Какая арматура лучше — металлическая или стеклопластиковая?

Уже несколько сотен лет человечество не знает более прочного и долговечного, при этом доступного и удобного в работе строительного материала, как железобетон. Но у людей пытливая натура: всегда стремится что-то усовершенствовать. Поиск новых материалов, которые бы превосходили по качеству и цене уже существующие, дал строительному рынку новый вид арматуры: стеклопластиковую.

Агрессивная реклама привела к росту продаж. Частные застройщики все чаще не могут определиться: для фундамента, какая арматура лучше, металлическая или стеклопластиковая? Это послужило поводом буквально под микроскопом рассмотреть все преимущества и недостатки новинки перед традиционной сталью.

Основное отличие

Основное отличие между двумя видами арматуры в способе производства и сырья. Так, металлическая арматура производится из стального горячекатаного прутка. В основе арматуры из стеклокомпозита стекловолокно (формирует стержень) и термореактивный полимер (смола) (подробности изготовления описаны здесь). Соответственно у конкурентов разные технико-эксплуатационные показатели.

Преимущества стеклопластиковой арматуры перед металлической

При сравнительном анализе строительных материалов между собой выработалась определенная схема. Сравнение пластиковой и металлической арматуры проведем по другому: вначале перечислим преимущества композита перед сталью по мнению производителей и продавцов, а затем разберем каждое утверждение. Это позволит неподготовленному застройщику увидеть отличия между материалами.

Рекламные отделы производителей утверждают, что композит лучше металлического прутка по следующим позициям.

1. Затраты на приобретение композита ниже примерно на 30%, что существенно удешевляет строительство. Правда, при одном нюансе: прутки одинакового диаметра имеют схожую цену. Но из-за своих высоких прочностных характеристик можно использовать стержень меньшего диаметра, который и дает экономию.
2. Более легкий вес – примерно в 10 раз. Это уменьшает массу фундамента, что выливается в экономию раствора – лента по расчетам должна быть меньшего размера.
3. Имея более высокую прочность на разрыв, композитный каркас лучше справится со своими функциями в наиболее ответственных бетонных конструкциях.
4. Легко перевозить – скрученные в бухты стержни помещаются в багажник легкового автомобиля.
5. Нет необходимости сращивать рабочую арматуру, плюс к этому нет отходов, в отличие от металлической арматуры.
6. Стеклопластик не уступает металлу по долговечности. Срок службы – не менее 80 лет.
7. Не проводит электрический ток.
8. Обладает прозрачностью для радиоволн.
9. Простой монтаж.

А что в действительности.

1. Экономичность. Этот критерий оказался самым сложным. Одни эксперты утверждают, что стеклопластиковая арматура дешевле почти на 30% другие, наоборот, дороже. Анализ цен по Санкт-Петербургу показал, что цена примерно одинаковая на сечение 12 мм у металла и композита. А вот пруток 8 мм, который по идее и должен заменить классическую арматуру, действительно стоит примерно на 30% дешевле. Но есть но…
В действительности полноценно заменить металл может композит примерно в 1,5 раза большего сечения, о чем ниже. А это уже совершенно другие расклады.

2. Более легкий вес. Здесь также не все однозначно. Во-первых, цифра в 10 раз высосана из пальца. Неужели авторам было лень сравнить удельный вес металлической арматуры (7850 кг/м³) и стеклопластика (1900 кг/м³). Во-вторых, при расчете параметров ленты, берется масса здания, например, 150 т. А уменьшение веса основания на 500 кг составляет 0,3%. Такая величина относится к статистическим погрешностям. Где преимущество?

3. Армирующий каркас в фундаменте предотвращает растрескивание бетона при нагрузках на изгиб (на рисунке «б» цифра 1). В этом процессе прочность армирующих прутков не играет вообще никакой роли. Поэтому пользоваться приведенными в интернете таблицами (см. ниже) соответствия диаметров прутка из металла и композита нельзя. Здесь, по сопромату, на первое место выходит модуль упругости, а он почти в 4 раза меньше у полимерной арматуры: 200 ГПа у металлического прутка диаметром 12 мм против 55 ГПа у композита диаметром 8 мм.

Немного сопромата: модуль упругости – это физическая величина, характеризующая способность материала сопротивляться деформации (изгибу) при внешнем воздействии. По сути, является показателем его жесткости, демонстрируя одновременно, при максимуме каких усилий материал способен вернуться в исходное положение.

У металлического прутка диаметром 12 мм самая большая нагрузка, при которой он восстановит свою форму – 4500 кг.

У композита диаметром 8 мм цифры другие – всего 1050 кг.

Поэтому равноценно заменить металл сечением 12 мм может стекловолокно диаметром 28-30 мм (8 мм×4). В реальности такую большую нагрузку армирующий каркас получает крайне редко. Поэтому команда сайта считает, что заменить пруток диаметром 12 мм полноценно может композит сечением примерно 18 мм, что в 1,5 раза больше.

При критических нагрузках на изгиб тонкая композитная арматура выдержит давление и не разорвется, но за счет растяжения. А бетонная полоса не только пойдет трещинами, а может вообще разрушиться. В результате возможна картина: куски развалившегося бетона висят на прутке стеклокомпозита, выдержавшего нагрузку на изгиб.

