответствии с проектом для обеспечения точной конфигурации и размеров элементов фундамента. При устройстве опалубки из деревянных досок, ДСП или фанеры, рекомендуется обернуть щиты пергамином. Это позволит сохранить материал и использовать его повторно.

После этого на внутренней стороне ограждающих элементов с помощью водяного уровня необходимо нанести отметки верхнего уровня будущего монолита. Они позволят cориентироваться при заливке бетона и обеспечат его равномерное распределение.

Сборка армирующего каркаса

Схема укладки арматуры и размеры между отдельными прутами всегда указываются в проекте. В случае применения стеклопластиковой арматуры в фундаменте, вы можете изменять диаметр стержней на меньший, но раскладку следует выполнять только по чертежу.

Схема армирования монолитной плиты.

Первоначально необходимо отмотать из бухты пруты необходимой длины и установить их на подставки параллельно друг другу. Через заданные интервалы положить на продольные струны поперечные перемычки. Связать арматуру в местах пересечения вязальной проволокой или стянуть затяжными пластиковыми хомутами (подробнее про вязку — здесь). В результате будет готов нижний ряд каркаса для армирования фундамента стеклопластиковой арматурой.

Заготовьте вертикальные стойки необходимой длины. Верхний ряд каркаса вяжется аналогично нижнему. После сборки, оба ряда кладутся друг на друга и, начиная с края, связываются их вертикальные стойки, постепенно поднимая верхний ряд арматуры.

После сборки конструкции ее нужно перенести и установить внутрь опалубочного ограждения, как показано на фото.

Перед установкой армирующего каркаса, на дно траншеи засыпается песок и проливается водой или трамбуется. Утрамбованную песчаную поверхность рекомендуется накрыть гидроизолирующим материалом или геотекстильным полотном. Это предотвратит поступление влаги к фундаменту и увеличит его надежность и эксплуатационный срок.

В процессе выполнения работ по монтажу фундамента из стеклопластиковой арматуры, необходимо помнить, что края прутов не должны доходить до опалубки и дна траншеи на 5 см. Для обеспечения этого условия можно использовать специальные пластиковые фиксаторы типа «стойка» и «звездочка» или плотные влагостойкие каменные материалы.

Армирование пояса.

Заливка бетонной смеси

Укладка бетона внутрь опалубки производится точно так же, как и при использовании металлической арматуры. Однако следует соблюдать повышенную осторожность, поскольку прочность стеклопластиковой арматуры при сильных боковых воздействиях может оказаться недостаточной. Уплотнение бетона вибратором или трамбовкой необходимо выполнять таким образом, чтобы не повредить установленный каркас.

Горизонтальное армирование

Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.

Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.

В заключение

Стеклопластиковая сетка для армирования на строительных площадках в нашей стране пока еще считается новым материалом. Многие строители до сих пор считают, что применение стали, свойства которой давно изучены, обеспечит более надежную монолитную конструкцию.

Однако многочисленные испытания и исследования показали, что композитные материалы превосходят традиционный металл по прочности, долговечности и другим характеристикам. Пластик более удобен в работе и позволяет сократить время монтажа. Также он не подвержен коррозии, воздействию блуждающих токов и низких температур.

Видео по теме

Источник

Стеклопластиковая арматура для фундамента

Пластиковая арматура на западе активно применяется в строительстве около сорока лет. Знали о ней и в СССР, однако использовать не спешили — в Союзе скептически относились к революционным новшествам. Но сейчас крупные застройщики, а с ними и более мелкие подрядчики, применяют пластиковую арматуру для фундамента.

Что собой представляет стеклопластиковая арматура

Стеклопластиковая арматура для фундамента — это своеобразный многожильный канат, нити которого изготовлены из полимеров, базальта, и покрыты пластиковой оболочкой. Углеволокно и стеклонит на разрыв прочнее стали в 3 и более раз.

