Главное требование, которое предъявляется к бетонным конструкциям – это прочность и долговечность. Чтобы монолитная постройка не деформировалась в ходе усадки, в процессе заливки бетонного раствора, устанавливается специальный металлический каркас – производится армирование бетона. Для создания такого армопояса используются стальные пруты, которые связываются между собой проволокой или свариваются. Сварка арматуры считается наиболее надежным креплением, поэтому рассмотрим ее подробнее.
Виды сварки арматуры по ГОСТ
Согласно нормативу ГОСТ 14098-91 стыкование арматуры бывает:
- электрошлаковым полуавтоматическим;
- ванно-шовным;
- электродуговым ручным;
- контактным;
- ванным.
При этом само сварное соединение может быть:
- нахлесточным (при электродуговой ручной сварке);
- стыковым;
- тавровым (точечная контактная сварка, для которой используется один электрод в ванне).
Рассмотрим наиболее распространенные методы сварки арматуры подробнее.
Основные методы армирования
Надежное соединение арматуры производится с использованием одного из трех методов:
- электродуговая или контактная сварка;
- опрессовывание стержней арматуры;
- соединение с помощью вязальной проволоки.
Сварка арматуры выполняется несколькими способами, но имеет недостатки. Основным недостатком является нарушение структуры металла из-за его разогрева и снижение прочности в месте шва.
Такой стык плохо работает на изгиб. При некачественном шве стык может повредиться при заливке детали бетонной массой. Поэтому на грунтах с большим уровнем подвижек (плывуны, болотистая местность) использовать этот метод не рекомендуется.
Надо заметить, что при использовании контактного метода и готовых каркасов сварка может применяться и в таких сложных условиях. Основное достоинство сварки арматуры – это скорость и высокий уровень производительности.
ГОСТ 14098 рекомендует использовать арматурные стали с индексом С. Изделия с такой маркировкой позволяют обеспечивать высокое качество стыка.
Сварка внахлест
Такая технология чаще всего используется для элементов армокаркаса, которые не подвергаются повышенным нагрузкам. Это означает, что подобная сварка арматуры для фундамента не подойдет. Тоже самое касается и конструкций, испытывающих большие нагрузки на изгибах. Подобный тип соединения считается самым ненадежным и наименее прочным.
Принцип такого стыкования металлических стержней заключается в соединении прутков в продольной плоскости, при смещении их концов до 30 см друг на друга. Чем больше делается нахлест, тем большей прочностью будет обладать свариваемая конструкция.
Сварка арматуры внахлест выполняется с двух сторон соединения, что может вызвать неудобства, если один из сварочных швов будет находиться сверху, а другой снизу. В этом случае до нижнего шва бывает очень сложно добраться.
Полезно! Чтобы стержни лучше стыковались их концы необходимо зачистить с помощью железной щетки и обработать абразивными инструментами, чтобы стыкуемые поверхности были плоскими.
Сваривать каркасы арматуры нужно в определенном режиме, который будет зависеть от сечения металлических стержней. Допустим, вы используете изделия диаметром 5-8 мм. В этом случае для сварки необходимо использовать электроды с сечением 3 мм. Для стержней на 8-10 мм, потребуется расходник на 4 мм. Если диаметр прутков более 10 мм, то применять нужно электроды диаметром 5 мм.
Полезно! Электроды для сварки арматуры внахлест можно использовать любые, но чаще всего строители применяют расходники АНО и МР.
Также необходимо учесть силу тока, которая потребуется для стержней разного диаметра:
- для стержней диметром 5 мм, потребуется 200 А;
- 6 мм – не более 250 А;
- 8 мм – 300 А;
- 10 мм – 350 А;
- 20 мм – 450 А.
Подробнее о нахлесточном соединении смотрите в видео:
Правила подбора электродов
Для сварения арматурных прутков рекомендуется использоваться электроды марок Э42, СМ-11, АНО-5, АНО-6, ВСЦ-4, УОНИ-13. Преимущества — высокое качество сварного шва, минимальный расход во время сварочных работ, хорошая температурная устойчивость, отсутствие коррозийного риска. Электроды этих марок могут работать при низких температурах окружающей среды, что будет весьма кстати в зимнее время. Для сварения стандартной арматуры диаметром 5-10 миллиметров применяются электроды диаметром 2-4 миллиметра. Для более крупных запчастей применяются электродные детали диаметром 4-6 миллиметров.
