Для чего нужно армирование
Что такое армирование и для чего оно нужно?
При строительстве жилых домов, промышленных объектов, возведении инженерных конструкций требуется проводить дополнительные мероприятия по увеличению стойкости и надежности сооружений. Для этих целей применяется армирование.
Несмотря на то, что бетонный массив отличается прочностью, он под влиянием внешних факторов может постепенно разрушаться. Именно с этой целью осуществляется усиление изделий и конструкций из бетона, что является неотъемлемой операцией при выполнении строительных мероприятий.
Попробуем разобраться, что такое армирование, в каких случаях его целесообразно применять, как оно производится. Назначение армирования состоит в том, чтобы увеличить несущую способность конструкции, снизить вероятность возникновения трещин, возникающих в связи с температурными перепадами. Для этих целей применяется материал с повышенными прочностными характеристиками – сталь, базальтовое волокно, стекловолокно, фибра.
Чтобы избежать преждевременной коррозии и повысить износоустойчивость зданий, стали использовать метод армирования
Элементы конструкции, требующие армирования
Каждый конкретный объект строительства предназначен для выполнения определенной задачи. Поэтому целесообразность усиления определяется индивидуально. Способы и места расположения элементов армирования оговариваются на стадии проектирования. В основном армированию подлежат:
Арматурные работы. Общие понятия
Прежде, чем приступить к описанию видов, способов, схем усиления, применяемых материалов, разберемся, что такое армирование в целом. Бетон, замену которому в строительной индустрии найти трудно, воспринимает сжимающие усилия до одной тонны на квадратный сантиметр площади изделия, но при этом плохо реагирует на нагрузки, вызывающие его растяжение с последующим нарушением целостности.
Для более надежного соединения бетона с арматурой, ее изготовляют с рельефной поверхностью
Чтобы устранить эти недостатки, бетонному составу нужно армирование. Комбинация арматуры с бетоном позволяет получить на выходе материал, полностью удовлетворяющий требованиям строительных норм по величине предполагаемых нагрузок. Для повышения прочностных свойств предпочтительно использовать предварительно напряженную арматуру. Это достигается путем растяжения прутков специальными устройствами.
Через некоторое время напряжение не исчезает, а постепенно подтягивает весь бетонный массив изделия, что способствует улучшению механических характеристик. Используется данный эффект при возведении высотных зданий. Арматурные элементы, объединяясь в цельную конструкцию, образуют прочную систему, обеспечивающую эксплуатационную жесткость каркаса.
Требуемые расчеты по армированию строго регламентированы нормативными документами по выполнению строительных мероприятий. Занимаясь частным строительством, не обязательно изучать документацию, достаточно придерживаться основных правил, известных любому строителю.
Виды усилений
Мы кратко рассмотрели, что такое армирование. Теперь разберемся, какие основные его виды применяются в современных технологиях:
Соединить арматуру можно как с помощью сварки, так и специальной проволоки
Классификация арматуры
При проведении мероприятий по усилению несущих конструктивных элементов используется арматура, которая отличается не только материалом, технологией изготовления, но и профилем, назначением, сферой применения. Укрупненно арматура разделяется по четырем основным признакам:
Непосредственно в бетон стоит ввести гидроизоляционные добавки, чтобы защитить сталь от ржавчины и тем самым значительно продлить срок эксплуатации сооружения
Виды армирующих элементов
Разобравшись, для чего нужно применять укрепление строительных элементов, что такое армирование, рассмотрим, какие виды изделий, предназначенных для усиления строительных конструкций, существуют на сегодняшний день:
Заключение
Ознакомившись с представленным материалом, изучив, что такое армирование, застройщики смогут определиться с требуемым вариантом усиления конструкции в зависимости от поставленных задач по возведению строительных объектов.
Выбор правильного варианта усиления строительных конструкций предотвращает образование трещин, способствует увеличению жесткости, повышению ресурса эксплуатации возводимых зданий.
