Принцип работы арматуры в фундаменте. Армирование бетона


монолитное, дисперсное и, с помощью сетки

Бетон остается ключевым стройматериалом, который используется на разных этапах возведения конструкций. Но несмотря на свою прочность, он может деформироваться под влиянием разнообразных факторов. Давно было подмечено, что материал хорошо выдерживает усадку и плохо – растяжение. При неравномерной нагрузке, так называемые зоны растяжения дают трещины в бетоне, и постройка разрушается. Поэтому чтобы избежать преждевременной коррозии и повысить износоустойчивость зданий, стали использовать метод армирования. Он заключается в придании бетону вспомогательного укрепления при помощи добавления связанной между собой арматуры.

Прочность соединения арматуры с бетоном довольно велика. Она не разрушается даже при сильных температурных перепадах, потому что коэффициенты их теплового расширения почти идентичны. Укрепление бетона ведет к перераспределению нагрузок в зоне растяжения балок (потому что упругость стали значительно выше). Бетон же, в свою очередь, защищает сталь от коррозии и перегрева, например, при пожарах. Все это делает союз бетона и арматуры залогом успешного строительства.

Какие задачи решает армирование?

Для более надежного соединения бетона с арматурой, ее изготовляют с рельефной поверхностью. Поверхность может быть с серповидным, кольцевым, четырехсторонним или смешанным покрытием. Последние два вида показывают лучшие результаты сцепления.

Для прочности возводимого сооружения своими руками, нужно четко придерживаться нормы расхода заполнителей и стали. Так, в каждом индивидуальном случае расход материалов будет разным. Для фундамента в среднем эта норма составляет 150-200 кг на 1 кубический метр. Для несущих перекрытий – она увеличивается до 200 кг.

Ранее для данной процедуры брали только металлические (стальные прутья). Сейчас же армирующие материалы для бетона представлены суперпрочными стеклянными, базальтовыми и углеродными соединениями. Широко используют бетон, армированный стеклопластиком, который демонстрирует лучшие показатели по износоустойчивости и делает материал легче. Ему присущ ряд достоинств, которые наглядно показывает таблица.

Вернуться к оглавлению

Таблица сравнительных характеристик стальной и стеклопластиковой арматуры

Вернуться к оглавлению

Плюсы и минусы

Так, армированный бетон имеет ряд преимуществ:

  • конструкции даже самой замысловатой формы будут надежными;
  • устойчивость к температурным колебаниям;
  • долговечность;
  • армировка позволяет значительно увеличить допустимые механические нагрузки;
  • образование трещин почти невозможно.

Но вмести с тем, существует и несколько минусов, которые нужно учесть:

  • установка арматуры в уже готовую конструкцию создаст целый ряд проблем;
  • вес постройки заметно увеличится, что обязательно нужно учесть при проектировании.
Вернуться к оглавлению

Виды

Исходя из конструкции, армирование бетона дифференцируется на несколько основных типов:

  • монолитное;
  • дисперсное;
  • армирование с помощью сетки.
Вернуться к оглавлению

Монолитное

Монолитная армировка применяется в основном при производстве железобетонных блоков на заводах. Метод заключается в каркасном монтаже прутьев в один или несколько слоев, которые соединены проволокой по вертикали и в поперечном направлении. Таким образом, получаются крупные ячейки – до 20 см.

Вернуться к оглавлению

Дисперсное

Дисперсное армирование являет собой добавку в незатвердевший раствор бетона мелкодисперсных компонентов, так называемой фибры. Она изготавливается на основе стали, базальта, полипропилена или стекловолокна. Сегодня наибольшего признания заслужило армирование бетона частицами стекловолокна.

Вернуться к оглавлению

С помощью сетки

Использование армирующей сетки довольно распространено, потому что ее установка достаточно легка. Она может быть железной, композитной или полимерной. Стальные сетки продаются в готовом виде размером 0,5×2 или 1,5×2 м. Диаметр ячеек варьируется в диапазоне 15-20 см. Композитная и полимерная сетки считаются надежнее, потому что менее подвержены коррозии.

Вернуться к оглавлению

Этапы армирования

Металлическая фибра — один из видов армирования.

При желании провести укрепление бетона, нужно разделить работу на несколько этапов. Хотя алгоритм заливки разных поверхностей имеет ряд схожих действий, все же некоторые моменты могут существенно отличаться. Поэтому обратим внимание на несколько универсальных моментов при выполнении этого задания своими руками:

  • Первым этапом является осмотр и подготовка площади армирования. Нужно учесть контуры и наклоны участка. Измерить их при помощи уровня и учесть при следующих этапах.
  • Сооружение опалубки из деревянных щитков. После необходимо закрепить доски при помощи кольев, забитых в землю. Обязательно опалубка должна превышать высоту предполагаемой заливки. При желании внутреннюю часть досок можно оклеить пергамином, который задержит влагу и сделает поверхность значительно ровнее.
  • Подготовка непосредственно самой арматуры. После тщательного осмотра на предмет дефектов, прутья или сетку равномерно укладывают на горизонтальную поверхность и распределяют с учетом контура предполагаемой постройки. Предпочтительнее использовать именно целые прутья нужной длины. Это значительно повысит прочность конструкции.
  • Расстояние между прутами должно быть рассчитано заранее и быть одинаковым на всех участках.
  • Соединить арматуру можно как с помощью сварки, так и специальной проволоки, соединяя прутья по вертикали.
  • Далее непосредственно приступают к заливке объекта, предварительно рассчитав объем (умножаем периметр основания на ширину и высоту). Бетон следует утрамбовать, чтобы избежать воздушных карманов внутри.
  • Дождаться полного затвердевания бетона (обычно 2-3 недели) и снять опалубку.
Вернуться к оглавлению

Полезные советы при армировании

Особенно стоит обратить внимание на материалы, которые не желательно применять для армирования. Сюда можно отнести:

  • листовую сталь;
  • прутья из алюминия;
  • демонтированные трубы;
  • сетку-рабицу;
  • рельсы;
  • прутья длинной до 1 м.
Схема связки прутьев.

Вот еще несколько практичных советов, позволяющих вам избежать проблем при армировании своими руками:

  • используйте арматуру и соединяющую проволоку без явных коррозийных признаков;
  • выбирая между сваркой и связкой прутьев, отдайте предпочтение второму способу, потому что сварочные швы больше подлежат деформации;
  • связанно (приварено) должно быть не меньше половины всех соединений;
  • непосредственно в бетон стоит ввести гидроизоляционные добавки, чтобы защитить сталь от ржавчины и тем самым значительно продлить срок эксплуатации сооружения;
  • воспользуйтесь пергамином для оклейки внутренней стороны досок опалубки. Он предотвратит излишние испарение влаги при армировании бетона, сделает залитую поверхность заметно ровнее и продлит срок службы самих щитов;
  • для армирования разных объектов используют разную по диаметру, поверхности и механическим свойствам сталь. Арматура может изготавливаться как в прутьях, так и в готовых мотках. При ее выборе нужно учитывать назначение армируемой площади и предельные нагрузки. Чем больше нагрузка – тем больше диаметр прутьев;
  • следует избегать попадания на арматуру красок или маслянистых веществ;
  • рекомендуется использование цельных элементов конструкции (прутьев или сетки заданных размеров). Использование элементов длиной до 1 метра на широких площадках резко снижает износоустойчивость железобетона;
  • при армировании стен и пола не забудьте оставить отверстия для электрических проводов и вентиляции.
Вернуться к оглавлению

Заключение

Армирование бетона применяется для существенного продления срока эксплуатации и усиления несущих способностей конструкций. Существует много вариантов и методов исполнения этой работы.

При подборе подходящего именно вам – обязательно следует проконсультироваться со специалистом. Он поможет правильно рассчитать нормы расхода материалов и подскажет их характеристик.

kladembeton.ru

Армирование бетона

Армирование бетона в строительстве осуществляется для того, чтобы повысить его прочность на растяжение. Если блок начать растягивать, то он очень быстро лопнет, и этот риск в ходе строительства нужно обязательно устранить. Как возникает такая деформация? Очень просто – достаточно усилия изгиба или прогиба бетонного изделия, и в этом случае балка или блок с внутренней стороны будут испытывать усилие сжатия, а с внешней – как раз усилие растяжения.Установлено, что предел прочности данного стройматериала на растяжение ниже в 10 – 30 раз, нежели предел прочности на сжатие. Кроме того, арматура позволяет компенсировать усилие, воздействующее на бетонную стену сбоку. Это очень важно, ведь если конструкция легко выдерживает большую сжимающую силу, то действие аналогичного усилия сбоку разрушит ее.

Как выполняется армирование бетона?

