Для чего в бетонных конструкциях укладывают стальную проволоку или стержни
3.8. АРМИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Бетон имеет существенный недостаток, присущий всем каменным материалам искусственного и естественного происхождения: он хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. Прочность бетона на растяжение составляет всего 7…10% его прочности на сжатие. Чтобы повысить прочность бетона на растяжение и изгиб, в него укладывают стальную проволоку или стержни, называемые арматурой. Арматура с латинского означает "вооружение". Бетон, вооруженный арматурой, способен на многое.
Немного истории
Цемент изобрели в 1824 — 1825 гг. практически одновременно, независимо друг от друга Егор Челиев в России и Джозеф Аспдин в Англии. Производство цемента и использование бетона быстро совершенствовалось и развивалось, но оставался существенный недостаток — плохое сопротивление бетона растяжению.
Открытие железобетона принадлежит парижскому садовнику Иосифу Монье, который решил вместо деревянных кадок для цветов сделать бетонные. Для прочности он уложил в бетон проволоку. Получились очень долговечные изделия. Так появился железобетон (патент от 1867 г.), в котором бетон и сталь дополняли друг друга. Металл предотвращал появление трещин при растяжении, а бетон защищал сталь от коррозии. Попытки создать железобетон предпринимались и раньше (1845 — В. Уилкинсон, Англия; 1849 — Г. Е. Паукер, Россия). Первые железобетонные конструкции появились в 1885 г.
Железобетон — это не два разнородных материала (бетон и сталь), а новый материал, в котором сталь и бетон работают совместно, помогая друг другу. Это объясняется следующими причинами.
Прочность сцепления арматуры с бетоном достаточно велика. Так, чтобы выдернуть из бетона пруток диаметром 12 мм, введенный на глубину 300 мм, потребуется сила не менее 400 кг. Сцепление стали с бетоном не нарушается и при сильных перепадах температур, так как коэффициенты их теплового расширения почти одинаковы.
Модуль упругости стали почти в 10 раз выше, чем бетона. То есть при совместной работе бетона со сталью напряжения стали в 10 раз выше, чем бетона, что ведет к перераспределению нагрузок, действующих в растянутой зоне балок. Основную нагрузку в растянутой зоне балки несет сталь, а в сжатой — бетон.
Бетон, благодаря своей плотности и водонепроницаемости, с одной стороны, и щелочной реакции цементного камня, с другой, защищает сталь от коррозии (пассивирование).
Кроме того, бетон, как сравнительно плохой проводник тепла, защищает сталь от сильного нагревания при пожарах. При температуре поверхности бетона в 1000°С арматура, находящаяся на глубине 50 мм, через 2 часа нагреется лишь до 500 °С.
При работе железобетонной конструкции на изгиб на предельных значениях нагрузки в растянутой зоне бетона могут возникнуть трещины толщиной менее 0,1…0,2 мм (так называемые волосяные трещины), которые не опасны с точки зрения сцепления арматуры с бетоном и коррозии металла.
Для того чтобы арматура быстрее включалась в работу бетона, её выпускают с рельефной поверхностью, снабжая насечками различной конфигурации. Железобетонная конструкция будет работать лучше, если основные силовые прутки арматурного каркаса будут соединены в единую сварную конструкцию с поперечными связями.
Цель армирования можно пояснить на железобетонных изделиях, работающих на изгиб, которые достаточно широко применяются в строительной практике. Балки над проемами окон и дверей, железобетонные панели и плиты перекрытия, балки и ригеля мостов и цеховых построек можно отнести к этой категории строительных изделий.
Немного "сопромата"
"Сопромат" — сопротивление материалов — наука о прочности конструкций. Любая конструкция, на которую действуют силы, испытывает внутренние напряжения, соответствующие величине и направлению действия этих сил. Задача проектировщиков — создать такую конструкцию, в которой уровень внутренних напряжений не будет выше тех, которые способны выдержать используемые материалы, а деформации конструкции не превысят допустимую величину.
Если взять бетонную балку, загруженную какими?либо силами, например, распределенной нагрузкой (q) (рис. 114, а), то в ней одновременно действуют напряжения двух видов: нормальные (?) и сдвиговые (?). Следует заметить, что величина этих напряжений меняется не только по длине балки, но и по высоте её поперечного сечения.
По длине балки, в каждом её поперечном сечении, напряженное состояние от воздействия внешних нагрузок может быть приравнено к одновременному действию двух нагружений — изгибающего момента (М изг) и перерезывающей силы (Q), величина которых в каждом сечении балки рассчитывается по определенным формулам "сопромата".
Наибольшая величина изгибающего момента будет в середине балки. К концам она будет уменьшаться до нуля. Графическое изображение такого изменения называется эпюрой изгибающих моментов М изг(рис. 114, в).
Эпюра перерезывающих сил Q(рис. 114, г) показывает, что наибольшая их величина приходится как раз на опоры, на которые опирается балка.
Рис. 114. Балка под нагрузкой "Р" и напряжения в ней: А — неармированная балка; Б — армированная балка; В — эпюра изгибающих моментов; Г — эпюра перерезывающих сил; 1 — бетонная балка; 2 — арматура; 3 — трещина от изгиба балки; 4 — трещина от перерезывающей силы; 5 — напряжения сжатия; 6 — напряжения растяжения
Что же происходит с такой балкой?
