Прочность стеклопластика в сравнении с металлом

Обновлено: 04.10.2024

Тестировал прочность стальной и стеклопластиковой пластинки на излом отлитой под давлением
Пришел к выводу, что прочность на изгиб 2 мм стеклопластика соответствует прочности 2.5 металла СТали 3.
При этом металл в 5 раз тяжелее.

Вопрос
5 мм стали в яхтенном деле считается хорошим показателем.
Но если 5 мм стали норма, то для пластика хватит тоже 5ки? Или Даже меньше, учитывая, что большую толщину стали закладывают на потенциальную коррозию?
Но я не слышал о тонкостенных бортах стеклопластиковых лодок.
Минимум, наблюдал 7 мм, ч
Может быть у пластика ниже ударная прочность из за которой закладывают такие значимые толщины?

Пластик в образцах может и прочен, но под действием воды и времени снижает предел прочности вдвое. Для пластика на основе мата принят допустимый предел на изгиб в районе 500 кгс/см2, Кроме того пластик на порядок гибче стали, его избыточная толщина идет в обеспечение жесткости, которую нормируют наравне с напряжениями.

Но, разница в прочности на изгиб с металлом в разы, да и стал имеет свойство уменьшается в толщине. А учитывая, что металл выбирается с запасом под коррозию, то толщину пластика можно еще уменьшить! Предположим, мы сталь 3 мм толщиной заменяем пластиком, равным по прочности на изгиб, толщина 1 мм. Может прочность на удар меньше там?

Поток сознания. Ставьте задачу, коллега.

Рулевой 3-го класса

Ну и собственно под каким давлением и при каких условиях вы отливали стеклопластиковую пластинку толщиной 2мм?

Как насчет того чтобы повторить этот процес для 40 футовой яхты. Давлежа хватит?

А вообще этот случай и ваш мыслительный процесс очень хорошо описал коллега Aichgorn:

Стеклопластиковая арматура против стальной: сравниваем по 6 параметрам

Сравниваем два вида арматуры по цене, прочности, теплопроводности, стойкости к коррозии и другим критериям.

Кладочные сетки, а также гибкие связи для многослойных стен сегодня чаще делают из базальтопластика, так как по сравнению со стеклопластиком этот материал обладает большим модулем упругости. Однако стеклопластиковая арматура дешевле других, поэтому именно она получила широкое распространение. Именно её мы будем сравнивать со стальной. Итак, начнём.

1 Цена

В целом стеклопластиковая арматура дешевле стальной. Но, как это видно из таблицы, с увеличением диаметра процентная разница (а значит, расходы по смете) нивелируется.

Если цена стальных изделий у крупных продавцов более или мене одинакова, то в случае стеклопластика наблюдается существенный разброс цен, зависящий от качества (изготовлено по ГОСТ или по ТУ).

В любом случае покупать композитную арматуру лучше у представителей крупнейших заводов — «МегаПласт», «ПластКомпозит», «Ярославский завод композитов», «Завод АЛЮР» и др.

Диаметр, мм	Стальная арматура, цена в руб.	Композитная арматура, цена в руб.
8	25	20
10	35	25
12	45	35
14	55	45
16	65	55

Стеклопластиковая арматура поставляется в бухтах, что удешеляет её доставку, но в условиях индивидуального малоэтажного домостроения экономия будет несущественной.

Композитная арматура легко гнётся, но после снятия нагрузки полностью восстанавливает форму: согнуть её на объекте не получится.

2 Прочность на изгиб

Параметр зависит от модуля упругости материала. Для стали марки Ст3 его значение 200 ГПа (гигапаскалей), для стеклопластика — 30–55 ГПа. Это значит, что в конструкциях, где арматура работает на изгиб (все виды плавающих фундаментов, плиты и балки перекрытий, перемычки над проёмами и ригели каркаса здания), диаметр стеклопластиковой арматуры должен быть больше, чем стальной. Насколько? Здесь требуется расчёт конкретной конструкции. Проблема в том, что методика такого расчёта разработана только для железобетона (СП 63.13330.2012), а для бетона с композитным армированием её нет.

