Технология выполнения арматурных работ

Виды арматуры для фундамента

В соответствии со сводом правил СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», для армирования железобетонных конструкций следует применять отвечающую требованиям соответствующих стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий арматуру следующих видов:

• горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный профиль соответственно) диаметром 6-50 мм;
• термомеханически упрочненную периодического профиля диаметром 6-50 мм;
• холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-16 мм;
• арматурные канаты диаметром 6-18 мм.

Арматурный каркас представляет собой металлический скелет, состоящий из продольных прутьев, проходящих вдоль фундамента, и поперечных прутьев-хомутов, поддерживающих продольные прутья в правильном пространственном положении.

Различают два вида арматурных каркасов – сварные и вязаные. Сварные каркасы изготавливают в заводских условиях с применением технологии сварки, не допускающей ослабления арматуры. В полевых условиях использовать сварку не рекомендуется, так как сварные швы ухудшают физико-механические свойства металла в районе шва, что может привести к разрушениям и потери целостности металлического каркаса.

Вязаный арматурный каркас сооружается на месте. Рабочая продольная арматура связывается с поперечной при помощи тонкой стальной проволоки, которая надежно фиксирует прутья в правильном положении.

Рабочая продольная арматура определяется расчетом, а для одноэтажных зданий и временных сооружений назначается конструктивно, не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента. Диаметр арматуры для ленточного фундамента должен составлять при длине здания:

• до 3 м – не менее 10 мм;
• более 3 м – не менее 12 мм.

В качестве продольной арматуры используют рифленые пруты, т.к. они имеют большую прочность и способны лучше сопротивляться изгибающим усилиям.

Поперечная арматура назначается конструктивно, диаметром 6 мм при высоте фундамента до 80 см, в других случаях ставят арматуру диаметром 8 мм. Диаметр поперечной арматуры не должен быть меньше четверти диаметра продольной арматуры. Шаг конструктивной арматуры составляет 30-80 см. В качестве поперечной арматуры подойдут обычные гладкие пруты, т.к. они не несут на себе нагрузку, а только поддерживают продольные прутья в правильном положении.

Альтернативой традиционной стальной арматуре является композитная арматура, появившаяся не так давно. К ее достоинствам можно отнести следующие факторы:

• Цена. Арматура из стекловолокна дешевле стального прута.
• Легкость и прочность. Несмотря на то, что вес стекловолоконных прутьев намного ниже, чем стальных, их прочность примерно в 3 раза выше.
• Стойкость к коррозии и долговечность. Стекловолокно не подвержено коррозии, поэтому срок службы таких элементов не ограничен.
• Композитная арматура не намагничевается и не создает помех радиоволнам.

Разновидности

Рассмотрим каждую особенность. Согласно используемому профилю, применяются следующие прутки:

• имеющие равномерно распределенные по поверхности поперечные выступы, расположенные под равным углом к продольной оси стержня. Рефленность обеспечивает сцепление с бетонным массивом;
• имеющие круглое сечение. Они применяются как связующие стержни.

В зависимости от того, как осуществляется работа арматуры в фундаменте или железобетонном сооружении, стержни отличаются характером воспринимаемых усилий, действующих:

• В поперечном направлении. Использование поперечно расположенных элементов предотвращает образование расположенных под углом трещин, являющихся результатом напряжения сдвига.
• Продольно. Прутки компенсируют растягивающие усилия, обеспечивают прочность изделий на растянутых участках. Продольно расположенные элементы, также воспринимают сжимающие нагрузки, обеспечивая целостность конструкции из бетона.

Стержни усиления разделяются на виды, согласно принципу действия. Прутки могут находиться в бетоне в различном состоянии:

• предварительно напряженном. Это обеспечивает уменьшение прогибов, препятствуют растрескиванию.
• в свободном (не напряженном). Их применение предусматривает бетонирование в естественном состоянии без предварительного натяжения.

Арматурная сетка зачастую используется при армировании плит

Армирование бетона производится стержнями, отличающимися по назначению. Применяются следующие прутки:

• Рабочие, воспринимающие напряжения от массы сооружения и внешние усилия.
• Распределительные стержни, отличающиеся рифленым профилем. Это обеспечивает компенсацию усилий, целостность бетонной конструкции.
• Монтажные элементы, с помощью которых собирается каркас усиления. Они способствуют сохранению положения стального сетчатого или пространственного контура при бетонировании.
• Крепежные детали, выполняющие функцию анкеров. Применяются как закладные детали.
• Конструктивные, устанавливаемые на участках, где имеется вероятность возникновения дополнительных напряжений.