Зачем нужно армирование железобетонных конструкций
Как оформить и зарегистрировать частный дом в собственность
Постройка дома с нуля: с чего начать и как построить своими руками, пошаговая инструкция
Идеи планировки частных домов: схема расположения комнат, примеры, фото
Железобетонные конструкции активно используются в индивидуальном жилищном строительстве, несмотря на то, что в качестве материала для стен ЖБ не используется практически никогда. Из армированного бетона выполняется монолитный плитный фундамент, железобетонные свали, также из него могут выполняться некоторые виды межэтажных перекрытий. В этой статье мы хотим рассказать о том, зачем вообще выполняется армирование железобетонных изделий, что такое коэффициент армирования и какова его форма, коснемся истории появления ЖБИ, а также раскроем некоторые аспекты армирования отдельно взятых элементов в частном строительства загородных домов.
Армирование железобетонных конструкций – зачем это нужно и как выполняется
Несмотря на то, что бетон сам по себе является достаточно прочным материалов, который прекрасно выдерживает статические нагрузки, для некоторых целей его естественных механических характеристик оказывается недостаточно. Это связано с тем, что, несмотря на прекрасные показатели, которые дает бетон при нагрузках на сжатие (к примеру, когда мы используем его в качестве элемента фундамента – он легко выдерживает нагрузку дома, однако при нагрузках растяжения бетон легко деформируется, трескается и теряет свои свойства. Именно поэтому так важно использовать арматуру при строительстве основательных конструкций.
В целом армированный бетон представляет собой бетонную массу, в которой находятся металлические арматуры. Существует две разновидности такого материала:
Также стоит упомянуть различные виды арматур, которые используются при изготовлении ЖБИ. Они бывают гладкими и ребристыми. Вторые позволяют обеспечить лучшее схватывание между металлической поверхностью и самим бетоном, чтобы при сильной нагрузке арматуру попросту не вырвало из конструкции. Лучше всего покупать максимально длинную арматуру – обычно она достигает 12 метров, в соответствии с длиной транспортного средства, которое ее доставляет. Таким образом можно обеспечить минимальное количество стыков и сделать конструкцию более слитной. При покупке материалов нельзя забывать про гнутые прутки: именно их лучше использовать на стыках – а не применять для этого сварку, которая может отвалиться от нагрузки.
Еще один вид данного материала, который заслуживает отдельного упоминания – композитная арматура. На вид она выглядит как пластиковая, и при этом значительно легче металлической. Однако ее удельная прочность в 10 раз больше последней, она не подвержена воздействиям воды и солей, не создает мостиков холода, а также легко может перевозиться на легковом автомобиле.
История: когда и как появился армированный бетон
Свое начало данный материал берет от парижского садовника Жозефа Монье. Он искал способы сделать так, чтобы выращиваемые им растения можно было легко продавать и перевозить на значительные расстояния, без риска разбить горшок – а сделать это было затруднительно, учитывая хрупкость обычной глины, из которой они делались в то время. Попытки продавать саженцы в дубовых бочках, обтянутых металлическими обручами, также не привели к значительной выгоде: дороговизна бочек мешала получать от таких сделок выгоду.
Тогда Монье решил объединить преимущества обоих сосудов. Он взял две деревянных бочки – поменьше и побольше, засыпал их цементом, песком и водой, а внутрь положил металлические обручи. Таким образом получилась конструкция, которая не разрушалась от случайных ударов, а также от постепенно разрастающихся корней растений.
Коэффициент армирования как основной показатель прочности конструкции
Строительными нормами устанавливается минимальная прочность арматуры, которая требуется, чтобы ЖБИ выдерживала предназначенную нагрузку. Коэффициент вычисляется по следующей формуле:
Sa — площадь поперечного сечения стержней
В — ширина изделия (плиты, ленты)
Армирующий показатель различается в зависимости от глубины залегания фундамента, длины и ширины ленты, предполагаемой нагрузки и других факторов.