Существует несколько технологий – традиционная методика, а также более современные подходы к решению данного вопроса. Самым распространенным вариантом является использование всем нам известных жестких металлических прутьев. Стальная арматура обладает очень высокой прочностью на изгиб и растяжение. Специальный рельеф на ее поверхности призван обеспечить максимальное сцепление с составом после застывания бетонной смеси.

Конструкция может армироваться с применением инновационной технологии – специальными гибкими элементами. Такой каркас позволяет обеспечить не столько прочность изделия, сколько его устойчивость в случае разрушения структуры либо возникновения деформации. На сегодняшний день данная технология применяется достаточно нечасто – лишь в отдельных сферах.

Еще один достаточно эффективный вариант – использование металлической сетки. Один из главных эффектов, достигаемых благодаря применению данной технологии – предотвращение распространения трещин.

армирование бетона металлическая сетка

Поскольку мы имеем дело с металлическими и стальными предметами, встает вопрос предотвращения коррозии. Риск ее возникает тогда, когда внутрь конструкции попадает жидкость, разрушающая не только каркас, но и саму застывшую бетонную смесь. Для исключения данного фактора применяются специальные добавки-ингибиторы, позволяющие создать на поверхности металла специальную оксидную пленку.

Свойства армированных бетонных конструкций

В железобетонных изделиях происходит совместная работа стальных компонентов и застывшего бетонного раствора. Прочность конструкций обеспечивается великолепной сцепляемостью поверхностей обоих материалов и очень близкими значениями такого параметра, как температурный коэффициент линейного расширения. Следует сказать также, что бетон очень эффективно защищает стальные прутья от коррозии.

Помимо предотвращения образования трещин, использование арматуры позволяет снизить усадочные деформации бетонных изделий. Растягивающие напряжения, возникающие в конструкциях ЖБИ, могут иметь разную природу. Помимо усилий, возникающих при работе этих конструкций в построенном здании, напряжения данного типа могут образовываться в ходе производства изделий, их складирования, перевозки и монтажа.

Типы армирующих изделий

Исходя из природы воздействующих на конструкцию напряжений, арматура распределяется на несколько типов: рабочую, монтажную и распределительную. Рабочая служит для восприятия основных растягивающих напряжений в изделиях ЖБИ. Распределительная, как следует из ее названия, помогает эффективно распределять действующие усилия по рабочей арматуре.

Монтажная предназначена для соединения отдельных элементов в арматурные изделия, а также для сборки конструкций ЖБИ. К ней относятся, например, закладные детали и монтажные петли.

армирование бетона арматуройНапряженная и ненапряженная арматураИспользование ненапряженных изделий сопряжено с рядом достаточно существенных недостатков. Прежде всего, в таких конструкциях не может быть использована высокопрочная проволока. Связано это с тем, что относительные деформации, возникающие при растяжении проволоки, под нагрузкой превышают допустимые значения деформации бетона. При этом части здания (блоки, перекрытия) сильнее прогибаются, и вследствие этого в растянутых зонах могут возникать трещины.

Следующий недостаток заключается в том, что для придания ЖБИ повышенной жесткости (то есть уменьшения возникающих прогибов изгибаемых элементов) в растянутую зону приходится устанавливать больше арматуры, чем это требуется по расчету для обеспечения несущей способности.

Кроме того, необходимо учитывать ползучесть бетона, а также его усадку при высыхании. При этом высока вероятность растрескивания материала в растянутой зоне – это нарушает сплошность защитного бетонного слоя, что может быстро привести к коррозии арматуры. Такие негативные явления, равно как и воздействие на конструкцию агрессивных сред, и неблагоприятные условия эксплуатации, значительно уменьшают долговечность построек.

Особенности изготовления предварительно напряженных ЖБИ

В процессе производства такие элементы ЖБИ подвергаются воздействию эксплуатационной растягивающей нагрузки, а их сечения предварительно обжимаются до 5 – 15 Мпа. Предварительно напряженные конструкции обладают более высокой трещиностойкостью при работе на изгиб и растяжение. Кроме того, по долговечности они значительно превосходят ненапряженные изделия.

Объяснение этому достаточно простое: при воздействии нагрузок растягивающее усилие принимает на себя стальная арматура. Обжатый же бетон полностью разгружается в растянутой зоне, или воздействующие на него растягивающие напряжения очень невелики и не превышают прочности материала на растяжение. Благодаря такой надежности образования трещин и коррозии арматуры не происходит.

армирование бетона сетка и арматура

Стальные прутья при армировании бетона должны получить определенное усилие натяжения. При назначении этого усилия в расчет должны приниматься возможные по разным причинам потери напряжения. Эти потери могут быть связаны, например, с уменьшением длины элементов ЖБИ по причине усадки.

Кроме того, в числе факторов, обуславливающих эти потери, следует назвать ползучесть бетона, испытывающего нагрузку, явление, называемое релаксацией напряжений в арматурных элементах, а также удлинение арматуры при выполнении тепловой обработки элементов будущих конструкций ЖБИ.

Величины натяжения арматуры

Данная характеристика регулируется рядом действующих строительных правил и норм. Величина ее не должна выходить за пределы упругих деформаций прутьев и не может быть выше 85-90% предела текучести арматуры. Для углеродистой стали, которая не имеет выраженной площадки текучести, за критерий берется временное сопротивление разрыву. Значение натяжения такого материала, по нормативу, составляет 65-70% прочности от этого временного сопротивления.

Способы натяжения и обжатия прутьев

Для натяжения применяются разнообразные способы – химический, механический, электротермический и электротермо-механический. Для обжатия бетонных изделий в растянутых зонах используются две основные технологии.

Первая заключается в следующем:

Арматурные элементы временно натягиваются на упоры металлической силовой формы, которая способна выдерживать нагрузки, не подвергаясь сильным деформациям. Натянуть эти элементы можно и на упоры стенда. Между упорами имеются промежутки, в которые устанавливается бортоснастка. Таким способом формируются одно или несколько железобетонных изделий.

После затвердевания такого изделия, набора его требуемой прочности, происходит передача напряжения с упоров на бетон, и бетонный элемент обжимается в растянутой зоне. Анкеровка арматурных прутьев в достаточной степени происходит за счет их сцепления с бетоном.армирование бетона процесс

Второй способ обжатия

В растянутой зоне при помощи вкладышей выполняются технологические отверстия, или каналы. После того, как бетонный раствор наберет достаточную прочность, в эти каналы вводятся армирующие стержни, пучки проволоки, обладающей высокой прочностью, или канаты из стали. С одной стороны бетонного элемента эти стержни или канаты закрепляются анкерами, а с другой стороны они натягиваются при помощи гидравлических домкратов и в натянутом состоянии закрепляются анкерными устройствами.

Для предохранения стальных армирующих элементов от коррозии каналы, в которых они располагаются, заполняются раствором (он заливается методом инъецирования). Анкерные устройства остаются на своих местах в течение всего срока эксплуатации такого изделия.

Виды армирующих элементов по технологии изготовления

Горячекатаные – представляют собой стержни, имеющие диаметр от 6 до 80 мм.Холоднотянутые — изготавливаются из проволоки диаметром от 3 до 8 мм. Профиль стержней и проволоки может быть гладким или периодическим.

Арматура для бетона цена

Для выполнения работ, о которых идет речь, используются как прутья, так и специальная сетка. В частности, стоимость армирующей сетки зависит от ее размеров и характеристик. Важными параметрами являются диаметр стержней и местоположение рабочих арматурных элементов (продольное или поперечное). В зависимости от диаметра, стержни могут быть легкими (3-10 мм) и тяжелыми (от 12-ти миллиметров).

Кроме того, значение имеют тип покрытия и размеры ячеек стержней сетки для армирования бетона. На стоимость прутьев влияют их размеры, тип покрытия и материал. Чтобы правильно рассчитать необходимые характеристики армирующих стержней для Вашей железобетонной конструкции, рекомендуем обратиться к нашим специалистам. На основании выполненных расчетов мы изготовим ЖБИ именно с теми параметрами, которые необходимы для Вашего строительства. Звоните в нашу компанию: надежность и прочность – это то, чем мы гордимся!Армирование бетона – технологии и материалы. Свойства армированных конструкций и типы армирующих изделий. Напряженная и ненапряженная арматура, способы ее натяжения.

stroisovet.com

Армирование бетона | Полезная информация

Бетон, как и все каменные материалы, хорошо сопротивляется сжатию и плохо растяжению. Поэтому неармированный бетон целесообразно применять в деталях и конструкциях, работающих исключительно на сжатие, — фундаментных и стеновых блоках. Однако большинство строительных конструкций — балки, плиты перекрытий и кровель, фермы, лестничные марши и площадки, балконные плиты и др. — под действием нагрузок и собственной массы изгибаются. Если балка положена на две опоры, она прогнется так, что верхняя, вогнутая часть ее будет сжиматься, а нижняя, выпуклая,— растягиваться. У балконной плиты, зажатой с одной стороны в стену, растягиваться будет верхняя часть. Опоры линии электропередачи или освещения изгибаются под действием ветра и массы проводов, изгибаются и колонны от сложного действия различных факторов. Во всех этих случаях в бетоне появляются трещины в растянутой зоне и конструкция разрушается. Недаром поэтому, когда древние строители возводили из кирпича перекрытия, они делали их сводчатыми: весь свод работает на сжатие, которого кирпичная кладка не боится.

