Армирование конструкций¶

Армирование — это совокупность технологических мероприятий по усилению строительных конструкций, материалов или грунтов с целью повышения их несущей способности, трещиностойкости и долговечности. В строительстве под армированием чаще всего понимают закладку в бетон или кладку элементов из стали (стержней, сеток, канатов), воспринимающих растягивающие и сдвигающие усилия, которые бетон и камень переносят плохо. Термин также применяется в дорожном строительстве (армирование грунтов), геотехнике и машиностроении.

¶Принцип работы

Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, но его сопротивление растяжению в 10–20 раз ниже. Сталь, наоборот, хорошо работает на растяжение. Совместная работа материалов основана на сцеплении: деформации бетона и стали при нагружении совпадают, поэтому растягивающие усилия воспринимает арматура, а сжимающие — бетон. Для надёжного сцепления применяют рифлёную арматуру, которая удерживается в бетоне за счёт механического зацепления рёбер.

¶Виды армирования

По назначению различают:

• Рабочее армирование — воспринимает расчётные усилия от внешней нагрузки и собственного веса конструкции.
• Конструктивное (распределительное) армирование — воспринимает усадочные и температурные напряжения, восстанавливает целостность при трещинообразовании.
• Предварительно напряжённое армирование — арматуру растягивают до укладки бетона (или после его твердения), создавая в конструкции сжатие, компенсирующее будущие растягивающие усилия.

По способу расположения:

• Пространственное — каркасы из продольных и поперечных стержней.
• Плоское (сетчатое) — готовые сетки, применяются в плитах, стенах, дорожных покрытиях.
• Дисперсное — короткие волокна (стеклянные, базальтовые, полипропиленовые, стальные) вводятся в бетонную смесь для устранения трещин усадки.

¶Материалы для армирования

¶Стальная арматура

Основной материал. По назначению и свойствам арматурная сталь делится на классы (по ГОСТ 34028-2016):

Арматура поставляется в бухтах (мягкая, класс А240) и прутках (жёсткая, классы А400 и выше). Диаметры стержней — от 6 до 40 мм.

¶Неметаллическая арматура

• Стеклопластиковая (СПА) — композит из стекловолокна и эпоксидной или винилэфирной матрицы. Не подвержена коррозии, в 4–5 раз легче стали, применяется в агрессивных средах, при ремонте и усилении конструкций.
• Базальтопластиковая (БПА) — аналог СПА на базальтовом волокне, более жёсткая.
• Углепластиковая (УПА) — высокая прочность на растяжение, используется в ответственных конструкциях и при усилении мостов.
• Арамидная арматура — обладает высокой ударной вязкостью, применяется в конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки.

Неметаллическая арматура регламентируется СП 28.13330 (бывший СНиП 2.03.01-84\*).

¶Способы армирования

¶Армирование железобетона

Наиболее распространённый вариант. Технология включает: изготовление каркасов из арматурных стержней, их связку (сварку или вязку проволокой), установку в опалубку, укладку бетонной смеси и уплотнение. При предварительно напряжённом армировании применяют два метода:

• Натяжение на упоры — арматуру натягивают до укладки бетона, после его твердения усилие передаётся конструкции.
• Натяжение на зажимы — арматуру натягивают после твердения бетона, затем закрепляют анкерами.

¶Армирование кладки

Применяется в кирпичных и блочных стенах для повышения их сопротивления горизонтальным нагрузкам (ветровым, сейсмическим). В горизонтальные швы кладки укладывают арматурные сетки или стержни с шагом 3–5 рядов.

¶Армирование грунтов

Используется для укрепления откосов, оснований дорог и фундаментов. Методы:

• Геосетки и георешётки — полимерные материалы, удерживающие грунт.
• Свайное армирование — забивка или бурение свай.
• Инъекционное армирование — нагнетание смол или цементных растворов.
• Термическое армирование — спекание грунта высокими температурами.

¶Армирование бетонных покрытий дорог

В дорожном строительстве применяют стальные сетки, композитные ленты и волокна, уложенные в толщу бетонной плиты. Это снижает ширину трещин и увеличивает срок службы покрытия.

¶Области применения

• Промышленное и гражданское строительство — фундаменты, колонны, балки, плиты перекрытий, стены, резервуары, эстакады.
• Гидротехническое строительство — плотины, шлюзы, набережные, тоннели.
• Мостостроение — балки, плиты, опоры мостов (часто предварительно напряжённые).
• Дорожное строительство — основания и покрытия автомобильных дорог, аэродромные плиты.
• Ремонт и усиление конструкций — обоймы, накладки, наклейка ламелей из СПА или УПА (организация признана экстремистской, деятельность запрещена в РФ).

¶Нормативная база в России

• ГОСТ 34028-2016 — «Арматура стальная для железобетонных конструкций».
• ГОСТ 6727-80 — «Проволока стальная холоднотянутая для армирования».
• СП 63.13330 — бетонные и железобетонные конструкции.
• СП 28.13330 — защита строительных конструкций от коррозии (включает требования к неметаллической арматуре).
• СП 45.13330 — земляные сооружения, основания и фундаменты.

¶Интересные факты

Первые железобетонные конструкции появились во Франции в 1840-х годах (патенты Жозефа Монье на армированные кадки и резервуары). В России массовое строительство железобетонных сооружений началось в конце XIX века — одним из пионеров стал инженер В. Г. Шухов, применивший армированный бетон при возведении башен и покрытий. Предварительно напряжённый железобетон изобретён французом Эженом Фрейсине в 1928 году.

Источники:

• ГОСТ 34028-2016. Арматура стальная для железобетонных конструкций.
• СП 63.13330. Бетонные и железобетонные конструкции.
• СП 28.13330. Защита строительных конструкций от коррозии.
• Баженов Ю. М. Технология железобетонных конструкций и изделий. — М.: АСВ, 2011.
• Касьянов А. В. Структура и свойства армированного бетона. — М.: Стройиздат, 1990.