Практики советуют при использовании стеклопластиковой арматуры в перечисленных конструкциях увеличивать коэффициент армирования примерно на 20% или диаметр прутков на 4 мм (по сравнению со сталью). То есть рентабельность применения композита в данном случае остаётся под вопросом.

3 Прочность на разрыв

У стеклопластиковой арматуры она превышает 1,1 ГПа, у стальной равна 390 МПа, то есть примерно в три раза ниже. При этом относительное удлинение при разрыве (то есть величина деформации при временном сопротивлении разрыву, выраженная в процентах от первоначальной длины) у стеклопластиковой арматуры меньше в 10 раз. А значит, в конструкциях, испытывающих в основном растягивающие нагрузки (сваи, вертикальное и подошвенное горизонтальное армирования ленточных фундаментов глубокого заложения), стеклопластиковая арматура может быть тоньше стальной. Увы, это лишь теория. Методики точного расчёта для стеклопластика пока не разработано.

4 Теплопроводность

Теплопроводность важна в основном в стеновых кладочных конструкциях, где поясное армирование нередко ведёт к образованию мостиков холода. И здесь стеклопластиковая арматура кладёт стальную на обе лопатки: коэффициент её теплопроводности в 13 раз ниже, чем у стали.

Сравнение металлической и стеклопластиковой арматуры — какая лучше

По причине активного внедрения в строительную отрасль новых технологий многие специалисты задаются вопросом, какая арматура лучше решит задачу укрепления бетонных конструкций: металлическая или стеклопластиковая? Чтобы обоснованно сделать такой выбор, следует разобраться в преимуществах, которыми обладает арматура из стеклопластика по сравнению с металлическим аналогом. Несмотря на свое относительно недавнее появление, она уже приобрела огромную популярность на рынке строительных материалов. В статье мастер сантехник разбирается, какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая и в каких случаях рационально использовать тот или иной вариант.

Основные отличия и особенности применения

Стальная арматура производится и используется давно, на сегодняшний день разработано много ее видов. Их принято классифицировать по таким параметрам:

Конфигурация профиля;
Нагрузкам, которые может принять изделие;
Способ распределения нагрузок;
Принцип работы;
Технологии производства.

При изготовлении железобетонных конструкций чаще всего используются такие варианты стальной арматуры:

Рабочая. Прутки прекрасно принимают все нагрузки на растяжение, и оптимально выдерживают – соскальзывающие воздействия.
Распределительная. Эти стержни удерживают арматурную конструкцию в определенном положении, и однородно распределяют нагрузки между ее частями.
Монтажная. Применяется для формирования каркаса.
Анкерная. Этот вид используется в качестве закладных конструкций.

По принимаемым нагрузкам арматурная продукция подразделяется:

Продольная. Она предназначена для купирования растягивающих нагрузок, она предотвращает появление трещин вертикального направления, в том числе в «узких местах».
Поперечная. Этот вид препятствует формированию разрывов по наклону, которые формируются в зоне опор от скользящих напряжений.

По способу распределения нагрузок различают:

Единичные стержни;
Каркасы;
Армирующие сетки.

По технологии изготовления арматуру из металла классифицируют:

Арматура стеклопластик или металл в обязательном порядке классифицируется по эксплуатационным параметрам.

А композитные изделия еще принято различать по типу использованного материла в изготовлении волокон, помимо стекловолокна:

Волокна пропитывают полимером. Чаще в производстве используется эпоксидная смола. Стержни отправляются в печь для просушки. После этого изделие является готовым, его можно использовать в производстве железобетонных конструкций. Диаметр прутков может варьироваться от 0,4 до 1,8 см, длина стандартных стержней может достигать 12 метров. На поверхности стеклопластиковых изделий сформированы спиралеобразные ребра, подобно металлической продукции, для надежного соединения с железобетоном.

