Что такое арматура: виды, свойства и применение в строительстве

Что такое арматура

Арматура — это основной компонент, усиливающий конструкции из железобетона, который обеспечивает их долговечность и надежность. Арматура изготавливается из различных материалов, имеет разные формы и классификации, каждый из которых предназначен для решения конкретных строительных задач.

Армирование — процесс установки арматуры в бетон, выполняется с целью увеличения прочности железобетона, его устойчивости к изгибу, растяжению и другим деформациям. Железобетон с арматурой используется во всех видах строительства — от многоэтажных зданий до мостов и инженерных сооружений. Без этого материала, повышающего прочность бетона, невозможно возвести современные жилые, промышленные и инфраструктурные объекты.

 

Виды арматуры

Классификация арматуры по материалу

Стальная арматура

Стальная арматура — это наиболее распространенный тип арматуры, так как именно сталь обладает характеристиками, которые подходят для выполнения большинства строительных задач. Она может быть представлена в виде гладких или рифленых стержней, проволоки и сетки. Изготавливается из углеродистой и легированной стали, что влияет на её устойчивость к деформациям и коррозии.

Стальная арматура подразделяется на классы, которые определяются её пределом текучести и прочностью:

Класс А240 — это арматура, которая применяется в конструкциях с небольшими нагрузками. Её диаметр, как правило, не превышает 10 мм, и она часто используется для формирования каркасов в малоэтажном строительстве.

Класс А400 и А500 — наиболее популярные типы арматуры, они применяются для усиления бетонных конструкций, которые будут подвергаться высоким нагрузкам. Такой вид арматуры используют в фундаментных плитах, перекрытиях, колоннах и балках.

Класс А600 и выше — арматура для особо ответственных конструкций, применяемая в мостах, тоннелях и промышленных сооружениях, где необходимо выдерживать высокие напряжения и нагрузки.

Кроме того, стальную арматуру можно классифицировать по её устойчивости к коррозии: существуют обычные стальные изделия и оцинкованные, которые меньше подвержены коррозии. Оцинкованная арматура более долговечна, особенно при использовании в условиях повышенной влажности или воздействия агрессивных сред.

Композитная арматура

Композитная арматура представляет собой современный вид арматурных изделий, изготавливаемых из полимеров, армированных стеклянными, базальтовыми или углеродными волокнами. Этот вид арматуры широко применяется в условиях, где необходимо предотвратить коррозию металлических элементов, таких как влажные и агрессивные среды, примеры — береговые сооружения, канализационные системы и т.д.

Композитная арматура обладает рядом преимуществ:

Лёгкий вес — она в несколько раз легче стальной арматуры, что упрощает её транспортировку и установку.

Высокая стойкость к коррозии — композитные материалы не подвержены коррозийным процессам, что продлевает срок службы железобетонных конструкций.

Прочность — благодаря своей структуре, композитная арматура обладает высокой прочностью на растяжение, что позволяет использовать её в конструкциях, требующих высокой прочности на растягивающие нагрузки.

Однако композитная арматура менее устойчива к высоким температурам, поэтому она не подходит для конструкций, подверженных постоянному воздействию огня, а также для использования в условиях высокой температурной нагрузки.

Классификация по форме

Гладкая арматура

Гладкая арматура представляет собой стальные прутки или проволоку с ровной поверхностью без насечек. Она обладает меньшим сцеплением с бетоном, чем рифленая, поэтому её чаще используют в конструкциях, где требуется минимальная нагрузка.

Чаще всего гладкую арматуру применяют в тех случаях, когда не требуется значительное сцепление с бетоном, например, в качестве монтажных и поперечных элементов. Гладкая арматура также часто используется в сборных железобетонных конструкциях, где важна её устойчивость к небольшим изгибам и деформациям.

Рифленая арматура

Рифленая арматура представляет собой прутки с насечками или рифлениями на поверхности, которые обеспечивают повышенное сцепление с бетоном. Рифленая арматура позволяет бетону прочно захватывать арматурный пруток, что делает её более устойчивой к нагрузкам на растяжение.

