Зачем требуется арматура в бетонном основании фундамента

Арматура в бетоне фундамента служит для повышения прочности и устойчивости конструкции к растягивающим усилиям, которые могут возникать из-за нагрузки, изменения температуры и влажности. Бетон, несмотря на свою высокую прочность на сжатие, плохо справляется с растяжением, поэтому стальные прутья или сетки, внедренные в бетон, обеспечивают дополнительную поддержку, предотвращая трещины и деформации.

Использование арматуры также увеличивает долговечность фундамента, что особенно важно в условиях нестабильного грунта или при сильных климатических изменениях. Поэтому правильное проектирование и монтаж армированной бетонной основы способствуют надежности и целостности всего здания на протяжении многих лет.

Бетон и арматура: совместная работа

При возведении зданий и сооружений части строительной конструкции, испытывающие дополнительную нагрузку, нуждаются в укреплении. Фундаменты, потолочные перекрытия, стволы шахт создаются из монолитного или сборного железобетона — композитного высокопрочного материала, состоящего из бетона и стальной арматуры.

Металлический каркас создается из круглых или рифленых стержней, сетки, проволоки. Благодаря наличию металла увеличивается долговечность бетонных конструкций, повышается их прочность и жесткость, устойчивость к механическим повреждениям и температурным перепадам. Также равномерно распределяется нагрузка по всей площади и снижается риск образования трещин при усадке.

Арматура выполняет функцию компенсатора низкой прочности бетона на разрыв и растяжение. Металлический каркас предупреждает деформацию и другие повреждения структуры, разрушающие бетон, так как этот показатель у стальных элементов в 150 — 200 раз больше. Бетонная смесь при затвердевании прочно сцепляется с арматурой по всем контактирующим поверхностям и образует единый прочный монолит. Бетон и сталь обладают близкими значениями коэффициента температурного расширения. В совместной работе, где арматура принимает на себя растягивающие, а бетон снимающие нагрузки, проявляются преимущества и достоинства обоих материалов.

Сила сцепления при действии усилий от нагрузок уравнивает деформации обоих компонентов и зависит от многих факторов: прочности бетона и величины его усадки, вида поверхности арматуры и размера ее сечения.

Расход арматуры в бетонных конструкциях и ее напряжение

Вес 1 м3 бетона составляет в среднем 2500 кг, на этот объем расход стали составляет в среднем до 200 кг. Для расчета необходимого количества металлических элементов необходимо учитывать разновидности и признаки арматуры:

• принцип ее действия — напрягаемая или не напрягаемая;
• технологию производства (стержневая, канатная, проволочная);
• профиль — гладкий, с рифленой поверхностью;
• тип монтажа (каркас, сетка, штучная);
• способ соединения — вязальное или сварочное.

Иногда арматуры расходуется больше, чем предполагалось с целью безопасности конструкции из-за сложного грунта (песчаного или с плывунами), частых землетрясений, резких перепадов температур, чрезмерной влажности или интенсивного использования здания с размещением на его площади большого количества тяжелого оборудования.

При возведении крупных жилых и промышленных зданий нормы расхода арматуры (качество которой регулирует ГОСТ 10884-94), изначально предусматриваются на стадии проектирования. Согласно элементным сметным нормам ГЭСН 81-02-06-81 для возведения железобетонного основания общего назначения и армирования фундамента объемом 5 м3, расходуется и равномерно распределяется по всему объему бетона 1000 кг металла. В сборнике федеральных единичных расценок ФЕР для армирования 1 м3 фундамента высотой 2 метра и толщиной 1 метр с наличием пазов и стаканов необходимо 187 кг арматуры, для заливки пола и потолочных перегородок — 81 кг на 1 м3.

В целом на расход металла влияет тип фундамента, вес возводимого строения, тип грунта, класс и площадь сечения стальных стержней.

Перед заливкой бетонным раствором рабочую арматуру натягивают электротермическим способом или домкратом, чем вызывают ее напряжение. Оно снимается, когда бетон затвердевает, арматура занимает свое первоначальное состояние, передавая окружающему ее бетону значительную долю сжимаемых усилий.

Коррозия арматуры в бетоне

От смены морозов и оттепелей, находящихся в атмосфере хлоридов, карбонатов, сульфатов и других негативных влияний окружающей среды, в бетоне образуются поры, внутри которых формируются кристаллы и по мере их роста приводят к образованию трещин с последующим разрушением бетона и металлической части конструкции. Особенно опасны трещины, проходящие вдоль длины стальных прутьев.

