Арматура. Виды и применение. Плюсы и минусы. Особенности

На какие классы подразделяется арматура

Арматурный прокат изготавливается и маркируется в соответствии с отраслевым государственным стандартом. Его маркируют сочетанием букв и цифр.

Он подразделяется на три основных класса:

• А – стержневая арматура, предназначенная для формирования основного каркаса;
• Вр – проволочная арматура, используемая для соединения между собой главных элементов;
• К – канатная арматура, являющаяся важнейшей частью изготавливаемых в заводских условиях предварительно напряженных железобетонных деталей и конструкций. Ее редко применяют в индивидуальном строительстве.

Следующий за буквами цифровой индекс может иметь значение от 1 до 6. Чем он выше, тем прочней изделие. В настоящее время происходит постепенный уход от советской системы маркировки, поэтому нередко один и тот же материал может обозначаться двумя способами. Помочь соотнести старые и новые названия призвана таблица №1.

Таблица 1. Виды арматуры и их наименование

Тип арматуры закладывается еще на стадии проектирования железобетонного изделия. При этом определяется способ соединения отдельных элементов в единый каркас. На практике для этого применяют электросварку или обвязку предназначенной для этого стальной проволокой.

Стержневая арматруа – класс А

Горячекатанная стержневая арматура является самой востребованной в монолитном строительстве. Ее подразделяют на классы, маркируемые А400, А600 и далее. При возведении фундаментов, испытывающих максимальные нагрузки, стержни не подвергают электросварке, а связывают между собой проволокой. В этом случае за счет некоторой подвижности удается избежать повышенных локальных напряжений.

Рассмотрим основные марки арматуры этого класса:

A I (А240) – гладкие стержни сечением от 6 до 40 мм. Они характеризуются высокой пластичностью и морозостойкостью получаемых монолитов. Их можно сваривать между собой или связывать проволокой.

A II (А300) – рифленые прутья диаметром от 10 до 80 мм. Их применяют в составе изделий из предварительно напряженного железобетона. Детали с ними в качестве каркаса редко дают трещины даже в результате длительной эксплуатации.

A III (А400) – наиболее распространенный вид арматуры для высотного и индивидуального строительства имеет вид гладких или рифленых стержней диаметром от 6 до 40 мм. Изделия с буквой «С» в маркировке пригодны под сварку.

A IV (А600) – используется для каркаса конструкций из предварительно напряженного бетона. Состоят из двух стальных сплавов. Имеют вид стержней сечением 10-32 мм.

A V (А800) – класс рифленых стержней из высокоуглеродистой стали диаметром от 6 до 36 мм, применяемых при изготовлении железобетонных изделий большой длины.

A VI (А1000) – стержни из низколегированной стали толщиной 6-32 мм, используемые при возведении напряженных монолитных сооружений.

Стержневую арматуру изготавливают в основном из углеродистой стали, являющейся общеупотребимым конструкционным материалом. Иногда в нее вводят небольшое количество легирующих добавок. Они даже при минимальной концентрации благотворно влияют на повышение эксплуатационных характеристик:

• механической прочности;
• пластичности;
• коррозионной стойкости в слабощелочной среде бетонных растворов.

Армирующий каркас из легированной стали хорошо проявляет себя в районах с повышенной сейсмической опасностью и в холодном климате. Его включают в состав наиболее ответственных объектов и сооружений, работающих в условиях знакопеременных динамических нагрузок.

Для повышения прочности прутков из углеродистой стали применяют процессы термообработки (закалка и отпуск). Упроченная таким способом арматура обозначается, как:

Ат.

Арматура, устойчивая к щелочному растрескиванию, — буквой:

К.

Изделия, которые можно подвергать сварке маркируются дополнительной буквой:

С.

