Долгое время единственным материалом для армирования бетона была металлическая арматура, изготавливаемая из стали различных марок. Однако прогресс не стоит на месте, и в последние годы в строительной сфере стали активно использовать стержни из углеродных, базальтовых и стеклянных волокон, пропитанных специальными полимерами и отвержденных до состояния металла. В связи с этим у многих людей возникает вопрос: какой материал лучше – металлический или композитный? Постараемся ответить на него максимально развернуто.
Металлическая арматура: достоинства и недостатки
Металлические изделия применяются в производстве железобетонных конструкций уже более столетия. Несмотря на появление новых материалов, сегодня они по-прежнему используются в строительстве и позволяют значительно повысить прочностные характеристики возводимых сооружений.
К основным преимуществам материала относят:
-
Высокая прочность;
-
Способность выдерживать повышенные нагрузки на изгиб;
-
Экологическая чистота (не выделяет вредных веществ даже после продолжительной эксплуатации);
-
Стойкость к колебаниям температуры (сохраняет свои свойства до 600°С);
-
Пластичность – пруты можно сгибать как угодно без предварительного нагрева и специального инструмента;
-
Длительный срок службы.
Наряду с плюсами, металлические стержни имеют и ряд недостатков. Главный из них – уязвимость по отношению к влажности. Если в железобетонной конструкции появляются трещины, то при попадании воды на металл запускаются процессы коррозии, которые постепенно приводят к разрушению арматуры и снижению прочности сооружения. Скорость поражения металла составляет около 0,5 мм в год, поэтому стержень диаметром 10 мм может сгнить в среднем за 10–12 лет. К другим минусам относят большой вес в сравнении с композитными материалами и жесткие условия хранения (стальные прутья нельзя хранить на земле или открытом воздухе).
Особенности стеклопластиковой арматуры
Наиболее распространенной из композитных материалов является стеклопластиковая сетка или арматура, в основе которой лежат стекловолокно и эпоксидные смолы. Стержни выпускаются диаметром 4–20 мм и могут иметь любую длину – согласно требованиям заказчика.
Главными достоинствами композита можно назвать:
-
Высокая удельная прочность – в 10 раз выше стали;
-
Устойчивость к воздействию коррозионных процессов;
-
Низкая электро- и теплопроводность (материал не создает мостиков холода, магнитного поля и наводящих токов);
-
Малый вес, облегчающий транспортировку и использование при производстве железобетона;
-
Способность лучше выдерживать нагрузки на разрыв;
-
Экологическая чистота (как и металл, не выделяет опасных веществ, которые могут нанести вред человеческому здоровью);
-
Схожесть с бетоном по коэффициенту линейного расширения, что позволяет прутьям расширяться и сужаться вместе с бетонным материалом, сводя к минимуму появление трещин;
-
Удобство в монтаже – легко разрезается циркулярной пилой и не требует сварки, как металлические стержни;
-
Отсутствие отходности – выпускается в бухтах нужной длины, что исключает или минимизирует появление отходов;
-
Долговечность – за 100 лет службы теряет не более 1/5 от своих изначальных свойств.
Что касается недостатков, то композитная арматура имеет низкую упругость, ограничивающую ее применение в некоторых строительных сферах. Также она характеризуется сниженной теплостойкостью, утрачивая свои несущие свойства при температуре 150°С. Еще один минус – отсутствие пластичности, из-за чего ее форму нельзя изменить без предварительного нагрева.
Металл и стеклопластик: сравнительные характеристики
Чтобы разобраться, какой из материалов лучше, сравним их основные технические параметры в представленной ниже таблице.
|
Характеристики |
Стеклопластик |
Металл |
|
Модуль упругости, МПа |
55 000 |
200 000 |
|
Плотность, т/м3 |
1,9 |
7,85 |
|
Сопротивление на растяжение, МПа |
1200 |
360 |
|
Относительное удлинение, % |
2,2 |
25 |
|
Коэффициент линейного расширения |
9-12 |
13-15 |
|
Теплопроводность |
нет |
да |
|
Электропроводность |
диэлектрик |
да |
|
Стойкость к коррозии |
высокая |
низкая |
|
Диаметр, мм |
6-80 |
4-20 |
Как видно из таблицы, композитные прутья лучше сопротивляются растяжению, но имеют более низкую плотность и коэффициент линейного расширения. Благодаря тому, что они проводят электрический ток, это оказывает благоприятное влияние на период службы железобетонной конструкции. Металлические стержни обладают более высоким модулем упругости, что особенно актуально при возведении многоэтажных сооружений. Кроме того, они поставляются в большем диапазоне диаметров, в силу чего успешно используются на сложных объектах.
Таким образом, каждый из материалов имеет ряд важных достоинств, поэтому выбор того или иного изделия выполняется с учетом его особенностей и технических характеристик.
