Проблема повышения прочности строительных конструкций никогда не теряет своей актуальности для любых категорий возводимых объектов. Поэтому, исследованию известных методов армирования кирпичной кладки всегда уделяется повышенное внимание. Владение основными приемами усиления конструкций позволяет продлить сроки использования строящихся объектов и повысить безопасность их эксплуатации.
Преимущества и недостатки монолитно-каркасной технологии
Монолитные армированные стены имеют такие преимущества:
- цельная конструкция без швов прочная и надежная, ее не продувает, не образуются температурные мосты;
- гладкая ровная поверхность позволяет приступить к отделочным работам без предварительной подготовки;
- сооружения здания в короткие сроки;
- монолитные дома имеют свободную планировку;
- повышенный срок службы железобетонных сооружений;
- сложные архитектурные криволинейные элементы и арки выполняются достаточно легко.
Недостатки монолитных стен:
- низкая звукоизоляция;
- обязательное утепление стен;
- способность бетона проводить вибрации.
В чем необходимость армирования?
Для того чтобы повысить прочность бетона и сократить его количество, используют арматуру. В теории, в роли арматуры может выступать любой материал. Но на практике чаще всего используют сталь и композит.
Композит — это комплекс материалов. Основой могут служить базальтовые или углеродные волокна, которые заливают полимером. Такая арматура обладает небольшим весом и не подвержена коррозии.
Сталь, по сравнению с композитом, имеет гораздо большую прочность и относительно невысокую стоимость. В процессе армирования монолитных стен используют швеллеры, уголки, двутавровые балки, рифленые и гладкие прутья. В случае создания сложных строительных конструкций для армирования применяют металлические сетки.
Арматура бывает разной формы. Но чаще всего в продаже можно встретить стержневую. При строительстве малоэтажных зданий обычно используют рифленые прутья. Они имеют низкую цену и отличное сцепление с бетоном, что делает их очень популярными среди покупателей. Стальные стержни, которые используют при строительстве монолитных конструкций, обычно имеют диаметр в диапазоне 12-16 мм.
Подготовительные работы. Муки выбора: сталь или композит?
Прежде чем приступить к заготовке арматурных прутков, следует определить с выбором материала арматуры. Несколько десятков лет в строительстве применялись исключительно стальные арматурные стержни и другой альтернативы просто не было. В 90-х годах прошлого столетия у абсолютного лидера в области строительной индустрии – стальной арматуры, появился сильный конкурент- композитная арматура, которая по некоторым техническим характеристиками намного превышает показатели традиционного продукта. Стальная арматура вследствие своих физико-механических свойств успешно справляется с растягивающими и сжимающими усилиями, легко монтируется и, самое главное, имеет доступную цену.
Но среди массы достоинств стальные стрежни имеют один большой минус:
- Подверженность коррозии.
- Повышенная электропроводность.
- Зависимость от электромагнитного воздействия.
Каждый их этих факторов оказывает отрицательное воздействие на арматурную сталь. Например, корродированные стальные прутья постепенно разбухают, вызывая увеличение растягивающих нагрузок на бетон. На поверхности железобетона начинают раскрываться деформационные трещины, монолит начинает крошится и ускоряется износа всей монолитной подпорной конструкции.
Многим частным застройщикам и дачникам, выбирающих арматуру для своей подпорной стены, понятие «композитная арматура» совсем незнакомо. Если не вдаваться в технические тонкости, композитными стержнями называют неметаллические арматурные прутья из прочных волокон стекла, базальта, углерода с пропиткой полимерными связующими и впоследствии отвержденные.
Композитные стержни маркируются по типу используемого волокна:
- Стеклопластиковая (АСП).
- Базальтопластиковая (АБП)
- Углепластиковая (АУП).
В процессе производства поверхность композитной арматуры обрабатывается кварцевым песком или подвергается процессу рифления. Такие мероприятия предназначены для лучшего сцепления композита с бетонной смесью.
Плюсы композитных арматурных прутьев:
- Прочность на растяжение в 2,5 -3 раза превышает показатели стальных арматурных изделий.