В бетонных конструкциях, чтобы избежать разрушения, стали закладывать стальную арматуру. Получается удачное сочетание — в сжатой зоне хорошо работает камень — бетон, в растянутой — усилие разрыва воспринимает арматура, имеющая значительно большую, чем бетон, прочность. В колоннах арматура помогает бетону сопротивляться сжатию, а если колонна изгибается, арматура работает на растяжение. Такое сочетание материалов оказалось возможным потому, что поверхность арматуры хорошо сцепляется с бетоном и образуется монолитное тело. Мало того, ведь любой материал от нагревания расширяется, от охлаждения сжимается. Оказалось, что коэффициент температурного расширения у стали и бетона одинаков. А это значит, что и при температурных деформациях монолитность армированного бетона (или железобетона) не нарушается.

Арматура, воспринимающая растягивающие или сжимающие усилия, называется рабочей. Но кроме усилий растяжения в железобетонной конструкции появляются еще и скалывающие усилия, действующие по всей толщине изделия. Чтобы ослабить их воздействие на бетон, особенно вблизи опорных частей конструкции, ставятся еще и вертикальные арматурные элементы — хомуты или каркасы. Кроме этого, чтобы соединить воедино стержни рабочей арматуры между собой и каркасами, имеется монтажная арматура. При монтаже отдельные железобетонные конструкции устанавливают в нужное положение и для создания единого целого соединяют между собой сваркой. Для этого на концах изделий имеются так называемые закладные стальные детали, которые замоноличены в плоскости поверхности изделия. Чтобы закладная деталь была надежно связана с бетоном изделия, она имеет металлические анкеры, уходящие в глубь бетона. Для подъема и перемещения изделия служат так называемые монтажные петли, также надежно заанкеренные в тело бетона.

Есть еще одно важное преимущество совместной работы бетона и стальной арматуры: арматура помогает бетону воспринимать усилия растяжения, а бетон, укрывая арматуру от внешнего воздействия воздуха и влаги, предохраняет ее от коррозии (ржавления), а во время пожара — от быстрого разрушения. Усилия растяжения максимальны во внешних слоях бетона и поэтому арматуру нужно ставить как можно ближе к поверхности изделия. Но, с другой стороны, чтобы предохранить ее, она должна быть закрыта слоем бетона, который называется защитным. Для изделий небольшого сечения, эксплуатируемых в помещениях (панели и настилы перекрытий, стеновые панели и т. д.), толщина защитного слоя составляет 10—15 мм. На заводах ЖБИ арматуру при формовании изделий обычно укладывают рабочие бригады формовщиков. Поэтому они должны четко представлять себе, как будет работать будущая конструкция, точно знать качество и расположение в теле бетона всех арматурных элементов и закладных деталей. Рабочие формовщики должны укладывать в форму закладные детали, предварительно проверив, хорошо ли приварены анкеры, обеспечивать создание защитного слоя необходимой толщины. Металл арматуры хорошо сцепляется с бетоном только будучи очищенным. Если арматурные стержни запачканы маслом или смолой, сцепления уже не будет. Поэтому нужно быть осторожным при смазке формы и укладке в нее арматуры. Бывали случаи, когда по незнанию будущей работы конструкции (как она будет изгибаться, растягиваться) или по нерадивости рабочих арматуру в прямоугольных прогонах укладывали не в будущей растянутой зоне, а в сжатой, из-за чего на стройках происходили аварии.

Арматура поступает в формовочный цех из арматурного уже не только приготовленной в соответствии с проектом, но и очищенной от грязи и ржавчины. Но бывает, что заготовленные арматурные элементы долго пролежали в запасе на открытом воздухе, прежде чем попасть в дальнейшую работу. Небольшой налет ржавчины на относительно толстом стержне не отражается на прочности конструкции: находясь в бетоне, эта ржавчина исчезает, не нарушая сцепления металла с бетоном. Но если арматура покрыта слоем отслаивающейся ржавчины, не следует использовать ее; если такой ржавчиной покрыты небольшие участки, их нужно отбить молотком; если заржавлена значительная часть арматуры, отправить ее на исправление в арматурный цех.

Предварительно-напряженные конструкции.

Введение в бетон арматуры предохраняет его от разрушения в растянутой зоне. Но трещины в нем все же возникают. Даже при небольшом раскрытии эти трещины не всегда желательны, например когда требуется повышенная водонепроницаемость бетона. При создании же конструкций для больших пролетов эти конструкции делаются неоправданно громоздкими, тяжелыми, а ширина раскрытия трещин становится недопустимо большой. Чтобы избежать этого, стали применять предварительное напряжение. Сущность его заключается в том, что уложенная в форму рабочая арматура растягивается, а после того как бетон затвердеет и его сцепление с металлом достигнет необходимой величины, натяжение арматуры отпускается. Сжимаясь, арматура в будущей растянутой зоне конструкции создает обжатие. После установки конструкции на место искусственное обжатие под действием эксплуатационных загрузок снимается, появляется растяжение, но уже значительно меньшее. Метод предварительного напряжения позволил применять арматуру повышенной прочности и при относительно небольших сечениях бетона изделий перекрывать значительные пролеты. В настоящее время плиты, балки и фермы пролетом более 9 м делаются предварительно-напряженными. Перекрытие же пролета в несколько десятков метров без предварительного напряжения бетона приводит к технически недопустимому утяжелению конструкции.

Укладка, натяжение и отпуск напрягаемой арматуры делаются силами формовочной бригады. Выполняющему эти операции персоналу необходимо следить за правильностью натяжения. Чем менее натянута арматура, тем больше она в работе приближается к ненапрягаемой, что может вызвать деформацию конструкции в эксплуатации вплоть до аварии. Арматурная сталь при растяжении удлиняется (вытягивается) до известного предела прямо пропорционально напряжениям. Но по достижении определенных напряжений дальнейший даже незначительный их прирост вызывает уже резкий прирост удлинений. Величина напряжений, соответствующая этому пределу, называется пределом текучести стали. За этим пределом металл некоторое время продолжает вытягиваться без приложения дополнительной нагрузки: он «течет». Разрушение высокопрочных стержневых сталей происходит вскоре за пределом текучести. Для низкопрочных сталей период текучести невелик, металл опять начинает сопротивляться нагрузкам и разрушается при более высоком напряжении, которое называется временным сопротивлением при растяжении.

Для армирования железобетона применяют арматурную сталь стержневую горячекатаную и проволочную холоднотянутую. Стержневая арматура в зависимости от ее прочности и других свойств (относительное удлинение, хрупкость) подразделяется на классы от А-1 до А-У и Ат-У1. Внутри каждого класса арматура делится на марки. Например, самая слабая сталь А-1 имеет марку СтЗ. Из такой стали изготовляют в настоящее время монтажную арматуру и петли. Она не хрупкая, что очень важно для безопасности переноса готовых конструкций. Если стрежни стали СтЗ имеют круглую форму, то стержни всех других классов и марок выпускают профилированными, т. е. с выступающими поперечными ребрами. Профилирование делается для того, чтобы увеличить сцепление стержня с бетоном. Проволочная арматура делится на обыкновенную проволоку и высокопрочную, круглую и периодического профиля. Для предварительно-напряженных конструкций, как правило, применяются стержневая арматура классов А-1П и выше и высокопрочная проволока. Чем выше прочность металла, тем меньше его расходуется на армирование конструкций. Наибольшей прочностью обладает проволока, особенно небольших диаметров. Она наиболее экономна по расходу металла. Но применение проволоки очень трудоемко: прочность каждой проволоки мала, и чтобы заармировать какую-то конструкцию, нужно заготовить, уложить, закрепить и натянуть 100 и более проволочек. Чтобы использовать высокую прочность проволоки, из нее теперь свивают так называемые пряди — из 7 проволок каждую. Металлургические заводы выпускают пряди диаметром 4,5—15 мм (из проволоки диаметром 1,5—5 мм), а из прядей свивают двухпрядные канаты. Применение прядей намного упрощает работу по армированию (вместо 100 проволок нужно уложить, например, 14 прядей, или 7 канатов).