С увеличением пор в бетоне усиливается проникновение кислорода, кислотообразующих газов и влаги, которая при замерзании увеличивается в объеме и способствует образованию трещин. Все эти факторы негативно влияют на свойства и несущую способность металла.

Щелочная среда гидротехнического бетона на основе портландцемента с РН 12,5 призвана сохранить поверхность стали от коррозийных процессов и увеличить срок службы конструкции до нескольких десятков лет. Снижение показателя РН до 8 способно привести к значительному нарушению целостности поверхности.

Для защиты арматуры от коррозии ее покрывают лакокрасочным составом или используют оцинкованные аналоги, а главное — выдерживают ее размещение на рассчитанном расстоянии от края поверхности, сохранность которой обеспечат специальные пропитки.

Защитный слой бетона для арматуры

Стальные элементы в бетонном теле от негативных влияний атмосферы сбережет защитный слой бетона — прослойка сравнительно небольшой толщины, расположенная между металлическим каркасом и поверхностной плоскостью бетона. Другими словами, арматура размещается на некотором удаленном расстоянии от внешней поверхности, обеспечивает совместную работу арматуры и бетона на всех стадиях монтажа конструкции и ее эксплуатации.

Величина слоя зависит от типа сооружения, величины нагрузки на каркас, класса и марки бетона, размера и сечения металлических элементов. При номинальном диаметре арматуры (0,4 — 1), (1,2 — 3,2) и более 3,2 см толщина защитного бетонного слоя соответственно составляет (0,5 — 3), (1 — 6) и (4 — 12) см.

В зависимости от условий эксплуатации толщина защитного слоя должна быть (в см):

• в помещениях с низкой влажностью — 2;
• во влажных помещениях — 2,5;
• на открытых пространствах — 3;
• в фундаментах — 4.

Магнитный метод определения толщины слоя и расположения арматуры проводится по ГОСТ 22904 — 93.

Армирование бетона в разы увеличивает срок службы строений. Раствор без внедрения в него стальных конструкций способен трескаться и деформироваться при пучении грунта, любом атмосферном и физическом воздействии. Срок металлической основы продлевает внесение в состав бетонного раствора ингибиторов коррозии или пассиваторов (нитрита натрия и других) в количестве до 3% от веса цемента.

Армирование бетона – когда хочешь сделать на века!

Технология железобетонного строительства сохраняет позиции лидера на рынке промышленных и гражданских проектов. Дружба стали и бетона открывает обширные возможности для возведения самых различных конструкций: мостов, платформ, высотных зданий, резервуаров и башен.

С начала 2021 года цены на арматуру взлетели на 70..90%. Средняя стоимость металла достигла 90-110 рублей за тонну. Учитывая, что государственные сметные нормы закладывают до 8 т арматуры на 100 куб. м бетонной смеси для заливки плоских фундаментных плит, удорожание стали существенно скажется на общем росте цен на строительство.

Разберем подробней, зачем вообще необходимо армирование бетона и как именно работает эта технология. Эти знания позволят сделать четкий и однозначный вывод: почему так опасно экономить и экспериментировать в ЖБ-строительстве, а также — что необходимо предпринять, чтобы залитый по арматуре бетон прослужил долгие годы без единой трещины.

Что дает армирование бетону

Сам по себе бетон — это уникальный строительный материал. Сыпучая смесь цемента и крупного заполнителя (гравий, щебень) при контакте с водой образуют пастообразную жидкую массу, обладающую хорошей подвижностью внутри опалубки. После затвердения получают монолитный блок.

Ключевая уязвимость бетонных изделий — они хорошо воспринимают сжимающие нагрузки и гораздо хуже растягивающие. Прочность бетона на растяжение в 15..20 раз меньше, чем на сжатие. При этом каждый строительный элемент в разной степени подвержен обоим типам нагружения: стены, фундамент и колонны в большей мере работают на сжатие, а вот плиты перекрытия — на растяжение.

Чтобы компенсировать подобный недостаток, около 150 лет назад были предприняты первые попытки создать комплексные конструкции из бетона и стальных фрагментов. Модуль упругости стали в 10..20 раз превышает тот же параметр у бетона. Когда бетон переходит уже к необратимой пластической деформации (растрескиванию, сдвигу, выкрашиванию), металл воспринимает еще только упругие деформации.

