Сегодня, помимо традиционной металлической арматуры, на рынке активно представлена композитная арматура. Процесс ее связывания имеет свои особенности. Стеклопластиковая арматура — это неметаллический продукт, который нельзя сваривать. Однако связывать стеклопластиковую арматуру значительно проще, чем ее металлические аналоги.
Как связать стеклопластиковую арматуру для фундамента
Современные строительные материалы, среди которых стеклопластиковая арматура (СПА), медленно, но верно начинают вытеснять традиционные, проверенные временем варианты. Поскольку металлическая арматура стала стандартом для железобетона, полномасштабная замена на композитные материалы пока остается на уровне обсуждений. Однако в случае с фундамента для малоэтажных зданий использование композитных арматурных стержней оказывается более выгодным, так как они имеют существенно меньшую массу и цену, при этом они способны выдерживать ту же нагрузку. В данной статье будет рассмотрено, в чем заключаются преимущества композитных материалов и как правильно связывать стеклопластиковую арматуру для фундамента.
Стеклопластик представляет собой комплексный материал, изготовленный из термопластического полимера с добавлением стеклянных или кварцевых волокон. Его основными достоинствами являются:
- низкий удельный вес;
- высокая устойчивость к коррозии;
- прочность на разрыв, аналогичная прочности стали.
Недавно стеклопластики в основном использовались в сферах аэрокосмической и авиационной техники, но появление технологии пултрузии — метода создания неметаллической арматуры с рельефной поверхностью путем вытягивания — открыло двери для их широкого применения в строительстве.
- Существует множество вариаций композитных материалов, включая комбинированные. Одним из самых доступных является стеклопластик. Хотя он дороже, чем металл, если сравнивать цену за тонну, его малый вес приводит к тому, что в одной тонне будет в пять раз больше погонных метров композитной арматуры (при одинаковом диаметре). Таким образом, с точки зрения экономии это может быть более выгодным вариантом.
- Как и стальная, стеклопластиковая арматура бывает как тонких, так и толстых стержней, в форме стержневых карт и кладочных сеток. Подбор арматуры по диаметру осуществляется аналогично стальному варианту, однако стоит помнить, что диаметр СПА может быть на один номер ниже. Например, вместо стальной арматуры AIIID12 можно использовать стеклопластиковые стержни диаметром 10 мм, и объясняется это следующими факторами.
- Первым является модуль упругости — измерение усилия, необходимого для растяжения материала на определенное расстояние. У композитной арматуры модуль упругости почти в 5 раз ниже, чем у стальных стержней. Однако данный показатель остается постоянным для стеклопластика, тогда как для стали он может изменяться в зависимости от нагрузки и температуры.
- Второй важный показатель — предел прочности, который указывает максимальную нагрузку, после воздействия которой материал полностью разрушается. У стальной арматуры этот показатель равен 400 МПа, в то время как у композиционной — не менее 1200 МПа. Поскольку прочность бетона значительно ниже, он будет разрушаться первым под воздействием пиковых нагрузок, после чего начнет работать предел прочности арматуры.
- Чем выше предел прочности, тем большую нагрузку может выдерживать фундамент. Соответственно конструкция, армированная стеклопластиком, будет служить в три раза дольше. Однако стоит учитывать, что большая эластичность стеклопластикового композита может привести к значительному прогибу конструкции, в результате чего бетон может подвергаться трещинам.
- Чтобы гарантировать оптимальный результат, расчет арматуры для фундамента следует доверить специалисту. При условии корректного подбора диаметров и расстояний между элементами каркаса, стеклопластик может служить значительно дольше благодаря отсутствию коррозии.
В контексте фундаментов повышение способности стеклопластика к прогибу не является критически важным фактором, потому что плита или ленточный фундамент распределяет нагрузку по всей площади, опираясь на грунт. Это отличается от плит перекрытий или балок, которые имеют всего две точки опоры. Фундамент в первую очередь должен демонстрировать высокую прочность, и с этой задачей конструкция с армированием стеклопластиком справляется без проблем.
Особенности использования арматуры
Композитная арматура может иметь различные применения, включая усиление бетонных конструкций. Она может производиться гладкой и рифленой, а также поставляться в виде стержней или сеточных карт. Для ленточных конструкций можно приобрести уже готовые каркасные решения из стеклопластиковой арматуры.
