Мифы о композитной арматуре
Композитная арматура настойчиво, хотя и не так быстро, как хотелось бы ее производителям, завоевывает свою долю российского строительного рынка. Уже сегодня она применяется в жилищном строительстве, при возведении промышленных зданий и гражданских объектов. Ее активно используют при создании бетонных конструкций, выполнении ремонтных работ, при реставрации кирпичных и железобетонных поверхностей, для выполнения кирпичной кладки, создания трехслойных стен с укреплением гиб-кой связью, при сооружении наливных полов… Арматура из композита экономически выгоднее, чем из металла, при сооружении дорожного полотна, где высоки динамические нагрузки. В ряде случаев композитная арматура является единственным вариантом: когда требуется непроницаемость для магнитных волн и, при этом – радиопрозрачность (в военных объектах и медицинских центрах), при соприкосновении с веществами, стимулирующими ускоренную коррозию (мосты и постоянно «влажный» бетон с высоким содержанием щелочи, пирсы, волнорезы, портовые сооружения и морская вода; парковки и противогололедные реагенты; площадки и здания химпроизводств и выпускаемые здесь агрессивные вещества). Интерес к данному материалу несомненен, а информации о нем недостаточно, что всегда порождает домыслы. ООО «ПолиКомпозит» предлагает разобраться, что здесь правда, а что не соответствует действительности.
Утверждение №1: «Композитная арматура – инновационный материал».
Если исходить из определения, что инновационные материалы – это результат интеллектуальной деятельности человека, выраженный в производстве более совершенных с точки зрения научно-технических и потребительских характеристик продуктов и услуг, то это, несомненно, так. Доля знаний в производстве данного строительного материала, действительно, велика. Его качество невозможно обеспечить и поддерживать без собственной лаборатории с дорогостоящими приборами. К сожалению, сей-час в России еще можно приобрести сертификат качества с «липовым» протоколом испытаний за символическую сумму, но так будет не всегда, и ответственные заказчики умеют отличать подлинные доку-менты качества от подделок.
С другой стороны, композитная арматура – еще одно доказательство истинности утверждения, что все новое – это хорошо забытое старое. Разработки в этой области велись в нашей стране еще в сороковых годах прошлого века, а затем – более масштабно – в семидесятых годах. Серийное производство композитов в СССР оказалось экономически не выгодно. Однако исследование сооруженных тогда с применением композитной арматуры объектов через четыре и даже пять десятилетий их эксплуатации доказывает, что показатели материала остались неизмененными. В Европе же и Америке за эти годы накоплен огромный опыт, который снимает опасения скептиков, утверждающих, что инновации – это всегда «кот в мешке». Не так уж новы, с этой точки зрения, композитные новации.
Утверждение №2: «Композитная арматура – вечный материал».
Это, скорее, метафора, хотя, смотря с чем сравнивать. Если бетонные конструкции набережных, армированные металлической арматурой, даже с применением антикоррозийного покрытия приходят в негодность через десять лет, дорожное покрытие требует замены уже через пять, то, согласно исследованиям и испытаниям физико-механических свойств, производимых Московским НИИЖБ, конструкции с использованием неметаллической арматуры могут служить в разных условиях на протяжении 50-80 лет, а то и целого столетия.
Утверждение №3: «Свойства композитной арматуры определяются ее цветом».
Данное утверждение, как и первое, содержит в себе и правду, и вымысел. В зависимости от использованного сырья и методики производства, композитную арматуру делят на следующие виды:
- изготовленная из смеси смолы и стекловолокон — стеклокомпозитная арматура;
- изготовленная из базальтовых волокон и смолы — базальтокомпозитная арматура;
- изготовленная из углеводородного волокна – углекомпозитная арматура;
В отношении данной классификации вышеприведенное утверждение отчасти верно: желтоватая стекло-композитная арматура имеет свойства, отличные от черной базальтовой или углекомпозитной. Однако и черная базальтовая арматура отличается от черной углекомпозитной. Скажем больше: на сегодняшний день на рынке можно встретить радугу цветов арматуры, но все разнообразие свойств можно свести к трем группам, поскольку определяется оно не цветом, а основой: стекло в основе, базальт или уголь.
Утверждение №4: «Композитная арматура дороже металлической».