- Небольшой удельный вес.
- Отличная стойкость в условиях применения в агрессивной среде.
- Композитные прутья не подвергаются процессам коррозии и не коробятся.
- Монтаж проводится без использования сварочного аппарата.
- Стоимость композитных прутьев в три раза дешевле, чем стоимость стальной арматуры.
Для более подробного сравнения технических показателей арматуры из стали и композита рекомендуется ознакомиться со сравнительной таблицей этих двух типов арматурных стержней.
| Вид арматуры | Ед. измерения | Стальные арматурные стержни класса А 3 | Композитная арматура АСК |
| Материал | Сталь | Стеклопластик | |
| Прочность на растяжение | Мпа | 390 | 1000 |
| Показатель упругости | Мпа | 200 000 | 50 000 |
| Теплопроводность | Вт/м | 46 | 0,46 |
| Коэффициент линейного расширения | αх10-5/°C | 13 — 15 | 9 — 12 |
| Плотность | Т/М3 | 7,85 | 2,0 |
| Устойчивость к коррозии | Низкая | Высокая | |
| Диаметры | От 6 до 16 | 4 — 20 | |
| Длина | До 12 метров | По личной заявке покупателя | |
| Долговечность | Согласно нормам СНиП | До 80 лет |
Как видно из сравнительной таблицы, композитная арматура мало в чем уступает привычной стали. И если необходимо возвести небольшую подпорную бетонную стенку в частном дом или декоративное поддерживаемое сооружения в саду или даче, можно без всякого риска использовать композитные арматурные изделия. Строительство массивных подпорных сооружений большой высот лучше всего армировать привычной стальной арматурой.
Нюансы армирования
При самостоятельном армировании монолитных стен следует учесть такие факторы:
- При создании арматурной сетки лучше всего применить новые стальные стержни, потому что они могут выдержать большие нагрузки.
- В случае обнаружения ржавчины на новых стрежнях не следует ее удалять. Это может привести к ухудшению сцепки бетона и прутьев.
- Чтобы разрезать стержни, лучше всего применить болгарку. Если стрежень нужно согнуть, то место сгиба предварительно прогревают непосредственно перед самой манипуляцией. Но это делать крайне не рекомендуется. Как в случае со сваркой, материал теряет прочность.
- Если уже бетон был залит в опалубку, то арматуру ставить нельзя. В случае если порядок работ не соблюден, то весь процесс нужно начинать сначала.
- Наращивать арматурную сетку по длине или высоте также не рекомендуется, так как при сильных нагрузках в местах наращивания могут образоваться разрывы. Если же таких нагрузок не предвидится, то нужно выполнить эти работы максимально качественно.
На стены помещений, расположенных ниже уровня грунта, будет сильная нагрузка. Поэтому для монтажа сетки нужно выбрать качественную арматуру стандартных размеров, а узлы армирования монолитных стен стоит выполнять из специальной проволоки.
Как избежать ошибок при создании армирующего каркаса
Ошибки могут совершаться на любом этапе строительства, армирование фундамента не является в этом случае исключением. Даже малейшие недочеты могут способствовать разрушению плитного основания или усложнить процесс бетонирования. Следовательно, необходимо подробнее узнать, какие ошибки совершаются на этапе армирования, чтобы полностью избежать их или свести к минимуму.
- Самой главной ошибкой при армировании фундаментной плиты можно назвать неправильные расчеты предполагаемой нагрузки на фундамент или их отсутствие. Ведь на основании этих данных выбираются размеры арматурных прутьев, определяется схема расположения арматуры.
- Прутья арматуры соединяются встык. Такой метод не может гарантировать прочности конструкции, поэтому рекомендуется соединять элементы внахлест, длина должна быть не меньше 15 диаметров.
- В процессе укладки армирующего каркаса прутья расположены в непосредственной близости к почве или воткнуты в нее. В результате пучения или подвижек грунта происходит врезание арматуры в грунт, что приводит к образованию коррозии на прутьях. Это явление снижает прочность каркаса и всего основания.