Заложенная вовнутрь, арматура способна забрать часть действующих нагрузок и существенно разгрузить бетон.

Чтобы обеспечить успешную совместную работу обоих элементов ЖБ-системы, следует выполнить ряд условий:

• сцепление стали с бетоном должно препятствовать продергиванию и смещению стержней внутри затвердевшей смеси;
• необходимо достигнуть баланса теплового расширения между материалами;
• нужно надежно защитить металл от распространения коррозии.

Задачу сцепления и прочного однопозиционного расположения металла решают за счет четырех составляющих:

• армирующие элементы врезаются в бетон собственными конструктивными поверхностями (поперечные стержни, пластины, шайбы — характерно для закладных деталей и каркасов);
• сопротивление за счет выступающих рифлений на поверхности арматуры;
• силы трения контакта;
• адгезия (схватывание бетонной смеси к поверхности металла).

Более чем на 70% сцепление стали с бетоном зависит от охвата ребристого рельефа. Прочность соединения арматуры периодического (накатанного) профиля в 2..3 раза превышает те же показатели при установке в ЖБ-элемент гладких прутков. Поэтому армировать ЖБИ сталью круглого сечения избегают и чаще принимают решение использовать металл с продольными и поперечными ребрами.

Арматуру располагают внутри ЖБИ (железобетонных изделий) в соответствие с действующими нагрузками, которые конструкция будет воспринимать в процессе эксплуатации. Различают три типа:

• рабочая — заложенная в преимущественно продольном направлении и подобранная непосредственно по проектному расчету;
• распределительная — играющая роль вспомогательной и необходимая, чтобы максимально равномерно распределить нагрузку по всей рабочей арматуре;
• монтажная — служащая для стыковки ЖБ-элементов между собой и обеспечивающая удобные захватные поверхности под транспортировку груза машинами.

Монтажная арматура тоже отчасти воспринимает нагрузку — со стороны усадки бетона и при изменении температуры (тепловое расширение), но сравнивать ее с рабочей нельзя.

Характерная черта рабочей и распределительной арматуры — этот металл конструктивно прячут в глубине монолитного блока. Ни одна часть армирующего контура не должна выступать наружу, чтобы не оставить шанса распространению коррозии. Сплошной слой бетона, отделяющий скрытую внутри стальную «начинку» от окружения, называют защитным. Его минимальные размеры жестко регламентированы:

• для объектов с толщиной менее 100 мм — 10 мм;
• с толщиной от 100 до 250 мм — 15 мм;
• с толщиной свыше 250 мм — 20 мм;
• для фундаментной плиты — 35 мм по нижней плоскости и 30 мм по остальным направлениям.

Здесь Важно не переусердствовать: чересчур толстый защитный слой отнимает полезное пространство, доступное для армирования. Это лишает конструкцию дополнительных возможностей для усиления, делает менее прочной и жесткой.

Сам армированный контур может быть выполнен в нескольких вариантах:

• плоская сетка;
• плоский каркас;
• пространственный (объемный) каркас.

Если с первыми двумя типами все просто, то пространственный каркас иметь самые разнообразные сечения: квадрат, прямоугольник, круг, Т, Н и П-образной формы (тавр, двутавр, швеллер). Наиболее очевидным примером использования объемных изделий становятся монолитные бетонные колонны и опоры.

Плюсы и минусы процедуры

Усиление бетона стальными компонентами используют для фундаментов, стен, междуэтажных плит перекрытий, крыш, колонн, балок, стропильных ферм и лестниц. Это наиболее простой и надежный метод максимально снизить риск разрушения под действием эксплуатационных нагрузок.

Какие преимущества несет с собой армирование бетона:

• повышается суммарный запас прочности за счет оптимального распределения изгиба, растягивающих и сжимающих нагрузок;
• соразмерно растет долговечность;
• объект становится более устойчивым к негативным последствиям теплового расширения под перепадами температур;
• конструкция приобретает дополнительную жесткость, особенно когда заложенные арматурные каркасы разрозненных ЖБ-элементов складываются в единый несущий «костяк»;
• можно существенно усилить схемы, работающие с внецентренными нагрузками.

