Виды армирования бетона: для чего требуется армирование, какие материалы и способы используются в современном строительстве

Одним из ключевых строительных материалов является бетон, который получил широкое распространение в строительстве, прежде всего, благодаря своей прочности. Он применяется в строительстве со времен Древнего Рима и до наших дней.

Для чего нужно армировать бетон, если он сам по себе прочен?

Классификация по прочности учитывает прочность бетона только на сжатие, но бетон — достаточно хрупкий материал с низкой ударной вязкостью, поэтому нагрузки на изгиб и растяжение он переносит значительно хуже (например, прочность бетона на растяжение почти в 10 раз меньше, чем на сжатие).

Как известно, бетон начинается с замешивания бетонной смеси. В определенных пропорциях смешиваются цемент, который является вяжущим компонентом водного твердения, вода, а также крупные заполнители (гравий, щебень, гранитный отсев и другие материалы) и мелкие заполнители (песок).

Готовая смесь укладывается в опалубку, уплотняется, а затем в течение 28 дней набирает прочность. Эти процессы происходят неравномерно: наружные слои подсыхают и дают усадку раньше, чем бетон в глубине конструкции, возникает напряжение, и могут появиться трещины.

Усиление бетона армированием необходимо для сложных и ответственных конструкций, для устранения усадки и трещин, для увеличения прочности и долговечности изделия, то есть, фактически, оно требуется в подавляющем большинстве случаев.

Несущие и ограждающие конструкции из бетона проектируются и изготавливаются в соответствии с СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

Что такое армированный бетон, и чем армированный бетон отличается от неармированного

Армированный бетон — это бетон, укрепленный каркасом.

Каталог продукции CEMMIX

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Существуют два типа железобетонных конструкций:

1. Сборные железобетонные конструкции – изготавливаются на заводе железобетонных конструкций;
2. Монолитные железобетонные конструкции - изготавливаются непосредственно на объекте на строительной площадке.

Смысл армирования заключается в том, что нагрузка на бетон передается на арматуру и равномерно распределяется по всей конструкции. Также арматура отвечает за прочность соединения элементов.

Расчет арматуры в проекте, критические параметры

Количество, диаметры и расположение арматуры в конструкциях определяется проектом, расчет проводится по предельным состояниям железобетонных конструкций в соответствии с нормативными техническими документами (например конструкторы используют «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)»)

Виды арматуры и материалы, из которых она изготавливается

Арматура подразделяется на три типа в зависимости от ее назначения.

Рабочая арматура

Предназначена для того, чтобы воспринимать напряжения, возникающие от влияния нагрузок извне, а также от самой конструкции.

Распределительная арматура

Выполняет три задачи:

1. равномерно распределяет нагрузки между рабочими стержнями;
2. обеспечивает совместную работу элементов рабочей арматуры;
3. предупреждает смещение рабочей арматуры во время бетонирования.

Монтажная арматура

Служит для обеспечения точного положения элементов арматуры внутри опалубки.

Арматурные изделия

Существуют следующие типы изделий:

1. сетки;
2. стержни;
3. каркасы, которые могут быть плоскими или пространственными;
4. изделия для предварительно-напряженных конструкций;
5. монтажные петли и хомуты, закладные детали.

Стальная арматура

Изготавливается в соответствии с ГОСТ 5781-82. Настоящий стандарт распространяется на горячекатаную круглую сталь гладкого и периодического профиля, предназначенную для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций (арматурная сталь).

Стержневая стальная арматура изготавливается из стержней круглого профиля, который может иметь гладкую поверхность или рифленую поверхность с выступами (периодический профиль). 

Гладкая арматура считается малоэффективной из-за слабого сцепления с бетоном, а потому сегодня используется в основном как вспомогательная для хомутов для закрепления рифленой арматуры в каркасе.

Арматура периодического профиля, благодаря выступам, более эффективно сцепляется с бетоном. У арматуры с гладкой поверхностью с этими целями приходится загибать концы крючком.

Наиболее распространена в гражданском и промышленном строительстве стержневая арматура с диаметром сечения стержня 12–40 мм. Иногда для армирования может применяться профильный металлопрокат.

Арматурные сетки

Сварные арматурные изготавливаются из стержней, сечением более 3 мм или из арматурной проволоки. Они могут быть: плоскими (если диаметр поперечных стержней – 10мм и более, а продольных – 5 мм и выше).