Следует остановить свое внимание на наиболее популярных видах арматуры, предназначенной для сборки с применением сварки:

• Арматура А400С производится по технологии горячего проката. Толщина изделий может достигать 40 мм. Характерной конструктивной особенностью является наличие пары продольных ребер. Такая арматура нашла применение в малоэтажном строительстве.
• Арматура А500С – распространенный вид арматуры, усиленной термической обработкой. Ее применяют при производстве серийных железобетонных изделий, не предназначенных для эксплуатации под динамическими нагрузками.
• Арматура А600С – коррозионно-стойкий вариант стержней, полученных из углеродистого стального сплава с небольшой добавкой ванадия и молибдена. Материал нашел широкое применение на территориях, подверженных землетрясениям.

Арматура в виде проволоки – класс Вр

При изготовлении большинства железобетонных изделий может применяться холоднотянутая проволока обычного качества. В случае с предварительно напряженной арматурой требуется высокопрочная проволока особых сортов.

Проволочная арматура.

Арматура в виде каната – класс К

Канатная арматура наилучшим образом подходит для наиболее нагруженных железобетонных конструкций. Ее заливают бетоном в предварительно напряженном состоянии. Она лучше других способна компенсировать подвижки грунта, принимая на себя основной изгибающий момент, действующий на фундамент. Для увеличения продолжительности службы канатов их пропитывают смазочными составами или помещают в защитную оболочку полимерной природы.

Основные технические характеристики классов и марок строительной арматуры представлены в таблице №2.

Таблица 2. Нормативные показатели строительной арматуры

Сварные сетки

При проектировании железобетонных конструкций кроме се­ток, предусмотренных сортаментом, широко применяют индивиду­альные плоские сетки из стержней диаметром до 40 мм, например, для фундаментов.

Сварные каркасы применяют для армирования линейных эле­ментов (балок, колонн и т. п.). Они могут быть плоскими и про­странственными.

Плоские каркасы состоят из продольных рабочих и монтажных стержней и приваренных к ним поперечных стержней (рис. ниже). В сварных каркасах для армирования изгибаемых элементов про­дольные рабочие стержни могут быть расположены в один ряд (рис. ниже) и в два ряда (рис. ниже), по отношению к попереч­ным стержням иметь одностороннее (рис. ниже) и двусторон­нее (рис. ниже) расположение. Рекомендуется применять каркасы с односторонним размещением продольных стержней, так как при этом улучшаются условия контактной точечной сварки и достигается лучшее сцепление арматуры с бетоном. В отдельных случаях применяют сдвоенные каркасы (рис. ниже) или каркасы, в которых к рабочему стержню приваривают дуговой сваркой до­полнительный рабочий стержень (рис. ниже). Плоские каркасы для армирования колонн имеют, как правило, одностороннее расположение продольных стержней (рис. ниже). Проектирование плоских сварных каркасов производят с учетом требований таблице выше. При двустороннем расположении продольных стержней (рис. ниже) диаметр поперечных стержней dw > 0,5d. Мини­мальная длина концов выступающих стержней в сварных каркасах приведена на рис. ниже.

Стержневая арматура по типу профиля

В монолитном строительстве и при изготовлении стандартных ЖБИ применяется арматура с гладкой либо рельефной поверхностью.

Гладкая арматура

Арматура с абсолютно гладкой поверхностью не способна дать максимально надежное сцепление с бетонной смесью. Ее применяют для усиления элементов, не подвергающихся экстремально высоким нагрузкам. Прутки круглого сечения монтируются в кирпичную кладку несущих стен, в песчано-цементную стяжку полов и площадок, под тротуарную плитку.

Гладкая арматура.

Рифленая арматура

Рифленая арматура имеет развитую наружную поверхность, за счет которой она прочно удерживается внутри бетонного слоя.

Различают три вида рифления:

• кольцеобразное;
• серповидное;
• смешанное.

Кольцевое рифление

Такая арматура имеет хорошее сцепление с бетоном, но при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок может наблюдаться разрыв прутка в зоне наименьшего поперечного сечения.

