Как сделать конструкцию из монолитного бетона более прочной? Для этого в основу закладывают армирующий каркас, а затем заливают его бетонным раствором. Очень важно правильно выбрать вид арматуры с учетом всех особенностей самого материала, области его применения и ориентации в конструкции (поперечное либо продольное расположение).
Существует отраслевой государственный стандарт, по которому производится и маркируется арматура. Исходя из этого стандарта, есть несколько классов арматурного проката. Их принято маркировать буквами и цифрами в различных сочетаниях.
Рассмотрим эти обозначения подробнее:
А — так обозначается стержневая арматура. Она используется для создания основного (несущего) каркаса.
В и Вр — эти обозначения используются для маркировки проволочной арматуры. Она нужна для того, чтобы соединять основные элементы между собой.
К — канатная арматура. Этот класс редко используют в индивидуальном строительстве, однако канатная арматура очень важна в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, которые подвергаются большим нагрузкам.
После букв в обозначении идут цифры от I до VI. Чем выше цифровой индекс в маркировке, тем более прочной будет арматура. Кроме того, сейчас получила широкое распространение арматура А500С, у которой нет аналогов по ГОСТ 34028-2016.
Обратите внимание, что один и тот же материал может обозначаться не только буквами и римскими цифрами, но и буквами с привычными нам арабскими цифрами. Например, арматура AIII может маркироваться как А400. Связано это с тем, что советская маркировка постепенно утрачивает свою актуальность, происходит плавный переход на новую систему обозначений.
По приведенной ниже таблице можно сопоставить старые и новые обозначения.
| Виды арматуры | Класс арматуры | |
|---|---|---|
| Обозначения | ||
| Старое | Новое | |
| Стержневая горячекатанная (ГОСТ 5781-82*): | ||
| Гладкая | А-I | А-240 |
| Периодического профиля | А-II | А-300 |
| Ас-II | Ас300 | |
| А-III | А-400 | |
| А-IV | А-600 | |
| А-V | А-800 | |
| А-VI | А-1000 | |
| Сталь арматурная термически упрочненная для ж/б конструкций Технические условия ГОСТ 10884-94 | Ат-IV | Ат 400с |
| Ат 500с | ||
| Ат 600 | ||
| Ат 600с | ||
| Ат 600к | ||
| Ат 800к | ||
| Ат 1000 | ||
| Ат 1000к | ||
| Обыкновенная арматурная проволока: | ||
| Гладкая | В-I | - |
| Периодического профиля | Вр-I | - |
Проектировщики указывают вид арматуры, который необходимо использовать при создании той или иной железобетонной конструкции еще на этапе проектирования этой конструкции или объекта. Также обязательно указывается способ соединения металлоконструкций между собой, если это необходимо (сварка либо связывание проволокой).
Рассмотрим подробнее, на какие классы разделяют арматурный прокат.
Класс А
Стержневая арматура
Пожалуй, самым популярным видом арматуры в монолитном строительстве является горячекатаная стержневая арматура. Существует несколько классов такой арматуры: AI (А240), AII (А300), AIII (А400), AIV (А600) и AV (А800). Эта маркировка указывает на механические свойства и «узор» или рисунок профиля арматуры.
AI (А240) — горячекатаные стальные стержни гладкого профиля диаметром от 6 до 40 мм. AI (A240) позволяет создавать монолиты, которые будут устойчивы к низким температурам, а также будут отличаться высокой пластичностью. Кроме того, стержни можно соединять друг с другом с помощью сварки или скреплять проволокой.
AII (A300) — стальные прутья диаметром от 10 до 80 мм. Эту арматуру отличает рифленый рисунок профиля. AII (A300) используется для изготовления конструкций из предварительно напряженного железобетона. Каркас с использованием такой арматуры получается прочным и износостойким.
AIII (A400) — один из самых популярных вариантов. Этот металлопрокат используется как для возведения различных сооружений, так и для укрепления дорожного покрытия. Долгое время именно AIII (А400) был основным видом арматуры для изготовления железобетонных изделий. Это стальные стержни круглого сечения с рифлёной поверхностью, диаметр которых составляет от 6 до 40 мм, а длина — 6 или 11,7 м. Если в маркировке такой арматуры есть буква «С», то это говорит о том, что она пригодна для сварочных работ.