С развитием технологий армирования цивилизация шагнула на совершенно новый уровень: фрагменты зданий и сооружений стали изготавливать в заводских условиях, занимаясь на стройплощадке уже непосредственно сборкой, стыковкой и замоноличиванием соединений.

Именно железобетонное строительство позволило в 20-ом веке вести застройку в огромных объемах и невероятными темпами. Причем — как в гражданском, так и в промышленном секторе.

В общем ракурсе принципы и необходимость армирования понятны каждому. Но цена ошибки здесь чудовищно высока: любой недостаток «всплывет» наружу уже во время эксплуатации объекта, приводя к растрескиванию, постепенному рассыпанию или аварийному обрушению.

Наиболее опасные моменты:

1. Неправильное проектное расположение. Ошибочная трактовка действия будущих нагрузок и неверное распределение арматуры внутри ЖБИ приведет к тому, что бетон не только не получит нужную поддержку со стороны стали, но и будет дополнительно ослаблен.
2. Недостаточность принятых мер по предотвращению проникновения влаги. Если в бетоне чересчур много пор, защитный (наружный) слой слишком тонкий или фрагменты рабочей арматуры выступают в каком-то месте наружу — это прямой путь к замедленному развитию коррозии. Мало того, что металл будет постепенно разрушаться, так еще и продукты ржавления, осыпаясь с поверхности, становятся концентраторами напряжений при тепловом расширении бетона. Материал может начать растрескиваться.
3. Экономия на металле в ходе реализации проекта. Часто бывает так, что застройщики отступают от требований проектантов и самостоятельно принимают решение о замене арматуры одного типоразмера на другой — из-за срыва поставок или отсутствия нужного диаметра стержней на складе. Ввиду срочности такую замену утверждают «на коленке», без предварительного просчета. В итоге связка «бетон-сталь» работает совершенно иначе, чем задумывалось.
4. Расположение стыков арматуры в зоне действия растягивающих напряжений. При стыковке каркасов и сеток используют сварные и механические соединения. Здесь нужно уделить внимание особой технологии сварки или заказать нестандартный крепеж (муфты и хомуты). Именно эти места будут наиболее уязвимыми. Укладка армирования без учета концентрации нагрузок может привести к ее полной неэффективности — связи разорвутся, а бетон обрушится.

Работа с ЖБИ требует подготовки, продуманности, жесткого следования технологии и тщательного контроля результата. Иначе вместо прочной монолитной конструкции вы получите обломки, крошево и несколько ржавых прутьев, торчащих из нутра.

В этом — самый существенный недостаток при армировании: крайне рискованно подходить к работе с позиции дилетанта, не понимая всех нюансов распределения эксплуатационных нагрузок.

Способы армирования

Различают два основных способа сборки железобетонных изделий:

• без предварительного натяжения;
• с предварительным натяжением.

Первый способ — наиболее простой и универсальный. На его долю приходится до 80% всех строительных работ, так или иначе связанных с армированием. При планировании и организации следует ориентироваться на Свод правил по производству и приемке монолитных ЖБ-конструкций — СП 435.1325800.2018.

Установка армирующих элементов без натяжения включает:

• подготовку металла;
• доставку на стройплощадку;
• перемещение в опалубку;
• обеспечение проектного положения;
• фиксацию от непроизвольного перемещения при выгрузке бетонной смеси.

Программа действий может меняться в зависимости от конструкции армированного контура. Например, для реализации простых задач строители используют отрезки стержневой арматуры — их гнут, собирают и крепят непосредственно внутри опалубки. Соединения увязывают на месте проволокой или выполняют точечными сварными швами. А для работы с более серьезным армированным объектом закладывают готовую сварную сетку или каркасы.

Чтобы правильно установить армирующий контур внутри будущего ЖБ-элемента, применяют разнообразные прокладки, подставки, хомуты и прочий временный крепеж. Детали, которые будут выходить за пределы защитного слоя, выполняют исключительно из камня, бетона или пластика — так исключают риск появления «мостиков коррозии», через которые влага доберется до внутренней арматуры.

Более пристального внимания заслуживает метод армирования с предварительным натяжением. Его используют для сборки пролетных строений мостов, плит перекрытий, большепролетных балок, а также оболочек, колодцев, резервуаров и куполов сложных промышленных проектов.