Рифленая арматура применяется во всех ответственных конструкциях — от фундаментов до перекрытий и несущих колонн. Именно благодаря рифлениям создаётся надёжное сцепление с бетоном, что предотвращает смещение арматурных стержней и обеспечивает устойчивость конструкции под воздействием значительных нагрузок.

Классификация по назначению

Рабочая арматура

Рабочая арматура — это основная арматура, которая принимает на себя нагрузку от растягивающих и сжимающих усилий в конструкции. Она обеспечивает жёсткость и надёжность конструкции, предохраняя её от разрушения. Рабочую арматуру используют в несущих элементах конструкции, таких как колонны, балки и фундаментные плиты.

Конструктивная арматура

Конструктивная арматура применяется для увеличения общей жёсткости и устойчивости конструкции. Её задача — равномерно распределить нагрузку, укрепить каркас и увеличить долговечность конструкции. Обычно её используют в сочетании с рабочей арматурой.

Монтажная арматура

Монтажная арматура служит для удержания основных арматурных элементов в процессе монтажа. Она обычно не рассчитана на значительные нагрузки и используется как вспомогательный элемент при установке арматурных каркасов. Например, монтажная арматура используется для временной фиксации основных элементов каркаса, пока не будет произведена заливка бетоном.

Распределительная арматура

Распределительная арматура распределяет нагрузку между рабочими элементами конструкции, а также защищает железобетонные элементы от локальных деформаций. Она препятствует образованию трещин и деформаций, вызванных точечными или переменными нагрузками.

Классификация по способу изготовления

Горячекатаная арматура

Производится методом горячей прокатки, которая позволяет получить арматуру с высокой пластичностью. Этот вид арматуры подходит для использования в широком спектре строительных объектов, поскольку обладает хорошими механическими характеристиками и высоким пределом прочности.

Холоднотянутая арматура

Этот вид арматуры получают методом холодной вытяжки, что позволяет добиться высокой прочности, но снижает пластичность. Холоднотянутую арматуру применяют в сборных железобетонных конструкциях, где не требуется большая деформация и важна высокая прочность на растяжение.

Сравнение видов арматуры

В строительстве используется несколько типов арматуры, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки в зависимости от условий эксплуатации и требований к проекту. Рассмотрим более подробно основные виды арматуры: стальную, композитную, горячекатаную и холоднотянутую. Каждый из этих типов имеет свои уникальные характеристики, которые делают их подходящими для различных задач в строительстве.

Стальная арматура

Стальная арматура является самым распространённым и доступным видом металлопроката для армирования конструкций. Она широко используется в строительных и инженерных проектах, так как обладает хорошими прочностными характеристиками и сравнительно низкой стоимостью. Основное её преимущество заключается в высокой прочности на растяжение, что делает её идеальной для армирования железобетонных конструкций. В зависимости от процесса изготовления и состава стали, она может быть различных классов, например, А240, А400, А500.

Однако стальная арматура имеет и свои недостатки. Одним из главных является её высокая подверженность коррозии, особенно в условиях повышенной влажности или при воздействии агрессивных химических веществ, таких как соли и кислоты. Для повышения её устойчивости к коррозии может применяться оцинкованный металл или специальные покрытия, но это увеличивает стоимость материала. Кроме того, стальная арматура, несмотря на свою прочность, имеет ограниченную пластичность, что делает её менее подходящей для использования в условиях высоких температур или сильных механических нагрузок, которые могут вызвать её хрупкость.

Композитная арматура

Композитная арматура представляет собой материалы, основанные на стекловолокне, углеродном волокне или других полимерных материалах, что делает её значительно легче и более устойчива к коррозии по сравнению с традиционной стальной. Композитная арматура не ржавеет, не подвергается воздействию химических веществ и не теряет своих свойств при длительном воздействии влаги, что делает её идеальным выбором для строительства в агрессивных средах, таких как морские районы или промышленные зоны.

Однако композитная арматура имеет свои ограничения. Один из них — это чувствительность к высокими температурам. При значительном нагреве материал может терять свои прочностные характеристики, что делает его не лучшим выбором для конструкций, подвергающихся высокотемпературным воздействиям, например, в печах или в условиях пожара. Кроме того, несмотря на свои преимущества в защите от коррозии, композитная арматура стоит дороже, что может стать препятствием для её применения в некоторых проектах с ограниченным бюджетом.