Кольцевое рифление арматуры.

Серповидное рифление

Стержни серповидного профиля не имеют ярко выраженных слабых зон, но обладают худшим сцеплением с бетоном.

Серповидное рифление арматуры.

Смешанное рифление

Изделия смешанного типа лишены перечисленных недостатков, но требуют более сложной технологии изготовления, поэтому дорого стоят.

Смешанное рифление арматуры.

Материал изготовления и геометрические особенности арматуры гладкого и периодического профиля по ГОСТ 5781-82 собраны в таблице №3.

Таблица 3. Требования к арматуре различных классов

Схема расположения армоконструкции в сооружении

1 — пакеты; 2 — армокаркасы; 3 — сетки
Несущие арматурные конструкции — армофермы представля­ют собой решетчатые сварные элементы, обладающие достаточной прочностью и жесткостью для воспринятая в процессе возведения сооружения технологических нагрузок (собственного веса, веса опалубки и бетонной смеси, монтажных нагрузок при бетонирова­нии, давления ветра на опалубку и др.). Их применяют для арми­рования отдельных балок, плит тяжелых перекрытий, колонн, рам­ных конструкций, подпорных стен и других массивных сооруже­ний и подразделяют на вертикальные и горизонтальные армофермы. Несущая способность армоферм обеспечивается их конструирова­нием и расчетом как металлических ферм с геометрически неизме­няемой решеткой. При этом все растянутые элементы ферм выпол­няют из круглой арматурной стали, а сжатые — из профильной.

Соединения арматуры. Ненапрягаемую арматуру соединяют стыковой или дуговой сваркой и внахлестку (без сварки).

В заводских условиях для соединения арматурных стержней диаметром 10 мм и более при d2 > 0,85d1 применяют контактную стыковую сварку (рис. ниже). Для соединения встык в построеч­ных условиях стержней диаметром 20 мм и более применяют дуго­вую ванную сварку (рис. ниже), а меньшего диаметра — дуговую сварку с накладками с четырьмя фланговыми швами (рис. ниже). Допускается также сварка двумя удлиненными фланговыми швами (рис. ниже).

Арматура по способу изготовления

Арматуру для строительных работ получают различными способами.

Горячекатаная арматура

Этот распространенный вид стержневого проката изготавливают из прямоугольных стальных болванок, имеющих специфическое название «блюм». Блюм нагревают до появления пластичности, после чего прогоняют по прокатному стану через серию валков, которые преобразуют заготовку в прут заранее заданного сечения. Полученная таким методом арматура характеризуется высокой прочностью и подходит для изготовления деталей, подвергающихся максимальным нагрузкам.

Холоднодеформированная арматура

Арматуру этого типа получают механическими методами без предварительного нагрева заготовки. Ее поверхность отличается чистотой и характерным металлическим блеском. Она легко поддается сварке и обладает неплохой коррозионной устойчивостью. Такую арматуру можно применять в качестве каркаса железобетонных изделий, но более уместно ее использовать при создании архитектурных форм с максимальными эстетическими требованиями.

Холоднодеформированная арматура.

Арматура в зависимости от используемого металла

По компонентному составу использованного сплава различают две основные группы арматурного прутка.

Арматура из углеродистой стали

Арматуру этой категории получают из сплава, содержащего в значимых количествах только два химических элемента: железо и углерод. При увеличении относительной доли углерода до известного предела повышается прочность и твердость материала, но появляется хрупкость на излом и ухудшаются возможности сварки.

Арматура из легированной стали

В состав легированной стали входят небольшие количества добавок хрома, марганца, титана, молибдена, вольфрама и других элементов. Возможны самые разнообразные их комбинации, по-разному влияющие на эксплуатационные характеристики получаемого сплава. Марганец повышает прочность и износостойкость материала, а кремний делает его более упругим и текучим.

