Выбор арматуры для бетона: стальная или пластиковая

В строительстве под армированием понимается усиление той или иной конструкции за счет использования синтетических, минеральных или металлических материалов. Рассмотрим варианты, актуальные для работы с бетоном.

Выбор арматуры для бетона: стальная или пластиковая

Целесообразность армирования бетона

Для понимания актуальности армирующего каркаса и причин его создания в нижней области конструкции нужно разобраться с понятием нейтральной оси. Когда на предмет оказывается нагрузка, например, сверху, происходит сжимание материала. При этом нижняя часть начинает автоматически растягиваться. Здесь можно наблюдать деформационные процессы относительно поверхностей, но середина остается неизменной. Условно – это линия и считается нейтральной осью.

С целью снижения риска разрушения минерального полотна создаются условия для повышения сопротивления конструкции сжиманию и растяжению под давлением. Лучшим решением является внедрение в тело изделия армирующих материалов. Как правило, это железные прутья.

Обосновано это тем, что сталь п прочности превосходит монолит примерно в 100-200 раз. Размещают упрочняющий каркас до заливки арматуры бетоном в области, которая под нагрузкой растягивается. Этого достаточно для получения эффективного результата.

Стоит также отметить хорошую совместимость разнородных материалов. Они имеют схожие параметры теплового расширения и высокую адгезию между собой. Со временем раствор во время набора прочности сжимается, что усиливает сцепление арматуры с бетоном. То есть в результате комбинация минерального композита и стали работает практически как единое целое.

Виды арматуры

Классификация армирующих прутьев ведется по нескольким параметрам. Самые известные – это состав и физические параметры. Первый подразумевает использование материалов из стали, либо стеклопластика. Второй включает диаметр (толщину арматуры для бетона) поперечного сечения и продольное исполнение.

Стальная

Здесь рассмотрению подлежат как жесткие стержни, так мягкая холоднокатаная проволока. За счет высокой прочности и гибкости она применяется для связки прутьев в армирующий каркас. Поэтому иначе она называется вязальной.

Выбор арматуры для бетона: стальная или пластиковая

Стальные стержни различают по методу изготовления:

  • горячекатаная;
  • упрочненная путем термической обработки;
  • с содержанием редких металлов.

Различают напрягаемую и ненапрягаемую арматуру. Первая в отличие от обычной обеспечивает большую прочность бетону на растяжение. Продукция подлежит сертификации по допуску, так как применяется для возведения ответственных конструкций.

Ввиду применения на производстве различных сплавов готовая арматура имеет разные параметры относительно:

  • веса;
  • допустимого диаметра;
  • предельных нагрузок и сопротивления разрыву;
  • длины и удлинения после разрыва;
  • применения.

В сводной таблице представлена краткая информация о классах востребованных арматурных прутков.

Класс стали Диаметр (в мм) Сопротивление (в МПа) Удлинение в %
А240 (А-Ⅰ) 6-40 373 25
Ас300 (Ас-ⅠⅠ) 10-32, 36-40 441 25
А300 (А-ⅠⅠ) 10-40, 40-80 490 19
А400 (А-ⅠⅠⅠ) 6-22, 6-40 590 14
А600 (А-ⅠⅤ) 6-8, 10-18, 10-32, 36-40 883 6
А800 (А-Ⅴ) 6-8, 10-32, 36-40 1030 7

Важно рассматривая варианты диаметра учитывать марку стали, из которой изготовлена арматура. К одному и тому же классу могут относиться разные предельные значения, что отражается в таблице.

Пластиковая

Синтетическая композитная арматура изготавливается без четко установленного регламента. Производители ориентируются на свои ТУ, которые сопровождаются лабораторными испытаниями и сертификатами.

Выбор арматуры для бетона: стальная или пластиковая

Единственный действующий нормативный документ – это СНиП 52-01 от 2003 года. На него можно ссылаться как на рекомендацию по замещению металлопрокатных изделий при строительстве бетонных конструкций.

По аналогии со стальными изделиями здесь также рассматриваются различные параметры. Продольное исполнение может быть гладким и рифленым, диаметр в пределах 4-20 мм. По составу различают такие варианты:

  • АСП – стекловолокно, в качестве связующего используется синтетическая смола (АСПЭТ – в сочетании с полимерным термопластом);
  • АБП – сердцевина состоит из расплавленного базальтового волокна;
  • АУП – углепластик (характеризуется меньшей прочностью, поэтому применяется реже).