Также не забудьте проконтролировать силу сварочного тока:
- Для работы с популярными электродами диаметром 3 мм марки Э42 или СМ-11 лучше применять ток силой от 100 до 150 ампер. Для более толстых электродов силу тока нужно увеличить до 150-220 ампер (4 мм) или до 180-290 ампер (5 мм).
- Электроды АНО-5 и АНО-6 диаметром 4 мм варятся с помощью тока, сила которого составляет 170-220 ампер. Если диаметр составляет 5 мм, то силу тока нужно увеличить на 40-60 ампер.
- Маломощные электроды ВСЦ-4 варятся с помощью небольшого тока — 90-100 ампер (диаметр 3 миллиметра) или 120-150 ампер (диаметр 4 миллиметра).
- Также на рынке Вы можете встретить новые электроды марки УОНИ-13. Их следует варить слабым током — для устройств диаметром 2 миллиметра нужно применять ток силой 30-50 ампер. За каждый дополнительный миллиметр диаметра нужно увеличить силу тока на 50-70 ампер.
Точечная контактная сварка
В этом случае процесс стыковки стрежней происходит в автоматизированном и механизированном режиме. Контактная сварка арматуры считается самой быстрой, за счет повышенной производительности. Однако, у этого метода есть два весомых недостатка:
- Варить стержни можно только в цеху, соответственно выполнять сварочные работы непосредственно на объекте невозможно.
- Сварочное оборудование отличается большой массой, а аппараты расходуют много электроэнергии.
Технология контактной сварки основывается на том, что ток хорошо проходит через металлические тела. В местах, где сопротивление повышенное (в точках стыкования стержней) происходит большее выделение тепловой энергии, за счет чего прутки плавятся и соединяются.
Существует два способа сварки контактного типа:
- непрерывное оплавление (применяется при использовании арматуры высшего класса А-1);
- оплавление с перерывами, при учете предварительного нагрева прутков (применяется для остальных классов арматуры).
Если армирующий каркас сваривается с непрерывным оплавлением, то для этого потребуется плотность тока от 10 до 50 А/мм2. В этом случае на сварку уйдет не более 20 секунд (в зависимости от сечения стальных прутьев).
Также необходимо учитывать удельное давление зажимов, которое также будет зависеть от сечения и класса стержней. Например, для арматуры высшего класса А-1 потребуется давление от 30 до 50 МПа, а для стержней А-2 необходимо будет увеличить этот показатель до 60-80 МПа.
Полезно! Перед использованием губок для сварки их нужно зачищать или менять, так как от этого будет зависеть качество проводимых работ.
Сваренные швы, произведенные контактным методом сварки необходимо проверять визуально. Если поученный стык напоминает приплюснутую конструкцию, оснащенную бортиками между двумя концами стержней, то работа была выполнена качественно. Если же на стыке образовалась бочкообразная конструкция, то подобное соединение не будет надежным.
Какую арматуру использовать для сварки каркасов?
Для сварки при изготовлении армокаркасов используют горячекатаные прутки марки Ап600С, А800С, Ат1000С, А600С, А500С, А400С и А240, а также холоднодеформированная арматура класса В500С и Вр-1. Сварку проводят электродуговым способом с формированием ванны или внахлест, так как соединения имеют оптимальное соотношение прочности и пластичности, а при нагрузках не деформируются и не лопаются, при условии что сварочные работы выполнены по технологии.
Все классы арматуры приведенные выше имеют периодический профиль, кроме А240, она гладкая.
Подходящие по диаметру прутки для дуговой сварки – 10 до 40 мм, подбираются под каждый проект индивидуально в зависимости от требований к прочности конструкции и другим механическим характеристикам. Контактную сварку можно применять для стержней диаметром от 3 до 40 мм, в зависимости от класса используемой арматуры.
При создании арматурных каркасов используют поперечные и продольные элементы. Подбирают их так, чтобы сечение поперечных прутков было меньше, чем у продольных.
Особенности ванной сварки
Суть этой технологии заключается в оплавлении стальных стержней, которые погружаются в специальную форму из стального низкоуглеродистого материала – ванночку (можно изготовить самостоятельно или купить готовую матрицу). После этого концы прутков арматуры плавят электродами (с сечением 5-6 мм) при довольно сильном токе порядка 450-550 А. Когда оплавленный жидкий металл заполняет ванночку, происходит соединение арматурных стержней, которые превращаются в единый пруток, сечение которого будет зависеть от габаритов формы.