От действия изгибающего момента в ней возникают нормальные напряжения (сжатие–растяжение), которые по высоте сечения меняются от наибольшего сжатия вверху до наибольшего растяжения внизу. В нейтральной средней зоне поперечного сечения нормальные напряжения — нулевые. Наибольшие напряжения от изгибающего момента будут в середине пролета. Если бетон "не вооружен" арматурой, то внизу, в зоне действия растягивающих напряжений, могут возникнуть трещины (рис. 114, а).
В зоне действия максимальных перерезывающих сил возникают наибольшие касательные напряжения. Обращаем внимание любителей "сопромата" на то, что касательные напряжения создают в теле балки напряженное состояние, которое характеризуется одновременным действием нормальных напряжений сжатия и растяжения, ориентированных к горизонтали под углом в 45°. Растягивающая составляющая напряжений в зоне опор может спровоцировать появление наклонных трещин (рис. 114, а).
Армирование балки стальными прутками, усиливающими бетонный массив в зоне наибольших растягивающих напряжений в середине пролета и около опор, позволяет создать жесткую и прочную железобетонную конструкцию (рис. 114, б).
Внимание!
Растягивающие напряжения в балках около опор могут быть причиной возникновения наклонных трещин только при относительно большом расстоянии между опорами и малой толщине балки (плиты перекрытий, длинные надоконные перемычки, балки или ригеля мостов и т. п.). Поэтому при армировании лент фундамента или стен дома наклонные отгибы арматуры в зоне опор можно не выполнять.
Где лучше располагать арматуру
Наибольшая эффективность арматуры при изгибающих нагрузках создается при её расположении в зоне максимальных деформаций от растягивающих напряжений, как можно ближе к краю. Но бетон должен защищать арматуру от коррозии, да и обжатие арматуры бетоном должно быть полноценным со всех сторон. Поэтому арматуру располагают в массиве бетона не ближе 3..5 см от поверхности железобетонного изделия, притом чем плотнее бетон, тем меньше может быть это расстояние.
Напряженный бетон
Использование прутков повышенной прочности в качестве арматуры полностью не реализует их потенциальные возможности. При полном их нагружении растяжением в массиве бетона возникают относительно широкие трещины, снижающие коррозийностойкость арматуры. Для повышения эффективности ее работы процесс бетонирования и созревания бетона происходит при натянутой арматуре. Таким образом создается напряженный бетон, находящийся в сжатом состоянии и при отсутствии нагрузок.
Применение метода предварительного натяжения позволяет повысить эффективность работы арматуры и всей железобетонной конструкции. В толще бетона натянутая арматура создает напряжения сжатия, которые после сложения с напряжениями изгиба, действующими на конструкцию, образуют относительно небольшую составляющую напряжений растяжения (рис. 115, а).
Рис. 115. Примеры напряженного бетона: А — балка; Б — Останкинская телебашня; 1 — бетонное основание телебашни; 2 — трос натяжения; 3 — напряжение от веса; 4 — напряжение от натяжения троса; 5 — напряжения от изгиба; 6 — суммарное напряжение в поперечном сечении; 7 — бетон; 8 — форма; 9 — арматура в растянутом состоянии; 10 — железобетонная балка под нагрузкой
Это интересно
Останкинская телебашня в Москве построена в начале 70–х годов прошлого века. Тонкой иглой башня пронизывает московское небо, поражая воображение. Невольно задаешься вопросом: как такая тонкая конструкция выдерживает ветровую нагрузку? Основная часть телебашни выполнена в виде трубы переменного сечения, отлитой из высокопрочного железобетона. Внутри трубы натянуты мощные троса, нагружающие массив бетона сжатием и исключающие появление растягивающих напряжений в бетоне при изгибе башни от ветровых нагрузок (рис. 115, б). За натяжением тросов специалисты ведут тщательное наблюдение.
В предварительно напряженных железобетонных конструкциях более полно используются прочность стали и бетона, поэтому уменьшается масса изделий. Кроме того, предварительное обжатие бетона, препятствуя образованию трещин, повышает его долговечность. Железнодорожные шпалы, сделанные по такой технологии, обладают весьма высоким ресурсом при эксплуатации в самых суровых климатических условиях.
Арматура
Прутки арматуры и сварные арматурные сетки используются в производстве железобетонных изделий на заводах ЖБИ и при бетонировании, выполняемом непосредственно на строительной площадке (устройство фундамента, армирование стен, создание бетонных перекрытий и надоконных перемычек, бетонирование дорог и устройство отмостки…).
В зависимости от механических свойств и технологии изготовления арматура делится на классы и обозначается следующими буквами:
А — стержневая арматура;
Для обеспечения максимальной экономии целесообразно применять арматуру с наиболее высокими механическими свойствами.
Индустриализация арматурных работ успешно решается за счет широкого применения сварных сеток, плоских и объемных сварных каркасов.