AIV (A600) — применяется для каркаса конструкций, сделанных из предварительно напряженного бетона. AIV (А600) изготовляется методом горячей прокатки, дополнительно обрабатывается химически и термически. Такая арматура устойчива как к низким, так и к высоким температурам и не подвержена коррозии. Благодаря стойкости на изгиб AIV (А600) успешно используется для строительства в сейсмоопасных регионах или для объектов повышенной опасности (химические заводы, атомные станции и т.д.)
AV (А800) — стержни из высокоуглеродистой рифленой стали, диаметр профиля от 6 до 36 мм. Поперечные винтовые выступы в узоре профиля дают отличную сцепку с бетоном, поэтому конструкции с AV (А800) отличаются повышенной прочностью.
AVI (А1000) — стержни из низколегированной стали, диаметр профиля от 6 до 32 мм. Каркасы из этого арматурного проката легко собирать, т.к. AVI (А1000) отличается отсутствием ограничений по свариваемости. Кроме того, вес готовых конструкций получается значительно меньше. Вот почему AVI (А1000) используют для строительства массивных сооружений, которые должны выдерживать большие нагрузки.
Практически вся стержневая арматура производится из углеродистой стали. Чтобы сделать ее еще прочнее, в процессе изготовления могут применяться легирующие добавки. Благодаря таким добавкам арматура становится не только механически прочной, но и обладает пластичностью, а также устойчива к коррозии, несмотря на слабощелочную среду бетонных растворов.
Кроме того, углеродистая сталь для арматуры может дополнительно подвергаться термообработке. Этот процесс еще больше повышает прочность прутков. Такая упроченная арматура обозначается буквами «АТ».
Арматура, которая сохраняет устойчивость к щелочному растрескиванию, обозначается буквой «К».
Те изделия, которые пригодны для сборки с помощью сварочных работ, дополнительно помечаются буквой «С». Существует несколько видов такой арматуры, вот некоторые из них:
Арматуру А400С изготавливают путем горячего проката из углеродистой или низколегированной стали. Диаметр профиля составляет от 6 до 80 мм. Купить арматуру А400С чаще всего можно диаметром до 40 мм. Такая арматура позволяет сваривать пруты между собой, не теряя при этом прочности в местах сварки. А400С отличают поперечные серповидные рёбра, которые расположены с большей дистанцией друг от друга, чем у А400.
Арматура А500С — пожалуй, самая востребованная на данный момент. Преимущество этого вида арматуры в том, что А500С дополнительно проходит термомеханическую обработку. Такая обработка делает изделие более пластичным и позволяет легко сваривать стержни между собой, сохраняя при этом прочность. Арматуру А500С отличает повышенная износостойкость. Все эти характеристики делают данный вид арматуры практически универсальным материалом. Кстати, арматуру AIII (А400) можно заменить на А500С, не проводя дополнительные расчеты проекта.
Арматура А600С — устойчивый к коррозии вид металлопроката. Стержни А600С изготавливаются из высококачественной стали с добавлением ванадия, ниобия и молибдена. Цена А600С выше, чем у других видов арматуры, однако ее прочность позволяет использовать меньшее количество стальных прутков. Широко применяется для строительства в сейсмоопасных или прибрежных районах, также используется для строительства промышленных комплексов, подверженных высокой нагрузке.
Класс В, ВР, ВР-1
Арматура в виде проволоки
ВР или ВР-1 — это высокопрочная проволока, которая предназначена для армирования изделий из железобетона или их деталей. Холоднотянутая проволока изготавливается диаметром 3, 4 или 5 мм. Диаметр обозначается в маркировке перед указанием класса Вр. Например, «3 Вр 1».
Такая проволока может изготавливаться либо периодического профиля с чередующимися выступами и вмятинами (используется для армирования обычных ЖБИ), либо круглой/периодического профиля с вмятинами (используется для предварительно напряженных железобетонных конструкций).
Класс К
Арматура в виде каната
Арматурные канаты изготавливают из круглой гладкой поволоки методом спирального витья. Такие канаты используются для высоконагруженных железобетонных конструкций, например, при строительстве мостов, нефтедобывающих платформ, аэропортов, тоннелей.