- Несоблюдение правил расположения прутков также может стать причиной разрушения плиты. Рекомендуемое расстояние между прутьями должно быть не более 40 см, а в некоторых ситуациях этот параметр снижается до 20 см.
- Если торцы арматуры не имеют защитного покрытия, то под воздействием влаги из бетонного раствора может образоваться коррозия элементов.
- Большое значение имеет правильное армирование под несущими стенами и в углах строения.
- Установка каркаса проводится не на фиксаторы, а на деревянные бруски или другие нестандартные элементы. Они не только нарушают целостность бетона, но и способствуют проникновения влаги к металлическим элементам.
Армирование фундаментной плиты
Армирование фундаментной плиты — это очень ответственный и сложный этап. Но при соблюдении правил и точном выполнении расчетов можно самостоятельно осуществить этот процесс.
Опалубка и ее монтаж
Возведение монолитных стен происходит с помощью опалубки. По своей сути — это форма для заливки бетонной смеси. Делится конструкция на два вида:
- съемная — удаляется после застывания бетонной смеси;
- несъемная — является частью стены, придавая ей дополнительные качества.
Чаще всего применяют опалубки из вспененного полистирола. Он выпускается в виде блоков, которые соединены замками. Пенополистирол утепляет слой бетона и увеличивает звукоизоляцию.
Монтаж несъемной опалубки достаточно прост:
- На гидроизоляционный слой фундамента укладывают блоки опалубки. Это нужно сделать таким образом, чтобы сквозь них проходила арматура, скрепленная с фундаментом. В процессе укладки первого ряда блоков оформляются откосы для дверей и отводы внутренних стен.
- Второй ряд блоков должен перерыть все вертикальные швы первого ряда. То есть способ укладки очень похож на кладку кирпича. Замки, находящиеся внизу и вверху кромок, должны соединяться без зазоров.
- Третий ряд — самый важный. Именно по нему выравниваются все слои блоков.
На количество необходимого материала влияет площадь, которую будут заливать бетонной смесью, и толщина стенок. Чем больше будет бетона, тем больше нужно опорных стенок.
По сути, процесс расчета опалубочной системы не сложен. Размер конструкции вычисляют способом деления на высоту и ширину доски. К примеру, среднее количество досок для монтажа 1 м3 опалубки — 40-43 шт.
Типичные размеры блоков из пенополистирола:
- длина — 1,2 м;
- ширина — 25 или 30 см;
- высота — 25, 30 или 40 см;
- толщина внутренней стенки — 5 см;
- толщина наружной стенки — 5 или 10 см.
Выполнение отгибов
К местам стыков и расположения отгибов стержней предъявляются специальные требования, так как они определяют прочностные характеристики. Определяя место загиба прутка, соблюдайте рекомендации:
- выдерживайте величину интервала от загиба до внешней поверхности (не более 50 миллиметров);
- не применяйте короткие прутки, имеющие один наклонный участок и свободно расположенные в каркасе («плавающие» стержни);
- обеспечьте величину угла изгиба к оси изделия на уровне 45 градусов. Допускается увеличение для высоких конструкций (более 80 см высотой) значения угла до 60 градусов, а для низких, работающих при точечных усилиях, уменьшение до 30 градусов;
При размещении отгибов надо следить, чтобы на участке, где их ставят по расчету, в любом сечении, нормальном к оси балки, был по крайней мере один отгиб
- производите отгиб на одном продольном прутке в каждой из плоскостей каркаса изделия, имеющего ширину меньше 20 сантиметров. При увеличении ширины изделия загните не менее 2-х прутков в каждой плоскости;
- располагайте отогнутые части стержней симметрично относительно оси;
- определяйте расчётным путём интервал между наклонными участками прутков, расположенных в разных плоскостях каркаса.
Армирование монолитных стен и простенков
Процент армирования от сечения стены около 10 %. Для этого процесса применяют армирующие сетки из стали или каркас (для повышенной прочности).
