Арматура: виды и назначение

Основным конструкционным материалом при строительстве зданий является бетон. Обладая массой преимуществ, он имеет один существенный недостаток: ограниченный запас прочности. Для увеличения его способности сопротивляться растягивающим, скалывающим и сжимающим нагрузкам применяется арматура.

Как правило, материал представляет собой металлические стержни с рифлением. Однако, можно встретить и другие разновидности арматуры: разной формы, любого размера и даже не из металла. О том, какие преимущества дает такое разнообразие, поговорим далее.

Классификации

Арматурные элементы классифицируют по профилю (форме), материалу, назначению, способу монтажа и ряду других параметров.

Исходным сырьем, как правило, является конструкционная сталь. Особенно распространены горячекатаные стержни и холоднотянутая проволока. При изготовлении последней применяют термические способы упрочнения или вытяжку (холодное волочение). Реже встречается арматура из синтетических материалов — базальта, углепластика, стекловолокна.

Формы профиля

На арматуру может быть нанесено продольное, поперечное или диагональное рифление. Для стержней это, как правило, выступы, а для проволоки — вмятины, расположенные на определенном расстоянии друг от друга.

Чаще всего в строительстве используется арматура с одним из двух типов сечения:

• Круглым. Изделия поставляются в двух вариантах: гладкие и рифленые. Гладкие находят основное применение в придании создаваемым объектам необходимой формы. Рифленые позволяют распределить основную нагрузку по всему бетонному наполнению, так как рифление не дает бетону скользить по поверхности металла. Чтобы предотвратить скольжение вдоль гладких стержней, их концы изгибают в форме крюков.
• Квадратным. Материал удобно применять в качестве угловых опор бетонных конструкций и при строительстве разнообразных ограждений. Такая форма позволяет четко выдержать границы создаваемого объекта. Для удобства квадратная арматура изготавливается шириной от 5 до 200 мм. Производят ее исключительно методом горячего проката стали.

Применение в строительстве

В соответствии с назначением выделяют рабочую, распределительную и монтажную арматуру.

Наиболее популярна рабочая — она принимает на себя все виды нагрузок: сжимание, растягивание, скалывание.

Распределительная применяется для позиционирования других элементов конструкции и для более равномерного распределения действующих сил между деталями.

Основное назначение монтажной арматуры — формирование каркаса будущего изделия до его заливки бетоном и на время застывания бетонной смеси. В качестве монтажной арматуры могут применяться и изделия других групп.

К отдельной категории изделий относятся дополнительные крепежи — закладные детали, монтажные петли, хомуты и другие вспомогательные элементы для сборки конструкции, усиления ее отдельных частей и присоединения дополнительных деталей.

Способ монтажа

В соответствии со способом монтажа выделяют следующие виды:

• Штучная. Применяется в строительстве небольших масштабов и в ситуациях, когда необходимо составить бетонное изделие нетипичной формы. Состоит из отдельных элементов — стержней, швеллеров, балок или иного проката. Позволяет создавать пространственные конструкции прямо на месте строительства. Основным преимуществом штучной арматуры является удобство транспортировки к месту строительства за счет компактных размеров.
• Каркасная. Востребована при потоковом строительстве и при создании типовых конструкций, таких как блоки, фундаменты и балки. Простой каркас представляет собой решетку из штучных элементов, сваренных или связанных между собой. Из нескольких таких каркасов и создаются объемные фигуры.
• Сетка. Используется, в основном, для создания плит перекрытия. Представляют из себя пересекающиеся стержни или проволоку, сваренные в точках пересечения.

Готовые изделия из арматуры, как правило, включают в себя элементы каждого из перечисленных типов.

Условия применения

Элементы готового изделия подвержены различным типам нагрузки — в соответствии с этим отличаются требования к прочности. В частности, принято выделять напрягаемую и не напрягаемую арматуру.

К первой группе относится только рабочая арматура, так как именно на нее приходятся основные нагрузки в готовом изделии, поэтому изготавливают ее из материалов повышенной прочности.