Разновидности композитной арматуры

В продаже имеется композитная арматура для фундамента следующих типов:

• стеклокомпозит — АСК;
• углекомпозит — АУК;
• базальтовая — АБК;
• комбинированная — АКК.

Поставляется пластиковая арматура, намотанной на катушки, либо отрезками по 12 метров. Толщина прута варьируется от 4 до 32 мм.

Плюсы и минусы

Наиболее полное представление о пластиковом армировании даст рассмотрение преимуществ и недостатков, свойственных материалу. Сначала о хорошем:

• высокая переносимость воздействия влаги;
• прочность материала выше, чем у металла;
• малая удельная масса;
• срок службы выше, чем у арматуры из традиционных материалов;
• эксплуатация в широком температурном диапазоне, от -60 до +200°С;
• использования бухт позволяет работать с прутом любой длины;
• материал соответствует самым высоким стандартам экологической чистоты;
• фактор экономичности;
• композитная арматура не подвергается магнитному воздействию;
• обладает диэлектрическими качествами;
• для работы со стеклопластиком не нужна сварка;
• доступность композита.

Характерные минусы:

• опять температурный режим. Нижнее пороговое значение только — 60°С;
• недостаточная прочность при воздействии на излом (поперечные нагрузки). Там, где металл согнется, пластиковая арматура сломается, так что этот материал не используют в несущих конструкциях и перекрытиях;
• композит нельзя согнуть малым углом, он сломается;
• для работы необходимы специальные элементы.

Расчет материалов

Большинству строителей, имеющих минимальный опыт работы с монолитами, хорошо знакомы методы расчета металлической арматуры, чего не скажешь о пластиковой. Свойства композитов отличаются от стали, и не учтены во многих действующих нормативах.

Наиболее простым является расчет по методу равноценной замены. То есть, вместо металлической арматуры заданного в документации диаметра, используют более тонкую пластиковую: вместо 12 мм стали — 8 мм композита, вместо 18 мм стандартного материала — 14 мм композита.

Но это рекомендация для частных случаев и, скорее, общая. Сложные монолитные конструкции нужно просчитывать с нуля, чтобы не упустить из виду различия в величине модуля упругости.

Вычисляют давление, оказываемое на основание здания. Делают это таким же образом, что и для железобетонных элементов. После чего рассчитывают величину сечения ж/б узлов. По той причине, что сопротивление растяжению у пластика выше, а защитный слой меньше, площадь сечения примерно на 25-30% ниже данного показателя для ж/б изделий, при одинаковых армирующих элементах.

Правило неприменимо к вычислению размеров нижней проекции фундамента. Этот показатель всегда просчитывают, исходя из действующих нагрузок и опорной способности поверхности земли. По этой причине, при использовании стеклопластика, предпочтительнее делать фундамент сложной конфигурации.

Далее выбирают равнозначную замену металлической арматуры. Композит должен соответствовать всем необходимым физико-механическим показателям. Обратить внимание следует на тот факт, что пластиковая арматура переносит линейное воздействие на 200-300% выше, чем металлическая, прежде чем прекращает бороться с разрушающим воздействием. Поэтому суммарное сечение пластиковой арматуры в месте приложения растягивающих нагрузок делают большим, чем при традиционном армировании.

В этом случае использование пластикового армирования оправдывает себя только большими допусками по величине трещин. Для стеклопластика воздействие воздуха не столь разрушительно, как для металла. Но стоит учитывать низкие температуры. В результате остаток бетона пойдет на усиление стеклопластикового армирования в проблемных местах.

Для вычисления деформативности делят показатель прочности на коэффициент упругости. Прочность пластиковой арматуры составляет Rs=1000 Мпа, модуль упругости Es=5000 Мпа. Показатель деформативности равен 0,02 (2%).

Так как не существует нормативной базы по пластиковым армирующим элементам, их делают с запасом прочности.