Сетки изготавливаются с различным шагом арматуры, который определяется по проекту или типовому конструктивному решению. Наиболее распространены квадратные ячейки 100*100 мм, 150*150 мм, 200*200 мм, но часто применяется и другие размеры.

Сетки заводского изготовления изготавливаются шириной не более 3500 мм, что связано с требованиями транспортировки.

Рулонные сетки могут иметь разный диаметр стержней, размер ячеек и ширину сетки. Масса рулона не превышает 1200 кг.

Плоские и пространственные каркасы

Плоские стальные каркасы состоят из поясов, образованных арматурой и соединяющей их решетки. Диаметр сечения рабочей арматуры — 10–40 мм, распределительной — от 10 мм. Применяются для различных линейных конструкций (перекрытия, балки, ригели).

Каталог продукции CEMMIX

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Пространственные каркасы применяются для армирования колонн, балок, фундаментов.

Проволочная стальная арматура для предварительно-напряженных конструкций

Представляет высокопрочные проволочные канаты либо свитые пряди из проволоки (от трех и более).

Неметаллическая арматура

Все большее распространение получает неметаллическая Композитная арматура — неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон.

При этом получают:

1. стеклоармированный бетон, который характеризуется высокой прочностью и сниженной водо- и газопроницаемостью;
2. высокопрочный и непроницаемый базальтовый бетон .

К преимуществам армированного композитными материалами бетона относятся следующие характеристики:

1. повышается прочность и долговечность конструкции;
2. значительно снижается риск появления трещин в бетоне;
3. появляется возможность изготавливать бетонные изделия практически любой формы;
4. армирование повышает прочность бетона на растяжение и изгиб;
5. увеличивается стойкость к перепадам температур;
6. объемное армирование повышает ударную вязкость бетона, снижает его истираемость;
7. использование объемного армирования фиброй позволяет уменьшать толщину стяжек при сохранении их несущих способностей.

Таким образом, у армированного бетона много важных плюсов по сравнению с неармированным: он прочнее, долговечнее в эксплуатации, устойчивее к неблагоприятным внешним факторам. Но есть у него и определенные минусы, которые тоже необходимо учитывать:

1. армирование возможно только на этапе строительства, поэтому его необходимость закладывается на этапе проектирования;
2. стальная арматура увеличивает вес конструкции, в среднем, на 150–200 кг на каждый кубометр бетона;
3. армирование сеткой или стальной стержневой арматурой — это серьезные финансовые затраты, кроме того, требуется время и труд квалифицированных рабочих;
4. стальная арматура может отслаиваться, подвергаться коррозии;
5. применение стальной арматуры ограничивает применение некоторых видов добавок в бетон (например, солей-ускорителей набора прочности).

В каких случаях армирование бетона необходимо

Армирование применяется, в основном, в тех случаях, когда ожидается, что конструкция будет испытывать значительные нагрузки, поэтому оно целесообразно в таких изделиях, как:

1. фундамент;
2. стяжки толщиной более 50 мм;
3. плавающие стяжки;
4. перекрытия;
5. конструкции сложной формы;
6. блоки для строительства;
7. дорожные покрытия;
8. ответственные объекты.

Виды армирования бетона

Армирование железобетонных конструкций подразделяются на две группы процессов: изготовление арматурных элементов и их установка в проектное положение.

Арматура может изготавливаться в заводских условиях полностью либо монтироваться на строительной площадке до или после установки опалубки.

Важно!

Арматуру можно устанавливать только после проверки опалубки на соответствие проектным размерам с учетом допусков, установленных СНиПом.

При монтаже арматуры особенно важно соблюдение указанной в проекте толщины защитного слоя бетона, чтобы надежно предохранить арматуру от воздействия внешней среды.

Для обеспечения заданной толщины защитного слоя бетона используют следующие методы:

1. К арматурным каркасам приваривают обрезки стержней или удлиненные стержни из нержавеющей стали, которые упираются в стенки и днище опалубки. Такое решение применяют только для сухих условий эксплуатации.
2. При армировании плит перекрытия двумя сетками, заданное проектом расположение обеспечивают подставками из круглой арматурной стали.
3. В качестве фиксаторов применяют пластиковые или бетонные подкладки и прокладки, армированные проволокой. Проволока выполняет функцию защиты от раскалывания, а ее концами привязывают прокладку к вышерасположенному арматурному стержню.
4. Высокими технологическими свойствами обладают пластиковые и капроновые кольца для фиксации арматуры.

