Арматура: применение в строительстве и виды армировки

Разберем, что это такое – армирование в строительстве, как и где оно применяется, какие бывают виды.

Работы с арматурой — это неотъемлемая часть любой стройки. Правильное использование армировочных элементов в строительстве имеет большое значение: увеличивает время службы изделия, препятствует разрушению и появлению трещин.

Где применяется арматура и какой материал должен быть армирован

Викисловарь определяет армирование как «увеличение несущей способности конструкции материалом, имеющим повышенные прочностные свойства относительно основного материала изделия».

Из этого следует, что применяются армирующие элементы с теми материалами, в которых нужно увеличить прочностные характеристики.

В первую очередь, это бетон. Во всех видах строительных конструкций из бетона – все виды бетонных фундаментов, забивные и буронабивные сваи, плиты перекрытия, монолитные изделия (лестницы, колонны), армопояса, оконные перемычки, – необходимо использование арматурных элементов.

Устройство армопояса в доме из газоблока

При строительстве домов из газоблока этот материал также должен быть правильно армирован. Здесь армирование производится через каждый третий ряд, под окнами, при устройстве перемычек в U-блоках над оконными проемами.

Кроме основных сфер применения можно перечислить множество дополнительных. Это проведение арма-работ при строительстве фундамента для забора, армировка дорожных покрытий, укладка армированной сетки (габионы, георешетки) в местах осыпающихся грунтов против разрастания оврагов и размывания реками.

Стоит назвать и способы нестандартного использования арма- изделий – металлические прутья иногда используют для устройства декоративного забора, а габионами украшают сад.

Габион из металлической сетки

Декоративный габион

Забор из арматуры

Что такое армирование

Хотя армирование применяется с различными материалами, основным является бетон.  Это прочный материал, без которого не обойтись при строительстве. Он выдерживает нагрузку на сжатие, но подвержен деформации при нагрузках на растяжение, скручивание или изгиб. Последние виды нагрузок бывают при:

 

температурных перепадах, реакции грунтов, давления от веса здания.

А значит при устройстве фундаментов, плит и других изделий из бетона необходимо использование дополнительной силы в виде арматурных деталей.  По сути армирование – это усиление бетона. При армировании два крепких материала в сочетании друг с другом дают монолит (железобетон), который способен переносить различные виды нагрузок. Проведение работ по армировке значительно повышает время службы изделия. Неармированный бетон быстро придет в негодность, начнет трескаться и крошиться.

Ленточный фундамент должен быть обязательно армирован

Виды арматуры

В строительстве используют разные виды арматуры для проведения определенных работ.

Наиболее распространенной является металлическая армировка. Ее в свою очередь подразделяют на классы:

 

А1 (А240) – металлические гладкие прутья диаметром 6–12 мм в бухтах (бобинах, мотках) и 12–40 мм — в прутах. А2 (А300) – прутья с винтовыми рёбрами диаметром 10–12 мм — в бухтах и 12–40 мм — в прутах. А3 (А400) – этот вид имеет поперечные рёбра, расходящиеся «ёлочкой» от продольного ребра. Диаметр 6 –12 мм — в бухтах, 12–40 мм — прутах. А500С – арматура с поперечными ребрами диаметром 4 – 40 мм, которая пришла на смену классу А400.

Рифленая арматура А500С

Металл незаменим для армирования межэтажных перекрытий, так как стальные стержни хорошо работают на изгиб. Металлическая арматура используется там, где требуется изогнуть прут, чтобы армировать угол здания.

В последнее время большую популярность получает композитная арматура, которая разделяется на:

Стеклопластиковую (АСП), изготовленную из стекловолокна и термореактивных смол. Базальтопластиковую (АБП), изготовленную из базальтовых волокон и смолы.

Композитная армировка имеет ряд плюсов, главное, применять ее правильно. Перечислим основные плюсы и минусы.