При выполнении усиления каркасного и сетчатого типа рабочие прутки применяются совместно с монтажными, распределительными стержнями.

Согласно выбранному способу монтажа, применяются следующие усиления:

• штучное армирование, устанавливаемое при сборке с использованием сварки. Используются элементы круглого сечения или прутки с рифленой поверхностью;
• сетчатое усиление, представляющее предварительно собранную с помощью вязальной проволоки для сварки конструкцию;
• каркасного типа. Оно отличается пространственной формой.

Можно сделать вывод о том, что возведение железобетонных конструкций невозможно без применения такого материала, как арматура

В зависимости от способа изготовления, элементы усиления применяются в виде:

• Стержней, наиболее распространенным типом которых, являются горячекатаные прутки. Маркировка арматуры соответствует различным классам, отличающимся механическими характеристиками. Она может включать буквы А, В или К и цифровое обозначение, например, A400 или A500. Стержневые элементы производятся из низколегированных, насыщенных углеродом, легирующими добавками сталей. Это обеспечивает устойчивость к коррозионным процессам, пластичность, прочностные характеристики.
• Канатов или проволоки, произведенной холоднотянутым методом. Элементы усиления данного вида используются в натянутом, предварительно напряженном состоянии, отличаются высокой прочностью. Особенностью канатов является повышенная прочность, высокая адгезия с бетонным массивом, надежная компенсация изгибающих усилий.

Отдельная разновидность – неметаллические прутки, произведенные из стеклопластиковых или полимерных композитов, содержащих углеродные, базальтовые или стеклянные волокна. Они восприимчивы к изгибающим усилиям, подвержены горению, не воздействуют на электромагнитные излучения. Отличается от стальных стержней:

• Уменьшенной массой.
• Стойкостью к коррозии.

Арматура получила широкое использование в сфере строительства

Класс арматуры и марка стали

По классу арматуры можно судить о прочности материала. Наряду с новой маркировкой до сих пор используется старая, потому упомянем обе:

• А240 (по старому ГОСТу – АI) – это горячекатаная сталь с гладкой поверхностью, диаметр – 6-40 мм. Арматура диаметром до 12 мм может поставляться в мотках и прутках, более 12 мм – только в прутках. Для строительства фундамента в качестве рабочей арматуры не подходит, но для хомутов использовать можно;
• А300 (АII) – арматура с кольцевидным профилем, ее не рекомендуется использовать при возведении фундамента, но в частном строительстве для небольших построек и неответственных объектов ее все же применяют. Естественно, ее можно использовать в качестве конструктивной арматуры;
• А400 (АIII) и А500 идеально подходит для фундамента. Стержни имеют рельеф, диаметр колеблется от 6 до 40 мм, длина – от 5 до 11,7 м;
• А600 (АIV) – арматура повышенной прочности, применяется при строительстве ответственных объектов, подходит для конструкций с предварительным напряжением;
• арматуру А800 (АV) и А1000 (АVI) применяют при возведении многоэтажных зданий, мостов и прочих конструкций, где крайне важна особая прочность.

Кроме того, при строительстве фундамента используются и другие виды стальной арматуры, о свойствах которых можно судить по маркировке:

• буква С указывает на возможность скреплять стержни в каркас при помощи сварки (примеры – А400С, А500С, А600С). Арматура класса А500С в последнее время стала особенно популярной;
• буква К говорит об устойчивости к воздействию коррозии (А400К, например);
• Ат в маркировке означает, что сталь была упрочнена термомеханическим образом. Прерывистое охлаждение, которое используется при данной технологии, повышает прочность и стойкость коррозии. Популярный класс такой арматуры – Ат800.

ГОСТы и ТУ требуют использовать сталь конкретной марки для производства определенного типа арматуры. Изготовитель обязательно должен указать, какую сталь он использовал – это очень важная для застройщика информация, позволяющая правильно выполнить все необходимые расчеты.