Монтаж арматурных конструкций производится разными методами:

1. Арматурные каркасы устанавливают вручную, подавая их краном в зону работ, если масса каркаса не превышает 100 кг.
2. Легкие каркасы колонн подают в опалубку сверху при помощи крана.
3. Каркасы колонн свыше 100 кг устанавливают до монтажа опалубки и приваривают к выпусками арматуры нижнего этажа.
4. Арматурные каркасы прогонов и балок устанавливают в готовую опалубку.
5. При армировании плит перекрытий сварную сетку укладывают в опалубку и соединяют вязальной проволокой или электродуговой сваркой внахлест.
6. Стены чаще всего армируют готовыми сетками.

Соединение арматуры выполняют сваркой, вязкой, обжимными гильзами, винтовыми муфтами.

Важно!

Приемка смонтированной арматуры проводится до укладки бетонной смеси и оформляется актом на скрытые работы.

Армирование стержневой арматурой

Для этого типа армирования используется стержневая арматура.

Раньше использовались только стальные прутки. Сейчас выбор материалов для арматуры богаче; прутки могут изготавливаться из композитных материалов (углепластика, стеклопластика, базальтопластика).

Каталог продукции CEMMIX

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Характеристики стальной арматуры регламентируются ГОСТ 5781-82.

Композитная арматура выгодно отличается от стальной своим малым весом и устойчивостью к коррозии, однако замена стальной арматуры на композитную требует согласования.

Важно!

При проектировании расчеты обычно ведутся для стальной арматуры. Если используются другие виды арматуры, нужно делать пересчет.

Установка арматуры производится при помощи машин и механизмов либо вручную. Основные способы соединения арматурных стержней — сварка или вязка.

Армирование сеткой или плоскими каркасами

Сетки с толщиной проволоки до 3 мм поставляются в рулонах; свыше 3 мм — листами (картами).

Полипропиленовую сетку используют вместо стальной в стяжках толщиной до 80 мм. Пластиковая сетка поставляется в рулонах. Ее можно резать обычными ножницами, также к ее плюсам можно отнести малый вес, гибкость, химическую инертность, неподверженность коррозии.

Стекловолоконные сетки по своим характеристикам близки к пластиковым, однако необходимо выбирать сетки со специальной пропиткой.

Плюсом армирования сеткой или плоским каркасами является отсутствие необходимости связывать или сваривать арматуру; она укладывается внахлест. Укладка сетки внахлест возможна только в том случае, если диаметр арматуры не превышает 32 мм. Величина нахлеста зависит от характера работы элемента, расположения стыка в сечении элемента, а также класса прочности бетона и класса арматурной стали.

Дисперсное или объемное армирование

Этот вид армирования принципиально отличается от традиционных видов. Арматура в этом случае представляет собой относительно короткие волокна (фибра), которые добавляют в бетонную смесь при замешивании; они образуют в изделии объемный трехмерный каркас, обеспечивающий повышение прочности и ударной вязкости бетона, а также огнестойкости, водостойкости, морозостойкости и других важных качеств.

Фибра для армирования может быть:

1. стальной;
2. стекловолоконной;
3. полимерной;
4. базальтовой;
5. полипропиленовой.

Важно!

Сегодня фибру применяют даже в тех случаях, когда используются другие виды армирования.

Каталог продукции CEMMIX

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Каждый вид фибры имеет свои достоинства и недостатки:

1. стальная фибра увеличивает прочность бетона на растяжение при изгибе, но подвержена коррозии и имеет большой вес, а ее сцепление с бетоном ниже, чем у других видов фибры;
2. стеклянная фибра проявляет устойчивость в агрессивных средах и увеличивает скорость схватывания бетона;
3. полимерная фибра очень легкая, устойчива к щелочам, кислотам, высокой температуре.

Важно!

При добавлении фибры любого вида бетонная смесь становится более вязкой, поэтому требует добавления пластификаторов.

Советуем изучить: Пластификаторы

Компания Cemmix выпускает два вида фибры: полипропиленовую и базальтовую. Рассмотрим их свойства более подробно.

Полипропиленовая фибра Cemmix

Полипропиленовая фибра на сегодня является самым распространенным видом армирующего волокна. Она изготавливается методом экструзии и нарезается отрезками от 6 до 40 мм длиной. Сырье для изготовления может быть первичным или вторичным.