Плюсы:

Устойчива к агрессивной среде, не подвержена ржавчине. Имеет легкий вес. Это удобно при строительстве, снижает общий все здания и нагрузку на фундамент. Имеет низкую теплопроводность, что позволяет произвести кладку без мостиков холода. Имеет коэффициент расширения, схожий с бетоном, а значит, материалы одинаково реагируют на изменения температуры. Результат – отсутствие трещин и излишнего напряжения в изделии. Экономичность. Композитная арматура одинакового диаметра дешевле стальной. Высокая прочность на разрыв (в несколько раз выше по сравнению с металлической).

Композитная арматура

Минусы:

Низкий модуль упругости. Композитная арматура подвержена изгибу. Это не страшно в конструкциях, находящихся на упругом основании (фундамент здания). Но ограничивает ее применение в изделиях, работающих на прогиб. Низкая термостойкость. Предел температуры составляет 200 градусов, после него арматура теряет свои свойства. Легко нарваться на подделку. Из-за сложности производства данное армировочное изделие часто производят кустарно, нарушая технологии. Закупать ее лучше у крупных проверенных производителей.

Третьим типом материала для армирования по популярности можно назвать фибру. Это множество нитей различной длины из разного материала. Для изготовления фибры используют металл, стеклопластик, полипропилен, базальт и применяют чаще всего для армировки стяжек из бетона.

Основные виды армирования

Каждое изделие может быть армировано различным способом в зависимости от его конструктивного назначения. Правила не запрещают совмещать эти виды армировки. Перечислим основные способы:

Стержневое – работы такого типа применяют для выполнения несущих элементов здания. Армированный каркас правильно распределяет нагрузку внутри железобетонного изделия, что увеличивает срок его службы. Слоевое армирование предполагает применение стальной или пластиковой сетки. С помощью сетки армируют стену перед нанесением штукатурки или другого материала. Способ используется во время отделочных и ремонтных работ. При методе дисперсного армирования в бетон добавляют металлическую стружку. С помощью проведения таких работ достигается стойкость к истиранию и жесткость изделия, а значит уменьшается количество трещин при усадке. Эту технологию используют в устройстве полов и стяжек. Ее можно применить совместно со стержневым и слоевым способом. Способ, применяемый в заводских условиях, называют «предварительно напряженное армирование». По этой технологии металл растягивают специальным устройством. За время высыхания бетона напряжение в металлическом стержне остается. Этим методом достигают еще большей прочности конструкций. Армированная таким образом плита или балка прочнее на изгиб на 40-60%.

Стержневое армирование

Разделяют два основных вида армировки бетона по конструкции — каркас и плоская сетка. Сетка может применяться как прямая, так и изогнутая. Ее используют для лежачих плит и стяжек, а пространственный каркас – для балок, перемычек, армопоясов, колонн, стен и прочих объёмных элементов. Две сетки, поставленные на определенном расстоянии друг от друга, тоже являются каркасом.

Две сетки образуют каркас

Как выполнять армирование

Арматурные работы – это составление каркаса или сетки путем сварки или связывания элементов. Рассмотрим подробнее, как правильно должен быть армирован элемент и в каких случаях использовать определенный метод.

Сварка применяется для таких задач как:

Использование закладных деталей, то есть элементов, на которые приходится большая нагрузка. Они привариваются в каркас для достижения передачи нагрузки на стержни. Сварка продольных стыков (перехлёстов), так как на перехлесте арматура сдвоена. Крепление к месту уже существующих закладных деталей, при реконструкции зданий.

В других случаях сварка будет ошибкой и приведет к ослаблению конструкции. Причин несколько:

высокое содержание углерода в стали, а значит при перегреве металл теряет 50% своей прочности неправильное напряжение металла в месте жесткой фиксации. Сваренный участок будет работать отдельно от остальной части изделия. В результате нагрузка будет неправильно распределяется во всем конструктивном элементе. если допустить ошибку при сварке каркаса, исправить ее уже не получится, как это можно сделать при применении метода вязки.

При использовании технологии вязки пруты скрепляют вязальной проволокой. Способ несложный, но трудоемкий. Здесь используются два элемента для создания каркаса:

Рабочие пруты, которые идут вдоль конструкции. Распределительные элементы (вязальная проволока), которыми распределяют и фиксируют стержни с заданным шагом.

