Строительство – сфера деятельности с многозадачными процессами, в которых необходимо учитывать множество нюансов, влияющих на качество и эксплуатационные сроки, а также свойства здания и сооружения любой архитектурной формы. Во время разработки и реализации проекта значение имеет абсолютно все: начиная с геодезических данных (проводиться топографическая съемка ландшафта и местности) и исследований грунтового слоя под фундамент, определение функционального типа сооружения и его нагрузки, заканчивая подбором материалов и техник их укладки или отделки. Все строительные процессы сводятся к одной самой важной задаче, которая заключается в создании надежной основы и каркаса, прочных горизонтальных или вертикальных перегородок и мест их соединения.
Для этого применяют технику армирования с использованием материалов, повышающие в комплексе с основным прочность, сжатие и растяжение, любого вида изделия, увеличивая тем самым несущую его способность. На практике армирование используют в производстве продукции из камня, пенопласта и стекла, гипса и керамики, железобетонных и газобетонных конструкций. С помощью данной технологии создаются несущие элементы, выступающие в роли основы.
К высоко востребованным материалам в строительной среде можно отнести железобетон, который используют практически во всех видах строений. Это один из экономически выгодных и прочных материалов. Хотя сам по себе бетон обладает высокими показателями на сжатие, все же он недостаточно устойчив к любого рода воздействиям. В чистом виде бетон – это формованный искусственный строительный камень, состоящий из рационально подобранной в пропорциях смеси, в состав которого входит вяжущая основа, например цемент и наполнитель (песок, щебень) различной фракции. При заливке жидкого бетонного раствора во внимание принимается целый комплекс факторов, влияющих на прочность готовой конструкции в целом.
В строительном производстве сооружение любого типа, после возведения, подвергается основным видам нагрузок: сжатие и растяжение. Каждая из них в последствии приводит к временному и постоянному деформированию, которое невозможно визуально определить. При достижении допустимой степени и возможного пика деформации, строительный блок из кирпича, бетона или газобетона начинает разрушаться. Итогом такого процесса становится аварийное состояние отдельных элементов или всего строительного комплекса.
Именно по этой причине инженеры-конструкторы непрерывно совершенствуют технологию производства, повышающую ее качество. На сегодняшний день в этом отношении самое верное решение для защиты строительного проекта от разрушительной деформации – это армирование, достоинство которого оценили даже в монолитном строительстве небоскребов и на таких объектов, как мосты, где преимущественно используется стальная арматура. Однако в последнее время все большую востребованность набирает композитная арматура.
Она приобретает особую эластичность, жесткость и прочность. При возведении панельных домов, изготовлении ж/б труб, бордюров, арочных бетонных элементов с использованием тросов и натяжной техники, везде можно встретить армирование.
Что бы понять в каком случае лучше всего использовать тот или иной вид армирующего материала и способ армирования, рассмотрим более подробно данный вопрос.
Виды арматуры
Требования к арматурной группе обусловлены необходимостью ее использования совместно с основным материалом и регулируются стандартами. Поэтому она должна соответствовать нормативным показателям по пластичности, которые ограничивают или расширяют возможности ее рационального использования, обладать высокими свойствами сцепления, механической прочностью и всеми необходимыми технологическими данными. Основные ее виды, что применяются в строительстве, определены в СНиП.
Строительная арматура подразделяется по ряду признаков.
Согласно области применения арматурная продукция по назначению может быть:
- В тех случаях, когда необходимо снизить напряжение и уменьшить нагрузки, созданные под тяжестью собственной массы блока и внешним воздействием, используется рабочий тип арматуры (напрягаемый и ненапрягаемый). Сечение материала определяется расчетным методом.
- Распределительный тип обеспечивает целостность всей конструкции, удерживая рабочие элементы, соединенные между собой методом связки или сварки в требуемом проектном расположении, распределяя при этом нагрузку равномерно по всей площади.
- Двойное армирование в отличие от распределительного предполагает размещение рабочих стержней в две параллельные линии в местах с наиболее высокой нагрузкой в сжатии (балках, ригелях и прочих видах конструкции).
- Если в расчет конструкции не было учтено внутреннее напряжение основного материала, например отклонение параметров сечения в сваях, усадка или расширение материала, температурное воздействие, то используют конструктивный тип арматуры.
- Монтажная конфигурация создается при помощи рабочего и конструктивного или распределительного типа методом их объединения в жесткие сетки либо каркасы для обеспечения правильного и точного положения армоматериала и хомутов во время бетонирования.
- Анкерный тип – элементы, имеющие соединительные части (закладные детали), которые устанавливают до бетонирования для дальнейшей сварки сборно-монолитных частей возводимой конструкции.
- Хомутный тип объединяет в единый каркасный комплекс служит эффективной защитой бетонного изделия, предотвращая возникновение трещин в опорной области.
Ориентированность расположения арматуры ограничена поперечным и продольным их размещением. Поперечное армирование позволяет предупредить образование наклонной деформации и сократить количество трещин под воздействием раскалывающего напряжения около опор, связывая сжатые и растянутые зоны. В то время, как продольное армирование воспринимает на себя основную нагрузку рабочей поверхности и предупреждает возникновение вертикальных трещин в результате растяжения и сжимания в растянутой части конструкции.
Строительный армирующий материал способен выполнять в зависимости от условий использования напрягаемые для армирования конструкции, на которую воздействуют разнонаправленные силы (чаще всего применяют для изготовления плит перекрытий и может быть исключительно рабочими, производят из материала особой прочности) и ненапрягаемые функции – для фундаментной основы и панелей.
