Арматура (железобетон)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Арматурный каркас плиты перекрытия перед заливкой бетоном

Арматура — совокупность соединённых между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения (балки), а также могут использоваться для усиления бетона в сжатой зоне (колонны).

Элементы арматуры делятся на жёсткие (прокатные двутавры, швеллеры, уголки) и гибкие (отдельные стержни гладкого и периодического профиля, а также сварные или вязаные сетки и каркасы). Арматурные стержни могут быть стальными (сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций[1]), композитными (композитная полимерная для армирования бетонных конструкций ГОСТ 31938-2012), древесного происхождения (бамбуккар) и др.

Виды арматуры[править | править вики-текст]

Арматура различается по ряду признаков: по назначению, ориентации в конструкции, условиям применения, по виду материала, из которого арматура изготавливается.

По назначению[править | править вики-текст]

По назначению арматуру разделяют:

  • рабочая арматура (сечение назначается по расчету, воспринимает усилия в элементах от основной нагрузки)
  • конструктивная (распределительная) (сечение назначается по минимальному проценту армирования, воспринимает усадку/расширение, температуру воздействия, используется сортамент.)
  • монтажная (устанавливается для объединения рабочей и конструктивной в сетки и каркасы)
  • анкерная (закладные детали)

По ориентации в конструкции[править | править вики-текст]

Классификация арматуры по ориентации:

  • поперечная — арматура, которая препятствует образованию наклонных трещин от возникающих скалывающих напряжений вблизи опор и связывает бетон сжатой зоны с арматурой в растянутой зоне;
  • продольная — арматура, которая воспринимает растягивающие или сжимающие напряжения и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции.

По условиям применения[править | править вики-текст]

По условиям применения бывает:

Напрягаемая арматура в предварительно напряжённых ж/б конструкциях может быть только рабочей.

Применение[править | править вики-текст]

Совместную работу арматуры и бетона обеспечивает сцепление их по поверхности контакта. Сцепление арматуры с бетоном зависит от прочности бетона, величины его усадки, возраста бетона и от формы сечения арматуры и вида её поверхности.

Возможны пять видов контакта арматуры с бетоном:

  • соединения на связях сдвига;
  • трение;
  • сцепление (соединение с помощью бетонирования стального элемента арматуры);
  • обжатие арматуры бетоном после его усадки;
  • электрохимическое взаимодействие стальной арматуры и цементного раствора.

Если арматура была подвергнута предварительному натяжению, то её называют напрягаемой. Натяжение служит для увеличения прочности железобетонной конструкции путём предотвращения образования трещин, уменьшения прогибов и снижения собственной массы конструкции — поскольку по весу требуется значительно меньше арматуры.

В железобетонных изделиях, в основном, используются арматурные изделия, которые представляют собой соединённые между собой стержни арматурной стали. Основные способы соединения стержней — это электросварка, вязка проволокой. Вместо вязки проволокой используют специальные арматурные фиксаторы, изготовленные из пружинной стали. Газовая сварка, как правило, не применяется.

Основные виды арматурных изделий:

  • плоские арматурные решётки (сетки);
  • пространственные арматурные каркасы.

Сцепление арматуры с бетоном[править | править вики-текст]

Надежное сцепление арматуры с бетоном создаётся тремя основными факторами[2]:

  1. сопротивлением бетона усилиям смятия и среза, обусловленным выступами и другими неровностями на поверхности арматуры, то есть механическим зацеплением арматуры за бетон
  2. силами трения, возникающими на поверхности арматуры благодаря обжатию арматурных стержней бетоном при его усадке
  3. склеиванием (адгезией) поверхности арматуры с бетоном благодаря вязкости коллоидной массы цементного теста

Наибольшее влияние на сцепление арматуры с бетоном оказывает первый фактор — он обеспечивает около 75 % от общей величины сцепления.

Существенное влияние на сцепление арматуры с бетоном оказывает седиментация твёрдых частиц и выжимание воды при твердении бетонной смеси. Это приводит, особенно в подвижных составах бетона, к тому, что сцепление арматуры с бетоном становится различным для стержней в направлении бетонирования и перпендикулярно ему в нижней или верхней частях сечения изделия, бетонируемого за один приём.