Технология армирования

Меньший удельный вес и возможность работы с отрезками любой длины делают работу с композитом легче, чем с металлом. И, как уже подчеркивалось, качества материала позволяют использовать более тонкую пластиковую арматуру.

Сам процесс армирования фундамента состоит из нескольких этапов:

• монтаж опалубки;
• разметка высоты заливки бетона;
• вязка каркаса фундамента;
• заливка бетонной смеси;
• демонтаж опалубки.

Опалубку собирают согласно чертежу будущего фундамента. От правильной формы конструкции зависит конечная конфигурация фундамента. Если для монтажа опалубки применяются ДСП, USB, фанера или доска, лучше покрыть щиты пергамином. Тогда их можно использовать многократно.

Внутри готовой опалубки отмечают высоту заливки фундамента по всему периметру конструкции.

Вязка под ленточный фундамент

В проектной документации для фундамента указывают схему армирования и диаметр прута. При использовании стеклоарматуры для фундамента допустимо взять прутья одним размером меньше. Каркас укладывают и собирают на выровненном грунте, согласно расчетам и чертежам. Ход работ выглядит таким образом:

1. Нарезают пластиковые прутья требуемой длины, в соответствии с чертежом. Заготовки размещают на подложки высотой 35-50 см над уровнем земли.
2. Согласно чертежу размещают поперечные перемычки, закрепляют их с продольными элементами пластиковыми стяжками. Это нижний ряд пространственного арматурного каркаса.
3. Аналогичным способом делают точно такую же решетку, кладут ее на нижнюю, вырезают вертикальные распорки необходимой длины.
4. Первую стойку-распорку крепят в углу решеток, следующую — на расположенном рядом горизонтальном соединении.
5. Если количество горизонтальных уровней больше, чем два, после фиксации второй решетки на требуемой высоте крепят следующую. В этом случае вертикальная стойка одна на несколько уровней.
6. Дно траншеи заполняют подушкой из песка и щебня, и уплотняют ее. Сверху укладывают слой геотекстиля или гидроизоляции. На них монтируют каркас.

Края арматуры из пластика не должны находиться ближе чем в 35-45 см от опалубки, сплошной внешний слой бетона необходим для нормальной эксплуатации, это увеличивает срок эксплуатации сооружения. Для этих целей имеются специальные пластиковые зажимы.

Вязка под плитный фундамент

При строительстве плитного фундамента применяют горизонтальное армирование. Характерная черта такого решения — отсутствие сгибов и примыкающих участков. Чаще всего представляет собой пару сеток, размещенных одна над другой, разделенных вертикальными распорками.

Собирают конструкцию на месте укладки фундамента. Порядок действий выглядит таким образом:

1. Вяжут нижнюю решетку, там, где она и будет находиться. Под нее подкладывают подставки.
2. Изготавливают верхнюю пластиковую сетку, укладывают на нижнюю.
3. Нарезают вертикальные распорки, устанавливают их между нижней и верхней решеткой, и фиксируют.

Заливка бетона

Технологически данная операция не отличается от работы с металлической арматурой. Нужно учитывать, что арматура из стеклопластика менее прочна при боковом радиальном давлении, так что уплотнять бетон вибратором нужно осторожно, не допуская повреждения стеклопластика.

Чтобы не нарушить конфигурацию пластиковой армирующей конструкции, не следует применять ручную трамбовку. Уплотнять залитую бетонную смесь нужно равномерно и аккуратно.

Опыт применения композитной арматуры, сочетание ее достоинств и недостатков, дает возможность сделать выводы, что использование материала полностью оправдывает себя при строительстве фундамента. Сфера применения материала не столь широкая, как у металла, но для армирования фундамента это вполне подходящий вариант. С материалом удобно работать, если необходимо сделать сооружение больших размеров, а укладкой каркаса придется заниматься самому, без помощников. Поставка в бухтах позволяет использовать прутья любых размеров, а малая масса делает работу с материалом легче, чем с традиционным металлом.

Источник