Основные правила – при выполнении работ применять специальный крючок и мягкую вязальную проволоку толщиной от 0,5 до 2,5 мм. Крючок можно как купить, так и изготовить самостоятельно из прута диаметром от 8 до 12 мм – его необходимо выгнуть, один конец заточить, а на другой надеть пластиковую трубку. Для проведения работ можно пользоваться автоматическим крюком или пистолетом для вязки – он автоматически поджимает и связывает проволоку.

Самодельный крючок для вязки арматуры

Вязка арматуры пистолетом

Если нужно выполнить висячую балку, пруты в ней применяют одинакового диаметра, но не меньше 16 мм. При устройстве лежачей балки используется меньший диаметр.

Висячая или лежащая плита – две зеркально расположенные сетки, расстояние между ними регулируют и фиксируют проволокой.

В советах по ведению работ с арматурой приводят метод смазывания опалубки маслом, применяемый для улучшения демонтажа. Нельзя допустить попадания масла на металл – в результате арматура окислится и нарушится сцепление между ней и бетоном.

Правила расчета армирования

Расчет армирования для многоэтажных сложных строительных конструкций производится специалистами при проектировании. В учебном пособии А.Н Малаховой «Армирование железобетонных конструкций», Москва, МГСУ, 2014 говорится:

«Армирование железобетонных конструкций должно выполняться в соответствии с конструктивными требованиями, включенными в действующие строительные нормы и правила по проектированию железобетонных конструкций. При выполнении армирования железобетонных конструкций также реализуются приемы армирования, выработанные при проектировании железобетонных конструкций определенного вида (плит, балок и т. д.)»

Для одно- и двухэтажных строений может выполняться адаптивный расчет. Для него требуется определить толщину прута и шаг ячейки для армирования.

Адаптивные правила расчета толщины прута для армировки в малоэтажном строительстве гласят: чем большую нагрузку несет конструктивный элемент, тем более толстым стержнем он должен быть армирован. Зная форму изделия, его назначение и форму, определяем диаметр прута и шаг ячейки. Здесь можно применить основное правило: шаг ячейки равен диаметру стержня, умноженному на 10. В местах соединения и примыкания строительных конструкций устанавливаются дополнительные стержни для усиления.

Таб.1 Расчет толщины прута при армировании

Подбетонка, отмостка	А1, А2, А3	8	150-250	Ненагруженные участки
Наименование элемента	Диаметр арматуры	Диаметр стержня, мм	Шаг ячейки, мм	Примечание
Лежачая плита, лежачая балка (армопояс)	А2, А3	12-16	150-200	Не глубже 50 мм от верха плиты
Балка фундамента, висячая балка, висячая плита	А3	16-18	100-160	В зависимости от наличия усилений и мест привязки, нагрузки
Колонна, упорная сетка	А3	14-18	100-160	Зависит от приложенной нагрузки
Бортик	А2, А3	12-16	120-160	Без существенной нагрузки
Стена здания	А3	16	100-160	В зависимости от привязки

Правильно подобранный шаг ячейки при армировке зависит от назначения каркаса.

Таб.2 Расчет шага ячейки при армировании

Наименование элемента	Шаг ячейки, мм	Шаг узла, ячеек вдоль х ячеек поперек
Подбетонка, отмостка	150-250	3 х 3
Лежачая плита, Лежачая балка (армопояс)	150-200	2 х 3
Балка фундамента, висячая балка	100-160	Каждое пересечение
Висячая плита (перекрытие, балкон)	100-160	2 х 2
Колонна, упорная стенка	100-160	2 х 2
Бортик	120-160	3 х 3
Стена здания	100-160	2 х 2

Правильная армировка изделий имеет большое значение и пренебрегать им не стоит. От верного расчета армирования, выбора подходящей арматуры и качественного выполнения работ с соблюдением норм и правил зависит срок службы конструкции, отсутствие трещин и разрушений.