Достоинства и недостатки

Сначала рассмотрим свойства металлической арматуры, хотя, ее достоинства очевидны – дома, построенные в начале XX века с применением этих изделий, до сих пор не только сохранились, но и вполне функциональны. Стержни из стали характеризуются такими преимуществами:

Высокая прочность на изгиб, сжатие и другие деформации;
Прутки универсальны в применении;
Хорошо адгезируются с бетоном;
Широчайший диапазон рабочих температур;
Монтируются стандартно, с применением сварочных установок.

Но в сравнении с новой композитной продукцией, изделия из металла проявляют следующие недостатки:

Они имеют значительную массу;
Металл подвержен коррозии;
Металл характеризует высокая способность проводить температуру, что вызывает промерзание конструкций в холодное время года;
Высокая стоимость, включая транспортировку.

Композитная продукция привлекает потребителей своей ценой, которая вдвое ниже. У арматуры стеклопластиковой технические характеристики также весьма высоки:

Высокая устойчивость к коррозии;
Небольшая масса;
Нейтральность к большинству агрессивных веществ;
Эластичность;
Стеклопластик не проводит электроток;
Не формирует радио- и электронных помех, не создают преграду электромагнитным волнам.

Сравнение стальной и стеклопластиковой арматуры формирует понимание недостатков материала из композита:

Стержни из стекла и пластика плохо переносят нагрузки на изгиб, что обуславливает невозможность их использования в конструкциях, подверженных таким нагрузкам: балки, перекрытия и подобные элементы;
Небольшой диапазон рабочих температур, особенно к низким значениям;
Установка арматуры сложна, поскольку композитные стержни не подлежат технологии обработки сваркой.

Из сопоставления двух типов арматур становится понятно, что стеклопластиковые изделия следует применять строго, согласно техническим характеристикам. В противном случае железобетонные конструкции будут ненадежны.

Не смотря на все имеющиеся достоинства стеклопластиковой арматуры, использовать ее следует с большой осторожностью. Лучше предварительно проконсультироваться со специалистами, которые не заинтересованы в раскрутке данной продукции. Главная причина тому – кардинальные отличия материалов: бетона и стеклопластика.

На самом деле не существует результатов независимых экспертиз, все технические характеристики заявлены производителями, после локальных экспериментов. Тем более что компании порой делают совершенно различные заявления, поскольку их технологии производства различаются существенно. Рекламации производителей остаются только рекламациями, и не являются нормативной базой. Так, прочность стеклопластика на растяжении выше, чем у металла, в 4 раза, но поведение материала напрямую зависит от направления вектора нагрузки. Поэтому реальные показатели данного параметра до сих пор остаются инкогнито.

Относительно применения стеклопластиковой арматуры разработан СНиП52-01, но он содержит лишь общие предписания. Поэтому целесообразно для ответственных железобетонных конструкций использовать металлические изделия.

При выборе арматуры чаще покупатели руководствуются ценовым аспектом в отношении единицы веса готового изделия. Но данный подход в сравнении стоимости арматуры из металла и стеклопластика абсолютно не верен, поскольку материалы имеют различную плотность. Так, тонна арматурной продукции из композита, благодаря меньшему значению вышеназванного параметра, может иметь в партии до 5 раз больше изделий, в сравнении с металлической, такого же диаметра. Поэтому сложно определить, какая арматура дешевле металлическая или стеклопластиковая, поскольку следует учитывать параметры расхода бетона, затраты на транспортировку и качество готовых железобетонных конструкций. Следует понимать, что по завершении гарантийного срока, у предприятия, которое возвело ненадежное сооружение или изделие остается законодательная и моральная ответственность.

В сюжете - Производство и плюсы стеклопластиковой арматуры

В сюжете - Композитная арматура VS сравнение со стальной

В сюжете - Как работает cтеклопластиковая арматура, где допускается замена стальной

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как вязать арматуру

Сравнение металлической и стеклопластиковой арматуры: определяем, какая лучше

Стеклопластик или металл?