Канатная арматура способна принимать на себя изгибающий момент, поэтому ее часто используют на объектах, где возможны подвижки грунта. Канаты выпускаются из трех, семи и 19-ти проволок. Маркируют их в зависимости от количества проволок: К—3; К—7; К—19. В строительстве наиболее популярна канатная арматура К-7 из круглой гладкой проволоки. Такие семипроволочные канаты изготавливаются диаметром от 6 до 18 мм.
Рассмотрим технические характеристики и нормативные показатели строительной арматуры
| Класс арматуры | Номинальный диаметр арматуры, мм | Номинальное значение сопротивления растяжению Rsn и расчётное значение сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы | Расчётные значения сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| МПа | кгс/см2 | Растяжению, Rs | Сжатию, Rsc | ||||
| МПа | кгс/см2 | МПа | кгс/см2 | ||||
| A240 | 6-40 | 240 | 2450 | 215 | 2190 | 215 | 2190 |
| А300 | 10-40 | 300 | 3060 | 270 | 2750 | 270 | 2750 |
| А400 | 6-40 | 400 | 4080 | 355 | 3620 | 355 | 3620 |
| А500 | 6-40 | 500 | 5100 | 435 | 4440 | 400 | 4080 |
| А600 | 10-40 | 600 | 6120 | 520 | 5300 | 400 | 4080 |
| А800 | 10-10 | 800 | 8160 | 695 | 7090 | - | - |
| A1000 | 10-40 | 1000 | 10200 | 830 | 8470 | - | - |
| В500 | 3-12 | 500 | 5100 | 415 | 4230 | 360 | 3670 |
| Вр1200 | 8 | 1200 | 12240 | 1000 | 10200 | 400 | 4080 |
| Вр1300 | 7 | 1300 | 13260 | 1070 | 10910 | - | - |
| Вр1400 | 4;5;6 | 1400 | 14280 | 1170 | 11930 | - | - |
| Вр1500 | 3 | 1500 | 15300 | 1250 | 12750 | - | - |
| К1400 (К-7) | 15 | 1400 | 14280 | 1170 | 11930 | - | - |
| К1500 (К-7) | 6;9;12;14 | 1500 | 15300 | 1250 | 12750 | - | - |
Стержневая арматура по типу профиля
Гладкая арматура
Гладкая арматура дешевле, чем рифленая, однако она не дает такой прочной сцепки с бетоном. Поэтому стержни с гладкой поверхностью применяется при изготовлении декоративных изделий либо для изделий, которые не будут подвергаться высоким нагрузкам. Короткие столбы, пороги, стяжка пола или кирпичная кладка стен (прутки могут быть уложены в растворные швы), тротуарная плитка — все это сферы применения гладкого профиля. Этот тип профиля можно использовать в том числе для создания забора или фиксаторов ворот.
Рифленая арматура
Рифленая арматура применяется в тех случаях, когда нужно создать железобетонные конструкции повышенной прочности. Благодаря рельефному узору такая арматура имеет отличную сцепку с бетоном, поэтому конструкции с использованием рифленого металлопроката могут выдерживать большие нагрузки.
Рифление арматуры бывает трех видов, в зависимости от рисунка:
- кольцевое рифление
- серповидное рифление
- серповидное четырехстороннее (смешанное) рифление
Рассмотрим каждый из видов подробнее:
Кольцевое рифление
Арматура с кольцевым рисунком рифления успешно используется в конструкциях с большой массой, в которых применяется толстый защитный слой бетона. Однако наибольшее напряжение возникает в месте пересечения продольных и поперечных ребер профиля, разрушение возможно именно в этих точках. Поэтому в сооружениях с тонким слоем бетона арматуру с кольцевым рифлением лучше не использовать.
Серповидное рифление
Арматура с серповидным рисунком применяется для конструкций с тонким слоем бетона. У серповидного рифления два ребра, которые не пересекаются друг с другом, поэтому у него нет каких-то определенных слабых зон. Такая арматура достаточно пластична. Однако уровень сцепления с бетоном у нее ниже, чем у арматуры с кольцевым рисунком.