Самым востребованным вариантом считается стеклопластик. Здесь выделяются такие достоинства:

  • применяется в кислотной и щелочной среде (1-я группа химстойкости);
  • превосходит стальные стержни по прочности на разрыв примерно в 3 раза (можно рассматривать изделия меньшего диаметра);
  • уступает металлопрокату по удельной плотности почти в 4 раза: 1,9 кг/куб.м против 7,9 кг/куб.м (бухта 100 м. с диаметром прутка 8 мм весит всего 7,5 кг);
  • обладает относительно низким коэффициентом теплопроводности (не создает мостиков холода);
  • не проводит электричество и отсутствует коррозия арматуры в бетоне под влиянием блуждающих токов;
  • служит более 80 лет;
  • стоит почти в 2 раза дешевле железных аналогов.

На фоне значительных достоинств стоит отметить важные недостатки. Здесь имеется ограничение по армированию вертикальных конструкций и нагреванию от 600 градусов по Цельсию. Первый момент обоснован низким модулем упругости. По той же причине исключается изгибание стержней. При необходимости использования криволинейных изделий приходится оформлять отдельный заказ у производителя.

Сравнение железной и пластиковой арматур

Ниже представлена сравнительная таблица синтетических и стальных арматурных изделий.

Критерий Металл АСП
Диаметр 6-80 мм 4-20 мм
Длина 6-12 м Не регламентирована
Теплопроводность 47 Вт/м*К 0,46 Вт/м*К
Сопротивление 360 МПа 1200 МПа
Упругость 200000 МПа 55000 МПа
Плотность 7,9 кг/куб.м 1,9 кг/куб.м
Удлинение 24 2,3
Линейное расширение 14-15 мм/м 9-11 мм/м

Если рассматривать варианты замещения по диаметру в мм, то один из примеров выглядит так (А400 (А-ⅠⅠⅠ) и АСП):

  • 6 – 4;
  • 8 – 6;
  • 10 и 12 – 8;
  • 14 – 10;
  • 16 – 12.

Синтетическая арматура легче, прочнее на разрыв, по смете может выйти заметно дешевле за счет себестоимости и транспортировки. Однако принимать решение о замещении проверенного временем металлопроката необходимо взвешенно на этапе проектирования. Стоит учесть ГОСТы и ТУ, характер воздвигаемой конструкции.

Маркировка арматуры

Маркировка здесь указана в соответствии с новым и старым регламентом (ГОСТы 10884 от 1994 и 5781 от 1982 года). Также могут в описании присутствовать дополнительные индексы:

  • т – с термической обработкой;
  • в – упрочненная вытяжкой;
  • С – монтируется каркас путем сварки;
  • К – проявляет стойкость к растрескиванию от коррозии (с учетом соблюдения толщины защитного слоя бетона для арматуры).

Для удобства выбора термически усиленной арматуры может быть нанесен цветовой идентификатор несмываемой краской:

  • белая – Ат400С (белая и синяя – Ат500С);
  • желтая – Ат600 (желтая и белая – Ат600С, желтая и красная – Ат600К);
  • зеленая – Ат800 (зеленая и красная – Ат800К);
  • синяя – Ат1000 (синяя и красная – Ат1000К);
  • черная – Ат1200.

Выбор арматуры для бетона: стальная или пластиковая

На основании старого регламента для стержневых изделий установлены ограничения по физическим параметрам. При этом профилям присвоены номера. Об этом информация представлена в следующей таблице.

Номер Сечение (мм2) Вес 1 метра (кг) Метров в тонне
6 0,283 0,222 4504,5
8 0,503 0,395 2531,65
10 0,785 0,617 1620,75
12 1,131 0,888 1126,13
14 1,54 1,21 826,45
16 2,54 1,58 632,91
18 3,14 2 500
20 3,8 2,47 404,86
22 4,91 2,98 335,57
25 6,16 3,85 259,84
28 8,04 4,83 207,04
32 10,18 6,31 158,48
36 12,57 7,99 125,16
40 15 9,87 101,32

Относительно применения востребованной арматуры все можно свести к такой таблице:

Диаметр (мм) Исполнение Применение
6 Гладкая поверхность Тонкий пруток актуален для хомутов и стяжек.
8 Допустимо армирование буронабивных свай.
10 Ребристая или рифленая Рабочий стержень для ненагруженных конструкций.
12 Применяется для возведения ответственных конструкций. Чаще это монолитный фундамент. Наиболее востребованные образцы.
14
16 Актуальна для масштабных проектов, для возведения многоэтажных зданий на сложных грунтах.