Там, где композит однозначно выигрывает по сравнению с металлом (при работе с агрессивными средами, где требуется пропускать радиоволны и не проводить электро- и магнитное излучение) вопрос о цене даже не обсуждается. Там же, где возможен выбор, данное мнение часто вводит в заблуждение покупателей. Заметим, что страдают от этого, главным образом, частные застройщики, которые пытаются сравнить стоимость необходимого им небольшого количества арматуры, выполненной из металла и из композита. Действительно, один погонный метр композитной арматуры пока стоит дороже метра арматуры металлической. «Пока», поскольку цены на металл постоянно растут. Экономия же в другом. Во-первых, металл значительно тяжелее композита (в 5-10 раз), и арматура из него имеет вид двенадцати-метровых прутов, для доставки которых, независимо от необходимого количества, частнику придется заказывать грузовик с соответствующими параметрами. Погрузка и разгрузка металлической арматуры, а также ее применение в строительной конструкции – процесс трудозатратный.
В то же время, композитная арматура – материал легкий и, к тому же, до двенадцатого диаметра ее лег-ко скрутить в бухту, которая умещается в багажнике легкового автомобиля, а после раскручивания она принимает ровную форму (не деформируется). Экономия на доставке, погрузке и разгрузке становится еще более значимой при снабжении больших объектов. Отдел продаж ООО «ПолиКомпозит» заметил эту тенденцию по числу запросов на сравнение стоимости композитной и металлической арматуры одно-го объема. Как правило, запрос приходит в виде: «Требуется заменить композитной столько-то машин арматуры металлической». Так снабженцы крупных строек отвечают на вопрос: что выгоднее?
Вторым фактором экономии является то, что в силу прочностных характеристик, при замене требуется композитная арматура меньшего диаметра, чем металлическая (ссылка на таблицу равнопрочностной замены). Замена производится на основании конструкторских расчетов. Для простых конструкций (фундаменты частных и котеджных домов, промышленных площадок и полов, заборов, временных строений и других) разработаны таблицы равнопрочной замены, которые легко найти в сети Интернет. Здесь же приведем только один пример: для замены стальной арматуры класса A-III (А400) с диаметром 14 мм. нужно брать композитную арматуру, внутренний диаметр (измеренный по телу прутка) которой должен быть не менее 8,34 мм, то есть, так называемую, «девятку», а ее цена существенно ниже металлической арматуры с диаметром 14 мм. ООО «ПолиКомпозит» постоянно отслеживает цены на металлическую арматуру. Результаты мониторинга лета 2016 г. – ниже.
Сравнение цен на металлическую и композитную арматуру
|
Компания |
Цена А3 А500С-10 мм за 1 т. | Стоимость 10 т. А3 А500С-10 мм | Стоимость того же погонажа (16210 м.п.) АСК-10 |
Стоимость того же погонажа (16210 м.п.) АСК-8 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 43 900,00 | 439 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
| 2 | 40 800,00 | 408 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
| 3 | 47 900,00 | 479 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
| 4 | 39 000,00 | 390 000,00 | 301 830,00 | 196 952,00 |
Таким образом, при различных колебаниях цен на металл композитная арматура обходится дешевле в 1,4, а то и 2,2 раза.
Утверждение №5: «Композитная арматура заменит металлическую везде».
Нормативы не запрещают применение композитного армирования для возведения какого-либо вида конструкций. Их задача – обеспечить необходимую прочность и другие значимые свойства конструкции. Если композитный материал дает такую возможность, то он может быть применен. Для тех, кто желает построить коттедж, баню, гараж, забор на бетонном фундаменте, этот материал будет экономически вы-годен и удобен в использовании, поскольку позволит создать прочные и надежные бетонные и кирпичные конструкции, слоистую кладку с гибкими связями, бетонные фундаменты и полы на основе сетки из композитной арматуры, армированную кладку из газо- и пеноблоков. Ответ на вопрос «Могут ли применяться композитные материалы при строительстве многоэтажек?» то-же положительный, но где и как конкретно – решают проектанты, производящие расчеты. Они оценивают композитную арматуру очень высоко. Помимо выше охарактеризованных диэлектрических свойств, долговечности и легкости:
- композитный материал практически не проводит тепло (показатель в 130 раз ниже, чем у металла), предотвращая «мостики холода»;
- близкий к бетону коэффициент теплового расширения позволяет избежать образования трещин при температурных колебаниях, что делает данный материал применимым в интервале температур от -70°до +100°С.
Эти и другие свойства, действительно, дают простор для применения композитных материалов.
Утверждение № 6: «Композитная арматура не может применяться в строительстве из-за малого модуля упругости».
Данный показатель, действительно, используется при расчете ряда бетонных конструкций. Но его значение важно только в конструкциях, работающих на прогиб (СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения») - для предотвращения раскрытия микротрещин.