Укрепление арматурой чаще всего выполняют по горизонтали и вертикали. Для этого используют прутья диаметром 6-8 мм. Располагают их симметрично у боковых стен. Горизонтальные стержни с вертикальными у противоположных боковых стен соединяют поперечными связями. Нужны такие соединения для того, чтобы предотвратить выпучивание вертикальной арматуры. Армирование углов монолитной стены выполняется обязательно. Для этого желательно использовать П-образные хомуты. Они дают необходимое скрепление концов горизонтальных стержней и защищают вертикальные от выпучивания.
Простенок — это часть стены между двумя проемами (окна, двери). Армирование маленьких простенков в монолитных стенах происходит с помощью плоских сеток, монтируемых с двух сторон. В случае если перекрытия сборные, то используют сборный каркас. Плоские стенки первого простенка нужно объединить пространственными каркасами соединив стержни.
Какая арматура нужна для плитного фундамента
Любой пруток, использующийся в каркасе фундамента, должен соответствовать требованиям ГОСТ 5781 от 1982 года. Однако у арматуры, как и у большинства конструкционных материалов, существует классификация:
- AIII – соответствует маркировке A400 и А500, имеет переменное сечение, в народе именуется «рифленкой»;
- AII – соответствует действующему классу A300, сечение периодическое, разряженное;
- AI – новая маркировка A240, профиль гладкий.
Для фундамента используют арматуру A400 (AIII), имеет серповидный профиль.
В продаже вы чаще всего встретите стержни класса A500С (для сварных сеток, каркасов) либо A500. Арматура с индексом С на конце подходит для сварки и для вязки, без индекса — только для вязки.
Рекомендуем прочитать подробнее: Какая арматура нужна для фундамента.
Ввиду сложности расчетов и небольших габаритов зданий в малоэтажном строительстве рекомендуется упрощенная схема. Две сетки на расстоянии 10 см по вертикали минимум с одинаковыми ячейками. Если застройщик хочет сэкономить на заливке плиты, расчет следует заказать специалистам, которые сделают расчет минимально необходимого армирования, применят тонкую арматуру в центре фундамента, усилят периметр, места прохождения внутренних стен.
Если размеры фундамента больше 3 м по любой стороне плиты, рекомендуется использовать прутки минимум 12 мм. Для определения минимально возможного сечения применяется методика:
- расчет сечения плиты – длина, умноженная на толщину (например, 6 м х 0,3 м);
- вычисление минимально допустимой площади прутка в сечении – предыдущая цифра делится на процент армирования минимальный (0,3% для бетона В20, 0,15% для марки В22,5, 0.1% для марки В15), для этого примера 1,8 м²/0,15 = 27 см²;
- расчет площади арматуры в каждом ряду – полученный результат делится пополам (в примере 27/2 = 13,5 см²);
- определение минимально допустимого сечения прутка в зависимости от шага сетки (13,5 см²/ 31 стержень через 20 см для плиты длиной 6 м = 0,42 см²;
В ГОСТ 5781 имеется таблица сортаментов с сечениями арматуры разного диаметра. Например, для диаметров прутка 14 мм, 12 мм, 10 мм это значение составит 1,54 см², 1,13 см², 0,785 см², соответственно. Таким образом, даже 10 мм арматура обеспечивает вдвое большее значение процента армирования в сравнении с минимальным. Вязка производится в пятне застройки после раскладки порядно.
Шаблон для укладки арматуры.
Затем необходимо правильно подсчитать общее количество сортамента металлопроката каждого диаметра. Стержни продаются 11,7 м длины, нахлест при продольной анкеровке составляет 40 диаметров арматуры. Длина заготовки для каждого П-образного хомута равна 5 размерам толщины плиты, их количество совпадает с общим числом продольных, поперечных прутков в одной сетке. Пересчитать длину в килограммы можно по таблицам из того же ГОСТ, однако на каждом строительном рынке имеются аналогичные таблицы перевода.
