Изобретение композитной арматуры знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.
Однако, несмотря на достаточно солидный возраст, данный материал до сих пор не знаком большинству застройщиков. Восполнить пробел знаний о стеклопластиковой арматуре, ее свойствах, достоинствах и недостатках вам поможет эта статья.
Попутно отметим, что материал этот весьма спорный. Производители хвалят его на все лады, а строители-практики относятся с недоверием. Простые граждане смотрят на тех и на других, не зная кому верить.
Что такое композитная арматура, как она производится и где применяется?
Коротко структуру композитной арматуры можно охарактеризовать как «волокно в пластике». Ее основа – стойкие к разрыву нити из углерода, стекла или базальта. Жесткость композитному стержню придает эпоксидная смола, обволакивающая волокна.
Для лучшего сцепления с бетоном на прутья наматывается тонкий шнур. Он сделан из того же самого материала, что и основной стержень. Шнур создает винтовой рельеф, как у стальной. Твердение эпоксидной смолы происходит в сушильной камере. На выходе из нее композитную арматуру немного вытягивают и нарезают. Некоторые производители до момента твердения полимера обсыпают пластиковые стержни песком для улучшения сцепления с бетоном гладких участков.
Область применения стеклопластиковой арматуры нельзя назвать очень широкой. Ее используют в качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной, а также укладывают в дорожные плиты и опалубку резервуаров. В каркасах, усиливающих ленточные фундаменты и бетонные полы, пластиковую арматуру применяют не так часто.
Ставить композитные стержни в плиты перекрытия, перемычки и другие конструкции, работающие на растяжение, не рекомендуется. Причина – повышенная гибкость данного материала.
Технология производства
Несмотря на многие преимущества, производство композитной арматуры – материалоемкий процесс. Он состоит из ряда этапов. Вначале волокна опускаются в полимерную смолу, которая приводит к затвердению материала. Так получается ровинг. Он направляется в видообразующую высокопрочную форму, через которую формируется стержень необходимого размера. Исходное вещество проходит этап полимеризации, нагретым до заданных температур. Для придания ребристости выполняется крепление профиля. Основа с намотанным профилем отправляется в сушильную комнату, в которой выполняется частичная полимеризация смолы. В другом отделении сушильной комнаты размоточный прибор изымает с основы рельефообразующий провод. Получившийся стержень вытягивают до заданных параметров и нарезают на равные части при помощи пилы, складывая в месте для готовых изделий.
Физические свойства композитной арматуры
Модуль упругости у полимерного композита существенно ниже, чем у стали (от 60 до 130 против 200 ГПа). Это значит, что там, где металл вступает в работу, предохраняя бетон от образования трещин, пластик еще продолжает сгибаться. Прочность на разрыв у стеклопластикового стержня в 2,5 раза выше, чем у стального.
Основные прочностные параметры композитной арматуры содержатся в таблице №4 ГОСТ 31938-2012
Здесь мы видим основные классы композитного материала: АСК (стеклопластиковая композитная), АБК (базальтовое волокно), АУК (углеродная), ААК (арамидокомпозитная) и АКК (комбинированная – стекло + базальт).
Наименее прочная, но самая дешевая — арматура из стекловолокна и базальтовый композит. Самый надежный и вместе с тем самый дорогой материал делают на основе углеродного волокна (АУК).
К прочностным свойствам материала мы еще вернемся, когда будем сравнивать его с металлом.
А пока рассмотрим другие характеристики данного материала:
- К положительным качествам композита относится его химическая инертность. Он не боится коррозии и воздействия агрессивных веществ (щелочной среды бетона, морской воды, дорожных химреагентов и кислот).
- Вес пластиковой арматуры в 3-4 раза меньше, чем стальной. Это дает экономию при транспортировке.
- Низкая теплопроводность материала улучшает энергосберегающие характеристики конструкции (нет мостиков холода).
- Композитная арматура не проводит электричества. В конструкциях, где она используется, не возникает коротких замыканий электропроводки и блуждающих токов.