Проблему видят некоторые специалисты, но делают непонятные выводы. Например, утверждают, что низкий модуль упругости арматуры компенсируется песчаной подушкой. Отчасти они правы. Да, подушка гасит давление здания, в связи с чем практически невозможно найти ленту с трещинами у подошвы. А как быть с верхом, который испытывает колоссальное давление во время пучения грунта. А никак. Композит не защитит, как, кстати, и металлическая арматура с ошибочно выбранным сечением.

Подводим итоги: стекловолокно с треском проигрывает стальному прутку при возведении важных объектов. Только стержень композита сечением 28 мм теоретически может составить конкуренцию стали. Практически возможно использование прутка немного меньшего сечения. Но нужны исследования.

Важно: точный диаметр стержня для разного вида грунта должны определить ученые. Пока этого не сделано, нужно или отказаться от идеи воспользоваться новинкой или корректировать модуль упругости чисто арифметически.

4. Легко перевозить. Действительно так, спорить нечего.

5. Нет необходимости сращивать арматуру. Это опять, как посмотреть. Если брать малоэтажное частное строительство, то производители правы. В монолитном домостроительстве, где высота здания больше 100м, возникает проблема: нарастить длину вертикального стержня не получится. Его не сварить, ни поместить в муфту – пока нет таких технологий и, скорее всего, не будет.

6. Стеклопластик имеет эксплуатационный ресурс не менее 80 лет. Здесь непонятны два момента. Во-первых, откуда взялись 80 лет. Данных испытаний на износ нет (если бы такое тестирование проводилось, то рекламщики раструбили бы его итоги на весь свет). Во-вторых, у композита смолы подвержены старению. Никто не знает, как идут процессы старения внутри бетона.

7. Не проводит электрический ток. Ну и что? Причем здесь это? Ведь спрятанные внутри бетона металлические прутья никак не могут проводить электроток – нет контакта с проводами под напряжением.

8. Прозрачность для радиоволн действительно преимущество. Но область применения крайне ограничена.

9. Простой монтаж. Опять трудно согласится. Преимущество только в возможности собрать каркас снаружи траншеи и перенести в нее (легкий). А как быть с углами и примыкающими стенами. Нужно усиливать каркас, а пруток из стекловолокна не сгибается ни под каким углом. В принципе можно заказать у производителя. Но такое возможно при условии нахождения завода-изготовителя в своем городе. Вряд ли, например, в Псков или Великие Луки повезут несколько прутков из Санкт-Петербурга.

С преимуществами разобрались. А сейчас посмотрим, по каким позициям композит уступает стали.

Недостатки стеклопластиковой арматуры перед металлической

Изучая отзывы застройщиков, столкнувшихся с композитным материалом, выделим следующие недостатки:

• крайне низкий уровень термостойкости. В теории термопластик начинает разлагаться при температуре около +200^оС. На практике после 13 минут нагрева до +87^оС конструкция с арматурой из стекловолокна обрушивается. Но будем до конца объективными. Пожарники скажут, что при нагреве фундамента до критической температуры, от стен ничего не останется, даже из кирпича. Так что недостаток можно считать сомнительным;
• арматурные прутки из полимеров нельзя варить. Это сразу исключает крупное домостроение – узлы из вязальной проволоки или пластиковых стяжек не выдержат вес заливаемого с помощью бетононасоса раствора;
• арматура из стекловолокна не гнется. Возникают сложности при усилении углов и примыкающих стен;
• нет инструкций и таблиц для проектировщиков. Как в этих условиях составить проект, не ясно.

Какую использовать для фундамента лучше

Автор, для наглядности, гипертрофировал недостатки. Получается, что в фундаменте композитной арматуре не место. В действительности нужны исследования, чтобы понимать происходящие процессы внутри бетонной ленты с композитом. Может оказаться, что на спокойных грунтах достаточно сечения 16-18 мм стеклопластикового стержня, чтобы гасить все виды давления на ленту.

Исходя из того, что имеем на сегодня, рекомендации следующие:

• использовать пруток диаметром 10 мм в мелкозаглубленном ленточном фундаменте на почвах, не подверженных пучению. Практика показывает, что имеющегося модуля упругости достаточно;
• в свайном буронабивном фундаменте или забивных сваях можно использовать сечение 8 мм (здесь нагрузки только на прочность), но при условии, что на бетон не будет бокового давлении. В противном случае, только металлическая арматура.
• в плитном фундаменте нужна сетка с ячейкой 10х10 мм и диаметр прутка не менее 10 мм. Но это удорожание строительства плиты в 2-3 раза. А это надо, если металлическая арматура прекрасно справится со своими функциями?

Заключение

Автор постарался максимально объективно сравнить два вида арматурных стержней. Получилось слишком мрачно. Но, думается, композитная арматура найдет свою нишу, в том числе и в частном строительстве.

Для застройщиков, надеюсь, получилось показать, что лучше для фундамента: композитная арматура или металлическая. Выбор за хозяевами.