Верхняя сетка укладывается на подставки, самыми популярными в частном строительстве являются:
- паук – П-образный хомут с изогнутыми в противоположных направлениях лапками;
- поддерживающий каркас – изогнутая под прямым углом решетка.
Длина каждой из них рассчитывается индивидуально с учетом 2 шт/м².
Паук из арматуры диаметром 8 мм, такие элементы необходимо изготовить заранее для укладки верхней сетки.
Типовая последовательность по армированию стен подвала
Укрепление стен подвала необходимо в любом случае и независимо от их толщины. Армирование монолитных стен подвала проходит следующим образом:
- Покупка проволоки диаметром 3 мм. Сетку для армирования можно купить в виде рулонов (наиболее распространенный вариант). Именно ее чаще всего применяют для стяжки пола или армирования стен.
- Подготовка инструмента. Обычно достаточно проволоки и кусачек. Но ускорит процесс вязки сетки пистолет для вязки арматуры. Он обладает электродвигателем, запускающим протяжку проволоки.
- Производятся нужные расчеты. Обязательно берется во внимание уровень залегания подземных вод при расчете толщины стен. Если армирование монолитной стены подвального помещения нужно провести ниже уровня грунтовых вод, то плита основания должна быть толщиной от 20 см и выходить за стены на 40 см. При условии, когда подземные воды далеки от основания, то требования следующие: толщина стен подвала с глубиной размещения 1,5-2,5 м может быть от 20 до 40 см, а нижняя стена может быть несиловая, и допускается выступ за контур постройки на 10 см.
- Очищение опалубки. По факту, это удаление строительной пыли и грязи из конструкции.
- Изготовление армирующей сетки. На этом моменте важно правильно определить размер ячейки. Для стен подвала он может быть в диапазоне 25-35 см. Соответственно, чем меньше звено, тем прочнее и надежнее сетка. Но ячейки менее 5 см не допускаются, так как возможно возникновение пустот при заливке бетонной смеси.
- Прокладка арматурной сетки в опалубку. Необходимую прочность монолитной стене придаст армирование сеткой в два слоя. Важно, чтобы диаметр проволоки был не меньше 12 мм, а шаг и по горизонтали и по вертикали не больше 40 см. Оба слоя сетки нужно соединить в шахматном порядке через каждые две ячейки. Для соединения используют проволоку такого же диаметра. Кроме того, арматура и ее элементы не должны соприкасаться со стенками опалубки.
- Проверка правильности монтажа армирующей сетки. Арматура должна быть размещена строго вертикально. Допустимое отклонение 1-2 мм. Причина этого — давление почвы на стены подвала. Правильность расположения можно проверить строительным или лазерным уровнем.
- Заливка бетона и засыпание почвы возле стен. Чтобы обеспечить антикоррозийную защиту арматуры, в бетон добавляют специальные растворы.
Общие рекомендации
Определившись с применяемым для вязки инструментом, заготовив необходимые материалы и выполняя работы, руководствуйтесь следующими рекомендациями:
- обеспечьте одинаковое расстояние (4-5 см) от горизонтально расположенных элементов каркаса усиления до почвы, используя деревянные подкладки или неметаллические опоры. Прутки не должны касаться грунта на дне траншеи;
- неподвижность перпендикулярно расположенных стальных прутьев при фиксации проволокой можно обеспечить, используя несложное приспособление, зажимающее концы стержней досками;
- вертикально расположенные прутья, предназначенные для фиксации горизонтальных стержней, не забивайте в почву. Применяйте неметаллические подстаканники, что позволит предотвратить контакт прутков с грунтом и надежно защитить его бетоном от коррозионных процессов;
- проверьте надежность фиксации элементов каркаса с помощью проволоки. Ошибки в фиксации стержней – незначительно влияют на расположение контура усиления при ручной заливке. Однако, применение бетононасоса, подающего состав под давлением, способно повлиять на расположение элементов, раздвигая их или смещая конструкцию;
- дополнительно проверьте надежность крепления стержней в углах каркаса, которые являются уязвимым участком любого фундамента. Не допускаются расположенные под прямым углом концы прутков, которые должны иметь загибы;
- критерием правильно выполненных работ по вязке является неподвижность пространственной конструкции под воздействием человеческого веса;
обеспечение конструкцией усиления поставленных задач возможно при правильном подборе сортамента прутьев, определении расположения и количества элементов, согласно предварительно выполненным расчетам.