Трудоемким процессом является также армирование и ненапрягаемой стержневой арматурой. Чтобы соединить между собой рабочие и монтажные стержни, хомуты, их ранее связывали в пересечениях тоненькой и мягкой (отожженной) вязальной проволокой. Это было и трудоемко, и задерживало весь процесс изготовления изделия. В настоящее время вся эта арматура сваривается электрическим током в плоские сетки (сварка идет в пересечениях стержней) на специальных контактных машинах. Это не только существенно снизило затраты труда на соединение стержней, но и упростило укладку арматуры в форму: для обычных плоских плит укладываются 1—2 горизонтальные сетки. В массивных высоких изделиях в опорных частях закладываются вертикальные сетки вместо прежних хомутов. Кроме этого, соединенные сваркой в одно целое стержни арматуры лучше сцепляются с бетоном (заанкериваются в нем). Сетки изготовляют в арматурных цехах заводов ЖБИ. В настоящее время метизная промышленность приступила к выпуску товарных (на продажу) сеток, плоских и в рулонах.

slugba111.ru

Армирование бетона - Статья

Бетон в строительных конструкциях прекрасно работает при сжимающей нагрузке. При растяжении или изгибе его прочность существенно ниже. Такова специфика этого материала. Строители и производители стройматериалов давно решили эту проблему с помощью армирования.

При армировании в толщу бетона помещают материалы, дополняющие его свойства, которые прекрасно работают на растяжение и изгиб. Чаще всего это стальные ребристые прутья, сваренные в определенный каркас или решетку. Полученный в итоге композитный материал называется железобетон. Уже в 1802 году железобетон использовали России для укрепления перекрытий Царского дворца. Тогда не было еще портландцемента, строительство велось из известкового бетона.

Сегодня железобетон – самый распространенный материал в строительстве. Армируются почти все конструкции, выполненные из бетона. Это и фундаменты, и стены, и перекрытия, оконные и дверные перемычки, лестничные марши, опоры и пролеты мостов, жби колонны, опоры линий электропередач и все, все, все…

И не только бетон. Армируют изделия из гипса, пластика, керамики, стекла и даже кожу лица увядающих красавиц в косметических целях.

Долгое время единственной арматурой для бетона являлась сталь. Сегодня, в расцвет материаловедения, все чаще применяют композитные материалы.

Стеклопластиковая арматура состоит из стеклянных волокон, скрепленных термопластичной смолой.Базальтопластиковая – примерно тоже самое, но волокна из базальта.Углепластиковая – с углеродными волокнами.Преимуществом композитной арматуры является ее коррозионная стойкость и относительная легкость.

При изготовлении железобетонных конструкций в заводских условиях изготавливают предварительно напряженный железобетон. Для этого перед заливкой смеси арматуру растягивают до нужной величины с помощью домкратов (или другим способом), а после схватывания – освобождают. Арматура сжимает бетонную балку или плиту, придавая ей дополнительную прочность.

При ремонтных работах часто применяется наружное армирование для укрепления изношенных или поврежденных поверхностей. Используется, как правило, металлическая сетка. Затем она оштукатуривается, торкетируется или заливается бетонным раствором.

Оштукатуривание чаще проводят по стеклосетке, но речь идет не об армировании конструкции, а о защите самой цементной штукатурки от растрескивания при усадке. Стеклосетка в растворах, содержащих известь (а это практически все цементные растворы) выдерживает недолго. Известь ее разрушает, если стекловолокно не защищено полимером. Не защищенное стекловолокно лучше использовать в глиноземистых цементах или гипсах.

И в заключении поговорим о фибре. Это может быть коротко нарезанная тонкая металлическая проволока или стружка, полиамидные, базальтовые или стеклянные волокна. Они добавляются в процессе замешивания бетонной смеси, равномерно распределяются в ее массе и существенно упрочняют готовое изделие. В последние годы фибробетон существенно расширил свое присутствие на рынке.

Бетон тонким слоемДля создания тонкослойных железобетонных оболочек существует много технологий. Будь то купола, навесы или покрытия, наносимые на готовые конструкции. Это не обязательно железобетон. Может применяться и стеклобетон, и фибробетон, любые армированные бетоны и растворы. ОштукатуриваниеШтукатурный раствор не принято называть бетоном, но поскольку этот весьма близкий состав хорошо укладывается в нашу тему, в качестве иллюстрации, начнем именно с него. Штукатурные растворы используют для выравнивания поверхностей. Включают они в себя цемент, песок, известь, различные добавки и воду. Это что касается цементных штукатурок. Других пока касаться не будем.Цементные штукатурки наносят или вручную (при небольших объемах), или средствами малой механизации типа хоппер-пистолет (при средних объемах) или штукатурными насосами (при больших объемах). Давление, используемое при оштукатуривании, не высокое, штукатурная смесь ложится относительно неплотно. При высыхании дает усадку.Возможны трещины. Чтобы этого не произошло, в слой штукатурного раствора укладывают армирующую сетку. Чаще всего стеклосетку по соображениям экономии. Хорошо если сетка полимерно-стеклянная, так как она прослужит долго, а не только в период схватывания и твердения штукатурки. Для более ответственных случаев выбирают сетку металлическую. А для особо ответственных — другой способ нанесения раствора.

ТоркетированиеОтличается от обычного оштукатуривания (с применением насоса) тем, что это уже не насос. Это цемент-пушка, подающая раствор со скоростью 80-100 м/с под давлением в 150-350 кПа. И раствор называется уже не штукатурным, а гораздо солиднее – торкет-бетон. Мощный поток торкет-бетона врезается в поверхность с огромной силой, создавая надежный, очень плотный слой. Заполняет малейшие трещины и раковины. Получается износостойкое и морозостойкое покрытие.

Различают мокрый и сухой способы нанесения торкет-бетонаПри мокром способе в шланг подается уже готовая смесь, которая напыляется на поверхность через сопло с помощью воздушного потока. Преимуществом такого способа является меньшая запыленность и удобство в работе. Но установки мокрого торкетирования более сложны, дороги и требуют особого ухода.При сухом торкетировании жидкая и сухая фазы раствора подаются по разным шлангам и смешиваются только на вылете из сопла. Это дало возможность удлинить шланги почти в два раза, добавить режим «старт-стоп». Но пришлось смириться с большей запыленностью и невозможностью работать в стесненных помещениях из-за большого отскока раствора.Оба метода хорошо себя зарекомендовали при нанесении защитных покрытий на различные конструкции, а также для строительства арочных, купольных сооружений и подземных тоннелей.

АрмоцементНе только для строительства куполов и ангаров, но и для строительства кораблей подойдет армоцемент. Эту технологию отличает многослойное армирование тонкой металлической сеткой с последовательным нанесением слоев армоцемента.Из железобетона корабли плавали уже в XIX веке. А в 1964 году братья Бирюковичи написали книгу «Мелкие суда из стеклоцемента и армоцемента» где подробно рассказали о своем опыте строительства таких судов. К мелким они относили суда водоизмещением до 100 т. Очень рекомендую.

ФерроцементДля сооружения простых конструкций: навесов, резервуаров и т.п. подойдет и материал попроще. Есть такое переводное слово ферроцемент. У нас оно широко не используется, как и сама технология, но надо же как-то обозначить тонкостенные конструкции на одном слое сетки. На буржуйских сайтах такую технологию называют ferrocement, и я не буду выдумывать новое название.

PS. Не забудьте, что тонкая стенка купола (или чего-то еще) не должна высыхать слишком быстро, иначе бетон не наберет нужную прочность. Схватившийся раствор следует накрыть влажной рогожкой, потом пленкой и периодически увлажнять хотя бы неделю-две. Тогда все получится.

neruds.ru

Армирование бетона — технология для придания конструкции необходимой прочности

Заливка бетона между арматурной решеткой — фото, www.gartenhausportal.com

Армирование бетона — это ряд мероприятий по улучшению его эксплуатационных характеристик. Бетонные конструкции со временем теряют свои первоначальные характеристики: материал становится более хрупким, в него начинает проникать влага. Но если в толще бетона присутствует арматура, то конструкции будут служить гораздо дольше.

Исторические предпосылки армирования бетона

На видео показана вязка арматурной сетки для фундаментной плиты

Армирование строительных материалов используется издавна. Добавление конского волоса и соломы при производстве саманных блоков существенно повышало прочностные характеристики строительного материала. И примерно в начале ХХ века в качестве арматуры для бетона начали применять асбест.