Преимущества полипропиленовой фибры Cemmix:

1. малый вес и большая удельная площадь поверхности;
2. устойчивость к агрессивным средам (в том числе, к щелочам);
3. отсутствие коррозии;
4. огнестойкость;
5. предотвращение расслаивания бетонной смеси;
6. повышение прочности бетона на сжатие;
7. увеличение прочности бетона на растяжение при изгибе;
8. повышение ударной вязкости бетона;
9. снижение истираемости бетона;
10. устранение усадочных явлений и предотвращение появления трещин;
11. повышение водостойкости и морозостойкости бетона.

Важно!

Полипропиленовая фибра Cemmix может использоваться в штукатурных растворах; в этом случае штукатурка становится более вязкой и удобной в работе.

Полипропиленовую фибру Cemmix рекомендуется применять в следующих случаях:

1. промышленные полы;
2. напольные покрытия и стяжки;
3. бетонные полы;
4. тротуары;
5. бетонные дороги;
6. фундаменты.

Важно!

Полипропиленовая фибра Cemmix совместима с любыми другими добавками Cemmix (пластификаторами, ускорителями твердения, гидрофобизаторами и прочими).

Полипропиленовая фибра Cemmix имеет универсальный размер волокна — длина 12–15 мм, что позволяет использовать ее в разных типах конструкций, в легких и тяжелых, армированных и неармированных бетонах, а также в штукатурных растворах. Расход фибры составляет от 900 г до 1,5 кг на кубометр бетонного раствора.

Базальтовая фибра Cemmix

Базальтовая фибра нарезается из базальтового волокна отрезками длиной от 1 до 150 мкм и диаметром 8–18 мкм.

Это устойчивое к кислотам и щелочам упругое волокно, прочность которого на разрыв превышает прочность стали. Базальтовая фибра легче стальной в 3 раза, ее удельная площадь поверхности в 25 раз больше, и она не поддается коррозии.

Базальтовая фибра Cemmix легко распределяется в бетонной смеси, хорошо сцепляется с бетоном и равномерно армирует его, обеспечивая изделиям следующие преимущества:

1. повышение сопротивления к ударным нагрузкам;
2. повышение устойчивости к трещинообразованию в 3 раза;
3. повышение долговечности;
4. увеличение стойкости к истиранию на 300%;
5. увеличение прочности на растяжении при изгибе на 300%;
6. уменьшение усадки;
7. повышение ударной вязкости;
8. уменьшение объема бетонной конструкции до 20% с сохранением проектных свойств;
9. повышение водостойкости (до 150%), морозостойкости (в 2 раза), огнестойкости.

Базальтовая фибра Cemmix обладает непревзойденной стойкостью к истиранию и используется при изготовлении и ответственных объектов:

1. взрывоопасных объектов;
2. военных сооружений;
3. сейсмостойких изделий;
4. радиопрозрачных конструкций;
5. объектов гидротехнического и транспортного строительства.

Также уместно применение базальтовой фибры Cemmix при изготовлении:

1. промышленных полов;
2. площадок и дорожек;
3. фундаментов;
4. плит перекрытий;
5. брусчатки;
6. блоков;
7. отмосток, пандусов;
8. кладочных и ремонтных растворов, смесей для торкетирования.

Базальтовая фибра Cemmix имеет универсальный размер волокна — диаметр 8-10 мкм, длину 100–500 мкм, что позволяет использовать ее в разных типах конструкций, в легких и тяжелых, армированных и неармированных бетонах, а также в штукатурных растворах. Расход фибры составляет от 2 г на литр строительного раствора.

Важно!

Перед добавлением в бетонную смесь, базальтовую фибру Cemmix замачивают в воде.

Фибру рекомендуется применять при изготовлении практически любых бетонных изделий и конструкций. Важно выбирать качественный материал, который не скомкуется в растворе и обеспечит все заявленные преимущества. Поэтому приобретать нужно фибру только проверенных, хорошо зарекомендовавших себя производителей. Полипропиленовая и базальтовая фибра Cemmix производится в соответствии со строгими станлартами. Купить полипропиленовую и базальтовую фибру Cemmix можно оптом от производителя, в магазинах «Леруа Мерлен», интернет-магазинах и других розничных строительных сетях.