Усиление проемов
Любой проем является слабым местом конструкции. Поэтому периметры оконных и дверных проемов обязательно укрепляют дополнительно. Если это сделать неправильно, то конструкция растрескивается и деформируется.
Размеры и тип металлоконструкций для усиления проемов подбирается согласно точным расчетам. Нужно учитывать все параметры, которые влияют на целостность конструкции здания: материал стен, этажность, размер проема, тип основания, вес кровли.
Существует несколько способов армирования проемов в монолитной стене:
- Армирование в один ряд с использованием швеллеров. Это стандартный способ, который заключается в анкерном креплении к стене металлической рамы. Ширина швеллера должна немного больше ширины стены.
- Двухрядное армирование. Суть заключается в накладке двух швеллеров на стену, которые потом дополнительно крепятся и привариваются к металлическим пластинам.
- Усиление с помощью уголков. К краям проема крепятся металлические элементы. Их внутренняя часть соединяется с помощью полосы, которая зафиксирована в стене. Стойки в таких случаях стягивают шпильками или сваривают.
- Коробковое усиление. Швеллеры приваривают параллельно и вертикально. В качестве верхнего элемента служит силовой двутавр.
- Армирование из уголка. Применяют, когда необходимо усиление нестандартных проемов и отверстий.
- Комбинирование способов. Зависит от конструктивных особенностей проемов.
Армирование отверстий в монолитной стене — довольно сложный и ответственный процесс, тем более когда проем необходимо сделать в несущей стене. Неправильно выполненное устройство проема может привести к значительному снижению надежности здания. Поэтому такие процессы лучше производить с помощью специалиста.
Краткий алгоритм усиления проемов:
- Разметка будущего отверстия и армирования.
- Установка временных подпорок.
- Непосредственное усиление с использованием металлических профилей.
- Резка.
Армирование цокольного этажа
Нулевой этаж чаще всего имеет высоту от 1,5 до 2,5 м. Армирование монолитной стены цокольного этажа проходит следующим образом:
- Устанавливают несъемную опалубку из пластика. Она одновременно служит и утеплителем для стен.
- При установке опалубки прокладываются проемы для окон и дверей, а также гильзы из металла для прокладки коммуникаций.
- Армировать нужно в продольном направлении стен. При этом металлические стержни связываются с уже установленными вертикальными прутьями. Сечение стержня не менее 10 мм.
- При наличии необходимой техники и материалов бетон лучше заливать сразу же. Если возможности такой нет, то бетонную смесь заливают слоями. При втором варианте каждый последующий слой заливается через трое суток после предыдущего. Набор требуемой твердости происходит в течение 28 суток.
- После окончательного затвердения можно приступать к дальнейшим строительным работам.
Защитный слой
Толщина защитного слоя бетона для арматуры назначается для исключения просачивания влаги к стальному каркасу, ее воздействия на стержни, обеспечения правильную работу арматуры в массиве бетона. Помимо этого, величиной защитного слоя характеризуется также и огнестойкость железобетонного изделия.
Для балок, используемых в качестве элементов сборных конструкций, устанавливаемых в фундаментах, толщина защитного слоя для продольной арматуры принимается равной её диаметру, но не менее 30 мм.
Требуемая толщина обеспечивается за счет использования специальных фиксаторов для арматуры, фиксирующих армирующий каркас в неподвижном положении в процессе заливки бетона в опалубку.
Пример установки фиксаторов защитного слоя под арматурный каркас монолитной балки.
Если сечении конструкции менее 250 мм, величину защитного слоя для поперечной арматуры допускается назначать 10 мм и более. При большей величине сечения защитный интервал должен составлять не менее 15 мм.