Отличие арматуры А400 и А500

Маркировка А400 или А500, обозначает класс прочности. Буква А, обозначает, что сталь арматурная. Как видим все просто. Далее, марка А500, может иметь дополнительную маркировку, как А500С. Здесь уже буква С, обозначает, что арматурная сталь, достаточно легко свариваемая. Однако и без обозначения арматура достаточно хорошо сваривается обычными электродами.

Арматура А400 — разделяется на марки:

• 25Г2С
• 35ГС

Арматура А500 — выпускается марками:

• А500
• А500С

Арматура по назначению

Арматурные прутья при создании армирующего каркаса занимают строго определенное место. Существуют типы арматуры, отличающиеся своим положением и назначением.

Рабочая арматура

Рабочая арматура укладывается вдоль наиболее длинных элементов конструкции. Для ленточных фундаментов, плит перекрытия и несущих балок она занимает горизонтальное положение, а в сваях и колоннах – вертикальное. В этом случае она способна принять на себя растягивающие нагрузки, увеличив тем самым прочность и долговечность всей детали. Стержни этого класса всегда имеют переменное сечение. Они составляют основу каркаса.

Распределительная

Распределительная арматура считается вспомогательной. Она отвечает за соединение основных стержней в общий каркас с пространственной структурой. В этом случае нагрузки оптимально распределяются между несколькими элементами, что снижает риск повреждения любого из них. Такие стержни могут занимать горизонтальное и вертикальное положение. Оптимальная форма для них – рифленая, хотя в наименее ответственных деталях допускается применять гладкие прутки или куски труб.

Монтажная

Задача монтажной арматуры – обеспечить неизменность формы армирующего каркаса во время его транспортировки, помещения в опалубку и заливки раствором. Для этих целей применяют стержни с любой структурой поверхности.

1. Рабочая.

2. Распределительная.

3. Монтажная.

Конструкции пакетов и вертикальных сеток

1 — рабочие стержни; 2 — монтажный элемент из стержня: 3,4 — то же, из уголка и швеллера; 5 — шпренгсль

Сетки, как правило, проектируют сварными. Если сетки наве­шивают в вертикальной плоскости на другие армоконструкции, то они должны быть обеспечены от прогиба гнутыми стержнями, об­разующими шпренгель совместно с верхним горизонтальным стер­жнем (рис. выше). Армокаркасы конструируют из рабочих стерж­ней, расположенных в сжатой и растянутой зонах и связанной меж­ду собой косыми или поперечными стержнями через всю толщу бетона. Косые и поперечные стержни могут быть расчетными или заменить опалубочные тяжи и монтажные стойки, поддерживаю­щие арматуру. На рис. ниже показана схема размещения пакетов, сеток и армокаркасов в сооружении.

Композитная арматура

Композитная арматура – современная альтернатива стальным аналогам, издавна применявшимся в монолитном строительстве. Ее разработки начались еще в 60-х годах прошлого столетия. В Росси ее выпускают в соответствии с требованиями ГОСТ 31938-2012. В других странах за основу взят международный стандарт ISO 10406-1:2008.

Классификация композитной арматуры

Исходным материалом при производстве композитной арматуры служит, углерод, стекло, волокна на основе природных минералов. Из них формируется прочный стержень, которому различными способами придается ребристая форма. Прочность и твердость детали приобретают в результате высокотемпературной обработки.

По материальному исполнению неметаллическая арматура делится на несколько категорий:

1. Стеклокомпозитная арматура (АСК) – продукт сочетания стекловолокна (стеклоровинга) со специальными смолами. Волокна получают вытягиванием алюмоборсиликатной расплавленной смеси до толщины порядка 10-20 микрон. Из них формируют стержни большего диаметра с использованием адгезионных пропиток и смол.

Арматура АСК.