Некоторые используемые марки стали приведены в таблице ниже. Характеристика каждой марки – это тема отдельной статьи. Тут отметим лишь, что, например, сталь 35ГС – низколегированная, а сталь 25Г2С изготавливается с применением кремния и марганца в качестве легирующих добавок. Оба эти сплава отличаются высокой прочностью.  

Виды приспособления для вязания

Строители с опытом утверждают, что неважно, каким приспособлением для вязки арматуры пользуется специалист при подготовке каркаса под бетонирование. В этом процессе важно умение, а поэтому тратить деньги на дорогое оборудование не стоит

Умелому монтажнику будет достаточно обычного крюка для вязания арматуры.

Вязальные крюки бывают трех видов.

Обычные

Самый простой и дешевый инструмент, но при этом он очень эффективен в опытных руках. Промышленным образом его изготавливают из стальной проволоки, загибая в нескольких точках под нужным углом и затачивая конец на конус. Стержень свободно вращается в ручке.

Такая форма была выработана годами практики, и как оказалось, самые простые решения – самые эффективные.

Полуавтоматические

В полуавтоматическом крючке внутри ручки устроена резьба, которая обеспечивает вращение основания при вытягивании инструмента на себя. Такая конструкция, при определенной сноровке, позволяет завязать узел в одно движение.

Вязальный крючок для арматуры полуавтоматического типа заметно повышает производительность труда при сборке каркасов.

Автоматические

Это устройство разработано для выполнения больших объемов работ профессиональными строителями, но, ввиду большого количества нареканий, автоматический крючок не пользуется популярностью на стройке. Основные претензии связаны со следующими недостатками:

• автоматический крючок слишком тяжелый, для работы с ним нужна большая физическая сила;
• для вязки каркаса автоматом используется можно использовать лишь вид проволоки;
• при смещении прутков относительно друг друга, автомат может давать осечки и не завязывать проволоку в нужном месте;
• при подготовке автомата к работе, тратится много времени на установку катушки с проволокой;
• стоимость аппарата очень высокая;
• использовать автомат в дождливую погоду нельзя.

Учитывая внушительный список недостатков, становится понятно, почему строители отказываются от механического способа вязки арматуры. На практике, если строители хотят механизировать процесс, они используют шуруповерт и самодельную насадку в виде крючка.

Чтобы вязать арматуру, используют отожженную проволоку диаметром от 1,2 до 1,5 мм. При высоких прочностных характеристиках на разрыв, эта проволока легко гнется, благодаря чему монтажнику просто сформировать надежный узел.

Полезные советы перед началом вязки арматуры

Во-первых, запомните главное правило: арматура не соединяется с помощью сварки, а именно связывается.

Связывание арматуры – схема

Суть в следующем: контакт металла с электродом способствует уменьшению прочности первого настолько, что даже нагрузки, происходящие при минимально возможной усадке фундамента, способны привести к катастрофическим последствиям, последовательность которых обычно следующая:

• места соединения арматуры разрушаются;
• армирующий каркас распадается;
• бетонная конструкция начинает трескаться.

Сварка армокаркаса на станке

Во-вторых, вертикальные опорные стержни, устанавливаемые в качестве опор для горизонтально ориентированных прутков, нельзя просто забивать в землю. Правильно делать так: нижний армирующий ряд укладывается на специальные пластиковые фиксаторы (т.н. «подстаканники», демонстрировались ранее), а верхняя часть вертикальных прутьев связывается с верхним рядом каркаса. Подобное размещение исключит контакт прутьев с внешней средой.

Схема армирования угла

Пластиковый фиксатор для арматуры

В-третьих, верхний горизонтальный ряд каркаса должен обвязываться изнутри – так сложнее, но правильнее. Нередко неосведомленные застройщики допускают ошибку, оставляя верхний ряд каркаса незафиксированным. Если бетон будет заливаться вручную, ничего страшного в подобных условиях не случится. При заливке же специальным бетононасосом смесь подается под давлением. Создаваемое давление будет приводить к раздвиганию арматуры в стороны, в результате чего проволока может лопнуть.