Чтобы избежать приобретения некачественной подделки, покупку следует осуществлять либо у производителя, либо у официального дилера. Контрафактный продукт может иметь некачественный ароматурный виток, а также различные плотности стекловолокна, которые нарушают его свойства.
Перед покупкой конструкции важно правильно провести расчеты, что мы сделаем, рассматривая пример фундамента размером 6×6 м.
Для плитного фундамента
В плитных фундаментах допустимо использовать стеклопластиковую арматуру с диаметром не менее 6 мм, причем она должна быть профилированной. При выборе диаметра следует ориентироваться на плотность грунта и вес будущего строения. Минимальный диаметр арматуры можно использовать для легких каркасных построек на прочном грунте. Если предполагается строить дачный дом или гараж из каменных материалов, рекомендуется использовать прутья или сетки диаметром 10 мм.
С учетом ячейки сетки в 200 мм, необходимо укладывать 31 пруток в одном направлении, что суммарно даст 62 стержня на один уровень. С учетом двух уровней требуется 124 шестиметровых прута, что составляет 744 метра арматуры.
При вязке проволокой
Для соединения верхних и нижних сеток можно использовать обрезки той же арматуры. При наличии 31 прута в одном уровне, общее количество соединений составит 961. Если толщина плиты составляет 200 мм, за вычетом защитных слоев по 50 мм с каждой стороны, длина соединительных прутков составит 100 мм (то есть 0,1 м). Умножив эту длину на число соединений, получаем 96,1 метра. Чтобы вычислить общую длину арматуры для плиты, необходимо сложить 744 и 96,1. Окончательный итог следует округлить до целого числа, получая 841 м.
Теперь посчитаем необходимую длину проволоки, которая может варьироваться в зависимости от схемы вязки. Обычно сначала связывают прутки нижнего пояса, а затем добавляют вертикальные элементы для соединения нижней и верхней сетки.
Для выполнения одного соединения в среднем требуется 0,3 м проволоки. На одном уровне у нас 961 соединение, а на двух — 1922. Умножив длину одного отрезка проволоки на их количество, получаем общую длину 576,6 м.
Хомутами
Стеклопластиковую арматуру также можно связывать, и это будет даже более удобным, с использованием пластиковых стяжек, которые обычно применяются для связывания проводов. Учитывая, что они поставляются поштучно, количество стяжек будет равно числу соединений в каркасе.
В качестве альтернативы можно использовать специальные соединители, которые выполняют одновременно функцию подставки для обеспечения необходимой толщины защитного слоя бетона.
Для ленточного фундамента
Ленточные конструкции выделяются своей высотой, которая всегда больше ширины. Они демонстрируют более эффективное поведение на изгиб, поэтому диаметр арматуры в данных случаях может быть меньше. В ленточном фундаменте, как и в плитном, также используется два пояса армирования, но для их соединения чаще применяются гибкие П-образные элементы, а не короткие прутки, как в плитах.
Применение стеклопластиковой арматуры при создании фундамента
Композитная арматура идеально подходит для различных типов оснований:
- плитных;
- ленточных;
- столбчатых.
Плитные фундаменты, которые ранее изготавливались исключительно из стальных прутов, теперь могут успешно строиться с использованием композитной арматуры. Стеклопластиковые стержни диаметром от 6 до 10–12 мм (в зависимости от веса и размеров постройки) позволяют создавать каркас, который сочетает в себе прочность и легкость.
При строительстве ленточных фундаментов (особенно для малоэтажных зданий) использование стеклопластиковой арматуры становится обоснованным. В отличие от стальной арматуры, композитная не требует сварки при монтаже. Кроме того, имеются и другие выдающиеся преимущества:
- устойчивость к коррозии;
- малый вес;
- наличие диэлектрических свойств;
- долговечность (более 80 лет).
Интересно, что для угловых соединений обычно используются гнутые композитные стержни, которые должны приезжать на объект в готовом виде, поскольку без специализированного оборудования невозможно придать им необходимую форму на месте.
Композитная арматура укладывается по той же схеме, что и металлическая. Рекомендуемый интервал для армирования, если имеется два пояса — около 20 см.
Стеклопластиковая арматура также подходит для столбчатых фундаментов, поскольку она имеет низкую теплопроводность, что способствует предотвращению образования теплосных мостиков.