Армирование монолитной плиты
Монолитные плитные фундаменты – лучший вариант основания для строительства дома на болотистых грунтах, а также в случае, если вы собрались строить дом для постоянного проживания, либо в нем присутствует более 2 этажей. Одно из важнейших условий хорошей несущей способности фундамента – это качественное армирование. От этого зависит долговечность фундамента, удобство при прокладке теплого пола и других коммуникаций. Имеет значение как характеристика самой арматуры, так и порядок ее укладки. Назовем несколько основных правил, которые касаются армирования плиты фундамента.
Отметим, что армирование также применяется в ленточном и свайном фундаментах.
Армирование фундамента – типичные ошибки
Теперь поговорим о том, какие ошибки при закладке арматуры могут полностью загубить фундамент, а зачастую еще и сделать невозможным его восстановление. Вот основные из них:
Отметим, что в открытом доступе можно найти множество онлайн-калькуляторов, которые позволяют на основе нескольких ключевых показателей определить необходимых диаметр и шаг арматуры.
Армирование стен
Как мы говорили, бетон – не самый распространенный материал для частного строительства ввиду его большой массы, а также сложности доставки и необходимости арендовать большое количество специальной техники. Для монолитных стен вначале монтируются вертикальные арматуры, на которых уже размечен шаг будущих горизонтальных стержней. Шаг должен составлять 5-10 сантиметров. Далее выполняется вязка армированного каркаса, затем выполняется заливка.
Отдельного рассмотрения заслуживает вопрос о том, нужно ли армировать стены из газоблока. Большинство строителей сходятся в том, что армировать газобетонную кладку необходимости нет. В России отсутствует законодательная база, которая предусматривала обязательное армирование, кроме случаев, когда расстояние между деформационными швами превышает 30 метров. Для того, чтобы трещины, которые возникают из-за температурной и усадочной деформации, не раскрывались, нужно просто делать фрагменты кладки достаточно короткими, не разделяя их деформационными швами. Делать же армирование нужно в тех глухих участках кладки, длина которых превышает 6 метров, если толщина самой кладки не превышает 300 мм. Стены же большей толщины, при условии правильной укладки, не подвержены трещинам от упомянутых факторов, следовательно, не нуждаются в упрочнении посредством армирования.
Как правильно армировать бетон: последовательность, полезные советы
Армирование бетона применяется повсеместно с целью придания материалу вспомогательного укрепления и прочности благодаря добавлению в конструкцию арматуры. Бетон – ключевой строительный материал, который нецелесообразно или невозможно заменить в процессе реализации различных этапов сооружения зданий.
Несмотря на хорошие показатели прочности, бетонные конструкции легко деформируются, прекрасно справляясь с усадкой и сжатием, но демонстрируя ухудшение характеристик в 10-12 раз при растяжении. Неравномерные нагрузки в зонах растяжения провоцируют трещины, что в дальнейшем ведет к разрушению строения. Для повышения износоустойчивости зданий и препятствования преждевременной коррозии используется метод армирования.
Союз бетона и стали
Для начала нужно рассмотреть основные свойства сочетания двух материалов. Благодаря своим физическим характеристикам бетон дополняет сталь, защищает от коррозии, перегревов. А за счет арматуры в бетоне значительно повышается стойкость материала к общим и локальным деформациям, перепадам температур, правильно распределяются нагрузки.
Основные показатели прочности бетонных конструкций:
В разных состояниях материал демонстрирует иные значения данных параметров. Он очень прочен при сжатии, поэтому применяется при возведении перекрытий, выдерживающих постоянно сильное сжатие. Но если, кроме этого фактора, работает еще и растяжение, обязательно применяется железобетон, так как самостоятельно выдержать нагрузку бетон не может.
Армированный бетон обладает большим запасом прочности на растяжение, так как используемая в его производстве арматура сделана из прочной стали. При правильном соединении двух материалов они обеспечивают максимальные показатели, делая здания и сооружения прочными и долговечными.
Железобетонные правила
Прочность всей железобетонной конструкции определяется правильностью связи двух материалов. Самым важным является то, каким образом бетон отдает появляющееся в результате нагрузки напряжение стальной арматуре. Если в процессе энергия не теряется, прочность будет максимальной.