Металлургическая промышленность выпускает прутки арматуры диаметром от 5,5 до 40 мм. Следует учитывать, что применение арматуры большого диаметра (больше 12 мм) в условиях индивидуального строительства нельзя считать оправданным. Большие поперечные сечения арматуры используются при больших пролетах балок, которые встречаются лишь в индустриальном строительстве. Подобное ограничение связано с тем, что арматура в процессе работы бетонной конструкции загружается растягивающими напряжениями. Арматура больших сечений при небольших габаритах строений не успевает загрузиться в полной мере, из?за чего полноценной совместной работы бетона и арматуры не происходит. Оптимальный диаметр прутков в условиях индивидуального строительства — 6…12 мм (армирование фундамента и стен, создание сейсмопояса).
Планируя выполнить стык прутков арматуры, индивидуальные застройщики не всегда хотят связываться с проведением сварочных работ. Простой перехлест арматуры на длине больше 60 диаметров прутков — достаточное условие для их соединения. Например, при диаметре прутков 12 мм, перехлест прутков должен быть не менее 72 см. Если законцовки прутков загнуть, то длину перехлеста можно уменьшить в два–три раза.
Достаточно часто застройщики применяют для армирования бетонных конструкций тот металл, который у них есть, или тот, который им предлагают знакомые.
Да, металл сейчас дорогой и такой подход к подбору арматуры вполне понятен. Но в этом есть некоторые ограничения.
Что нельзя применять для армирования:
— алюминиевые прутки (низкий модуль упругости и отсутствие сцепления с бетоном);
— листовую полосовую сталь (провоцирует появление трещин в плоскости листового материала при относительно малой площади поперечного сечения, слабое сцепление металла с бетоном по плоскости);
— полосы листового материала с просечками — отходы штамповочного производства (совсем малое реальное поперечное сечение арматуры);
— сетка–рабица (обладая свойствами пружины, никак не может выполнять армирующую роль);
— трубы, оставшиеся после демонтажа газопроводов, систем водоснабжения или центрального отопления (в полости труб может скапливаться вода, которая при замерзании разрушит трубу и бетон);
— массивные профиля в виде уголков, швеллеров, двутавров или рельсов (большая площадь сечения и относительно слабое сцепление бетона с плоскими участками металла затрудняют включение металла в работу, мешают созданию единой структуры железобетона);
— прутки арматуры длиной меньше 1 м (не успевают включиться в работу). Если арматура покрыта краской, жировыми или масляными пленками — все это необходимо снять, чтобы обеспечить хорошее сцепление металла с бетоном.
В последнее время в качестве арматуры в железобетонных конструкциях стали использовать изделия из стеклопластика и пластика с базальтовыми волокнами.
Арматурная сетка из стеклянных волокон, пропитанная битумом, используется для армирования асфальтобетонных покрытий и дорог, аэродромных покрытий, а также при проведении дорожных ремонтно–восстановительных работ. Выпускается по ТУ 2296-041-00204949-95. В технологии ТИСЭ применяется для армирования стен.
Лента выпускается в рулонах (75-80м) шириной 1 м. Ячейка — 25x25 мм. Разрывная прочность — 4 тонны на метр ширины. Сетка удобна в транспортировке и в раскрое (режется обычными ножницами), не создает "мостков холода", не ржавеет, инертна к электромагнитному излучению.
Гибкие связи из базальтовых волокон — прутки диаметром 5…8 мм с загнутыми законцовками. Длина гибкой связи согласуется с изготовителем. Прочная и жесткая гибкая связь не подвержена коррозии, хорошо стоит в бетоне, не создает "мостка холода". В технологии ТИСЭ применяется при возведении трехслойных стен без "мостков холода".
Замена металлического армирования стен на неметаллическое дает возможность сохранить природный электромагнитный фон Земли и тем самым улучшить экологическую среду в доме.
Стальная проволока для армирования железобетонных конструкций
Применение длинномерных металлических изделий в строительной сфере является очень распространенным явлением. Большую популярность получила холоднотянутая стальная проволока из низкоуглеродистой стали периодического профиля класса ВР-1, которая применяется при монолитном армировании, создании железобетонных конструкций и оснований.
На данный вид изделия распространяется стандарт ГОСТ 6727-80. Изготавливается проволока для армирования из катанки. Номинальный диаметр прута составляет 3.0, 4.0, 5.0 мм.
Особенности стальной проволоки для армирования
Стальное длинномерное изделие периодической формы имеет специальные засечки на стержне, что способствует улучшенному сцеплению с цементным раствором и бетонными смесями.
Армирующие сетки с квадратными ячейками и каркасы, изготовленные из проволоки ВР-1, применяются для придания бетонным конструкциям повышенной прочности и надежности, поэтому ЖБК обладают:
- высокой устойчивостью к большим нагрузкам;
- жесткостью;
- хорошими показателями износостойкости;
- долговечностью.
Поставляется длинномерное изделие в бухтах разного объема массой от 500 до 1500 кг, небольшими мотками весом 20-100 кг или прутками – отрезками длиной по 3 метра.
Как армировать бетон проволокой?
Для того чтобы осуществить армирование бетона проволокой потребуется изготовление каркасных конструкций или сетки с ячейками. Монтируются металлические изделия во внутренней части сооружений (колонн, фундаментов, стен подвала, потолочной плиты перекрытия и т.д.), после чего заливаются бетоном. Где и для чего применяется армирующая сетка читайте здесь.