Технология оставалась неизменной где-то пять десятилетий, а потом появилась целая концепция по применению композиционных материалов для армирования. В бетонные конструкции добавляли стальную фибру, стекловолокно и полипропилен. И сейчас разработки не стоят на месте, специалисты тестируют самые разные материалы, выявляя наиболее подходящие.

Кстати, экспериментальным путем было доказано, что применение микроволокон гораздо сильнее повышает прочность бетона, чем длинные волокна.

Армированный бетон — прочный скелет любого здания

В видео рассказывается о преимуществах стекло пластиковой арматуры

В настоящий момент для улучшениях эксплуатационных характеристик бетона применяется три вида арматуры. Несомненным лидером является стальной прут. Этот материал используют довольно давно для различных видов бетона, в том числе полистирольного и ячеистого. Сталь должна быть диаметром 2-8 мм, и наибольшую прочность конструкция приобретает при одновременном продольном и поперечном расположении прутков.  Классический вариант использования стали для бетона — это создание сварной сетки, которая позволяет создавать равномерно армированную конструкцию.

Второй вид арматуры — это полипропилен. Уже на первом этапе усадки могут образовываться трещины, и частенько их не видно, потому что поверхность уже покрыта какой-либо отделкой. Причиной появления трещин являются внутренние напряжения. Силы растяжения во время усадки можно компенсировать пропиленовыми волокнами. Они обеспечивают как бы вторичное армирование. Преимущества применения пропилена заключаются в том, что за счет контроля гидратации он способен уменьшить выделение влаги.

Также эффективным материалом можно назвать фибру. Фибра — это тонкое волокно, которое получают из стали, полимеров, базальта и даже стекла. Его добавляют в миксер при замешивании бетона.

Фиброволокно обладает такими достоинствами:

  • Армирование происходит равномерно по всем направлениям.
  • Повышается сопротивление бетонных изделий механическим воздействиям.
  • Фибра предотвращает отслаивание, пластическую деформацию и появление трещин.
  • Повышается водостойкость за счет блокировки капилляров бетона.
  • При использовании вибрационной установки увеличивается уплотнение заполнителя, и как следствие, смесь застывает быстрее и получается более прочной.
  • При динамических нагрузках прочность бетона не изменяется.

Как рассчитать расход арматуры на куб бетона?

Расход рассчитывается для каждого конкретного случая по ГОСТу, ведь назначение конструкции, да и состав самого бетона могут быть самыми разными. Однако наиболее распространенный тип арматуры — это все-таки стальной прут. Его применяют повсеместно для создания фундаментов и различных ЖБИ.

Сцепление арматуры с бетоном обеспечивает ребристая поверхность. Для создания фундамента идет от 150 до 200 кг арматуры на куб. А вот для колонн нужно немного больше стали — от 200 до 250 кг. Несмотря на высокую стоимость, сталь является практически единственным материалом для создания бетонных конструкций, и особенно в частном строительстве.

Однако постепенно набирают популярность и композитные материалы. Они гораздо дешевле металла, их очень просто распределить в толще бетона (как вы помните, фибру добавляют еще на стадии замешивания в миксер). Например, расход полипропиленового фиброволокна составляет порядка 600-900 грамм на куб бетона. Расход полиамидной — 200-500 грамм, базальтовой — от 500 грамм до 50 кг на куб в зависимости от типа бетона.

mastter.ru

Принцип работы арматуры в фундаменте

Фундамент работает как несущее основание, на которое воздействуют все виды нагрузок от вышестоящих конструкций и которое равномерно распределяет их на почву.

Арматура из стали может абсолютно спокойно выдерживать нагрузки на растяжение в 10 раз больше, чем голый бетон.

В частном строительстве наиболее распространенным является фундамент ленточного типа. Он работает в виде замкнутой контур-ленты из сборного или монолитного железобетона, которая укладывается под несущими стенами постройки и по всему своему периметру распределяет вес строения. Большее распространение имеет ленточный фундамент из монолитного железобетона.

В процессе эксплуатации на фундамент воздействуют различные нагрузки, возникающие от веса самого здания, от морозного пучения и от движения грунтов. Нижняя часть при давлении дома имеет нагрузку на растяжения, а верхняя – на сжатие. Не стоит забывать и о силах морозного пучения, чья подъемная сила может значительно превышать вес здания и провоцировать растяжение в верхних частях ленточного фундамента.

В эпоху Петра І термин «арматура» обозначал армейское вооружение. Сегодня мы называем так «вооружение» стальными стержнями бетонного фундамента.

Смысл армирования

Ленточный малозаглубленный фундамент нужно армировать для того, чтобы компенсировать воздействующие на него нагрузки в процессе эксплуатации. Бетону свойственна большая прочность на сжатие, но вызывающие растяжение или срез бетона нагрузки могут с легкостью нарушить его структурную целостность. Устойчивость бетона к растяжению в 50 раз ниже, чем к сжатию. Трансформация при помощи стальной арматуры обычного бетона в совершенно новый материал, железобетон, дает возможность ленточному фундаменту получить улучшенную устойчивость к растягиванию.

Противостояние различным нагрузкам

Ленточный армированный фундамент является монолитной железобетонной рамой из надежно связанных балок, которая свободно лежит на упругом основании. Почва под основой фундамента не является неподвижной монолитной платформой; чаще всего она представляет собой неоднородную структуру, на которую воздействуют, провоцируя движение, влага, грунтовые воды, влияние снежного и растительного покровов, температура воздуха и пр. На конструкцию фундамента постоянно действуют различные нагрузки, возникающие от возможных движений почвы. Если представить, как работает нагрузка на ленточном фундаменте упрощенно, то можно говорить, что на нижнюю часть действует преимущественно растяжение, а верхняя часть испытывает сжатие.

Схема устройства ленточного фундамента.

Арматура из стали может спокойно, абсолютно без разрушений, выдерживать нагрузки на растяжение в 10 раз больше, чем голый бетон. Сталь имеет свойство удлиняться без разрывов при воздействии нагрузок на растяжение от 4 до 25 мм (тогда как бетон только на 0,2-0,4 мм). Бетон же лучше переносит нагрузку на сжатие. Соединенные в одном материале, железобетоне, бетон и сталь позволяют лучше переносить комплексные нагрузки на растяжение и сжатие. Равноудаленная от нижней и верхней частей ленточного фундамента часть фактически не воспринимает нагрузки. Это говорит от том, что использование срединного слоя продольных элементов, который нередко монтируют «для большей прочности», лишено необходимости. В том случае если вы возводите заглубленный фундамент (подземную стену), то и армировать его необходимо как монолитную бетонную стену.

Бывают такие случаи в самостоятельном дачном строительстве, когда строители работают так: они проводят армирование только нижней части фундамента. Аргументируется это тем, что нагрузка от здания не позволит балке выгнуться вверх, создавая этим самым растяжение в ее верхней части, в которой можно «сэкономить». Но такие горе-строители не берут во внимание немалую подъемную силу намокающей расширяющейся почвы или же силу морозного пучения при замерзании воды в почве. Нагрузка от этих сил может стать больше нагрузки от строения, и она вызовет растяжение в верхних частях фундамента, которое повлечет за собой разрушение его структурной целостности.

http://youtu.be/_xKAqYFUG-U

При неправильном армировании ленточного фундамента может произойти его разрушение, что повлечет за собой разрушение стен и всей постройки.

Виды материала

В России для армирования монолитного ленточного фундамента применяется арматура класса А-ІІІ (А400) периодического профиля. Эта арматура представлена в виде стальных круглых профилей с парой продольных ребер и поперечными выступами, которые идут по трехзаходной винтовой линии. Периодические профили предназначены для более надежного сцепления бетона с арматурой, что отличается от материала с гладким профилем, которая больше подходит для использования в качестве обвязки (хомута) продольных элементов. Маркировка стальной арматуры А400 обозначает предел текучести этого класса (390 Н/мм2). Но такая арматура сегодня уже считается устаревшей. В начале 90-х годов страны Европы перешли на один класс, которую можно варить, предел текучести которой равен 500 Н/мм2. Применяя класс А500С вместо устаревшего класса А400, вы экономите свыше 10% стали в строительстве.

Схема плитного фундамента под коттедж с использованием армирования.

Арматура периодического профиля класса А-ІІІ производится в отечественном экземпляре с выступами в форме колец и в экземпляре «европрофиль» с выступами в виде серпов. Кольцевой профиль отечественного производства работает на повышение прочности сцепления бетона с арматурой, а профили в форме серпа повышают стойкость к часто повторяющимся нагрузкам. Для армирования ленточного фундамента стоит выбирать кольцевой профиль отечественного производства. Порой можно встретить 4-сторонние серповидные профили, которые объединяют плюсы обоих типов.