Здесь нужно, чтобы не было сдвига связи – допускается показатель, равный 0.12 миллиметра. Соединение арматуры и бетона должно быть прочным, точным и полностью недвижимым. Важно правильно выполнить теоретические расчеты и верно реализовать их на практике, соблюдая все правила производства железобетонных конструкций.
Поведение железобетона
Армированный бетон – это прочный и надежный материал, который используется в самых разных сферах строительства. В соответствии с поставленными задачами к армирующей системе предъявляют такие основные требования: хорошая механическая прочность, адгезия с массой бетона, малогабаритность, небольшой вес, близость коэффициента линейного температурного расширения к показателям бетона, стойкость к влиянию компонентов раствора.
Стальные прутья и сетки в значительной степени улучшают свойства строительного материала, для чего бетон армируют практически всегда в процессе выполнения сложных работ. В основном усиливают балки, плиты и колонны.
Элементы, где есть нагрузки на бетон:
Армирование бетона осуществляется несколькими методами: дисперсное, с использованием сетки, монолитное (стержневое, каркасное). Обычно армируют фундамент, конструкции жилых домов, монолитные сооружения, перекрытия и т.д.
Характеристики и работа с арматурой
Чтобы понять, как работает арматура в бетоне, необходимо рассмотреть особенности самих материалов. Стальные элементы изготавливают с рифленой поверхностью для увеличения адгезии с бетонным раствором. Поверхности могут быть с кольцевым, серповидным, а также четырехсторонним либо смешанным покрытием (демонстрируют наилучшую адгезию).
При сооружении своими руками обязательно четко следуют нормам расхода стали и заполнителя. В зависимости от проекта показатели будут разные. Обычно для фундамента берут около 160-200 килограммов на 1 метр кубический, несущих перекрытий – около 200 килограммов. Чаще всего предпочтение отдают стальным прутьям, но сегодня рынок предлагает также суперпрочные соединения из базальта, стекла, стеклопластика. Последний, кстати, лучше всего укрепляет элементы конструкции, обеспечивая малый вес и хорошую износоустойчивость.
Заливка бетона с армированием – способы усиления:
1) Монолитное – производят каркасы на заводе, из выложенных несколькими слоями соединенными между собой прутьев диаметром 6-40 миллиметров, соединенных проволокой поперечно и вертикально. Может использоваться проволока металлическая диаметром 2-4 миллиметра. Стержни используются в напряженном и ненапряженном состоянии. В итоге получается каркас с крупными ячейками размером до 20 сантиметров.
2) Дисперсное – путем добавлением фибры из базальта, стали, стекловолокна (используется чаще всего) или полипропилена в определенный объем жидкого раствора. Стальную фибру делают из металлических опилок, в среднем добавку вводят в объеме 0.3-1.2 килограмма на кубический метр раствора (для особо прочных растворов повышают до 2-3 килограммов) на этапе замешивания. Значительно повышается стойкость бетона к воде, истиранию, растрескиванию.
Большой популярностью пользуется стекловолоконная фибра. Для самых прочных смесей берут до 3-10 килограммов на кубический метр.
3) С использованием сетки (из полимера, композита, стали) – работы выполняются легко, для разных задач сетки продаются с ячейками 15-20 сантиметров листами размером 0.5х2 или 1.5х2 метра. Конструкция прочна, но боится коррозии, может проводить холод и понижать теплоизоляционные свойства здания.
Арматура для бетона должна быть качественной: без большого слоя ржавчины (чтобы не отпадали крупные куски при обработке), с соответствующим маркировке и параметрам диаметром стержня, который может меняться в зависимости от условий хранения.
Способы обработки арматуры:
Чтобы понять, как правильно армировать бетон, необходимо рассмотреть свойства разных материалов и конструкций, изучить основные правила и нормы, этапы реализации задачи.
Основные этапы выполнения работ:
Выбор стальной арматуры
Металлическая армация производится с использованием разных видов стали, из которой изготавливают необходимые элементы, каркасы, измельчают и добавляют в виде добавки в раствор и обрабатывают различными способами.