Монтаж происходит следующим образом:

1. В опалубке на местах, где необходимо заложить арматуру, устанавливают металлические трубы (в том числе гофрированные) или резиновые шланги с проволочным сердечником. Эти детали называют каналообразователями.
2. Заливают бетонную смесь.
3. Чтобы бетон не схватился вместе с установленными деталями, их проворачивают вокруг оси каждые 15..20 минут, разрывая образовавшиеся связи и препятствуя залипанию.
4. Спустя 2..4 часа каналообразователи извлекают полностью. Теперь уже можно не бояться, что жидкая подвижная смесь перекроет заложенные пустоты.
5. После набора бетоном проектной мощности через каналы протягивают стальную арматуру. Концы выводят наружу и крепят к гидравлическому домкрату или иному тяговому устройству. На концах предварительно монтируют анкера.
6. Тщательно контролируя усилие, арматуру затягивают по бетону.
7. Добившись нужного результата, домкраты снимают, а оставшиеся анкера корректируют таким образом, чтобы упор на выходе арматуры из канала был достаточным для сохранения полученного натяга.
8. В пустоты нагнетают цементный раствор. Он завершает замоноличивание конструкции.

Такой метод сложный и трудоемкий в расчете и реализации. Его закладывают преимущественно для ответственных проектов промышленной сферы.

Если строители решают, что могут обойтись без предварительного натяжения — стандартное армирование бетона займет намного меньше времени, сил и средств.

Выбор арматуры

Свыше 11% от общего объема выплавки черных металлов в России приходится на долю арматурной стали. Этот материал выпускают в нескольких форматах: стержни и проволока, гладкого и периодического профиля.

При закупке ориентируются в первую очередь на стандартную унифицированную продукцию:

• ГОСТ 5781-82 — горячекатаная сталь для армирования;
• ГОСТ 6727-80 — проволока холоднотянутая для армирования;
• ГОСТ 34028-2016 — арматурный прокат для ЖБ-строительства;
• ГОСТ Р 52544-2006 — арматурный прокат для ЖБ-строительства классов А500С и В500С;
• ГОСТ 10884-94 — сталь арматурная, термически упрочненная;
• ГОСТ 10922-2012 — арматурные и закладные детали, стыкованные сварными соединениями и увязкой;
• ГОСТ Р 57997-2017 — сварные арматурные и закладные детали;
• ГОСТ 23279-2012 — сварные арматурные сетки.

При любых сварочных работах используют материалы ГОСТа 14098-2014 — именно этот стандарт устанавливает жесткие требования к соединениям стержней арматуры в цельные изделия посредством сварки. Для сборки на муфтах применяют рекомендации ГОСТ 34278-2017, а испытывают готовые сопряжения — по ГОСТ 34227-2017.

Установлены семь основных классов прочности стальной арматуры: от А240 до А1000. Числовое значение указывает на номинальный предел текучести. Именно этот параметр демонстрирует, какие максимальные нагрузки сможет выдержать сталь без разрушения и изменения формы.

Арматурные стержни получают методами горячей прокатки, взяв за основу специальные стали, содержащие 0,22..0,32% углерода. Ключевыми легирующими элементами выступают кремний и марганец (от 1 до 2%). Такой выбор обеспечивает:

• успешную сварку;
• достаточную вязкость;
• податливость гибке и обрезке на ножницах;
• стойкость к перепадам температур.

Старый ГОСТ 5781-82 указывал четкие марки: Ст3 и Ст5 (всех степеней раскисления), 18Г2С, 10ГТ, 35ГС, 25Г2С, 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р и другие. В качестве конструкционных материалов для машиностроения и металлообработки такие сплавы не используют — они предназначены именно для выпуска арматуры.

По стандарту различают четыре формы профиля рельефной продукции:

• — с двумя продольными ребрами и поперечными выступами кольцевидного сечения, идущими по спирали;
• — с двумя продольными ребрами и поперечными выступами серповидного сечения, идущими по спирали;
• — без продольных ребер, с поперечными выступами серповидного сечения, идущими по спирали и расположенными симметрично с трех сторон;
• — без продольных ребер, с поперечными выступами сегментного сечения, идущими по спирали и расположенными симметрично с четырех сторон.

Общая номенклатура выпуска насчитывает варианты продукции с номинальным диаметром от 4 до 40 мм. Изделия до 22 мм сечения допустимо отгружать в прутках и мотках, свыше — только в прутках.