Сетка состоит из нескольких поперечных и продольных прутов, которые в местах стыкования соединяются специальной связывальной проволокой, обладающей высокой эластичностью и прочностью на разрыв, или при помощи сварки. Основные правила и расчет армирования бетонного пола читайте тут.
Как выполняется армирование бетона проволокой, можно в полной версии и подробно узнать из видео. Кроме этого в Интернете размещены многочисленные фото, на которых хорошо видно, как правильно осуществляется армирование бетона проволокой.
Расчет армирования бетона проволокой
Перед тем как приступить к армированию бетонного сооружения, необходимо произвести расчет для определения оптимального количества и вида стальной проволоки ВР-1, которая лучше всего подходит для создания каркаса или армирующей сетки.
Важную роль при выборе сечения металлического прута играет фактическая нагрузка, которую будет получать конструкция или сооружение.
Диаметр стальной проволоки непосредственно влияет на следующие показатели:
- глубину и шаг канавки;
- линейную плотность, которая измеряется в килограммах;
- относительное удлинение (эластичность), измеряемое в %;
- величину усилия на разрыв.
Изменения происходят в пропорциональном соотношении к толщине прута, чем больше диаметр, тем больше показатели.
В таблице хорошо видны как зависят друг от друга эти показатели:
| Номинальный диаметр проволоки ВР-1(мм) | Глубина и шаг канавки(мм) | Разрывное усилие(кгс) | Относительное удлинение (эластичность)(%) | Линейная плотность(кг) |
| 3.0 | 0.15/2.0 | 400 | 2.0 | 0.052 |
| 4.0 | 0,20/2.5 | 720 | 3.0 | 0.092 |
| 5.0 | 0.25/3.0 | 1085 | 3.5 | 0.144 |
Под каждую конкретную железобетонную конструкцию расчет сечения, размера ячеек (для сетки), количества прутов производится в индивидуальном порядке. Рекомендуем ознакомится с информацией о вязке арматуры для фундамента и с арматурным каркасом для ленточного фундамента перейдя по ссылкам.
Проволока ВР-1 в мотках и бухтах перевозится любым транспортным средством с соблюдением всех правил и требований к таким перевозкам. Для хранения длинномерных изделий также существуют свои правила и нормы, которыми исключается прямое попадание влаги и влажная среда. Узнать схему грамотного армирования ленточного фундамента можно в этой статье.
Можно ли применять ржавую арматуру для армирования бетона?
Использование ржавой арматуры в бетоне может привести к снижению прочности всей железобетонной конструкции. В связи с этим довольно часто возникает вопрос, а нужно ли чистить стержни арматуры перед сборкой армирующего каркаса, и можно ли вообще применять их для этих целей?
Технические аспекты проблемы коррозии арматуры
В производственной практике почти невозможны ситуации, когда заготовки арматурных прутьев не были бы покрыты ржавчиной уже в заводских условиях. Огромные залежи арматуры, укладываемой на отгрузочных площадках под открытым небом – наглядное тому подтверждение. Подобным отношением к хранению металлоизделий сегодня никого не удивишь. Важнейший фактор, учитываемый при оценке опасности ржавчины на заготовках арматуры, это степень поражения структуры стали.
В среднем за первый год сталь покрывается слоем ржавчины толщиной 0.2-0.3 мм, в дальнейшем скорость ее распространения замедляется, и для того чтобы достичь глубины в 1 мм, понадобится около 10 лет. Чем толще становится слой ржавчины, тем медленнее скорость коррозии, так как она препятствует доступу кислорода и влаги к поверхности металла.
Скорость распространения ржавчины может быть ниже у малолегированной стали, хранящейся при сухом климате и защищённой от осадков. Быстрее происходит коррозия арматуры высоких марок, с термической или механической обработкой, во влажной и солесодержащей среде.
Как взаимодействует ржавчина с цементом
К тому же, наличие ржавчины свидетельствует об отсутствии на металле технологической смазки, препятствующей хорошей адгезии поверхности прута с бетоном. Поэтому не следует беспокоиться о небольшом рыжем налете на стальных прутьях и пытаться счищать его любыми средствами.
Как выбирать арматуру с учетом степени ее коррозии
Любой профессиональный строитель должен уметь оценивать состояние используемой для закладки арматуры. При проведении экспертной оценки ему придется обратиться к официальному документу «Рекомендации по применению арматуры со следами ржавчины» от 2004 года.
Степени коррозии арматурных прутьев
Согласно рекомендациям документа, о, использовании арматуры со следами ржавчины для армирования железобетонных конструкций, выделяют 4 степени или категории коррозии стальных стержней.
На начальной стадии коррозии (первая степень) для беспокойства нет никаких оснований, так как легкий налет исчезнет еще при заливке бетонной смеси. Причем на сечении стержня это никак не скажется.
Для армирования ленточных фундаментов, плитных, ростверков, а также других конструкций из бетона, допускается использовать неочищенную от ржавчины арматурную сталь первых 3-х категорий. В ситуации, когда обстоятельства вынуждают приобретать дешевую арматуру со следами сильной ржавчины – использовать ее без предварительной очистки и проверки специалистами не рекомендуется.
