Что такое арматура: разбираемся в деталях

Что такое арматура

Чаще всего арматурой называют гибкие пруты – они могут продаваться в виде отдельных стержней или быть собранными в сварную сетку. В некоторых случаях говорят о жесткой конструкции, к которой относят другие разновидности металлопроката, например, двутавровые балки, швеллеры, уголки. Жесткий каркас обычно применяется в сварных изделиях. Далее речь пойдет исключительно о гибкой стержневой стальной арматуре, которую специалисты ценят за высокую надежность.

Что такое арматура? Это стержни, которые могут иметь различную форму, сечение, кроме того, так называют также металлические пряди и канаты. Их задача состоит в том, чтобы принимать на себя часть растягивающего и скалывающего напряжения, образующегося в изделии. Появление напряжения в железобетонных конструкциях связано с их собственной массой и внешними нагрузками.

Также арматурой называют элементы, которые не входят в основной состав конструкции, но призваны обеспечить ее прочность и эффективность.

Изобретение бетона значительно упростило строительство. До его создания люди комбинировали металлические балки с глиной. Считается, что впервые эта технология была применена на острове Сицилия за 400 лет до н. э. Проблема оказалась в том, что глиняные кирпичи плохо скреплялись с металлом, конструкция трескалась, в трещины попадала влага. В итоге железо ржавело, а постройки достаточно быстро приходили в негодность.

После создания бетона арматуру стали использовать повсеместно, так как сочетание этих материалов обеспечивало строениям высокую прочность. Кроме того, гармонично сочетались сжатие и растяжимость цемента и прутьев из металла, то есть противоположные свойства. В результате строительство с применением ЖБИ быстро стало популярно и до сих пор активно используется.

Задачи и сферы применения арматуры

Итак, мы разобрались, что такое арматура. Теперь важно понять, для чего ее применяют в строительстве. Она сообщает прочность и выносливость бетону. Эта смесь цемента с песком, щебнем и водой имеет гораздо более низкую устойчивость к растяжению, чем к сжатию, а рифленая поверхность позволяет арматуре снизить ее деформацию, хорошо закрепившись в ней.

Бетон сам по себе лишен высокой прочности, только в составе железобетона он может служить в течение продолжительного срока. Подобный эффект достигается благодаря следующим свойствам арматуры:

1. Не допускает разрушения бетона на фоне резких скачков температуры.
2. Повышает прочность конструкции при одновременном сдавливании и растяжении.
3. Не позволяет бетону растрескиваться.
4. Защищает и делает более прочным фундамент, позволяет сопротивляться разрушению бетона. Нужно понимать, что основание здания испытывает на себе серьезные нагрузки, к которым относятся вес вышестоящих конструкций, воздействие движения грунтов, морозного пучения.

Необходимо купить арматуру, если планируется строительство и изготовление из бетона таких объектов, как:

• фундаменты, несущие стены, перекрытия жилых домов;
• здания для ведения производства;
• подземные конструкции и сооружения гидротехнического назначения (электрические станции, пирсы и т. д.);
• опорные колонны магистралей;
• стяжка, усиление штукатурки;
• ЖБИ фасонной конструкции (элементы перекрытий, фундаментные блоки, балки, кольца);
• аэродромы, пешеходные зоны, дорожные покрытия.

Виды арматуры

На рынке стройматериалов представлен широкий выбор интересующих нас изделий. Например, можно купить немерную арматуру, которая выглядит как связка прутов разной длины с поперечными ребрами. Не менее часто встречается винтовая арматура. Она представляет собой стержни с двумя рядами ребер, идущими по спирали. Среди специалистов популярен и оцинкованный металлопрокат, поскольку он имеет защитное покрытие.

Подобные стройматериалы принято делить на категории, исходя из следующих характеристик:

• назначение;
• ориентация в будущей конструкции;
• условия использования;
• материал.

Арматура может быть металлической или композитной, то есть состоящей из углеродных, базальтовых и стеклянных волокон. Сейчас чаще всего применяются стеклопластиковые стержни. Немаловажным достоинством композитной продукции является возможность ее поставки в виде рулонов. В некоторых случаях каркас может производиться из необычных материалов, например, из бамбука.

Считается, что прутки обязательно должны иметь круглое сечение. На самом деле можно купить арматуру и с квадратным профилем.

С точки зрения ориентации в конструкции стержни делятся на два типа:

• Поперечный. Прутки соединяют сжатые и растянутые зоны и должны защитить конструкцию от наклонных трещин, которые появляются из-за скалывающих напряжений.
• Продольный. Арматура берет на себя растягивающее напряжение, позволяет избежать вертикального растрескивания зоны.

Арматура может монтироваться несколькими способами:

• штучно – к данному подходу прибегают в частном строительстве;
• в виде сетки – используются готовые изделия из переплетенных прутков;
• в виде каркаса – этот подход необходим для создания балок, колонн.

По условиям применения арматура может быть:

• напрягаемой;
• ненапрягаемой.

В предварительно напряженных конструкциях и изделиях из железобетона в качестве рабочей задействуется напрягаемая арматура. Ее диаметр выбирают, опираясь на расчеты усилия и нагрузки. Помимо рабочей, есть и другие типы подобных каркасов:

• Конструктивный/распределительный – сечение определяется в соответствии с минимальным процентом армирования. В данном случае стержни защищают конструкцию от колебаний температуры, усадки, расширения.
• Монтажный – связывает изделия предыдущего вида в сетках и каркасах.
• Анкерный – представляет собой разнообразные закладные элементы.