Чтобы арматура внутри железобетонных конструкций работала как задумано и демонстрировала нужные строителям механические свойства, ее прочностные характеристики тщательно исследуют.

• на растяжение — с определением пределов текучести и прочности, а также относительного удлинения при разрыве образца;
• на изгиб вокруг гладкой оправки на угол 180° (U-образный загиб), 90° и 45°;
• на изгиб с разгибом;
• на выносливость при многократно повторяющихся циклических нагрузках (не менее 2 миллионов циклов).

С целью определить пределы возможного в условиях, максимально приближенных к реальной многолетней эксплуатации, второй комплекс тех же испытаний проводят после искусственного старения. Металл нагревают до температуры +100°С, выдерживают под нагревом не менее 60 минут, после чего охлаждают на воздухе при +20°С.

Отдельные стержни в сетки и каркасы собирают посредством крестообразных сварных соединений. Их выполняют с помощью:

• ручной дуговой сварки;
• электродуговой ванной сварки;
• контактной стыковой сварки;
• полуавтоматической дуговой сварки.

Если процесс изготовления проходит в условиях цеха, то сваркой соединений занимаются на специальных машинах. В такие агрегаты заправляют арматурой, а на выходе получают готовое изделие — оборудование самостоятельно раскладывает прутья в нужном порядке, сгибает или компонует требуемую пространственную конфигурацию, после чего варит сопряжения в автоматическом цикле.

Готовые сварные соединения испытывают на прочность двумя методами: растяжением образцов на разрывных машинах (так определяют точную величину временного сопротивления разрыву) и сбросом готового изделия на бетонный пол с высоты 1 метра.

При выборе арматуры, арматурных сеток или каркасов следует ориентироваться исключительно на эксплуатационные параметры. Они определяют, как заложенная сталь должна работать внутри бетонного блока. Это прочность, вязкость и правильная форма, при которой все нагрузки равномерно распределены по рабочим стержням.

Возьмите за правило:

1. Обсуждать с инженером-проектировщиком его решения по расположению арматуры в проекте ЖБИ. Строитель, который занимается непосредственным армированием и заливкой объекта, должен хорошо понимать, зачем он это делает и какого эффекта должен достигнуть.
2. Следить за соответствием класса прочности арматуры проектным задачам. Переход со стали А800 на А600 может существенно ослабить всю конструкцию, а закупив вместо А400 сталь А800 — вы необоснованно увеличите расходную часть.
3. Требовать сертификаты на материалы и их происхождение от поставщиков. Нужно быть уверенным в том, какой именно металл ты закладываешь в железобетон, и купить арматуру с нужными характеристиками
4. Выполнять выборочный контроль сварных соединений. В большинстве случаев достаточно визуального осмотра, чтобы убедиться в качестве швов, но неплохо бы вместе с продукцией получить и сертификаты от производителя — с четким указанием метода сварки, типа швов и их прочности.

Помните: как одна из наиболее ответственных сфер строительства, железобетон не прощает ошибок.

В отличие от деревянного бруса, сэндвич-панелей или пеноблока такой материал очень коварен. Все упущения, недостатки, неудачные замены и пренебрежение технологией всплывают не сразу, а уже в процессе эксплуатации, когда действующие нагрузки по капле начнут разрушать связку стали и бетона.

Как и зачем искать арматуру в бетоне

Уж сколько раз твердили миру мы о том, каким замечательным строительным материалом является бетон. Такой простой и экономичный в изготовлении и использовании. Мы проверяли его на прочность, морозостойкость, водонепроницаемость. Казалось, что, если надлежащим образом подойти к проверке качества компонентов, замесу, укладке и уходу, бетонная конструкция может простоять века.

Нюанс заключается в том, что на готовую конструкцию в ходе эксплуатации действуют разные силы. Действуют разрушающе. Например, прочность бетона на растяжение и изгиб почти в 10 раз меньше, чем на сжатие. Этот недостаток компенсирует армирование, которое требуется в подавляющем большинстве случаев.

Однако, рано или поздно, спрятанная арматура может стать препятствием для выполнения необходимых эксплуатационных работ. Как и зачем искать арматуру в бетоне, рассказывают эксперты строительной лаборатории.