Классификация арматуры[править | править вики-текст]

В зависимости от механических свойств и «узора» профиля подразделяется на классы АI (А240), АII (А300), АIII (А400), АIV (А600) и АV (А800) . Кроме того в последние годы получила широкое применения арматура А500С, не имеющая аналогов по ГОСТ 5781-82, которая поэтому выпускаемая производителями по техническим условиям (ТУ) или СТО АСЧМ 7-93 — являющимся стандартом ассоциации предприятий по стандартизации продукции черной металлургии.

Арматура А-I (А240)[править | править вики-текст]

Арматура А-I (А240) — это горячекатаная круглая сталь гладкого профиля. Арматура класса А240 диаметром до 12 мм изготавливается в мотках и прутках, большие диаметры изготавливаются только в прутках. Для изготовления арматуры класса АI используют стали следующих марок: Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп. Диаметр профиля арматурной стали класса АI (А240) изготавливается от 6 мм до 40 мм.

Арматура АIII (А400)[править | править вики-текст]

Профиль арматуры А-III (А400)

Арматура АIII (А400) представляет из себя стальной профиль круглого сечения с рифлёной поверхностью. Профиль арматуры АIII (А400) представляет из себя металлический стержень, на поверхности которого равномерно распределены поперечные выступы, размещенные под наклоном по отношению к продольной оси стержня. Арматура AIII (А400) ГОСТ 5781-82, изготовленная из стали 35ГС, в СССР и до недавнего времени в РФ была основным видом арматуры для ЖБИ и при производстве работ методом монолитного железобетона. Арматура А3 предназначена для придания жёсткости и для обеспечения более высокой сцепки с бетоном, также для армирования дорожного покрытия. Сталь 35ГС является конструктивной низколегированной сталью для сварных конструкций. Область применения стальной арматуры класса АIII (А400) 35ГС очень обширна. Высокое качество и распространенность допускают ее применение во всех отраслях промышленности и строительства, если это заложено в проектной документации.

Производство и применение арматуры AIII (А400) Арматура А3 изготовляется согласно ГОСТ 5781-82 из конструкционной низколегированной стали марок: сталь 35ГС и сталь 25Г2С с добавлением легирующих элементов. В качестве легирующих элементов используется марганец и кремний. Применения этих сталей позволяет применять арматуру АIII 35ГС и арматуру АIII 25Г2С в ответственных элементах железобетонных конструкций (с некоторыми ограничениями), в том числе предварительно напряженных, которые по общепринятым нормам являются ограниченно свариваемыми. Например для стали 35ГС согласно СНиП 2.03.01-84 запрещена дуговая сварка из-за снижения пластичности стали в местах сварки. Большинство разрушений железобетонных конструкций в процессе строительства происходит именно по причине дуговых прихваток арматурных стержней из стали 35ГС. Несмотря на высокую прочность сварных соединений этих сталей, выполненных контактной стыковой или другими видами сварки с большими тепловложениями, пластичность получаемых сварных соединений невысока, и они не выдерживают изгиба. Это вынуждает при строительстве зданий из монолитного железобетона с использованием арматуры класса А400 (А-III) из стали марки 35ГС полностью отказаться от сварки при выполнении арматурных работ и обеспечивать значительные запасы по сечению арматуры, так как есть опасность дуговых прихваток сваркой, так как постоянный надлежащий контроль за качеством арматуры и арматурных работ обеспечивать зачастую невозможно. Арматура АIII 35ГС предназначена для придания жесткости и обеспечения более высокой сцепки с бетоном в массивных конструкциях с большой толщиной защитного слоя бетона благодаря кольцевому профилю арматуры (рис.1) и ее высокой анкерующей способности, а также для армирования дорожного покрытия и мостовых конструкций наряду с арматурной сталью 25Г2С.

Арматура АIII (А400) 25Г2С — стальной круглый профиль, имеющий рифленую поверхность. Данная арматура выпускается диаметрами от 6 до 40 мм и мерной длиной 6 м или 11,7 м. Возможно производство в форме стержней и бухт — мотков(диаметр 6, 8 или 10 мм). Изготавливается путём вытяжки в холодном состоянии, приобретая тем самым дополнительную прочность. В отсутствие маркировочных надписей арматура 25Г2С должна быть окрашена на концах белой несмываемой краской. За счет большой концентрации легирующих элементов арматура AIII 25Г2С имеет особый химический состав, что придает ей улучшенные механические характеристики, высокую степень свариваемости. Арматура А3 25Г2С имеет специфическое рифление с выступами, идущими по винтовой линии с равными заходами по обеим сторонам, обеспечивает самую прочную сцепку с бетонными конструкциями. Все эти свойства обуславливают основную сферу применения арматуры 25Г2С: ответственное строительство несущих и вспомогательных конструкций и мостов с постоянной или переменной нагрузкой.