Особенности стеклопластика

Арматура, изготовленная из стеклопластика, — это пруток, диаметр которого может находиться в интервале 4–18 мм, а длина составлять до 12 метров. Производится он из сверхпрочного пластика. На поверхность такого прутка в процессе его изготовления наносятся спиралевидные ребра, благодаря которым обеспечивается его надежное сцепление с бетонными конструкциями.

Пластиковая арматура, если сравнивать ее с металлическими изделиями аналогичного назначения, благодаря своим прочностным характеристикам и коррозионной устойчивости позволяет создавать более надежные и долговечные каркасные сооружения, что и объясняет популярность, которую активно приобретает данный материал.

Сравнение характеристик металлической и композитной арматуры

Немаловажным является и то, что арматура, изготовленная из стеклопластика, в отличие от металлических изделий, требует особых условий производства, использования качественного сырья и специального оборудования, поэтому ее изготовление в кустарных условиях исключено. Именно поэтому, приобретая на современном строительном рынке арматуру, изготовленную из стеклопластика, вы можете быть уверены в том, что это материал, изготовленный в полном соответствии с требованиями соответствующего нормативного документа.

Уникальные характеристики, которыми отличается арматура, сделанная из стеклопластика, объясняются свойствами ее структуры, включающей в себя:

внутренний стержень, обеспечивающий прочность арматуры; такой стержень изготовлен из параллельных стеклопластиковых волокон, надежно соединенных полимерной смолой;
внешний слой, который представляет собой волокнистое тело, накрученное по спирали вокруг внутреннего стержня; этот слой стекловолокна может быть нанесен по технологии песчаного напыления или двунаправленной навивки.

Стеклопластиковая арматура лучше, чем стальная, работает на сжатие на 30%, а на растяжение на 20%

Стеклопластиковая арматура, в зависимости от предпочтений производителя, может быть изготовлена по различным методикам. Так, на современном рынке есть возможность встретить изделия, внутренний стержень которых выполнен в виде косички из стеклопластикового волокна.

Достоинства и недостатки арматуры из стеклопластика

Арматурные каркасы, выполненные не из традиционных металлических, а из стеклопластиковых элементов, отличаются следующими преимуществами.

В отличие от металлических, имеют легкий вес сооружений, которые не создают значительной нагрузки на фундамент строения, что позволяет продлить срок его эксплуатации.
Стеклопластиковые элементы арматурных каркасов, в отличие от своих металлических аналогов, лучше переносят нагрузки на разрыв, что дает возможность использовать их при укреплении наиболее ответственных бетонных конструкций. Стеклопластиковые арматурные каркасы характеризует оптимальное соотношение их легкого веса и высокой прочности, что позволяет отнести их к отдельной группе строительных материалов, набирающих с каждым годом все большую популярность.
В отличие от металлической арматуры, которая подвержена окислительным процессам и с течением времени уменьшает прочность фундаментных конструкций, каркасы из стеклопластиковых элементов не поддаются влиянию таких негативных факторов внешней среды.
Части арматурных систем, изготовленные из стеклопластика, являются диэлектриком и не проводят электрический ток, что также сказывается на их долговечности. Используемые в качестве элементов заземления металлические арматурные конструкции под воздействием электрического тока окисляются значительно быстрее, чего нельзя сказать о прутках из композитных материалов. Естественно, арматуру из стеклопластика нельзя использовать в качестве заземляющего элемента, но это только самым положительным образом сказывается на ее долговечности.
Износоустойчивость стеклопластиковой арматурной конструкции, как и стальной, также находится на достаточно высоком уровне.
Коэффициент теплового расширения арматурного каркаса, изготовленного из стеклопластиковых элементов, имеет очень близкое значение с аналогичным параметром бетонных конструкций, что значительно снижает риск образования в них трещин при использовании подобного материала.

Соотношение диаметров стержней при устройстве армирующего каркаса фундамента

Если судить по отзывам, то можно выделить следующие недостатки стеклопластиковой арматуры.