Рекомендации ГОСТ о ржавчине
В 6-ом пункте «Приемка», в общих технических условиях ГОСТа 10922-2012 «Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций», пишется:
- использование стальных стержней, с тонким налетом ржавчины, не является причиной, для браковки армирующей конструкции. Такой налет полностью исчезает в процессе бетонирования, в результате воздействия щелочи, содержащей в бетонной смеси.
- если слой ржавчины, пачкается и отслаивается, её обязательно следует очистить с поверхности арматуры до бетонирования, с помощью металлической щетки и тряпки, или вовсе, промыть сильной струёй воды и продуть сжатым воздухом.
Как правильно хранить арматуру?
Для того чтобы защита арматуру от коррозии, её необходимо хранить в сухих, закрытых и хорошо проветриваемых помещениях, где влажность воздуха не будет превышать 70%. Если хранить на открытом воздухе, то необходимо полностью избавиться от возможности воздействия на неё влаги, для этого следует соорудить навес.
При хранении арматуры на открытом воздухе, следует с периодичностью раз в месяц проводить проверку состояния стальных стержней, если необходимо чистить для того чтобы на ней не образовалась ржавчина 4 степени.
Следует отметить, что классы арматуры более новых марок хранящиеся на открытом воздухе, такие как А400С и А500С, в отличии от марки А3 (сталь 35ГС, 25Г2С), более подвержены коррозии и быстрее ржавеют. Но потери прочности у той и другой в первый год хранения одинаковы, на уровне 1-3%, это намного меньше допустимых отклонений для строительных конструкций и изделий ЖБИ.
Соблюдайте правила хранения и рекомендации по использованию ржавой арматуры для армирования бетона, чтобы избежать неприятных последствий, в виде трещин и отслоений. Ведь от качества используемых стальных стержней, зависит качество всей железобетонной конструкции.
Нахлест арматуры при вязке – нормы соединения по СНиП
Армирование – ответственная часть устройства всех монолитных конструкций, от которого зависит долговечного и надежного будущего строения. Процесс заключается в создании каркаса из металлических стержней. Он размещается в опалубку и заливается бетоном. Чтобы создать этот каркас, прибегают к вязке или сварочным работам. При этом большую роль при вязке играет правильно рассчитанный нахлест для арматуры. Если он недостаточный, то соединение окажется недостаточно прочным, а это сказывается на эксплуатационных характеристиках. Поэтому важно разобраться, какой именно делать нахлест при вязке.
Виды соединений
Существует два основных метода крепления арматуры, согласно строительным нормам и правилам (СНиП), а именно пункту 8.3.26 СП 52-101-2003. В нем прописано, что соединение стержней может выполняться следующими типами стыковки:
- Стыковка прутьев арматуры без сварки, внахлест.
- внахлест с использованием деталей с загибами на концах (петли, лапки, крюки), для гладких прутьев используются исключительно петли и крючки;
- внахлест с прямыми концами арматурных прутьев периодического профиля;
- внахлест с прямыми концами арматурных прутьев с фиксацией поперечного типа.
- Механическое и сварное соединение.
- при использовании сварочного аппарата;
- с помощью профессионального механического агрегата.
Требования СНиП указывают на то, что бетонное основание нуждается в установке минимум двух неразрывных каркасов из арматуры. Их делают посредством фиксации стержней внахлест. Для частного домостроения подобный способ используется чаще всего. Это связано с тем, что он доступный и дешевый. Созданием каркаса может заняться даже новичок, так как нужны сами прутья и мягкая вязальная проволока. Не нужно быть сварщиком и иметь дорогостоящее оборудование. А в промышленном производстве чаще всего встречается метод сварки.
Обратите внимание! Пункт 8.3.27 гласит, что соединения арматуры внахлест без применения сварки, используется для стержней, рабочее сечение которых не превышает 40 мм. Места с максимальной нагрузкой, не должны фиксироваться внахлест вязкой или сваркой.
Соединение прутьев методом сварки
Нахлест стержней методом сварки используется исключительно с арматурой марки А400С и А500С. Только эти марки считаются свариваемыми. Это сказывается и на стоимости изделий, которая выше обычных. Одним из распространенных классов является класс А400. Но сращивание изделий ими недопустимо. Нагреваясь, материал становится менее прочным и теряет свою устойчивость к коррозии.
В местах, где есть перехлест арматуры, сваривание запрещается, несмотря на класс стержней. Почему? Если верить зарубежным источникам, то есть большая вероятность разрыва места соединения, если на него будут воздействовать большие нагрузки. Что касается российских правил, то мнение следующее: использовать дуговую электросварку для стыковки разрешается, если размер диаметров не будет превышать 25 мм.
Важно! Длина сварочного шва напрямую зависит от класса арматурного прута и его диаметра. Для работы используют электроды, сечение которых от 4 до 5 мм. Требования, регламентированные в ГОСТах 14098 и 10922, сообщают, что делать нахлест методом сварки можно длиной меньше 10 диаметров арматурных прутьев, используемых для работ.