Арматура А500С[править | править вики-текст]

Рифление арматуры А500С ГОСТ Р 52544-206

Арматура А500С — это класс горячекатаной термо-механически упрочненной арматурной стали, изготавливаемой по СТО АСЧМ 7-93 или ГОСТ Р 52544-2006.

Первые пробные партии арматуры А500С были изготовлены на Западно-Сибирском комбинате в 1993 году, а уже в 1994 году на Белорусском металлургическом комбинате было запущено первое серийное производство, в том же году было запущено производство на комбинатах «Криворожсталь» и «Северсталь», а в 1995 году и на «Западно-Сибирском комбинате». Новая марка стали изготавливалась по СТО АСЧМ 7-93 (стандарт ассоциации предприятий и организаций по стандартизации продукции чёрной металлургии — «Черметстандарт») и не имела аналогов по ГОСТ 5781-82. По мере накопления положительного опыта арматура А500С стала применяться наряду и взамен арматуры класса А3 (А400).

В 2006 году появился государственный стандарт (ГОСТ Р 52544) на термомеханически упрочненную арматурную сталь класса А500С (горячекатаную) и В500С (холоднокатаную), который внёс временный раскол в ряды производителей. Некоторые предприятия перестроили свои производства под более жёсткие требования ГОСТа, другие продолжали производить арматуру по СТО АСЧМ 7-93. С появлением ГОСТ 52544-2006 отпала необходимость в стандарте АСЧМ так и в существовании самой Ассоциации «Чермтстандарт», которая прекратила своё существование 02.08.2016, продлив последний раз срок действия СТО АСЧМ 7-93 до 1.07.2016[3]. Таким образом с 1 июля 2016 остался единственный нормативный документ, предусматривающий производство термомеханически-упрочненной арматурной стали класса А500С.

Арматура А500С имеет ряд преимуществ перед арматурой А400

  1. Арматура А500С изготавливается из дешевой (по сравнению с арматурой А3) углеродистой стали без использования легирующих элементов, что позволило снизить стоимость такой арматуры.
  2. За счёт термомеханического упрочнения арматура А500С имеет повышенный предел текучести не менее 500 Н/мм2, что увеличивает прочность и гибкость одновременно
  3. В отличии от рифления арматуры А3 (А400) рифлёный профиль арматуры А500С не имеет точек пресечения продольных и поперечных рёбер, в которых могли бы образовываться усталостные трещины.
  4. Арматура А500С обладает повышенной по сравнению с арматурой А3 (А400) свариваемостью, что позволяет использовать дуговую сварку.

Арматура А500С имеет химический состав, определяемый содержанием в стали углерода не более 0,22 % и углеродным эквивалентом не более 0,5 %.

Один из отрицательных моментов при переходе на всеобщее применение термомеханически упрочненной арматурной сталей в металлургии стало сворачивание производства горячекатаных арматурных сталей, необходимых для армирования железобетонных конструкций в сложных климатических и метеоусловиях условиях: например в мостостроении или в зонах крайнего севера.

Арматура Ат800[править | править вики-текст]

Арматура Ат800 — это стальная горячекатаная рифленая арматура, прошедшая после горячей прокатки на металлургическом стане термомеханическое упрочнение. Арматура класса Ат800 может изготавливаться как с гладкой, так и с рифленой (арматура А3) поверхностью. При термомеханическом упрочнении арматуры применение прерывистого охлаждения вместо непрерывного позволяет повысить до 30 % пластические характеристики, усталостную прочность, коррозионную стойкость, сопротивляемость повторным нагревом при сохранении уровня прочности арматуры.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. ГОСТ 5781-82
  2. Бондаренко В. М., Суворкин Д. Ш. Железобетонные и каменные конструкции, М.: Высшая школа, 1987. стр. 90-91
  3. Ассоциация "Черметстандарт": история создания и ликвидации. (ru-RU), metalmaterials.ru (26 января 2017). Проверено 29 марта 2017.