При устройстве столбчатого фундамента стержни укладываются вертикально, что возможно благодаря высокой прочности стеклопластика на сжатие. Как правило, каркас может состоять из 2, 3 или 4 поясов арматуры. На один столб может приходиться до 16 точек перевязки.
Технологии вязки
На практике используется три основные технологии вязки. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками.
Вязка клипсами
Клипсы изготавливаются из прочного и термостойкого пластика и представляют собой небольшие планки с зажимами. К ним под прямым углом фиксируются композитные стержни, что позволяет создать аккуратную и ровную конструкцию.
Сам процесс вязки достаточно прост: нужно просто вжать композитный стержень в клипсу до щелчка. Однако перед этим важно правильно выбрать размер клипс, чтобы он соответствовал диаметру композитной арматуры.
Вязка проволокой
Для этой технологии необходимо использовать оцинкованную или термообработанную проволоку с хорошими показателями пластичности, которая не утрачивает своего качества при многократном скручивании.
Закреплять проволоку на местах пересечения композитных стержней лучше всего с помощью крючков (винтовых или вязаных). Эти крючки удобны в использовании даже в труднодоступных местах. Освоить технику и добиться правильного натяжения не составит труда. Продаются такие крючки во многих строительных магазинах.
Также возможно работать с проволокой с помощью вязального пистолета, что позволяет значительно ускорить процесс — на связывание одного узла уходит всего пара секунд. Такую технологию обеспечивает равномерность затяжки на всех участках, но для ее использования нужна проволока в бобинах.
Вязка стяжками (хомутами)
Этот метод также не требует длительного обучения, и даже менее опытные строители смогут успешно его освоить. К тому же он обеспечивает надежную фиксацию элементов, особенно если используются хомуты с металлической сердцевиной.
Для достижения нужного результата следует затягивать хомуты с усилием на пересечениях композитных стержней. В некоторых местах для обеспечения дополнительной жесткости каркаса рекомендуется использовать по два хомута, расположив их крест-накрест. Хвосты, остающиеся от затяжки, желательно убирать инструментом.
Недостатком данного метода является высокая стоимость самих стяжек — затраты на них будут ощутимо выше, чем на проволоку.
Как вязать стеклопластиковую арматуру при помощи пластиковых хомутов
Пластиковые хомуты являются хорошей альтернативой другим методам. Использование хомутов значительно упрощает процесс укладки композитной арматуры для фундамента: он проходит быстро и не требует специальных навыков. Хомуты накладываются на соединение стержней по диагонали и заметно затягиваются. Поскольку пластик не подвержен коррозии, он хорошо работает в тандеме с композитными арматурами. Однако следует учитывать некоторые нюансы: после монтажа на каркасе фундамента не рекомендуется ходить. Во время заливки бетонной смеси хомуты могут сломаться, что приведет к нарушению конструкции. Также нельзя использовать хомуты при температуре ниже нуля, так как пластиковые компоненты становятся хрупкими, и даже потеря нескольких хомутов может повлечь за собой деформацию всего каркаса.
- размеры фундамента. Для крупных объектов ручные методы не подходят;
- тип здания. При возведении промышленных объектов предпочтительнее использовать надежные способы — пистолет или специальные клипсы;
- необходимая прочность каркаса. Ручными способами невозможно достичь того уровня качества, который могут обеспечить пистолет или клипса. Ручная вязка стеклопластиковых материалов может быть эффективной для одноэтажных домов или небольших построек.
Изучив все плюсы и минусы различных методов, можно выбрать оптимальный способ для выполнения задач.
Выполнение расчетов
Расчет стеклопластиковой арматуры для фундамента должен учитывать множество важных аспектов. При строительстве железобетонных зданий расчеты выполняются с учетом Сводов Правил (СП) Бетонные и железобетонные конструкции и делятся на две группы:
- 1 ГПС. Производится расчет на основе несущих способностей. Здесь проверяется, может ли фундамент выдержать нагрузки, которые на него влияют;
- 2 ГПС. Выполняются расчеты на основе жесткости. Эта группа учитывает возможные деформации и размеры трещин в бетонных конструкциях. Все расчеты проводятся согласно показаниям модуля упругости материала.