Обычно под строительной арматурой подразумевается штучный материал в виде стержней. Однако ориентируясь на монтажный принцип и способ установки (методом связки или сварки) вся продукция арматурной группы подразумевает под собой более широкий ассортимент производственных форм, которая классифицируется на:
- Штучные элементы целесообразно использовать для участков с небольшим количеством соединения. В основном монтаж производиться методом спайки при помощи сварочных работ непосредственно на строительной площадке. К данному типу продукции стоит отнести прутковую/гибкую арматуру (круглый стержневой материал, проволочные и канатные изделия) и жесткую (металлопрокатный профиль) – это могут быть швеллера или уголок, трубы или рельсы также могут стать армирующей основой или двутавровые балки.
- Плоские секции или пространственные каркасы – конструкции сооруженные при помощи решетчатого секции и продольной арматуры. Как правило, используют при возведении колонн или установке балок.
- Сетки, состоящие из расположенных взаимно перпендикулярно, внахлест стержней. Места соединения фиксируются методом сварки или вязки.
- Специально сконструированные арматурные конструкции.
Использование сварочного метода связки армирующих изделий преимущественно связано с исключением соединения внахлест, увеличением жесткости армирующего каркаса, уменьшением поперечной площади сечения готовой армоконструкции в местах соединения.
В качестве прутов могут использоваться:
- Допускающие соединение без сварки витые стержни.
- Обеспечивающие максимальное сцепление стержни с неровной поверхностью. Крепление проводят при помощи стальной проволоки.
- Листовой армирующий материал из стали – пластины с ячеистыми пустотами различной формы, отогнутыми для фиксации. Особенно востребована при производстве плит перекрытий или стеновых.
Структура и форма поверхности арматуры может иметь постоянное сечение и быть гладкой или шероховатой, а также производиться с периодическим профилем в виде резко выступающих спиралевидных ребер (серповидный, кольцевой или смешанный профиль), что значительно улучшает свойство сцепления.
Из всего ассортимента армирующей продукции для строительных целей используют стержневую арматуру с различной площадью сечения и диаметром. По трудоемкости в производстве арматуру с номинальным диаметром стержней до 12 мм определяют, как легкую, а изделия с диаметром в пределах 12 - 40 мм тяжелой.
Основным материалом для изготовления армирующих изделий может выступать:
- Сортовый металлопрокат. Среднеуглеродистая и высокоуглеродистая сталь горячей прокатки (горячекатаная) – арматура 6 мм и до 40 мм номинального диаметра с периодичным профилем.
- Холодная деформация. Это наиболее оптимальный способ производства рифленой и гладкого материала и подходит для изделий диаметром 4- 12 мм.
- Холоднотянутый проволочный материал. Получают методом волочения в холодном виде при производстве гладкой арматуры из стали с диаметром до 6мм.
- Синтетические составы – композитная арматура.
- Изделия из древесины.
Какое армирование лучше всего выбрать
Не смотря на новшества в производственной технике и введение новой сырьевой основы для производства армирующих изделий, металлопрокатная продукция все также целесообразна при возведении: каркасов для архитектур различной формы и назначения, зданий, фундаментных основ и производстве перекрытий, мостов и дамб, гидроэлектростанций и транспортных систем, объектов инфраструктур.
Инновация, создавшая композитную группу армоматериалов различает ее как:
- Углепластиковая имеет основу углеродного волокна и обладает достаточно повышенной прочностью на разрыв, что позволяет без сомнений рассматривать материал как альтернативу стальной арматуре.
- Базальтопластиковая арматура (АБП). В состав входит волокна из базальта и смолы. Материал устойчив к агрессивным средам и обладает низкой теплопроводностью. К отрицательным характеристикам можно отнести неустойчивость к высоким температурным режимам.
- Стеклопластиковая арматура (АСП). Основа – стекловолокно, связующий элемент – термоактивные смолы. Отличается легким весом, отличной прочностью и не подвергается коррозии. Активно используется в малом строительстве, на загородных объектах, не требующих основательных фундаментов.
Композитная арматура – это более современный аналог стальному армированию. Материал обладает высокой устойчивостью к агрессивным средам и влаге, исключая коррозию. Данная группа продукции экономически и практически обоснована при сооружении фундаментной основы, дорожно-пешеходного покрытия, возведении малоэтажных строений, при укладке наливных полов промышленного назначения, а также в организации коммунальной системы, возведении мелиорационных и водоотводящих объектов, ограждений и опор, ЛЭП.
При выборе армирующего материала стрежневого или пруткового типа необходимо ориентироваться на основные параметры:
- вес;
- наилучшая площадь сечения и предельный диаметр, при котором укладка в основу (бетон, газобетон, кирпичи) не будет образовывать пустоты и полости.
- выдерживаемые нагрузки и сопротивление;
допуск для включения в состав напряженных железобетонных элементов; - относительное удлинение;
- длина стержня.
С технической позиции влияние температурных перепадов на армирующий материал снижается за счет низкой теплопроводности бетонного состава. Если бетон немного выдержать после заливки или увеличить шероховатость поверхности арматуры, таким образом можно усилить армирующее сцепление. А при последующей усадке бетона происходит дополнительное укрепление – масса максимально сжимает стержни, что позволяет создать оптимальную монолитность и целостность.