Стыковка арматуры методом вязки
Это самый простой способ обеспечить надежную конструкцию из арматурных прутьев. Для этой работы используется самый популярный класс стержней, а именно, А400 AIII. Соединение арматуры внахлест без сварки выполняется посредством вязальной проволоки. Для этого два прутка приставляются друг к другу и обвязываются в нескольких местах проволокой. Как говорилось выше, согласно СНиП, есть 3 варианта фиксации арматурных прутьев вязкой. Фиксация прямыми концами периодического профиля, фиксация с прямыми концами поперечного типа, а также пользуясь деталями с загибами на концах.
Выполнять соединение прутьев арматуры внахлест абы как нельзя. Существует ряд требований к этим соединениям, чтобы они не стали слабым местом всей конструкции. И дело не только в длине нахлеста, но и других моментах.
Важные нюансы и требования для соединения вязкой
Хоть процесс соединения прутьев с использованием проволоки проще, чем их соединение сварочным аппаратом, назвать его простым нельзя. Как любая работа, процесс требует четкого соблюдения правил и рекомендаций. Только тогда можно сказать, что армирование монолитной конструкции выполнено правильно. Занимаясь соединением арматуры с нахлестом методом вязки, следует обращать внимание на такие параметры:
- длина накладки прута;
- местонахождение места соединения в конструкции и его особенности;
- как перехлесты расположены один к другому.
Мы упоминали, что размешать арматурный стык, сделанный внахлест, на участке с самой высокой степенью нагрузки и напряжения нельзя. К этим участкам относятся и углы здания. Получается, что нужно правильно рассчитать места соединений. Их расположение должно приходиться на участки железобетонной конструкции, где нагрузка не оказывается, или же она минимальная. А что делать, если технически соблюсти это требование невозможно? В таком случае размер нахлеста прутьев зависит от того, сколько диаметров имеет арматура. Формула следующая: размер соединения равен 90 диаметров используемых прутьев. Например, если используется арматура Ø20 мм, то размер нахлеста на участке с высокой нагрузкой составляет 1800 мм.
Однако техническими нормами четко регламентированы размеры подобных соединений. Нахлест зависит не только от диаметра прутьев, но и от других критериев:
- класс используемой для работы арматуры;
- какой марки бетон, используемый для заливки бетона;
- для чего используется железобетонное основание;
- степень оказываемой нагрузки.
Нахлест при разных условиях
Так какой же нахлест арматуры при вязке? Какие есть точные данные? Начнем с рассмотрения примеров. Первый фактор, от которого зависит нахлест – это диаметр прутьев. Наблюдается следующая закономерность: чем больше диаметр используемой арматуры, тем больше становится нахлест. Например, если используется арматура, диаметром 6 мм, то рекомендуемый нахлест составляет 250 мм. Это не означает, что для прутьев сечением в 10 мм он будет такой же. Обычно, используется 30-40 кратноя величина сечения арматуры.
Итак, чтобы упростить задачу, используем специальную таблицу, где указан, какой нахлест используется для прутьев разного диаметра.
| Диаметр используемой арматуры А400 (мм) | Количество диаметров | Предполагаемый нахлест (мм) |
| 10 | 30 | 300 |
| 12 | 31,6 | 380 |
| 16 | 30 | 480 |
| 18 | 32,2 | 580 |
| 22 | 30,9 | 680 |
| 25 | 30,4 | 760 |
| 28 | 30,7 | 860 |
| 32 | 30 | 960 |
| 36 | 30,3 | 1090 |
| 40 | 38 | 1580 |
С этими данными каждый сможет выполнить работу правильно. Но есть еще одна таблица, указывающая на нахлест при использовании сжатого бетона. Он зависит от класса используемого бетона. При этом чем выше класс, тем разбежка стыков арматуры меньше.
| Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм) | Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм) | |||
| В20 (М250) | В25 (М350) | В30 (М400) | В35 (М450) | |
| 10 | 355 | 305 | 280 | 250 |
| 12 | 430 | 365 | 355 | 295 |
| 16 | 570 | 490 | 455 | 395 |
| 18 | 640 | 550 | 500 | 445 |
| 22 | 785 | 670 | 560 | 545 |
| 25 | 890 | 765 | 695 | 615 |
| 28 | 995 | 855 | 780 | 690 |
| 32 | 1140 | 975 | 890 | 790 |
| 36 | 1420 | 1220 | 1155 | 985 |
Что касается растянутой зоны бетона, то в отличие от сжатой зоны, нахлест будет еще больше. Как и в предыдущем случае, с увеличением марки раствора длина уменьшается.
| Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм) | Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм) | |||
| В20 (М250) | В25 (М350) | В30 (М400) | В35 (М450) | |
| 10 | 475 | 410 | 370 | 330 |
| 12 | 570 | 490 | 445 | 395 |
| 16 | 760 | 650 | 595 | 525 |
| 18 | 855 | 730 | 745 | 590 |
| 22 | 1045 | 895 | 895 | 775 |
| 25 | 1185 | 1015 | 930 | 820 |
| 28 | 1325 | 1140 | 1140 | 920 |
| 32 | 1515 | 1300 | 1185 | 1050 |
| 36 | 1895 | 1625 | 1485 | 1315 |
Если правильно расположить нахлест друг относительно друга и сделать его нужной длины, то скелет основания получит значительные увеличения прочности. Соединения равномерно распределяются по всей конструкции.