В-четвертых, при выполнении армирования нужно уделять особое внимание углам конструкции, т.к. именно они являются самым слабым местом фундамента

В таких участках прутья не укладываются под прямым углом, а сгибаются. Перехлесты, при этом, прячутся в стене

Важно, чтобы соседние арматурные прутки не перехлестывались в одной точке. Принцип продемонстрирован на изображении

Принцип правильного армирования

Виды стальной арматуры по типу производства

Свойства стальной арматуры напрямую зависят от способа ее производства:

• горячекатаная сталь (маркируются буквой А) проходит обработку при очень высоких температурах, которые приводят к некоторым изменения в структуре сплава. В итоге получается очень прочный материал, который подходит для использования даже на ответственных объектах. Такая сталь отлично сваривается, потому ее применяют в тех случаях, когда отдельные прутки необходимо соединять именно сваркой (правда, такой метод подходит только для устойчивого грунта);
• сталь холодного проката (маркируются буквой В) производится путем воздействия на катанку стали валков, которые раскатывают заготовку до необходимого диаметра, затем ролики придают ей рельеф. Готовая арматура сматывается в мотки, которые на месте строительства могут разматываться, разрезаться и использоваться по назначению. Диаметры арматуры – 3-8 мм. Сталь холодного проката также используется при строительстве фундамента, но ее применение возможно не всегда – стоит предварительно провести расчеты;
• канатная сталь (К) чересчур прочна для построения фундамента, использовать ее экономически невыгодно, но когда речь идет о строительстве конструкций, которые будут работать при экстремальных условиях, о большепролетных зданиях и т.д., то ее использование оправдано.

Технологии сборки арматуры для ленточного фундамента

Армирование ленточного фундамента своими руками начинается после установки опалубки. Есть два варианта:

• Весь каркас собирают прямо в котловане или траншее. Если лента узкая и высокая, работать так неудобно.
• Вблизи от котлована готовят отрезки каркаса. Их переносят по частям и устанавливают на предназначенное им место, связывая в единое целое. Так работать удобнее, за исключением того, что связанные конструкции из арматуры переносить очень неудобно и тяжело.

Оба вариант неидеальны и каждый решает, как ему будет легче. При работе непосредственно в траншее, нужно знать порядок действий:

• Первыми укладывают продольные прутки нижнего армопояса. Их нужно приподнять на 5 см от края бетона. Лучше использовать для этого специальные ножки, но у застройщиков популярны куски кирпичей. От стенок опалубки арматура также отстоит на 5 см.
• Используя поперечные куски конструкционной арматуры или сформованные контура, их фиксируют на необходимом расстоянии при помощи вязальной проволоки и крючка или вязального пистолета.
• Далее есть два варианта:
  • Если использовались сформованные в виде прямоугольников контура, сразу к ним вверху привязывают верхний пояс.
  • Если при монтаже используют нарезанные куски для поперечных перемычек и вертикальных стоек, то следующий шаг — подвязывание вертикальных стоек. После того как все они привязаны, привязывают второй пояс продольной арматуры.

Есть еще одна технология армирования ленточного фундамента. Каркас получается жесткий, но идет большой расход прутка на вертикальные стойки: их забивают в грунт.

• Сначала вбивают вертикальные стойки в углах ленты и местах соединения горизонтальных прутков. Стойки должны иметь большой диаметр 16-20 мм. Их выставляют на расстоянии не менее 5 см от края опалубки, выверяя горизонтальность и вертикальность, забивают в грунт на 2 метра.
• Затем забивают вертикальные прутки расчетного диаметра. Шаг установки мы определили: 300 мм, в углах и в местах примыкания простенков в два раза меньше — 150 мм.
• К стойкам привязывают продольные нитки нижнего пояса армирования.
• В местах пересечения стоек и продольных арматурин привязываются горизонтальные перемычки.
• Подвязывается верхний пояс армирования, который располагается на 5-7 см ниже верхней поверхности бетона.
• Привязываются горизонтальные перемычки.

Удобнее и быстрее всего делать армирующий пояс с использованием сформованных заранее контуров. Прут сгибают, формируя прямоугольник с заданными параметрами. Вся проблема в том, что их необходимо делать одинаковыми, с минимальными отклонениями. И требуется их большое количество. Но потом работа в траншее движется быстрее.

Как видите, армирование ленточного фундамента — длительный и не самый простой процесс. Но справиться можно даже одному, без помощников. Потребуется, правда, много времени. Вдвоем или втроем работать сподручнее: и прутки переносить, и выставлять их.