В соответствии с расчетами, производимыми по вышеуказанному СНиП, композитная арматура также может использоваться в данных конструкциях, но ввиду меньшего модуля упругости необходимо закладывать большие диаметры по отношению к металлической, что выгодно только в условиях строительства специальных объектов (строительство в зонах повышенной щелочности, кислотности, влажности, действий агрессивных вод и других) в связи с быстрым разрушением металлической.
В то же время, в элементах, находящихся на упругом основании значимость характеристики – модуля упругости почти равна нулю, т.к. само основание не дает конструкции прогнуться, обеспечивая равно-мерную поддержку. В данном случае расчет ведется по основному показателю – предел прочности на растяжение, который у композитной арматуры в 2,5 раза выше, чем у металлической, поэтому использование композитной арматуры в таких конструкциях будет экономически выгоднее, а надежность конструкций значительно выше, по сравнению с армированием стандартной железной арматурой. Это, прежде всего, все фундаменты и их отдельные части (блоки, плиты) и другие.
Ленточный фундамент, принимая на себя нагрузки от стен и, частично, от всего строения передает их на несущее основание — землю. Основание в данном случае противодействует образованию прогиба.
Монолитный плитный фундамент, принимая распределенную нагрузку от всего строения, также опирается на основание, противодействующее прогибу. Таким образом, применение композитной арматуры не целесообразно только в конструкциях, работающих на прогиб, однако это небольшая часть бетонных изделий. В остальных же случаях использование такой арматуры выгодно повышает характеристики надежности изделия.
В любом случае, армируемую конструкцию необходимо рассчитывать согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции»; СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» и т.д., и только вследствие полученных результатов делать вы-воды о применимости того или иного материала.
Утверждение № 7: «Композитная арматура снижает огнестойкость сооружений».
Под огнестойкостью (СП 2.13130.2009 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты») понимают способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара положенное количество времени.
Действующие государственные нормы – СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», НПБ 244-97 «Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материалы. Матери-алы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности». В настоящих нормах приведены противопожарные требования, подлежащие обязательному соблюдению.
Для подтверждения соответствия композитной арматуры ООО «ПолиКомпозит» существующим нормам компания передала образцы продукции в аккредитованный лабораторный центр ООО «ПожСтандарт» для проведения необходимых испытаний. В соответствии с ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96 и ГОСТ 12.1.044-89 специалисты «ПожСтандарта» подтвердили соответствие композитной арматуры АСК требованиям пожарной безопасности НПБ 244-97 по СниП 21-01-97.
На основании проведенных испытаний ООО «ПолиКомпозит» выдан сертификат соответствия нормам пожарной безопасности, удостоверяющий возможность использования композитной арматуры в строи-тельных конструкциях без ограничений.
Утверждение № 8: «Невозможность скрепления полимерной арматуры методом сварки».
Это – факт, как и то, что жидкости нельзя резать, а квадратное – сложно катать». Но является ли это их не-достатком? Данное мнение в отношении композитной арматуры имеет налет ущербности в угоду традиции, ведь ее предшественницу – металлическую арматуру – десятилетиями именно сваривали, чтобы получать прочные пространственные конструкции. Композитную арматуру сваривать нельзя, но и не требуется. В статье «Вязка композитной арматуры» (ссылка) уже сообщалось о множестве других методов скрепления арматуры.
При этом именно сварка на сегодняшний день является самым проблемным способом крепления ввиду ослабления прочностных характеристик от температурных воздействий, ускоренной коррозии металла из-за нарушения его структуры в месте сварного соединения, необходимости держать на стройке сварочные аппараты с опытными сварщиками и невозможности безопасного выполнения работ при наличии атмосферных осадков.
Утверждение № 9: «Создавать гнутые элементы из композитной арматуры невозможно».
При создании объёмных арматурных каркасов для ответственных конструкций необходимо применять гнутые элементы. Традиционно строители на месте изгибают отрезки металлических стержней для придания им необходимой формы. Действительно, композитную арматуру нельзя качественно согнуть на строительном объекте. При этом есть, как минимум, два выхода: использовать смешанное армирование (стержни композитной арматуры скрепляются металлическими угловыми элементами. Данное армирование значительно упрощает и удешевляет строительство без снижения прочностных характеристик) или заказывать изготовление гнутых элементов производителю. Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».
На сегодняшний день применение композитной арматуры в строительных объектах РФ предусмотрено ГОСТ и, соответственно, разрешено. Если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, нет или недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.
Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».
На сегодняшний день качество арматуры, выполненной из композита, подтверждено ГОСТ, что позволяет ее применять в строительных объектах РФ. Имеются СНиПы. Таким образом, если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, пока недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.