Материалы, из которых производят элементы конструкции:
Обычно используют деформированные стержни с рельефной поверхностью, что обеспечивает максимальную адгезию и исключает возможность сдвига. Чем выше усилие на сдвиг, тем больше сопротивление материала. Самостоятельно стержни с рельефом не применяются, только со стальной проволокой, исключающей сколы бетона.
Для производства железобетонных плит применяют арматурную сетку из стальной проволоки, соединяя ее электросваркой или витыми стержнями. Такие плиты необходимы в процессе строительства дорог, домов.
Стальная листовая арматура – тонкий лист стали с отогнутыми краями ячеек разной конфигурации, который чем-то похож на сито. Данным материалом армируют плиты перекрытия, стеновые панели.
Подготовка стержней к связке
Первым этапом выполнения задачи является проверка стержней на предмет ржавчины и соответствия указанным физическим параметрам. Прутья должны быть ровными, точно соответствовать спецификациям. Далее прутья сгибают на специальных станках в соответствии с проектом, и только после придания нужной формы и конструкции вяжут или сваривают.
Создание арматурной сетки
В процессе вязки нужно верно выбрать расположение элементов, зафиксировать сетку на идеально ровной поверхности, исключить смещения по вертикали или горизонтали. Уже сделанное крепление исправить сложно – придется разбирать секцию, заново скреплять. Проводить работы отдельно от уже готовой опалубки проще, но при реализации задачи непосредственно на месте нет необходимости привлекать спецтехнику для перемещения конструкции.
При выполнении вязки нужно верно определить расстояние между прутьями, которое выбирается с учетом их диаметра: значение не должно быть меньше диаметра стержня, при использовании нескольких прутьев разного диаметра расстояние высчитывают в соответствии с самым большим. В вертикальной плоскости между основными прутьями выдерживают минимум 12 миллиметров, за исключением мест пересечения или скрещивания с поперечными прутьями.
Для качественной связи нужно правильно рассчитать толщину слоя бетона над сеткой – он призван защитить конструкцию из стали от воздействия влаги и воздуха.
Сварка деталей
Второй способ закрепления арматуры – сварка, которая гарантирует прочность и качество исполнения железобетона. Обычно используют электродуговую сварку, правильно подобранные электроды, соединяют встык или внахлест.
Второй вариант не требует особого контроля за качеством, соединение встык должно быть сделано профессионалом, чтобы железобетон соответствовал заявленным механическим свойствам и выдерживал серьезные нагрузки. Сварка обеспечивает повышенную жесткость каркаса, уменьшает итоговое поперечное сечение участков соединений.
До сваривания прутья зачищают, обрезают, гнут (если нужно), подгоняют по вертикали и горизонтали с использованием специального устройства, выполняют проверочное сваривание, испытывают швы на сжатие и разрыв. Если все в порядке, продолжают.
Защита от коррозии
Можно было бы спросить: если арматура в бетоне, зачем ее защищать? Но тут речь идет не о защитных средствах, а о достаточном слое бетона, который точно защитит каркас. Чтобы избежать проблем, до расчета бетона и его заливки проверяют правильность расположения конструкции, устраняют неточности.
Толщина защитного слоя:
Игнорирование данных показателей приводит к появлению коррозии, трещинам, деформациям, разрушениям сооружения. Отдельно нужно позаботиться о защите элементов, выходящих на поверхность – для усиления краев используют лак, инертную краску, шеллак, в некоторых случаях медь. Элементы с покрытием алюминием, кадмием, цинком коррозируют еще в свежем растворе, поэтому их вообще не рекомендуется применять.
При возникновении влажности в бетоне могут присутствовать блуждающие электротоки, что стремительно разрушает металл. Для защиты желательно использовать разные способы гидроизоляции – материалы, добавки, покрытия, отделка и т.д.