- Композитный пластик магнитноинертен и радиопрозрачен. Это позволяет использовать его в строительстве сооружений, где должен быть исключен фактор экранирования электромагнитных волн.
Стеклопластиковый стержень под 90 градусов на стройке не согнешь
Недостатки композитной арматуры:
- Невозможность гибки с малым радиусом в условиях стройки. Гнутый стержень нужно заранее заказывать у производителя.
- Невозможность сваривать каркас (минус относительный, поскольку даже для стальной арматуры лучший способ соединения – вязка, а не сварка).
- Низкая термостойкость. При сильном нагреве и пожаре бетонная конструкция, армированная композитными стержнями, разрушается. Стекловолокно не боится высокой температуры, но связующий ее пластик теряет прочность при нагреве выше +200 С.
- Старение. Общий минус всех полимеров. Неметаллическая арматура не исключение. Ее производители завышают срок эксплуатации до 80-100 лет.
Вязка пластиковыми хомутами или стальной проволокой – единственный возможный метод сборки каркаса
Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?
Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с металлической арматурой, – более низкая цена. Однако, заглянув в ценники металлобаз, вы увидите, что это не так. Стоимость металла в среднем на 20-25% ниже композита.
Причина путаницы состоит в том, что продавцы пластика берут в расчет так называемый «эквивалент» диаметра. Логика здесь такая: неметаллическая арматура на разрыв прочнее строительной стали. Поэтому полимерный стержень меньшего диаметра выдержит такую же нагрузку, как и более толстая стальная арматура. На основании этого делается вывод: для армирования конструкции пластика нужно меньше, чем металла. Отсюда и появляется более «низкая» цена.
Для аргументированного сравнения композита с металлом необходим нормативный документ. Сегодня такое руководство уже имеется. Это приложение «Л» к приказу Минстроя России № 493/пр от 08.07. 2016 г.
В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.
Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):
- При действии продолжительной нагрузки предел ее прочности на растяжение должен умножаться на 0,3. То есть, вместо 800 МПа мы получаем 240 МПа (800х0,3=240).
- Если конструкция работает на открытом воздухе, то полученный результат нужно умножить еще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).
Таблица с понижающим коэффициентом для композитной арматуры
Таблица с коэффициентами, учитывающими условия эксплуатации
Далее, как требует норматив, полученные 168 МПа нужно разделить на коэффициент надежности (запас прочности), равный 1,5. В итоге мы получим 112 МПа.
Теперь можно корректно сравнивать прочность пластиковой арматуры с металлической. Для примера возьмем строительную сталь марки А500. У нее предельное сопротивление растяжению с учетом запаса прочности составляет 378 МПа. У стеклопластикового композита мы получили всего 112 МПа.
Наше маленькое исследование наглядно иллюстрирует таблица реальной, а не теоретической равнопрочной замены стальной арматуры на композитную. Ей можно пользоваться при выборе и покупке.
Просмотрев данную таблицу, нетрудно заметить, что пластика для равноценной замены металла требуется не меньше, а больше металла. Только самый дорогой углеродоволоконный материал (АУК) превосходит сталь равного с ним диаметра.
Перспективы бизнеса
Все вышесказанное говорит о больших перспективах такого бизнеса, как производство композитной арматуры, то есть стеклопластика для строительных нужд. Предприниматель, организовавший такое производство, вряд ли пожелает, его предприятие, если дело грамотно организовано, обречено на успех. Самое главное не прозевать, занять свою нишу, пока ее не занял кто-то еще, ведь пока что конкуренция в данной сфере не значительная.
Организовать производство такого строительного материала, как стеклопластиковая арматура, довольно сложно. Необходимы значительные начальные капиталовложения, знания в данной сфере. Предпринимателю, что не располагает большими денежными средствами, мало знакомым с таким бизнесом, лучше и не пытать.