2. Базальтокомпозитная арматура (АБК) получается из расплавленного горного минерала – базальта. Его доводят до расплавленного состояния, вытягивая до состояния тончайших волокон. Их сплетают в присутствии органических смол в достаточно толстые прутья, способные при наборе твердости выдерживать экстремальные нагрузки.

Арматура АБК.

3. Арматура комбинированная композитная (АКК) состоит из стеловолокнистых стержней, покрытых снаружи базальтопластиковой намоткой. Она несколько уступает по своим прочностным характеристикам базальтовым пруткам, хотя нередко выдается за них недобросовестными поставщиками.

Арматура АКК.

4. Углекомпозитная арматура (АУК) изготавливается из углеродных нитей толщиной 3-15 микрон, уложенных параллельно друг другу. Такой материал обладает очень высокой прочностью на разрыв, но дороже других композитных аналогов.

5. Арамидокомпозитные стержни (ААК) представляют собой прочные и химически стойкие детали, полученные на основе полиамидных молекулярных цепочек. Водородные связи, возникающие между ними в процессе формовки, придают изделиям особую надежность и долговечность.

Размеры композитной арматуры

Композитная арматура даже при небольшой толщине способна брать на себя огромные нагрузки. Наиболее востребованные диаметры таких стержней представлены в таблице №4.

Таблица 4. Номинальные диаметры композитной арматуры

Стандарт допускает выпуск композитной арматуры с другими размерами. Стержни обычно поступают с завода-изготовителя в строго определенной нарезке. Их длина лежит в интервале от 0,5 до 12,0 метров. Предельные отклонения длины единичных экземпляров не могут превышать значений, указанных в таблице №5.

Таблица 5. Требования к точности изготовления композитных стержней

Некоторые виды композитной арматуры поступают в виде бухт или намотанными на жесткие барабаны.

Бухта композитной арматуры.

Несколько слов о запорной арматуре

Помимо строительной существует также запорная арматура. Важно понимать, что между этими запчастями нет ничего общего:

• Строительная арматура представляет собой длинные металлические прутки, которые используются для армирования металлических, бетонных и железнобетонных конструкций.
• Запорная арматура — это запчасти особой категории, которые используются для регулирования потока жидкости в трубопроводных системах.

Основные примеры запорных деталей — краны, клапаны, вентили, задвижки, заслонки, поворотные затворы. Запорные запчасти также делают из металлов, хотя разброс сплавов здесь несколько больше. Детали могут быть не только из стали или чугуна, но и из алюминия, меди, титана, композитных сплавов. Сегодня в продаже появились запорные детали на основе сверхпрочного пластика. Технические особенности запчастей этого типа — высокая прочность, устойчивость к воздействию механической деформации, химическая инертность, антикоррозийные свойства.

По ГОСТ все запчасти должны иметь упаковку, на которую в обязательном порядке должна быть нанесена маркировка. Обязательные сведения — название, товарный знак, диаметр сечения в миллиметрах, марка материала корпуса. Классификация запорной арматуры:

• Непосредственно запорные детали. Применяются для включения или отключения водяного потока, а также регулируют уровень подачи жидкости. Примеры — краны, вентили, задвижки, затворы.
• Регулирующие запчасти. Используются для регуляции уровня подачи жидкости в крупных водосборных системах и резервуарах. Примеры — дроссельные вентили, клапаны, редукторы уровня перелива.
• Предохранительные детали. Защищают водосборники от избыточного давления + предотвращают незапланированное истекание жидкости во внешнюю среду. Примеры — клапаны различных категорий (импульсные, электрические, аварийные, обратные).
• Защитные запчасти. Применяются для отключения нагревательных элементов и/или источников высокого давления. Примеры — клапаны различных типов (впускные, обратные, автоматические, аварийные).
• Контрольные детали. Контролируют уровень жидкости в системе, а также удаляют лишний конденсат. Примеры — водоуказательные приборы, счетчики, горшки-конденсаторы, клапаны отвода жидкости.