В сравнении с изделиями из металла арматура из стеклопластика обладает значительно большим модулем упругости, превышающем аналогичный параметр стальных изделий приблизительно в 4 раза. Означает этот факт то, что стеклопластиковые элементы по сравнению с металлическими будут значительно лучше прогибаться под воздействием механических нагрузок. При использовании данных элементов для армирования дорожного полотна и фундамента такая их характеристика является некритичной, но для укрепления плит перекрытия лучше использовать металлические конструкции или производить дополнительные расчеты.
Армирующие элементы, изготовленные из стеклопластика, обладают свойством сильно размягчаться и терять свою упругость при нагревании до температуры 600 градусов. Поэтому при использовании стеклопластиковых деталей лучше позаботиться о надежной теплоизоляции каркаса, произведенного из композитных материалов.
Выполненные из стеклопластика арматурные прутки нельзя сваривать, в отличие от металлических, поэтому если необходимость в такой операции имеется, лучше воспользоваться изделиями, во внутреннюю часть которых еще на стадии их производства вмонтирована стальная трубка.
Арматуру, изготовленную из композитных материалов, лучше не сгибать на строительной площадке: это может вызвать ее повреждение. Такую операцию, ориентируясь на чертежи арматурного каркаса, лучше выполнить на производственной площадке.
Сложность и непривычная для современных строителей технология монтажа — еще один недостаток армирующих элементов, изготавливаемых из стеклопластика. Между тем такой недостаток нельзя считать слишком значительным, если учитывать, какой надежностью и долговечностью отличаются стеклопластиковые конструкции.

Крепление стеклопластиковой арматуры с помощью хомутов и фиксаторов

Применение арматуры из стеклопластиковых материалов

Уникальные характеристики, которыми отличается арматура, изготовленная из стеклопластиковых материалов, позволяет применять ее в самых различных сферах. Так, данный материал успешно используется в следующих областях:

укрепление фундаментных систем, в особенности тех, которые относятся к ленточному типу;
армирование бетонных конструкций, которые играют роль опорных элементов, в частности, опор ЛЭП;
укрепление бетонных элементов различных ограждений, мостовых систем, дорожного полотна;
армирование элементов железнодорожных путей, тротуарной плитки;
укрепление бетонных конструкций, подверженных высокой коррозионной и динамической нагрузке: причалов, доковых сооружений и др.;
укрепление береговых сооружений;
монтаж канализационных и мелиоративных сооружений;
использование в качестве стержней и сеточных систем в сельском хозяйстве и различных отраслях промышленности;
монтаж сейсмостойких поясов в бетонных конструкциях различного назначения.

Пример использования композитной арматуры при возведении стен по технологии несъемной опалубки

Арматурные элементы, изготовленные из стеклопластика, — это инновационный материал, использование которого позволяет избежать трещин и разрушений в бетонных конструкциях. Преимуществом его применения является и то, что он способен сохранять свои характеристики на протяжении длительного периода времени, чего нельзя сказать о его металлическом аналоге. Между тем выбирая, какие армирующие элементы лучше использовать, следует иметь в виду, что изделия из композитных материалов, достаточно недавно появившиеся на строительном рынке, еще не прошли длительной проверки на практике.

Какую арматуру выбрать: стеклопластиковую или металлическую, каждый пользователь решает сам, но в пользу изделий из стеклопластика и других композитных материалов говорят их механические характеристики, надежность и долговечность.

Сравнение композитной и металлической арматуры: какую лучше использовать

Для повышения прочности бетона при строительстве зданий и сооружений обязательно применяется стальная или композитная арматура. Такую продукцию можно приобрести на Металлобазе Стилпрофф. У нас представлен большой выбор металлических и стеклопластиковых стержней разных видов. Наши специалисты подскажут, какая арматура лучше композитная или железная, помогут подобрать тип и диаметр сечения прутов, с учетом назначения и требований к физико-химическим свойствам изделий.