1. Для чего требуется армирование бетона
2. Показатели качества арматуры для бетона
3. Способы армирования
4. Зачем искать арматуру в бетоне
5. Способы и приборы для поиска

Для чего требуется армирование бетона

Слово «деформация», в большинстве случаев, вызывает негативные ассоциации, как что-то неправильное, неестественное, искаженное. Говорят, что в природе деревья, пережившие деформацию от внешнего воздействия, становятся только сильнее, постепенно наращивая на покалеченном месте дополнительную кору. Совсем по-другому дело обстоит с конструкциями, возведенными людьми. В лучшем случае, деформация требует ремонта, в худшем – ведет к разрушению конструкции или всего здания.

Мы уже упомянули тот факт, что при определенных действующих силах, бетон может довольно легко деформироваться. Представьте тяжелый станок, установленный посередине бетонной плиты и вибрирующий при работе. Довольно скоро сила тяжести, вибрации и, конечно, земное тяготение, начнут продавливать плиту в центре. Бетон начнет растягиваться и изгибаться, теряя свою легендарную прочность.

Армирование для того и было изобретено, чтобы в прямом смысле, вооружить бетон против таких нагрузок. Слово «арматура» переводится с итальянского, как «вооружение». Прочность стального армирующего стержня на растяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Усиление бетона армированием необходимо:

• для сложных и ответственных конструкций;
• для устранения усадки и трещин;
• для увеличения прочности изделий.

Два материала сливаются в единое целое за счет прочного сцепления бетона со сталью. Со временем, эта сцепка становится только прочнее. Арматура придает бетону дополнительную прочность, бетон защищает арматуру от температурных колебаний и коррозии, благодаря своей низкой теплопроводности.

Бетон прочно обжимает арматуру при твердении, преобразуя два материала в один – железобетон. Он обеспечивает максимальные показатели, делая конструкции здания и сооружения еще более долговечными. Несущие и ограждающие конструкции из железобетона проектируются и изготавливаются в соответствии с СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

Показатели качества арматуры для бетона

В соответствии с СП 63.13330.2012, для качественного армирования железобетонных изделий следует использовать только ту арматуру, которая соответствует проектным требованиям и нормам государственных стандартов. А именно:

• горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный профиль соответственно) диаметром 6-50 мм;
• термомеханически упрочненную периодического профиля диаметром 6-50 мм;
• холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-16 мм; арматурные канаты диаметром 6-18 мм.

Арматурный прокат из нелегированной и легированной стали изготавливается по ГОСТ 34028-2016. Основным показателем качества арматуры, устанавливаемым при проектировании, является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:

• А — для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;
• В, Вp — для холоднодеформированной арматуры;
• К — для арматурных канатов.

Арматурные канаты подразделяются на:

• К7, изготовленные из круглой гладкой проволоки;
• К7Т, изготовленные из проволоки периодического профиля;
• К7О, пластически обжатые, изготовленные из гладкой проволоки.

Помимо металлической существует неметаллическая композитная арматура в виде стержней из стеклянных, базальтовых волокон, а также сеток, тканей и небольших отрезков из углеродных или арамидных волокон, которые называют фибрами. Бетон, укрепленный таким способом обладает еще более высокими прочностными характеристиками, но также и большей стоимостью. Однако, в данном материале мы рассматривает только более распространенный способ армирования бетона металлопрокатом.

Способы армирования

Прежде всего отметим, что все железобетонные конструкции, используемые на строительных площадках можно разделить на две группы: монолитные и сборные. Монолитные конструкции изготавливаются (заливаются бетоном) непосредственно на площадке. Сборный железобетон приводят с завода в виде готовых изделий необходимой конфигурации.

Способа армирования бетона также два, но с нюансами:

1. Стержневое армирование бывает ненапряженным и напряженным.

В случае использования варианта ненапряженного армирования, металлические стержни гладкого или периодического (рифленого) профиля соединяют между собой в единый металлический каркас необходимых размеров с помощью проволоки или сварки. Готовый каркас устанавливают в проектное положение в опалубку, после ее проверки на соответствие размерам с учетом допусков, установленных СНиПом. Затем весь объем опалубки заливают бетоном. В результате, по достижению проектного возраста, затвердевшая конструкция называется железобетонным монолитом.

В случаях, когда требуется напряженное армирование, используют стальную арматуру повышенной прочности или стальные тросы. Перед укладкой бетонной смеси их натягивают специальными устройствами. После набора прочности устройства отсоединяют, а бетон приобретает силу предварительного напряжения, за счет чего бетон становится более стойким к прогибам и трещинам.

1. Армированные сетки бывают тяжелыми и легкими.

В обоих случаях речь идет об использовании готовых изделий с проектным размером ячейки и диаметром арматуры, поставляемых с завода. Готовые сетки используют не только для бетонирования, но также при отделке фасадов и цоколей, для придания прочности финишному покрытию. Тяжелыми называют сетки из арматуры диаметром от 6 до 40 мм. Их собирают и доставляют в виде листов шириной до 3050 мм и длиной до 9000 мм. Легкие сетки доставляют в рулонах с сечением стального прута до 6 мм.

Зачем искать арматуру в бетоне

Большинство специалистов в области строительства сходятся во мнении, что армировать бетон необходимо в 90% случаев. Исключение может составлять возведение небольших каркасных домов и хозпостроек, в местах где проводилось геодезическое обследование почвы и есть полная уверенность, что при обустройстве фундамента не потребуется дополнительное усиление арматурой. Исключение также относится к цементным стяжкам на полу дома или квартиры.

Армирование является обязательным для следующих строительных конструкций:

• Забивные и бурозабивные сваи
• Плитный или ленточный фундамент
• Основание стропильной системы
• Стяжки толщиной более 30 мм
• Плавающие стяжки
• Основание под первый ряд кирпичной кладки или кладки строительными блоками
• Монолитные бетонные несущие стены
• Перекрытия, перемычки, балки, ригели, арки
• Колонны
• Лестничные марши
• Конструкции сложной формы
• Части здания, которые подвержены дополнительной нагрузке

Что может быть общего у всех перечисленных конструкций? Элементарно. Все армированные конструкции подпадают под понятие скрытых работ, т.е. после завершения технологического процесса их выполнения, их качество проверить невозможно или очень сложно. Они становятся невидны не только из-за слоя бетона, но из-за последующих этапов работы по возведению здания.

Поэтому после завершения работ по возведению любого армированного элемента требуется проверить его качество и подписать «Акт освидетельствования скрытых работ». В нем комиссия указывает название конструкции, в каких осях производились работы, высотные отметки. Именно для подтверждения качества готовой конструкции и производится поиск арматуры.

Дело в том, что если на предприятиях-изготовителях существует строгий контроль качества, практически исключающий дефекты при производстве сборных элементов, то на строительной площадке следить за этим значительно сложнее. При заливке бетонных конструкций могут образоваться пустоты, участки с неравномерным распределением наполнителя, а сами элементы арматурного каркаса могут сместиться. Такие дефекты способны существенно снизить несущую способность изделия, что в последствии может привести к нежелательным последствиям.

В дальнейшем акт скрытых работ, в совокупности с прочей технической документацией, поможет специалистам по эксплуатации и экспертам строительной лаборатории проводить техническое обследование здания или сооружения. Однако в случаях, когда требуется извлечь пробы для лабораторных исследований или предполагаются ремонтные работы с бурением армированной конструкции, необходимо дополнительно произвести поиск арматуры в бетоне, чтобы не повредить ее и, тем самым, не нарушить прочность всей конструкции в ходе последующих работ.

Способы и приборы для поиска

Еще совсем недавно поиск арматуры в бетоне представлял собой сложный процесс. Требовалось вскрывать конструкцию в нескольких местах или использовать мощные неодимовые магниты. Сегодня в арсенале специалистов появилась специальная аппаратура, которая позволяет использовать неразрушающие методики для проведения данного обследования, а значит сохранить целостностность бетонного элемента. Согласно ГОСТ, поиск арматуры в бетонных конструкциях, измерение толщины защитного слоя производится магнитным методом. Такая аппаратура работает по принципу металлодетекторов.

Таким образом специалист может выявить в скрытой конструкции:

• Толщину бетонного слоя
• Внутренние дефекты при заливке бетона
• Расположение и диаметр арматуры

Обследование производится в следующем порядке:

• Изучение технической документации
• Выбор и сканирование необходимой поверхности
• Вычисление толщины бетонного слоя и возможных дефектов
• Вычисление расположения армирующего каркаса или сетки
• Маркировка расположения каркаса или сетки по полученным данным
• Забор образцов для контроля точности данных