К ненапрягаемой арматуре относится монтажные и распределительные элементы — всё, что предназначено для облегчения монтажа и поддержания формы конструкции на период заливки.

Относительное пространственное положение

На разные участки бетонного изделия действуют различные разрушающие силы и для их компенсации важно правильное расположение элементов арматуры.

К примеру, при раскалывающей нагрузке возле колонн, поперечные стержни должны связывать между собой арматуру, расположенную в зоне сжатия, с элементами в зоне растяжения.

Продольные элементы размещаются вдоль направления растягивающих сил и принимают на себя основную нагрузку, предохраняя бетон от появления трещин.

Материал изготовления

Стальная

В зависимости от примененной технологии стальная арматура бывает стержневой и проволочной. Первую получают путем горячего проката стали, а второй — ее волочением в холодном виде.

Стержневые элементы могут быть подвергнуты дальнейшему упрочнению. Упрочнение может быть выполнено с помощью дополнительной термической обработки или вытяжкой в холодном виде.

Арматурные элементы имеют стандартизированную маркировку — она представляет из себя число, окруженное буквенными индексами или без них.

Примеры — «А600С» или «А800»:

• Первый символ указывает на метод изготовления: буква «А» — прокатанная продукция, «В — холоднодеформированная, «К» — канат.
• Число в маркировке указывает на предел текучести стали. Чем он выше, тем большую нагрузку способен выдержать материал, не разрушаясь.
• Индекс С после числа указывает на возможность соединять детали с помощью сварки. При его отсутствии придется ограничиться болтовыми или обвязанными соединениями. Индекс К указывает на коррозионную устойчивость.

Одним из методов повышения эксплуатационных характеристик стали является дополнительное введение углерода — чем его больше, тем металл тверже. Однако при таком подходе повышается и хрупкость стали. Поэтому кроме углерода применяют и другие легирующие добавки. Одни из них повышают прочность металла, другие — твердость, третьи — стойкость к коррозии.

Наличие легирующих добавок и их количество также можно узнать из маркировки:

• буква Т — титан,
• Ц — цирконий,
• Г — марганец,
• М — молибден,
• Х — хром.

Число перед индексом означает процент содержания углерода, а после — содержание самого элемента.

Композитная

В качестве композитных материалов при производстве арматуры используют сочетание пластика с базальтом, стекловолокном или углеродом:

• Стеклопластиковая (АСП) отличается высокой прочностью и легкостью, не подвержена коррозии. В ее основе — стекловолокна, склеенные специальными термоактивными смолами, которые почти не разрушаются под влиянием природных факторов.Дополнительным преимуществом этого вида арматуры является низкий вес. Благодаря этому АСП чаще всего применяется при загородном и индивидуальном строительстве, позволяя снизить вес готового строения и сэкономить на заливке массивного фундамента.
• Базальтопластиковая используется в возведении стен и фундаментов жилых домов, обладает высоким тепловым сопротивлением и устойчивостью к агрессивным средам. Производится из базальтового волокна, склеенного синтетическими смолами. Единственное ограничение данного материала — его нельзя нагревать выше 160 °С.
• Углепластиковая — современный и технологичный материл на основе углеродного волокна. Легкая, долговечная, коррозионно устойчивая, с высокой (выше, чем у стали) прочностью на разрыв.

В целом, композитные материалы имеют ряд общих характеристик — прочность, устойчивость к коррозии и другие. У них есть и существенный общий недостаток: композитную арматуру нельзя гнуть и сваривать прямо на строительной площадке.

Резюме

Проектирование и подбор стройматериалов — один из самых сложных этапов строительства. Однако именно от правильного выбора стройматериалов во многом зависит не только долговечность, но и безопасность будущего сооружения.

Арматура, на которую приходится основная нагрузка в любых железобетонных конструкциях, является ключевым элементом безопасности любого здания. Если вы запланировали строительство, обратитесь за помощью к профессионалам: они помогут вам с выбором, рассчитают необходимое количество и стоимость строительных материалов.