В продажу стальные изделия поступают в разном виде в зависимости от диаметра. Так, до 10 мм арматура сматывается в мотки, остальные образцы представлены прутками длиной 6-12 м с погрешностью 50-70 мм. Исключением является гладкий образец 12 мм класса А240 (А-Ⅰ). Здесь также допустимы моточные поставки.

Технология армирования

На этапе проектирования рассматривается вопрос расхода арматуры на м3 бетона. Соотношение материалов зависит от конкретного типа конструкции. Например, для фундамента, как правило, используют порядка 150 кг металлопроката для упрочнения кубометра монолита. Для несущих стен требования немного более жесткие. Поэтому здесь расход арматуры на 1м3 бетона достигает 200 кг/куб.м.

Выбор арматуры для бетона: стальная или пластиковая

Армирование выполняется по одной из трех методик:

  1. Монолитное. Собирается каркас (может быть многослойным) с поперечной и вертикальной связкой. Применяется при изготовлении железобетонных изделий в заводских условиях.
  2. Сетчатое. Используются готовые или на месте собранные сетки с различными размерами ячеек из металлопроката или стеклопластика. Способ считается наиболее распространенным в частном строительстве.
  3. Дисперсное. Здесь для армирования применяется фибра. Добавляется раствор на этапе его приготовления.

По технологии перед укладкой арматуры подготавливается рабочая площадка. Сюда входят снятие верхнего пласта земли, устройство подушки и ее гидроизоляция, установка опалубки. Далее следует заранее подобрать стержни, желательно схожей длины (так получится более прочный результат).

Недопустимо использовать для армирования бетонной конструкции прутки длиной до 1 м, листовую сталь, рабицу (сетка) или рельсы.

Укладываются прутья с соблюдением расстояния от арматуры до нижнего края бетона минимум в 40 мм, без подушки – от 70 мм. То есть необходимо предусмотреть подставочные изделия. Это могут быть кирпичи, камни, специальные пластиковые элементы. Также необходимо исключить соприкосновение стержней с опалубочными щитами, чтобы обеспечить защитный слой бетона для арматуры. Шаг между узловыми соединениями должен быть равным 25-30 см. Допустимо уменьшение размера ячеек до 10 см.

Защитный слой бетона для арматуры прописан в таблице 10.1 СП 63.13330 от 2018 года. Например, внутри помещения минимальное значение – 20 мм, если влажность повышенная, то 25 мм. На открытой площадке без ограждающих от природных явлений конструкций показатель – 3 см.

Анкеровка арматуры в бетоне (закрепление концов в толще монолита) выполняется разными способами. Условно их подразделяют на прямую или с отгибом, с соединениями на клею или посредством сваривания. Здесь важно правильно рассчитать длину прутка еще на этапе проектирования.

Сваривание элементов каркаса или сетки не рекомендуется. Это обосновано риском разрушения соединения, что снижает заданные показатели прочности. Оптимальным считается использование стальной вязальной проволоки (не менее 50 %). Чтобы исключить ржавую арматуру, в бетон добавляются присадки для улучшения водонепроницаемости монолита.

Напряжение арматуры

Предварительные напряжения арматуры в бетоне выполняется тремя способами.

Механический способ предполагает использование домкратов (винтовой либо гидравлический). Электротермический предусматривает нагревание металлопроката с последующим удлинением. Комбинированный вариант напряжения арматуры в бетоне совмещает обе методики.

Заключение

Армирование бетона выполняется с целью повышения прочности монолита на растягивание. Для этого может применяться стержневая арматура разной толщины с гладкой или рифленой поверхностью. Как правило, каркас или сетку собирают из стальных прутков, но допустимо замещение синтетическими аналогами (чаще это стеклопластик).

Бетон, цемент, ЖБИ
Добавить комментарий