Таблица сравнительных характеристик стальной и стеклопластиковой арматуры
По диаметру Композитная (стекловолоконная арматура) меньше стальной, вот таблица для соответствия:
Плюсы и минусы
Если задаться вопросом о том, зачем нужна арматура в бетоне, зачем использовать сразу два материала в конструкции вместо того, чтобы выбрать какой-то один, становится очевидно, что все свои лучшие свойства сталь и бетонный раствор проявляют исключительно в тандеме.
Основные преимущества железобетонной конструкции:
К недостаткам причисляют увеличение веса конструкции (что обязательно нужно учитывать в проекте и просчитывать все показатели), сложности в перестройке, изменении уже готовых систем.
Полезные советы при армировании
Армирование бетона позволяет значительно продлить срок службы конструкции за счет усиления ее несущих способностей, добавления прочности и стойкости к разным типам воздействий. Главное – выбрать правильные материалы и методы, которые позволят добиться наилучшего результата.
Что такое технология армирования?
Армирование – это способ усиления материала и увеличение его несущих свойств другим строительным материалом, у которого относительно основного материала показатели прочности выше.
Роль и сфера применения технологии армирования
Основная задача армирования, это увеличение прочностных характеристик одного материала, дополнив его другим. Применение данный способ нашел при изготовлении железобетонных конструкций, также гипсовых, керамических, пластмассовых и стеклянных изделий.
Самую большую популярность технология получила в строительстве, для армирования бетонных конструкций арматурой. Бетон может выдержать большие нагрузки на сжатие, но не способен без дополнительного усиления выдерживать нагрузки на растяжение, изгиб и скручивание. Для этого, в начале, создается каркас из арматуры, его помещают в опалубку, и заливают бетоном, в результате получается железобетонная конструкция. Данную технологию применяют в монолитном строительстве, с помощью её можно построить здания и конструкции любого размера и формы.
Бетон, усиленный арматурой приобретает и увеличивает такие положительные качества, как:
Благодаря перечисленным качествам, технология армирования заслуженно получила большую популярность в промышленном строительстве, и в частном домостроении. Применяется при армировании ленточных фундаментов, стен, перемычек, перекрытий, армопоясов и других конструкций.
Способы выполнения армирования
В строительстве существует несколько вариантов выполнению работ по усилению конструкций, изучим особенности выполнения и применения каждого из способов армирования:
Какие материалы используют для армирования
На выбор материала для армирования влияет способ его выполнения. Самым популярным материалом считается металлическая арматура, следующих классов:
Второе место по популярности занимает композитная арматура. Самые применяемые её разновидности, это:
Из металлической и пластиковой арматуры изготавливают сетки, которые используют для армирования стяжек, кирпичных кладок, кладки из блоков, штукатурки и других строительных конструкций.
Третий по популярности материал для армирования строительных конструкций, это фибра. Она представляет собой множество нитей разной длины, определенного материала, бывает:
Использование той или иной фибры зависит от условий и целей её применения. В основном фибру применяют для армирования бетонных стяжек.
Обратите внимание! Металлическая сетка способна уменьшить количество усадочных трещин всего на 6 %, металлическая фибра на 20-25 %, а фибра из полимерных волокон способна уменьшить на 60-90 %.
Правила усиления строительных конструкций
Для качественного выполнения армирования следует соблюдать два основных правила:
Оценить качество используемого материала, при покупке можно лишь визуально. При покупке металлической арматуры, обратите внимание на отсутствие ржавчины, и механических повреждений, в виде порезов и трещин, так же на ровность прута. А на стеклопластиковой арматуре отсутствие механического дефекта, в виде торчащих волокон и отсутствии сколов. Также на однородность цвета и ровность спиральной навивки, с одинаковым шагом по всей длине арматуры.
Запомните! Низкая цена, в большинстве случаев, говорит о том, что арматура обладает малой прочностью. Качественную арматуру дешево не продают!
Как видите способов армирования, как и материалов для его выполнения, не мало, у каждого из них свои особенности при использовании. Для подробного изучения технологий выполнения работ, необходимо отдельно разбирать нормы и правила армирования отдельных строительных конструкций, так как они строго регламентируются нормативными документами.
На этом все, всем удачи в строительстве, если остались вопросы задавайте в комментариях.