По способу изготовления выделяют такие виды арматуры:

• Стержневая. Имеет сечение 6–80 мм и изготавливается методом горячего или холодного проката.
• Проволочная. Имеет диаметр до 10 мм, производится при помощи холодной протяжки прутьев через ряд отверстий – их размеры постепенно уменьшаются, благодаря чему уменьшается толщина и увеличивается длина заготовки.
• Канатная. Изготавливается из проволоки и имеет диаметр 6–15 мм. Арматура данного типа отличается высокой прочностью при условии, что на ней нет вмятин. Кроме того, не допускаются обрывы заготовки в процессе производства.

По внешнему виду арматура может быть:

• гладкая;
• периодического профиля – эта разновидность имеет характерные выступающие насечки или ребра.

Изготовители предлагают несколько типов периодического профиля, которые отличаются принципом рифления поверхности металла. От данной особенности зависит степень сцепления арматуры с бетоном. Сегодня можно купить арматуру с такими видами профиля, как:

• Серповидный. Выпускается чаще всего европейскими фирмами.
• Кольцевидный. Производится по ГОСТ 57-81.
• Смешанный. Является относительно новым типом, обеспечивает увеличение сцепления на 20 % и жесткости арматуры на 30 %. Подобный профиль имеют изделия марки А500.

Маркировка арматуры

Маркировка необходима, чтобы прутки разных видов могли использоваться для решения конкретных задач.

Толщина изделия влияет на его характеристики, но ключевые механические свойства определяются технологией производства.

Для обозначения арматуры используются следующие заглавные буквы:

• А – является признаком изделий, изготовленных холоднокатаным или горячекатаным методом и упрочненных термически.
• В – указывает на стальные пруты, которые были деформированы в холодном состоянии.
• К – свидетельствует о наличии гальванического покрытия, защищающего металл от появления ржавчины.
• С – говорит о том, что стержни могут соединяться при помощи электрической сварки.
• Т – обозначает, что сталь упрочнялась термически либо механически.

Цифры в маркировке арматуры свидетельствуют о текучести материала в мегапаскалях. Чем они выше, тем больше уровень надежности и прочности. Для обозначения стальных прутков, упрочненных термическим методом, используют маркировку А240–A1000.

Нужно учитывать, что интересующие нас изделия бывают четырех классов:

• А1. Монтажная и распределительная арматура диаметром 4–40 мм, которая производится из стали Ст3.
• А2. Рифленые прутки с сечением 10–80 мм, изготавливаемые из углеродистых сталей Ст5, Ст18.
• А3. Стержни имеют диаметр 6–40 мм и состоят из низколегированной стали 25, 32, 35. Наиболее активно используются как элемент стандартных конструкций из железобетона.
• А4. Рифленая и гладкая арматура диаметром 6–32 мм, в составе которой присутствуют легирующие компоненты. Для изготовления прутков используют материалы высокой прочности, такие как 20ХГСТ, 20ХГ2Ц, 30ХГ2С. Изделия класса А4 применяются в конструкциях, которые скрепляются сваркой.

Правила выбора арматуры

Для создания монолитных ленточных фундаментов применяют преимущественно арматуру периодического профиля класса А-III (А400), изготовленную из стали 35ГС, 25Г2С. Речь идет о профилях круглого сечения с парой продольных ребер и поперечными выступами, которые идут по трехзаходной винтовой линии. Благодаря периодическому профилю достигается лучшее сцепление металла с бетоном. Тогда как гладкие прутки рекомендуется использовать как обвязку или хомуты для продольных стержней.

Для данного класса арматуры предусмотрена маркировка А400, а предел текучести составляет 390 Н/мм2. Эта разновидность считается устаревшей, поскольку в 1990-е годы Европа стала использовать единый класс свариваемой арматуры с пределом текучести 500 Н/мм2. Главным преимуществом арматуры А500С перед А400 (А-III) является возможность сократить расход стали в процессе строительства более чем на 10 %.

У российских производителей можно купить арматуру А400 и А500С периодического профиля с кольцевыми и серповидными выступами. Выбор кольцевого профиля позволяет добиться более прочного сцепления металла с бетоном, тогда как серповидный положительно сказывается на выносливости стержней к повторяющимся нагрузкам.

Нельзя сваривать арматуру класса A-III (А400), так как локальное воздействие высокой температуры вызывает ослабление структуры металла в области сварки. Также страдают прилежащие участки – структура стали меняется в обе стороны от шва на расстоянии, равном четырем диаметрам арматуры.

Сварке подлежат предназначенные для этого классы изделий, такие как А400С, А500С. Сваривание перекрестий арматуры, согласно нормам Американского института бетона, чревата надломом стрежней.

Бывает, что класс арматуры неизвестен, но нужно соединить сварным способом продольные стрежни. Тогда перед выполнением операции 45–55 % длины прутков нагревают до +200 °C. Таким образом удается сократить потери прочности металла. Минимальная длина шва составляет десять диаметров используемых стержней.

В бытовом строительстве наиболее активно используется продольная рабочая арматура диаметром 10, 12, 14, 16 мм. Среди видов поперечных монтажных прутков наиболее распространены изделия с сечением 6 и 8 мм.

Собираясь купить арматуру, важно перевести погонные метры в тонны, поскольку такие материалы обычно продаются на вес. Для этого можно использовать калькулятор металлопроката или таблицу расчета арматуры. Количество метров в тонне определяется диаметром стержней – чем этот показатель меньше, тем больше метров вы получите при покупке тонны.

Использование арматурного каркаса в строительстве позволяет создавать надежные, прочные конструкции, способные служить в течение продолжительного времени. Поэтому так важно задействовать арматуру при закладке фундаментов и изготовлении других элементов зданий.