Горячекатаная арматура

Горячекатаная арматура производится методом горячей прокатки, что придаёт ей высокую пластичность и способность выдерживать большие деформации при растяжении. Это делает горячекатаную арматуру отличным выбором для конструкций, где требуется высокая гибкость, таких как каркасные и сейсмостойкие сооружения. При этом горячекатаная арматура обладает достаточно хорошими прочностными характеристиками, что позволяет её использовать в самых различных строительных проектах.

Однако горячекатаная арматура имеет и свои ограничения. Из-за своей пластичности она может не иметь таких же высоких показателей прочности, как другие виды арматуры, такие как холоднотянутая. Этот факт ограничивает её использование в особо нагруженных конструкциях, таких как мосты, высотные здания или фундаментные конструкции, где на арматуру воздействуют высокие силы сжатия или растяжения. Кроме того, горячекатаная арматура более подвержена коррозии, чем холоднотянутая, и требует дополнительных мер защиты.

Холоднотянутая арматура

Холоднотянутая арматура, в отличие от горячекатаной, производится методом холодной обработки, что повышает её прочностные характеристики и делает её более жёсткой. Этот вид арматуры отличается высокой устойчивостью к растяжению и механическим повреждениям, что делает её идеальным выбором для конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, таких как фундаментные элементы, балки, колонны и другие ответственные части здания.

Однако холоднотянутая арматура имеет меньшую пластичность, чем горячекатаная, что ограничивает её использование в конструкциях, где требуется высокая гибкость. Она может ломаться или трескаться при слишком больших деформациях, что делает её менее подходящей для сейсмостойких или ветрозащитных конструкций. К тому же холоднотянутая арматура имеет более высокую стоимость производства, что может увеличить общую стоимость проекта.

Характеристики арматуры

Диаметр и длина

Диаметр арматуры варьируется от 6 до 40 мм и определяет её несущую способность. Чем больше диаметр арматуры, тем выше её устойчивость к нагрузкам. Важно правильно рассчитать диаметр арматуры для различных конструкций.

Класс прочности

Класс прочности арматуры характеризует её сопротивляемость растяжению и деформации. Классы, такие как А400 и А500, обладают высокой прочностью, и они подходят для использования в конструкциях с большой нагрузкой.

Устойчивость к нагрузкам

Стальная и композитная арматуры рассчитаны на различные нагрузки. Правильный выбор вида арматуры позволяет эффективно использовать её под воздействием постоянных и переменных нагрузок.

Маркировка арматуры

Маркировка арматуры, включая её класс и диаметр, позволяет определить её свойства и выбрать подходящий вариант для конкретного проекта. Арматура обозначается стандартными буквами и цифрами, указывающими на её класс прочности и диаметр.

Применение арматуры в строительстве

Арматура используется для создания различных строительных конструкций: фундаментов, стен, перекрытий, колонн, мостов и других элементов. Её основное назначение — укрепление бетона и предотвращение разрушений под воздействием нагрузок и внешних факторов. В частном строительстве арматура используется для заливки фундамента, создания несущих стен и перекрытий.

Советы по выбору арматуры

При выборе арматуры для строительных объектов важно учитывать следующие моменты:

Тип сооружения — для жилых зданий и небольших объектов подходит обычная стальная арматура класса А400, а для крупных инфраструктурных объектов (мосты, заводы) — арматура с более высокими прочностными характеристиками.

Условия эксплуатации — если конструкция будет эксплуатироваться в условиях высокой влажности или химической агрессии, следует выбрать арматуру с повышенной коррозионной стойкостью, такую как оцинкованную или композитную.

Климатические условия — в холодных регионах важно выбирать арматуру с хорошими термическими характеристиками, чтобы избежать повреждений от мороза.

Нагрузки — необходимо точно рассчитать предполагаемые нагрузки на конструкцию и выбрать арматуру соответствующего класса и диаметра.