Арматуру марки А400 (А-ІІІ) не рекомендуется варить для соединения стержней. Если варить сталь, то есть локально воздействовать высокой температурой, происходит значительное структурное ослабление стали. Эти изменения в стальных стержнях происходят на том участке, который варят, и в прилегающих участках на длину, которая равняется четырем диаметрам стержня в обе стороны. Если вы хотите варить соединение между стержнями, то вам следует выбирать специальные, предназначенные для этого классы, которые можно узнать по букве «С» в названии: А400С, А500С. Именно их можно варить для соединения стержней в каркас. Если вы не знаете, арматурой какого именно класса вы располагаете, но вам необходимо варить место соединения продольных стержней, то арматуру предварительно необходимо нагреть до 200 градусов по Цельсию, чтобы свести к минимуму потери стальной прочности. Длина сварного шва как минимум должна быть равной 10 диаметрам одного стержня свариваемой арматуры (45-55% длины стержня).

Сварка сетки

Варить отдельные стержни сетки железобетонного фундамента можно двумя видами контактной электрической сварки: стыковой и точечной.

Точечная контактная сварка основывается на использовании тепла, которое выделяется в местах контакта стержней во время пропускания электрического тока, чтобы разогреть металл на этих участках до температуры плавления. Осаживая разогретые стержни друг к другу, получается их надежное соединение. Контактной точечной сваркой можно варить узлы каркасов и сеток, которые представляют собой два или три пересекающихся стержня под углами 60 и 90 градусов.

Вязка прутьев

Схема конструкции фундамента.

Также требуется гнуть арматуру для изготовления соединительных элементов, которые работают на растяжение (лапка или стандартный крюк) и для армирования примыканий и углов. Некоторые строители производят армирование примыканий лент и углов ленточного фундамента, используя перекрестия стержневой арматуры. Этот метод является очень грубым нарушением типовых схем армирования примыканий и углов, которые ослабляют конструкцию. Такой способ может повлечь за собой расслоение бетона.

Класс А-ІІІ гнется в холодном состоянии на прямой угол по диаметру изгиба без потерей прочности. Если гнуть арматуру на 180 градусов, то прочность снизится на 10%. Сегодня работает минимум два очень распространенных и недопустимых способа гибки стержней. Недобросовестные рабочие, не желающие выполнять лишнюю работу, или надпиливают точку, где будет производиться гибка стержня, с помощью угловой отрезной машинки, или греют место сгиба паяльной лампой (автогеном или же на костре). Ясно, что оба приема в разы ослабляют стержни, что может повлечь разрушение их целостности под влиянием нагрузок. Запомните, что все типы должны гнуться в холодном состоянии, если другое не указано проектировщиком.

Схема расчета арматуры для фундамента.

Арматура А-ІІІ (А400) применяется для поперечного и продольного армирования фундамента. Для дополнительного (вспомогательного) поперечного армирования (хомуты) можно также использовать стержневую гладкую горячекатаную арматуру класса А-І (А240) или А-ІІ.

Еще для армирования фундамента можно применять конструктивную арматуру, которая монтируется для восприятия непредвиденных усилий (к примеру, усилия от температурных деформаций или усадки бетона). Следует по возможности устанавливать арматуру пространственными или укрупненными заранее подготовленными элементами, сокращая при этом объем использования отдельных стержней. С бетонной подушки (подготовки) на месте монтажа стержней должны удаляться грязь, пыль, мусор, лед и снег.

Поверхность

Стержни необходимо обезжиривать, очищать от всех неметаллических покрытий посредством металлической щетки. Допускается наличие на арматуре эпоксидного покрытия. Оно в разы снижает сцепление с поверхностью бетона, но также повышает стойкость к коррозионному процессу.

Разрешается наличие на стержнях арматуры неотслаивающейся ржавчины. Кстати, обыкновенная неотслаивающаяся ржавчина даже усиливает прочность сцепления бетонной поверхности с арматурой.

o-cemente.info

Дисперсное армирование бетонов

Рассматривается применение специальныхдисперсноармирующих волокон в технологии бетонов.

В настоящее время получает всёболее широкое распространение применение специальных дисперсноармирующихволокон вместо традиционного армирования.

В конце мая 2007 года нам,Санкт-Петербургскому политехническому университету и компании«Северсталь-метиз», удалось провести научно-практическую конференцию посовременным методам армирования. Присутствовало достаточно много специалистов ипроизводителей (главным образом — стальной фибры). В кулуарах итог подвёлпрофессор ГАСУ Юрий Владимирович Пухаренко: «Надо более широко применять фибрув различных видах конструкций, а уж если это нам удастся, то без работы неостанется ни один наш отечественный производитель».

Несмотря на значительный ростобъёмов потребления стальной фибры российским строительным рынком, онпо-прежнему недостаточно оценён. В Европе ежегодно производится и потребляетсяоколо 300 тыс. т фибры, тогда как в России — всего около 7 тыс. т.

При этом, к сожалению, на нашемстроительном рынке применение фибры традиционно ограничено. Так, если вЕвропейских странах, той же соседней Финляндии, данный материал используется вразнообразных областях: в гражданском, дорожном строительстве, строительствегидросооружений, тоннелей, аэропортов, то основная сфера применения фибры (90%) в России — это укладка полов. Дальше, чем для использования при устройствегоризонтальных плоскостей, фибра не применяется.

Увы, но даже сейчас приходитсяпризнать, что данный вид армирования в нашей стране постоянно сталкивается содной и той же проблемой — отсутствие достаточно внятных рекомендаций,инструкций по расчёту и применению тех или иных видов фибры, а как следствие,невозможность применения данного материала в более широких технологическихсхемах армирования бетонных конструкций.

Эффективность применениясталефибробетона доказывает зарубежный опыт. Это щирокий ассортимент стальнойфибры и большое количество (более 25) фирм и корпораций, производящих фибру напостоянной основе. Надо заметить, что это мощные производители обычнойстержневой и проволочной арматуры или металлоизделий.

Впереди — Япония, где 7 крупныхфирм выпускают стальную фибру, рубленную из листа или проволоки, фрезерованнуюиз сляба или вытянутую из расплава. Производителями предлагается фибраразличных форм, профилей, размеров и прочности, в том числе изкоррозионно-стойкой стали.

Уже в 1981 году Япония применилапорядка 3 тыс. т стальной фибры, из которых 500 т — из нержавеющей стали.Отставание России от Японии в этой области — 25 лет.

То, что мы имеем на данныймомент в России, это армирование фиброй именно бетонных полов, в частностизапущенных в производство у нас аналогов производимых на Западе материалов.

Но не всё так печально. Прогрессне стоит на месте, и кому как не нам стать первыми. Тем более, что работы вданной области начинали наши учёные. Хотя ни для кого не секрет, что фибру, вчастности различные виды волокон, применяли весьма давно, до того момента,когда она получила самое широкое распространение как в мире в целом и в Европе в частности.

Трудно догнать такие передовыестраны как Япония и Германия. Но оценивая потенциал и перспективы наших научныхразработок, мы с полной уверенностью можем сказать, что благодаря пытливомууму, незакостенелости мышления и опоре на производственный опыт мы ещё сможемзанять, если уже не занимаем, одни из первых позиций в данной области. Этокасается именно разработок, но увы не внедрения.

Также известно, что арматурнаясетка уменьшает количество усадочных трещин только на 6 %, металлическая фибра— на 20–25 %, а полимерные волокна — на 60–90 %.

Переходя к практической части,необходимо оценить складывающуюся ситуацию по использованию данного видаармирования в строительстве.

Что и зачем?

Фибробетон — это бетон,армированный дисперсными волокнами (фибрами). Такой бетон представляет собойобычную смесь цемента, песка, крупного заполнителя и воды, дополненнуюопределённым количеством стальных или других волокон (фибр). Иногда добавляетсяпластифицирующая добавка, чтобы улучшить обрабатываемость смеси. Дискретныеволокна производятся из различных материалов — от полипропилена до стали, вразличных конфигурациях, длинах и поперечных сечениях. (табл. 1).

В настоящее время наибольшаяэффективность фибробетона как композита достигается при правильном подборе исочетании компонентов. Самым эффективным материалом в этом плане, ввиду егоотносительной стоимости, является стальная арматура.

Модуль упругости арматуры в 56раз больше аналогичного показателя бетона, однако при достаточной анкеровке вбетоне не может быть полностью использована прочность и получен наибольшийвклад арматуры в работу самого материала как до, так и после образованиятрещин.

Если мы используем стальнуюфибру, то проблема с анкеровкой не стоит вовсе, так как анкернение фибрыдостаточно высокое.