Отличие стеклопластиковой от стальной арматуры

Композитная арматура – это аналог металлических прутов. Для изготовления такой продукции используется стекловолокно, высокопрочный пластик, базальт, арамид, углерод и другие материалы. Волокна изготавливаются с диаметром 4-12 мм в бухтах по 100 м, пропитываются термореактивными смолами (эпоксидной, эпоксидно-диановой, винил-эфирной) и запекаются в специальных печах. Для усиления адгезии к бетону на поверхность композитного стержня наносятся спиралевидные ребра, представлена также арматура с условно-гладкой поверхностью с песчаной обсыпкой.

В отличие от обычной металлической арматуры, композитные пруты имеют меньший вес, стойкость к коррозии, диэлектрические свойства. Стальные пруты, каркасы и армирующие сетки обладают высокой прочностью к разным видам деформаций (изгиб, сжатие) и могут монтироваться с помощью сварного оборудования (одно из основных отличий от стекловолокна). Композитные изделия имеют некоторые ограничения использования, не применяются в балках, перекрытиях и других конструкциях с высокими нагрузками на изгиб.

Технические особенности стеклопластиковой арматуры

Стекловолоконные изделия являются экономичным аналогом стальной арматуры. Производятся из различных материалов с разными техническими характеристиками. Такой тип стержней подходит при изготовлении бетонных, гипсовых, силикатных конструкций.

Малый вес.
Стойкость к влаге, химическим веществам.
Диэлектрические свойства. Стекловолокно не проводит электрический ток, который окисляет металл.
Низкий коэффициент теплового расширения, приближенный к аналогичным характеристикам бетона. Такая характеристика снижает риск образования трещин в бетонных конструкциях.
Не создает помех для радиосигналов.
Большой выбор сечений и длин прутов.
Легкость транспортировки.

Недостатки:

Низкая огнестойкость.
Небольшой диапазон рабочих температур.
Малая прочность на изгиб и сжатие. Пруты могут тянуться еще при заливке бетона, что требует дополнительного контроля при армировании.
Усложненный монтаж. Стекловолокно нельзя сваривать, в качестве связующих элементов используются пластиковые хомуты, которые не отличаются высокой надежностью. При необходимости применения сварочного аппарата используются композитные пруты со стальным стержнем.

Композитные пруты применяются при устройстве стяжки, настилов, дорожных покрытий, а также при изготовлении ограждений, щитовых и каркасных конструкций с низкими нагрузками, строительстве береговых, канализационных, мелиоративных и других сооружений. При монтаже стекловолоконных прутов не рекомендуется их сгибать – при таких воздействиях, поверхность стержня может быть нарушена.

Особенности стальной арматуры

Железный арматурный прокат широко применяется при строительстве жилых и производственных зданий, промышленных сооружений, опор, дорожных покрытий. Изготавливаются в виде стальных прутов с гладкой или рифленой поверхностью сечением 6-40 мм. Металлическая арматура классифицируется по конфигурации изделия, стойкости к различным нагрузкам и способу их распределения, принципу работы, технологии изготовления.

По назначению стальные стержни подразделяются на такие виды:

Монтажные. Используются при изготовлении каркасов.
Распределительные. Пруты, предназначенные для равномерного распределения нагрузки и удерживающие конструкцию в определенном положении.
Рабочие. Стержни с высокой стойкостью к нагрузкам на растяжение и соскальзывающие воздействия. Используются при устройстве фундаментов, изготовлении балок, ригелей.
Анкерные. Закладные сборочные единицы, встраиваемые в строительные конструкции, технологические и инженерные аппараты, трубопроводы.

По нагрузкам, которые принимает на себя арматура, она подразделяется на продольную и поперечную. Продольная предотвращает появление вертикальных трещин, поперечная - препятствует разрывам от скользящих напряжений.

Металлическая арматурная продукция маркируется в соответствии с классом, диаметром и назначением прутов. Изделия также гравируются с учетом свойств – класса устойчивости к коррозии, упрочненной структуры с высокой текучестью, возможностью сварки в единую конструкцию. Пруты длиной 6-12 м реализуются в связках или пачках.

Читайте также: