Механічні властивості і несуча здатність
Сталевий арматурний прокат будь-якого розміру, наприклад арматура 8 відзначається високими показниками межі текучості та міцності при розриві, а також здатністю до пластичної деформації під навантаженням. Класи сталі (наприклад A400, A500) визначають розрахункові характеристики для проєктування.
Композитні стержні на основі скловолокна, базальту або вуглецю демонструють різний модуль пружності: у вуглецевих композитів він значно вищий, у склопластикових і базальтових — нижчий. Головна відмінна властивість — сталь проявляє пластичність, що дозволяє перерозподіл навантажень при перевантаженнях, тоді як композити мають більш крихку поведінку, що потребує збільшених запасів по міцності в конструктивних розрахунках.
Корозійна стійкість і довговічність
Основна перевага композитної арматури — повна інертність щодо електрохімічної корозії. В агресивних середовищах, при впливі вологи, солей та хімікатів, механічні характеристики композиту зберігаються тривалий період. Сталева арматура потребує захисних заходів: гаряче цинкування, епоксидне покриття або інші бар’єрні обробки підвищують термін служби. При пошкодженні захисного шару виникає корозія, що зменшує ефективний переріз стержня і погіршує адгезію з бетоном. В умовах морського клімату або хімічної агресії композити часто економічно вигідніші по життєвому циклу.
Адгезія до бетону і робоча сумісність
Рифлена сталева арматура забезпечує надійну передачу зусиль завдяки профілю, що механічно взаємодіє з бетоном. Для композитів застосовуються текстуровані та профільовані поверхні, а також спеціальні оболонки для покращення зчеплення.
Враховується також коефіцієнт термічного розширення: у деяких композитів він відрізняється від бетону, що може впливати на внутрішні напруження при зміні температури. Проєктні рішення повинні враховувати ці відмінності при деталюванні вузлів і анкерних деталей.
Монтаж, порізка і з’єднання
Монтаж сталевої арматури допускає в’язку дротом, зварювання та механічні муфти. Механічні з’єднувачі забезпечують високу надійність стиків за обмежених умов будмайданчика. Композитні стержні не підлягають традиційній зварці; з’єднання виконуються клеєвими муфтами, механічними фитингами або спеціальними термоусадчими елементами в залежності від матеріалу. Різка композитів вимагає спеціального інструменту і організації вентиляції через пил волокон; при роботі з вуглецевими матеріалами рекомендовані заходи індивідуального захисту персоналу.
Маса, транспортування і конструктивні переваги
Композитна арматура має істотно меншу питому масу порівняно зі сталлю, що полегшує транспортування і монтаж, зменшує трудові витрати і власну масу конструкції. Це особливо важливо для мобільних споруд і місць з обмеженим доступом. Сталева арматура забезпечує більшу локальну жорсткість і можливість пластичного перерозподілу напружень, що цінно для відповідальних несучих елементів і при динамічних навантаженнях.
Вартість і економічна оцінка життєвого циклу
Початкова ціна композитних стержнів зазвичай вища за вартість сталевої арматури. При оцінці життєвого циклу враховуються витрати на корозійний захист, технічне обслуговування і можливу заміну. У випадках експлуатації в агресивних середовищах інвестиції в композит окуповуються завдяки мінімальним потребам у обслуговуванні. Для стандартних умов будівництва при обмеженому бюджеті сталь залишається більш економічним рішенням.
Галузі застосування і проєктні рекомендації
Композитна арматура доцільна для морських споруд, тунельних і транспортних конструкцій в умовах агресивного впливу, для легких і мобільних об’єктів, а також для реставрації елементів без масивного демонтажу.
Сталева арматура переважає у житловому, промисловому будівництві, мостобудуванні і там, де потрібна висока пластичність і універсальність застосування. У критичних вузлах можлива комбінована схема: сталь у зонах великих деформацій, композити в агресивних ділянках.
Висновок
Вибір між сталлю і композитом визначається технічними умовами, експлуатаційними вимогами і економічними розрахунками на весь термін служби конструкції. Корозійна стійкість і мала маса композитів протистоять високій пластичності і широкій доступності сталі. Проєктні рішення мають базуватися на обґрунтованих розрахунках, аналізі умов експлуатації і порівнянні витрат на весь життєвий цикл без упереджених оцінок.