В отличие от проволочной сеткиили арматуры, которая устанавливается в одной плоскости, стальная фибраодинаково распространяется по всей бетонной матрице (диспергирует).Стальная фибра выполняет множество функций в зависимости от пропорций, которыемогут варьировать в пределах 15–120 кг/м3. Одна из первоначальныхфункций — уменьшение микро- и макротрещин. Определяя трещины на начальнойстадии их появления, стальная фибра препятствует их распространению.Традиционная классическая арматура, или проволочная сетка, предназначена длятого, чтобы предохранить бетон от образования самых первых усадочных трещин, ане предотвратить их распространение.

Многие производители имеют ипродают компьютерные программы, которые позволяют пересчитывать и применятьопределённые пропорции фибры для замены арматуры или арматурной сетки. Данныепрограммы предоставляет «Арселор» и другие импортные производители.

В дальнейшем мы более подробнорассмотрим основные технико-физические показатели на примере различных фибр,производимых как в нашей стране, так и за рубежом. Основным показателемсчитается вр?менное сопротивление разрыву, или, как его ещё называют, прочностьна растяжение.

Основные свойства и показателиразличных видов волокон приведены ниже в табл.1.

В зависимости от вида материалаи способа изготовления мы имеем различные значения параметров и, как следствие,различные дозировки и способы применения.

Волокно

Плотность, г/см3

Прочность на растяжение, МПа

Модуль упругости, МПа

Удлинение при разрыве, %

Полипропиленовое

0,90

400–700

3500–8000

10–25

Полиэтиленовое

0,95

600–720

1400–4200

10–12

Нейлоновое

1,10

770–840

4200–4500

16–20

Акриловое

1,10

210–420

2100–2150

25–45

Полиэфирное

1,40

730–780

8400–8600

11–13

Хлопковое

1,50

420–700

4900–5100

3–10

Асбестовое

2,60

910–3100

68 000–70 000

0,6–0,7

Стеклянное

2,60

1800–3850

7000–8000

1,5–3,5

Стальное

7,80

600–3150

190 000–210 000

3–4

Углеродное

2,00

2000–3500

200 000–250 000

1,0–1,6

Карбоновое

1,63

1200–4000

280 000–380 000

2,0–2,2

Полиамидное

0,90

720–750

1900–2000

24–25

Вискозное сверхпрочное

1,20

660–700

5600–5800

14–16

Базальтовое

2,60–2,70

1600–3200

7000–11 000

1,4–3,6

Таблица 1. Свойстваразличных видов волокон для изготовления фибры

Подробно мы остановимся настальной, базальтовой и полипропиленовой фибрах.

Стальные фибры

Стальная фибра представляетсобой отрезки стальных волокон специальной формы и длины, в определённыхдозировках (от 20 кг/м3) добавляемых в бетонную матрицу дляосуществления объёмного армирования.

В результате фибровогоармирования создаётся композитный материал — сталефибробетон, обладающий рядомпреимуществ перед неармированным бетоном и бетоном с традиционными видамиармирования. Повышается:

— прочность на растяжение приизгибе — в 2–3 раза;

— прочность на сжатие — до 10–50%;

— прочность на осевое растяжение— до 10–40 %;

— ударная прочность — в 8–12раз;

— сопротивление истираемости —до 2 раз;

— трещиностойкость — в 2–3 раза;

— морозостойкость иводонепроницаемость — не менее чем на класс.

Использование технологиифибрового армирования позволяет существенно снизить время выполнения итрудоёмкость работ за счёт отказа от вязки арматуры и укладки сеток, а в рядеслучаев — сэкономить строительные материалы за счёт достижения проектныххарактеристик при меньшей толщине и/или металлоёмкости конструкций.

Рассмотрим перспективныенаправления применения стальной фибры.

В случае применения в бетонных полах. Снижение трудоёмкости ивремени выполнения работ, существенное повышение долговечности и межремонтныхинтервалов.

В дорожном строительстве. Повышенная устойчивостьтрещинообразованию, образованию ям и рытвин, более ровная поверхность, меньшееколичество швов и стыков, повышенное шумопоглощение, существенная экономия наремонте.

Взлётно-посадочные полосы. Повышение долговечности, более ровнаяповерхность, меньшее количество швов и стыков, повышение безопасности взлётов ипосадок, понижение износа деталей шасси самолетов, устойчивость к воздействиямвнешней среды и сложным условиям эксплуатации.

В мостостроении. Повышение эксплуатационной надёжности, снижениетрудоёмкости за счёт частичного или полного отказа от традиционногоармирования, улучшение гидроизоляционных свойств, армирование труднодоступныхучастков.

В гидротехнических сооружениях. Повышение прочностныххарактеристик, водонепроницаемости и сроков эксплуатации, снижение трудоёмкостистроительства.

Изготовление свай и шпунтов. Применение свай с оголовком изсталефибробетона обеспечивает возможность забивки свай до проектной отметки безповреждений, отпадает необходимость забивки свай-дублёров.

Изготовление сборных железобетонных конструкций. Применениесталефибробетона в кольцах стеновых колодцев, водоотпускных и коллекторныхтрубах, плитах перекрытий позволяет увеличить срок эксплуатации изделий присущественном снижении трудозатрат и экономии материалов.

Прочие области применения: взрыво- и взломоустойчивые сооружения,элементы фундаментов, трубопроводы, тонкостенные и декоративные конструкции,ёмкости для воды и других жидкостей.

Базальтовая фибра

В настоящий момент в Россиисуществует несколько производителей базальтовой фибры.

Наиболее «узнаваемы» два типаматериала: микрофибра и рубленое волокно.

Микрофибра базальтовая модифицированная (МБМ)

МБМ получается путём пропиткиизмельченной минеральной ваты, производимой из расплава базальтовых пород. Рекомендуемое содержание — 1,5–20 %, взависимости от вида и назначения композиционного материала.

Для обеспыливания МБМ применяюторганические вещества, перечень которых приведён ниже.

В качестве модификатораиспользуют углеродный наномодификатор фуллероидного типа по ТУ2166-001-13800624-2003.

СоставМБМ, в масс. %:

Ватабазальтовая с органической пропиткой 99,3–99,6

Наномодификатор 0,0001–0,01

Едкийнатр 0,05–0,10

Вода 0,3–0,5

Основныехарактеристики МБМ приведены в табл. 2.

Характеристика

Норма

Средний диаметр волокна, мкм

8–10

Средняя длина волокна, мкм

100–500

Содержание неволокнистых включений, % по массе

?10

Плотность насыпная, кг/м3

?800

Влажность, % по массе

?2

Содержание органических веществ, % по массе

?2

Цвет

От жёлтого до коричневого

Содержание наномодификатора, % по массе

0,01–0,0001

Модуль на разрыв, ГПа

18

Таблица 2. Основные характеристики МБМ

МБМпредназначена для дисперсного армирования пластмасс, бетонов, асфальтобетонов,минеральных смесей и т. д. с целью улучшения их свойств — прочность на сжатие,растяжение, изгиб, срез, водопоглощение, морозостойкость, трещиностойкость и т.п.

МБМтермоустойчива вплоть до 300 °С.

Рекомендуемоесодержание микрофибры — 1,5–20% от массы цемента, в зависимости от вида,назначения и стоимости композиционного материала.

Методикавведения и конкретное содержание микрофибры в композите регламентируетсяспециализированными инструкциями.

Приармировании минеральных смесей и бетонов используется смеситель принудительногодействия, причём микрофибра добавляется в сухую смесь непосредственно переддобавлением жидких компонентов. Время перемешивания — не менее 10 мин.

Приармировании асфальтобетонов и пластмасс МБМ добавляется в расплав материала, ипринудительное перемешивание осуществляется до получения однородной массы.

Добавка

Нормативный документ

Вредные вещества

Битумы нефтяные строительные

Битумы нефтяные дорожные вязкие

Масла индустриальные

Масла цилиндровые тяжелые

Масло сланцевое топливное

Экстракты нефтяные

Эмульсии битумные дорожных марок ЭБА-1 и ЭБА-2

ГОСТ 6617-76

ГОСТ 22245-90

ГОСТ 20799-88

ГОСТ 6411-76

ГОСТ 4806-79

ТУ 38-101714-84

ГОСТ 18659-81

Пары углеводородов

То же

То же. Масляный туман

Пары углеводородов

То же

То же

То же

Таблица 3. Органические вещества,применяемые в качестве обеспыливающих добавок

Базальтовое рубленое волокно (чопсы).

Данная фибра производится методом рубки базальтовогоровинга на волокна заданной длины.

Свойства:

— высокая прочность и долговечность;

— высокая термостойкость, абсолютная негорючесть;

— стойкость к агрессивным средам;

— экологическая чистота.