Открытие такого предприятия предполагает серьезные капиталовложения. Прежде, чем вкладывать в данный бизнес деньги, стоит внимательно изучить означенную сферу промышленности, подсчитать перспективы такого предприятия в своем регионе, прозондировать возможные рынки сбыта продукции. В случае, если самоокупаемость предприятия согласно бизнес плана более года, то значит, данный регион не подходит для данного бизнеса, необходимо открывать предприятие в другом, более благоприятном для развития данной деятельности регионе страны.
В качество каналов сбыта можно рассматривать строительные магазины, оптовые базы строительных материалов, супермаркеты. Желательно, чтобы договора на поставку с означенными предприятиями были заключены заблаговременно, еще на стадии планирования. В рекламных целях, а так же для имиджа, рекомендуется создать вебресурс предприятия, посредством которого можно наладить сбыт продукции, прием заказов от оптовых и розничных покупателей. Наполнить сайт необходимо таким контентом, как подробное описание производимой стеклопластиковой продукции для строительных нужд, а к описанию добавить розничную, оптовую стоимость, условия поставки и тому прочее.
Как запустить производство арматуры?
Изначально предпринимателю, решившему реализовать такой бизнес проект, понадобиться помещения под монтаж производственной линии. Помещение под такое высокотехнологическое производство должно отвечать определенным критериям, то есть организовать цех в сарае не выйдет.
Длина помещения должна быть более 26 метров, потолки иметь высоту более 3 метров, пол, где будет монтироваться промышленное оборудования не должен иметь перепад уровня более 4 сантиметров. Помещение под цех должно бить подключено к системе отопления, вентиляции. Должна быть возможность поддерживать в нем температуру не ниже 15 градусов. Понадобиться так же помещение под склад. Речь идет о просторном помещении, в котором поместится двухмесячная норма выработки предприятия.
Оборудование и персонал
Выбор и приобретение производственной линии – это ответственное дело. Средняя стоимость полного комплекта промышленного оборудования для производства композитной арматуры стоит 35-40 тысяч долларов. В такой комплект обычно входят сами станки, ленты, печи, то есть более десяти наименований.
Технология производства стеклопластиковой арматуры не сложная, стекловолокно обрабатывается специальной смолой, после подается на станок, на котором получают стержни заданного мастером диаметра. Означенные заготовки проходят процесс полимеризации в специальных печах, в финале на них наносят финальное покрытие. Технологии производства зависит от конкретно используемого оборудования, предназначения арматуры.
Заниматься набором обслуживающего производство персонала стоит только после того, как промышленное оборудование будет куплено, установлено, отрегулировано. Предпочтение лучше отдать людям, имеющим техническое, инженерное образование, имеющим опыт работы с подобным оборудованием. Обычно такого рода предприятия работаю круглые сутки, то есть люди трудятся там в три смены, то есть потребуется 2-3 оператора производственной линии на каждую смену.
Сортамент и цена композитной арматуры
Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены мы свели в одну таблицу.
О том, сколько весит пластиковая арматура разных диаметров вы можете получить информацию из таблицы ниже.
Продают материал в бухтах по 200, 100 и 50 метров и в виде стержней любой длины.
Выводы и рекомендации
Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.
Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.
Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры
Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.
Недостатки композитного армирующего материала
Глядя на столь уникальные свойства стеклопластика, нельзя не сказать и о некоторых его недостатках.
Они тоже есть хотя и не настолько явные как достоинства, но для объективной оценки мы их перечислим:
- Она не столь жаропрочна, как металл, так как связующее вещество, которое используется в производстве арматуры из стеклопластика, не выдерживает температуру, более 200С⁰. Арматура не горит, но теряет свою прочность, поэтому в железобетонных изделиях, которые планируется подвергать воздействиям высоких температур, такая арматура использоваться не может.
- Стеклопластиковая арматура имеет недостаточную упругость, хотя изготовлению плит или фундаментов, это, никоим образом не мешает.
На сегодняшний день специалисты не усмотрели больше недостатков, поэтому ее смело можно применять для частного строительства, и очень сэкономить на ее транспортировке и замене диаметра на более тонкий.