В железобетонных конструкциях бетону придется выдерживать наибольшую сжимающую нагрузку, в то время как основная задача арматуры — предотвратить разрушение, обусловленное деформациями. Хотя многие производители стеклопластиковой арматуры указывают на ее значительно повышенную прочность, информация о модуле упругости зачастую не учитывается. Этот показатель позволяет определить деформативность конструкции.
К сожалению, стеклопластиковая арматура имеет значительный недостаток — проявляет уменьшенную прочность на излом. Этот нюанс ограничивает область ее применения.
Укладка фундамента
Расчет стеклопластиковой арматуры для фундамента учтёт ряд критически важных нюансов. При строительстве железобетонных зданий расчет выполняется по СП Бетонные и железобетонные конструкции и делится на две группы:
- 1 ГПС. Производится расчет на основании несущих способностей. Здесь проверяется, может ли фундамент выдерживать нагрузки, которые на него возлагаются;
- 2 ГПС. Выполняются расчеты на основании свойств жесткости. Эта группа учитывает деформации и величину трещин в бетонных конструкциях. Все расчеты выполняются, основываясь на показаниях модуля упругости используемых материалов.
В структурах из железобетона максимальную нагрузку воспринимает именно бетон, в то время как главная задача арматуры заключается в предотвращении разрушения, возникающего из-за деформаций. Многие производители стеклопластиковой арматуры подчеркивают ее высокую прочность, но не все указывают на данные по модулю упругости. Этот параметр определяет деформативные свойства конструкции.
Чтобы выполнить расчеты по деформативности, необходимо поделить прочность на показатели модуля упругости. Прочность стеклопластиковых изделий составляет Rs = 1000 МПа, а модуль упругости Es = 50000 МПа. В этом случае величина деформативности будет равна 0,02 или 2 %. В то же время, прочность стальных компонентов A400 составляет Rs = 360 МПа, Es = 200000 МПа, что дает степень деформативности в 0,0018 или 0,18 %. Это говорит о том, что композитные материалы для армирования могут справляться с трещинами в 10 раз хуже по сравнению со стальными аналогами.
К особенностям применения композитного материала, по сравнению со стальной арматурой, можно отнести следующие факторы. Для армирования ленточного фундамента из стеклопластиковой арматуры потребуются практически те же инструменты и материалы:
- рулетка или метр для проведения измерений;
- пластиковые хомуты;
- болгарка — для подгонки и резки прутков;
- средства индивидуальной защиты — очки и перчатки;
- строительный уровень.
Строительство фундамента производится в несколько этапов:
- Сначала нужно создать траншею, при этом важно соблюдать контуры ленточного фундамента;
- На дне котлована укладывается подушка из песка и щебня. Каждый слой тщательно утрамбовывается;
- При утрамбовке песчаный слой должен составлять толщину 10-15 см, такой же толщины должен быть и щебень. Для обеспечения ровной поверхности следует применять строительный уровень;
- После подготовки дна сооружается опалубка, которая представляет собой щиты из досок, скрепленных саморезами или гвоздями. Внешняя сторона щитов должна быть изогнута, тогда как шляпки крепежей должны быть внутри.
- После завершения опалубочных работ нужно укрепить конструкцию с помощью колышков и распорок, которые необходимо надежно зафиксировать, чтобы стянуть стенки в верхней части;
- При желании к поверхности стенок можно прикрепить пергамин. Фиксация осуществляется с помощью строительного степлера. Этот материал защищает доски от загрязнения при заливке фундамента и уменьшает потерю влаги из бетонной смеси, что позволяет создать более ровные и качественные формы.
Особенности использования арматуры из стеклопластика в ленточном фундаменте
При строительстве ленточного фундамента следует помнить о нескольких важных моментах:
- Для вязки композитной арматуры используются пластиковые стяжки, клипсы или отожженная вязальная проволока (диаметр 0,8-1 мм);
- Подошва конструкции делается из арматурной стали;
- Нужно точно учитывать вес будущего строения;
- Следует определить характеристики грунта;
- Необходимо знать уровень грунтовых вод.
Применение композитной арматуры в других типах фундаментов
Надеемся, что после прочтения данной статьи у вас не возникнет вопросов о том, как правильно вязать композитную арматуру в ленточном фундаменте. Сегодня не существуют сложностей с выбором инструментов для упрощения работы, и в крайнем случае их всегда можно изготовить самостоятельно.