Базальтовая фибра, как и любая фибра, обеспечиваеттрёхмерное упрочнение (традиционная арматура — лишь двухмерное).

Имеет следующие сферы применения.

Возведениеобъектов гражданского строительства.

Реконструкцияхранилищ и банковских сейфов.

Сооружение мостов,взлётно-посадочных полос, гидротехнических сооружений (береговых дамб и плотин,шлюзов и каналов рек).

Изготовлениереакторных отделений атомных электростанций, контейнеров для захоронениярадиоактивных отходов.

Укрепление иремонт сводов шахт и тоннелей.

Создание различныхвидов дорожных покрытий, сборных и монолитных плит, бордюров, разделительныхполос и тротуарной плитки.

Изготовлениедеталей объёмного промышленного оборудования — прокатные станы, молоты,гидравлические прессы и др.

Характеристика

Значение

Диаметр единичного волокна, мкм

13, 17

Длина, мм

6; 12; 18; 24

Тип замасливателя

4С*

Диапазон рабочих температур, °С

–260...+700

Массовая доля замасливателя, %

?0,3

Массовая доля влаги, %

?1,0

Гигроскопичность, %

?0,2

Таблица 4. Технические характеристики базальтовой фибры

* По согласованию с потребителем возможен выпуск ровинга сдругим типом замасливателя

Длина, мм

Область применения

Количество фибры, кг/м3

6

Лёгкие бетоны

Сухие смеси

0,5–1,0

12

Тяжёлые бетоны

0,5–1,0

Таблица 5. Рекомендации к применению

Чопсы поставляются в полипропиленовых мешках весом 25 кг.

Полипропиленовоеволокно

Микроармирующееволокно из полипропелена применяется в гражданском, промышленном и дорожномстроительстве как компонент строительных растворов и смесей, модифицирующийструктуру вяжущих веществ и предотвращающий образование и развитие внутреннихдефектов цементных композиций. Материал носит наименование волокно строительноемикроармирующее (ВСМ).

Рис. 1.

В ходеэкспериментов выяснено, что добавление в бетонную смесь ВСМ приводит к изменениюследующих параметров:

— уменьшениерасслаивания бетонной смеси — на 25 %;

— сокращениевремени первичного и окончательного твердения, то есть ускорение оборота форм —на 45 %;

— увеличениемарочной прочности бетона — на 25 %; то есть при добавлении в марку бетона М300волокна в количестве 600 гполучаем марку М350.

Такоеприменение ВСМ позволяет повысить производительность предприятий, занимающихсяпроизводством бетонных конструкций, качество и долговечность строительныхконструкций и сооружений, снизить номинальную стоимость строительного продукта.

Основныеобласти применения микроармирующего волокна — такие же, как и у любой фибры.

Монолитное и высотное домостроение.

Наливные полы и стяжки.

Сваи забивные фундаментные.

Сухие монтажно-ремонтные смеси, штукатурныесмеси, торкрет-бетон.

Монолитное дорожное покрытие, дорожныеплиты, шпалы железных дорог.

Фундаменты динамического и ударногодействия.

Строительство сооружений с повышеннымитребованиями к пожароустойчивости.

Производительразделяет ВСМна следующиетипоразмеры:

— ВСМ-II-20/18(резка волокна длиной 18 мм)— микроармирующий компонент для жёстких и сверхжёстких бетонов, изготавливаемыхс применением крупного и среднего заполнителя (песок, гравий, щебень) иприменяемых для гидротехнических сооружений, дорожных покрытий, мостостроения.

— ВСМ-II-20/12(резка волокна длиной 12 мм)— для плит перекрытия, наливных бетонных полов, гидротехнических сооружений,фундаментной и свайной продукции и других тяжёлых и лёгких бетонов.

— ВСМ-II-20/6(резка волокна длиной 6 мм)— для применения в цементно-песчаных (кладочных, штукатурных, затирочных,монтажно-ремонтных и др.) растворах и сухих смесях на основе цемента, впенобетонах для улучшения геометрической формы.

ВСМспособно перемешиваться в любом типе смесителей (гравитационного илипринудительного действия), может вводится как непосредственно после добавленияводы, так и в сухую или готовую бетонную смесь, может добавляться в бетоннуюсмесь, транспортируемую бетоновозами (автомиксер). Подача бетононасосом смеси,содержащей ВСМ, не составляет труда.

Дозировка:

— ВСМ-II-20/18в особо тяжёлые и тяжёлые и жёсткие бетоны — 0,9–2,0 кг/м3;

— ВСМ-II-20/12в бетон — 0,6–1,2кг/м3;

— ВСМ-II-20/6в строительные смеси, штукатурки и т. д. — 0,6 кг/м3.

Еслибетон для работы готовится на предприятии по изготовлению сборных бетонных ижелезобетонных конструкций и изделий, то сухие компоненты смеси смешиваются втехнологическом порядке, предусмотренном рецептом изготовления бетона идозатором, либо необходимое количество ВСМ добавляется иным способом.Рекомендуемая продолжительность перемешивания бетонных смесей (ГОСТ 7474-94)увеличивается на 10–20 % для получения смеси бетона, в котором отдельныеэлементарные волокна распределены гомогенно.

ВСМ может быть добавлено в готовые(товарные) бетонные смеси. Хорошего диспергирования можно достичь в смесителяхгравитационного или принудительного действия.

ВСМ может добавляться к смесям наоснове цемента в смесители типа «миксер», установленном на автомобиле идоставляющем готовую бетонную смесь непосредственно на место укладки.

Так какВСМ хорошо диспергируется в смеси, при производстве бетона или раствора,содержащего волокно, не происходит комкования ВСМ в смеси.

Несмотряна то, что при введении волокна в бетонную смесь осадка конуса несколькоуменьшается, удобоукладываемость смеси даже возрастает, так как увеличиваетсяэластичность, пластичность и гомогенность смеси. Следовательно, после введения волокна нетребуется добавление воды затворения для увеличения осадки конуса.

Пенобетон.

ВСМ-II-R0,02-20/6, дозировка 0,6 кг на 1 м3 — улучшениегеометрической формы изделия.

ВСМ-II-R0,02-20/12, дозировка 0,9 кг на 1 м3 — улучшениегеометрической формы изделия и повышение прочности.

ВСМ-II-R0,02-20/18, дозировка 0,9 кг на 1 м3 — улучшение геометрическойформы изделия, повышение прочности и адгезионной способности к наносимомуматериалу (при оштукатуривании стен).

Заключение

В заключении хотелось бы отметить, что данный способармирования хорошо зарекомендовал себя при производстве работ на промышленныхобъектах как в Санкт-Петербурге, так и в других регионах.

Наиболее яркий пример из моей практики — это выполнениеработ по устройству монолитных полов на заводе тяжёлых грузовиков«Яровит-Моторс».

Раньше здание эксплуатировалось как бетонный узел, егопродукция поставлялась непосредственно на строительство Ленинградскогометаллического завода. Срок его эксплуатации продолжался с 1946 по 1979 год.Впоследствии цеха использовались по разному назначению. В 90-х годах, в эпохубезвременья, цех совсем обветшал и в начале XXIвека был выкуплен серьёзным инвестором, для того чтобы впоследствии бытьперепрофилированным под производства тяжёлых грузовиков.

Был произведён капитальный ремонт старого бетонногооснования. Выполнен частичный демонтаж старого бетонного покрытия, а в техместах, где образовались пустоты и размывы, произведена засыпка щебнем ивыполнена стяжка с применением арматуры, так как эти места обладалиопределённой нестабильностью грунтов.

Основным материалом несущей плиты было предложено выбратьбетон армированный стальной и полипропиленовой фиброй. Исходя изпредварительных данных и опираясь на зарубежный и отечественный опыт, былорешено использовать фибру анкерного типа в количестве 25 кг. На 1м3бетона полипропиленовую фибру дозировали в количестве 0,6 кг/м3.Толщина плиты составляла 200 мм. Также был применён пластификатор «FM», которыйпозволил правильно регулировать водоцементное отношение и улучшитьудобоукладываемость смеси.

Верхнее покрытие плиты было выполнено по технологии «Топ-Бетон»методом внесения сухого упрочнителя с последующей затиркой бетоноделочнымимашинами.

Были получены хорошие результаты, подтверждённыелабораторными испытаниями. Единственным недостатком применения полипропиленовойфибры стало появление на поверхности отдельных волокон, которые впоследствиибыли удалены газовой горелкой.

Очень хочется надеяться, что благодаря нашим общим усилиямпо популяризации фибры, удастся расширить круг её применения.

www.allbeton.ru


Смотрите также