Согласно нормам и правилам (СНиП), минимальное расстояние между соединением должно составлять 61 см. Больше – лучше. Если не соблюдать эту дистанцию, то риск, что конструкция при сильных нагрузках и в ходе эксплуатации будет деформироваться, возрастает. Остается следовать рекомендациям, для создания качественного армирования.
Проволока для вязки арматуры
Вязка арматуры — один из способов сборки арматурных каркасов наряду со сваркой, пластиковыми хомутами или специальными клипсами. При вязке каркасы собираются с помощью вязальной проволоки, о которой мы расскажем в данной статье.
Проволока для вязания арматуры (композитной или металлической) используется как в гражданском, так и в промышленном строительстве. С её помощью смежные прутки арматуры соединяются между собой там, где они перехлёстываются. Используется при вязке каркасов для фундаментов, армопоясов для укладки перекрытий и стяжек полов, некоторых бетонных изделий.
Пример использования проволоки для вязки стеклопластиковой арматуры Пример использования проволоки для вязки стеклопластиковой арматурыПреимущества и недостатки
Достоинства применения вязальной проволоки:
- Простота выполнения работ. С вязкой арматуры справится любой рабочий.
- Вязку проволоки можно делать сразу в опалубке.
- Если используется металлическая арматура, то сварные соединения являются местами с высокой подверженностью коррозии. При эксплуатации сварные швы контактируют с влагой и арматура в этих местах ржавеет, теряя свои первоначальные характеристики (этой проблемы можно избежать используя стеклопластиковую арматуру, которая не подвержена коррозии, да и сваривать её не нужно).
- С проволокой легко устранять недочёты. Не всегда получается сделать каркас идеально ровным и зафиксировать стержни арматуры в нужном положении. При использовании проволоки можно легко изменить положение прутков, если потребуется.
- Низкая цена. Проволока для арматуры стоит значительно дешевле, чем сварочное оборудование (опять же, если говорить о стальной арматуре).
Среди недостатков обвязочной проволоки отметим шаткость готового каркаса, но этот минус можно нивелировать, если вязать каркас прямо в опалубке.
Вязальная проволока ГОСТ
Производство проволоки для вязки регламентируется ГОСТом 3282-74 «Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия». Стандарт регламентирует следующие моменты:
- Типы и основные размеры вязальной проволоки;
- Технические требования к ней;
- Правила приёмки и методы испытаний;
- Упаковку, маркировку, транспортировку и хранение.
Согласно ГОСТу, проволока бывает:
- по виду обработки: термически обработанная и термически необработанная;
- по виду поверхности: без покрытия и с покрытием. Проволока с покрытием, в свою очередь, подразделяется на оцинкованную 1-го класса и оцинкованную 2-го класса;
- по точности изготовления: повышенной точности и нормальной точности;
- по временному сопротивлению разрыву: I группы и II группы;
- диаметром: без покрытия — от 0,16 до 10 мм, с покрытием — от 0,2 до 6 мм.
Примеры условного обозначения проволоки по ГОСТ
Проволока диаметром 1 мм термически обработанная, повышенной точности, светлая:
Проволока 1,0-П-О-С ГОСТ 3282-74 , где:
- 1,0 — диаметр;
- П — точность изготовления (в случае повышенной точности указывается литера «П», в случае нормальной точности литера не указывается);
- О — вид обработки (для обработанной проволоки указывается литера «О», для необработанной литера не указывается);
- С — покрытие (С — светлое; Ч — чёрное, для проволоки с покрытием литера не указывается).
Или, например, проволока диаметром 0,8 мм термически необработанная, 2-го класса, повышенной точности, II группы:
Проволока 1,2-П-2Ц-II ГОСТ 3282-74 .
Допустимые отклонения от диаметра указаны в таблице 1 указанного ГОСТа, механические свойства указаны в таблице 2.
Для определения соответствия ГОСТу проводят следующие испытания:
- на растяжение и разрыв с узлом;
- на перегиб;
- на навивку.
Производство
Проволока изготавливается из стали, содержащей углерод до 0,25%. Конечный продукт получают из проволоки-катанки с помощью холодного волочения. В процессе производства деформируется кристаллическая структура поверхности. Для восстановления структуры используют отжиг, способствующий снижению напряжений в металле. Изделия, которые не подвергались отжигу обычно хрупкие и плохо загибаются.
Различают два вида термической обработки:
- Светлая. Такая проволока обжигается в инертной газовой среде, благодаря чему поверхность чистая и светлая. Она не пачкает руки.
- Темная. Изготавливают в воздушной среде, из-за чего поверхность темная и пачкает руки. Работать с этой проволокой лучше в спецодежде и перчатках.
Технические свойства светлой и темной проволоки не отличаются.
Изделия с цинковым защитным покрытием маркируются классом «1Ц» или «2Ц». Второй класс отличается более толстым защитным слоем.
Есть несколько видов цинкования при изготовлении защитного покрытия:
- Гальваническое. Образует более тонкий поверхностный слой.
- Горячее. Образует толстый и долговечный защитный слой. Но существенный минус данного способа — плохая экологичность.