Полезно! Если сварка арматуры ванным способом выполняется при пониженных температурах, то мощность тока необходимо увеличить на 15%.
Подобная сварка подходит для колонн, фундамента и других конструкций, на которые будут приходиться большие нагрузки. Кроме этого, такой метод используется для:
- крупных арматурных изделий (диаметр прутков 2-10 см);
- армирования в виде решетки (когда каркас укладывается несколькими рядами);
- стыковки фланцев, изготовленных из стальных полос наибольшего сечения;
- соединения каркасов сложного типа.
Использование ванночки для сварки арматуры, позволяет стыковать стержни как горизонтальным, так и вертикальным методом. Благодаря этому значительно упрощается процедура создания швов, кантовка конструкции не требуется.
Как выглядит процесс сварки этого типа, наглядно показано на видео:
Рассмотрим подробнее ванный метод соединения армирующих элементов.
Можно ли применять сварку?
Использовать сварные соединения при армировании фундаментов не запрещено правилами СНиП. Но существует ряд важных условий, которые обязательно нужно соблюдать при сварке арматуры для фундаментных конструкций:
Необходимо очень тщательно контролировать качество металлических прутьев, которые будут использоваться при создании армирующей решетки.
Изделия не должны иметь никаких дефектов и очагов коррозии. Из-за ржавчины может резко ухудшиться прочность и надежность сварных соединений.Если на стальных стержнях присутствует коррозия, их нужно заменить новыми или тщательно очистить от оксидов.
- Перед проведением строительных работ необходимо в обязательном порядке проводить на стройплощадке геодезические исследования, анализировать свойства грунтов и сейсмическую обстановку. Сварку можно использовать только в фундаментах зданий, которые возводятся на почвах с минимальной усадкой.
Повышенная сейсмическая активность и продолжительная усадка грунта могут приводить к нарушению целостности сварных соединений. В таких случаях данный способ является недопустимым. - Арматуру нужно варить только методом точечной сварки. Шовная, рельефная, дуговая (бесконтактная) и другие виды сварки не рекомендованы, поскольку при использовании таких технологий можно пережечь арматуру. Это плохо отразится на свойствах металла и, соответственно, на прочности фундаментного каркаса.
Электросварка в ванну
Ванная сварка – это эффективный и надежный метод неразъемного соединения армирующего слоя фундамента. При этом способе концы заготовок соединяются встык и располагаются в специальной металлической форме, сделанной с учетом диаметра стержня.
Затем сварщик заполняет сварочную ванну расплавленным металлом, при остывании которого получается надежное и прочное соединение прутков.
Перед работой необходимо зачистить края деталей щеткой и подобрать ванночку подходящего диаметра. Ванночки изготавливаются в промышленных условиях и выпускаются в соответствии с сечением арматуры.
Возможно, изготовление таких приспособлений самостоятельно из листового металла толщиной около 2 мм. Главное, оставить небольшие зазоры для прохода расплава и полного заполнения ванны.
Затем арматуру выкладывают на ровную поверхность, вкладывают концами в ванночку и поджимается струбцинами для сварки. Детали сваривают и дают шву остыть.
Преимущества и недостатки способа
В процессе сварочных работ при высоких температурах металл нагревается, в результате чего теряет основные свои характеристики: прочность и жесткость. Именно поэтому существуют разногласия в применении данного метода в строительстве фундамента под сооружение. Сварочные материалы делятся на категории:
- каркасные конструкции;
- сетки, изготовленные методом сваривания;
- сварные стержни.
Прочность фундамента при правильном выполнении сварочных работ гарантирована. Профессиональные сварщики хорошо знают, что перед работой обрабатываемую поверхность арматуры необходимо предварительно подготовить.
Вязка специальной проволокой
Для армирования фундаментов частных домовладений рекомендуется связывать арматуру специальной вязальной проволокой. Это достаточно простой и доступный метод для малого строительства.
При этом необходимо уложить плети и состыковать их с небольшим нахлестом. Затем с помощью проволоки из низкоуглеродистой стали эти места надо связать и обтянуть с помощью специального инструмента.
Такой каркас из проволоки и арматуры обладает высокой прочностью и не нарушает прочность основного металла. Стык получается подвижным и не разрушиться при проседании конструкции.
Но малая производительность не позволяет применять этот метод в многоэтажном строительстве, поэтому вяжут арматуру на небольших фундаментах.