Серповидное четырехстороннее рифление
Этот профиль стали изготавливать относительно недавно. Он является компромиссным смешанным типом между кольцевым и серповидным рифлением. Серповидное четырехстороннее рифление дает на 20-30% более жесткое и прочное сцепление с бетоном. Однако такой профиль сложнее изготовить, поэтому и стоимость у него выше.
| Тип профиля | Класс | Диаметр, мм | Марка стали |
|---|---|---|---|
| Гладкий профиль | А1 (А240) | 6-40 | Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп |
| Периодический профиль | А2 (А300) | 10-40, 40-80 | Ст5сп, Ст5пс, 18Г2С |
| Периодический профиль | А3 (А400) | 6-40, 6-22 | 35ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс |
| Периодический профиль | А4 (А600) | 10-18 (6-8), 10-32 (36-40) | 80С, 20ЧГ2Ц |
| Периодический профиль | А5 (А800) | 10-32 (6-8), (36-40) | 23Х2Г2Т |
| Периодический профиль | А6 (А1000) | 10-22 | 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р |
Арматура по способу изготовления
Существует несколько видов арматуры, которые различаются по способу ее изготовления.
Горячекатаная арматура
Это круглые стрежни или пруты из стали гладкого и периодического (рифленого) профиля. Такой вид применяется для армирования различных железобетонных конструкций, в том числе тех, которые подвергаются повышенным нагрузкам. Изделия выпускаются с диаметром сечения от 6 до 80 мм.
Для того чтобы получить арматурные стержни, сталь нагревают до такой температуры, когда она приобретает пластичность. Затем нагретая сталь прогоняется через валки по прокатному стану. Таким образом сталь приобретает форму прута с определенным рисунком и диаметром сечения.
Холоднодеформированная или холоднотянутая арматура
Производится без нагрева стали методом холодного волочения. Диаметр сечения от 3 до 8 мм, профиль гладкий или периодический. Холоднодеформированная арматура легко сваривается, она устойчива к коррозии, имеет высокую пластичность. Отличается металлическим блеском и равномерной поверхностью без окалины, которая характерна для горячекатаной арматуры.
Арматура по типу материала
В зависимости от компонентов в составе сплава стали можно выделить арматуру из углеродистой стали и арматуру из легированной стали.
Арматура из углеродистой стали
Такой металлопрокат изготавливают из сплава, в состав которого входят углерод и железо. Углерод повышает прочность и твердость металла, однако сталь с большим содержанием углерода хуже поддается сварке. К тому же, в этом случае повышается хрупкость на излом.
Арматура из легированной стали
Легированная сталь — это сплав, в котором к углеродистой стали специально добавляют другие химические элементы. Например, кремний, бор, никель, хром, марганец, медь, титан, молибден, вольфрам, ниобий. Эти добавки могут использоваться в различных комбинациях, в зависимости от того, какие качества нужно придать материалу. Например, медь уменьшает коррозию металла, кремний увеличивает твердость и текучесть, но при этом уменьшает пластичность стали, молибден способен увеличить прокаливаемость, никель увеличивает ударную вязкость.
Арматура по назначению
Рабочая арматура
Рабочая арматура способна воспринимать растягивающие и сжимающие усилия, которые могут возникать в конструкциях из железобетона под действием собственной массы и других нагрузок. Таким образом, с применением рабочей арматуры увеличивается прочность конструкции.
Прутки располагают вдоль самых длинных частей конструкции. При применении в плитах перекрытия и несущих балок, а также в ленточных фундаментах рабочую арматуру укладывают горизонтально. Если же армирование необходимо в колоннах или сваях, то прутки располагают вертикально.
Распределительная арматура
Распределительная арматура нужна для того, чтобы равномерно распределять нагрузку на элементы рабочей арматуры, а также соединять рабочую арматуру между собой. Делается это с помощью сварки либо связки. В итоге может быть создан единый каркас конструкции, сетка и т.д. Также распределительная арматура позволяет зафиксировать рабочую арматуру таким образом, чтобы она не смещалась при заливке бетоном.
Монтажная арматура
Монтажная арматура используется исключительно для сохранения формы каркаса, когда его бетонируют либо транспортируют. Сама по себе монтажная арматура не предназначена для воздействия каких-либо нагрузок. Ее применяют, чтобы зафиксировать рабочую арматуру. Монтажная арматура может быть как рифленой, так и гладкой.
Итак, мы разобрали существующие виды арматуры, их классификацию, типы профиля, область применения в строительстве каждого вида арматуры, способы изготовления металлопроката, материалы, которые для этого используются, назначение каждого вида арматуры и их особенности.