- Холодное. Производится с помощью специальных защитных составов с большим содержанием цинка — 96%.
Классификация вязальной проволоки
В зависимости от наличия или отсутствия защитного покрытия, вязальную проволоку подразделяют на:
- Проволоку из низкоуглеродистой стали. Её преимущество — низкая цена, но при этом и долговечность меньше. Такая проволока подходит для одноразового применения.
- Оцинкованная проволока более устойчива к влаге и характеризуется большим сроком службы. Такая проволока подходит для использования на открытых пространствах.
С завода проволока обычно поставляется в мотках или катушках.
Вес мотков от 15 до 250 кг Вес мотков от 15 до 250 кг Вес катушек от 500 до 1500 кг Вес катушек от 500 до 1500 кгЕсть ещё одна разновидность вязальной проволоки — проволока «Казачка», которая выпускается в виде готовых отрезков небольшой длины с кольцами на концах. Использование такой проволоки экономит время на нарезку и заготовку колец — процесс значительно упрощается.
Проволока «Казачка» Проволока «Казачка»Как выбрать вязальную проволоку?
Прежде всего, выбирать проволоку следует исходя из диаметра самой арматуры. Тут действует прямая зависимость — чем толще арматура, тем больший диаметр проволоки используем.
Вязка арматурной сетки для армирования подъездных путей Вязка арматурной сетки для армирования подъездных путейПрочность связанного узла важна не только при эксплуатации, но и в момент заливки бетона. При заливке бетононасосом напор давит на места перехлёста арматуры, и чтобы стержни не отошли друг от друга соединение должно быть очень прочным.
Расход проволоки
Расчёт вязальной проволоки для арматуры зависит от схемы армирования и расчёта необходимого количества арматуры . Исходя из схемы армирования определяется количество узлов с перехлёстами арматуры. Количество узлов надо умножить на 0,5 и вы получите примерный метраж.
Специалисты утверждают, что лучше сразу покупать в два раза больше материала, чем вы получили при расчёте. Потому что, часто при вязке проволока затягивается неправильно или рвётся. Лучше сразу приобрести её с запасом, благо что стоит она недорого.
Инструменты для вязки арматуры
Самый дешёвый инструмент — специальный крючок для ручной вязки. Стоит он не дороже 150 рублей.
В магазине можно выбрать разные модели крючков. Например, винтовой или полуавтоматический. Но даже с полуавтоматическим крючком потребуется приложить физические усилия. Это как самый дешёвый, так и самый трудозатратный способ.
Чтобы сэкономить силы и время можно приобрести специальный пистолет для вязки. С ним процесс обвязки автоматизируется и значительно ускоряется. Прибор закрутит проволоку с нужным усилием менее, чем за секунду. Но ввиду дороговизны (цена от 36 000 рублей) такие пистолеты не распространены в частном строительстве, позволить их себе могут только крупные строительные компании.
Если руки у вас растут откуда надо, то есть способ создать аналог такого пистолета на дому. Потребуется шуруповёрт и гвоздь либо кусок электрода. Из последних делается некое подобие крючка, которое вставляется в шуруповёрт. Своими руками вязать ничего не нужно, только нажимать на кнопку. Дрель, кстати, для этих целей не подойдёт из-за высокой скорости вращения.
Зачем бетону нужна арматура, деформация бетонной конструкции!
Ведя разговор о бетоне, нельзя забывать о железобетоне. За счет исключительных качеств, он широко применяется в современном строительстве. Железобетон – это прежде всего бетон, в который вводятся стальные стержни называемые арматурой. Само слово «арматура» – итальянского происхождения и в переводе на русский означает «вооружение». Зачем же нужно «армировать» бетон?
Деформация конструкции вследствие сжатия и растяжения
На строительные конструкции действуют сжатие и растяжение. Из-за этого конструкции деформируются. Для примера, наглядно можно представить обе силы, если взять обыкновенную резинку, положить ее на две опоры и нажать на нее в середине. Резинка сожмется в верхней части, но зато растянется в нижней. В средней же части длина резинки не изменится. Та условная линия, которая разделяет резинку на две части – сжатую и растянутую, называется нейтральной осью. При работе бетонной конструкции на изгиб получается аналогичная картина ее деформации.
Конструкции из бетона при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня на растяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Значит, если заставить оба материала (бетон и сталь) работать как одно целое, т. е. добиться одинаковой прочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемой конструкции, то можно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб. Для этого в растянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенного сечения. Теперь уже конструкция не ломается при изгибе и может выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.
Может возникнуть вопрос, как же могут совместно работать в одной конструкции два таких разнородных материала, как бетон и сталь?
Все дело в их свойствах: большая прочность на сжатие; высокая прочность арматурной стали на растяжение; большая сила сцепления бетона со сталью; почти одинаковое изменение длины бетона и стали при изменении температуры.
За счет прочного сцепления бетона с арматурой, ее нельзя выдернуть. При твердении бетон уменьшается в объеме и обжимает арматуру, а значит еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления с арматурой будет возрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетон и чем больше шероховатость поверхности арматуры.
Очень малая теплопроводность бетона весьма полезна для железобетонных конструкций: бетон хорошо защищает арматуру от резких изменений температуры.
Читайте также: