Виды и классификация арматуры

Арматура для железобетонных конструкций — это стальные стержни, которые закладываются в бетон для восприятия растягивающих и изгибающих нагрузок. Полный сортамент арматурного проката представлен в каталоге продукции Брок-Инвест-Сервис, добавляемых в конструкцию, механизм или узел для придания им дополнительной прочности, надежности, а также возможности более устойчивой работы какого-либо объекта или процесса в сложных (или периодически изменяющихся) внешних условиях.

В связи с многообразием видов арматуры, используемых в современных технологиях, компания ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» выделила в своих каталогах специальный раздел с арматурой, обновление которого производится с той же периодичностью, что и сведения об основных видах металлопроката.

Какие виды арматуры бывают

В зависимости от сферы использования функции и состав арматуры существенно разнятся.

Строительство и архитектура

Здесь арматура является базовой основой какого-либо строительного элемента, материала или узла. Например, стандартные составляющие бетона в целом хорошо сопротивляются напряжениям сжатия, но в то же время неудовлетворительно работают на растяжение, и особенно – на растяжение, которое сопровождается изгибом конструкции. В таких случаях материал или элемент – колонну, фундамент, плиту - армируют, усиливая его путем ввода в базовую бетонную конструкцию дополнительных элементов в виде стальных стержней или сварных сеток.

Подобный прием позволяет повысить устойчивость базового материала к растягивающим напряжениям и увеличить эксплуатационную долговечность изделий. Именно таким способом проектируются здания повышенной этажности, ответственные мосты, тоннели, транспортные развязки автомобильных дорог и т.п.

Производство машин, механизмов и приборов

В машиностроении армирование — это стратегическое внедрение высокопрочных материалов, таких как сталь или современные композиты, в хрупкие матрицы - бетон или почву. Его основная цель — поглощать силы растяжения, создавая тем самым упругие конструкции, способные выдерживать большие нагрузки с течением времени.

Под арматурой здесь понимается совокупность крепежно-присоединительных деталей (часто – стандартных или нормализованных), к числу которых относят направляющие элементы, фиксаторы, упоры, кронштейны, хомуты, скобы и др. Все эти детали являются составными частями схемы узла и вводятся туда с целью облегчения процесса его регулировки или сборки.

Особенно это касается технологически сложных изделий – корпусов турбин, кузовов автомобильной техники и иных, монтаж которых трудоемок и занимает много времени. При этом базовая функциональность конструкции и принцип ее действия не изменяются.

Трубопроводная арматура бытового или производственного применения

К ней относят устройства и узлы, которые предназначены для управления и/или регулирования текущими характеристиками рабочих сред, прокачиваемыми по магистралям. Такая арматура управляет, в частности, процессами остановки потока, возобновлением работы устройства, перераспределением расхода и т.д.

Конструкции трубопроводной арматуры зависят от параметров рабочих сред. В качестве примера можно привести запорно-предохранительные фитинги – краны, задвижки, клапаны, имеющиеся в составе любых трубопроводов.

Формы и способы установки

В зависимости от конкретного применения используются различные формы арматуры. Наиболее распространенная форма - арматурные стержни. Это элементы круглого поперечного сечения с узорчатой рельефной поверхностью, обеспечивающей прочное сцепление со смежным материалом. Такая арматура обычно связывается вместе для создания опорных каркасов колонн, балок и фундаментов.

Стальная проволочная сетка – второй тип арматуры. Сварные сетки из стальной проволоки или полимерных прядей используются для армирования больших плоских поверхностей, таких как бетонные плиты перекрытия и подъездные пути.

Короткие волокна из стали, стеклополимера или композитные, добавляются непосредственно в бетонную смесь. Это помогает предотвратить микроскопическое растрескивание и повышает ударопрочность.

Высокопрочные синтетические ткани или георешетки также считаются самостоятельным видом арматуры. Они погружаются в грунт для стабилизации склонов, фундаментов и подпорных стенок, эффективно увеличивая нагрузку и повышая несущую способность земли.

Суммируя, отметим, что главной целью любой категории арматуры является повышение надежности и долговечности устройства, прибора или технологического процесса. К основным приемам армирования следует отнести повышение эффективности работы, прочности, жесткости и устойчивости управляемого объекта или процесса, действующего в сложных внешних условиях. Основной инструмент армирования – перераспределить действующие усилия и напряжения соответственно месту и/или времени их возникновения без изменения значений модуля этих факторов.

Классификация строительной арматуры по материалу

Все вышеперечисленные виды строительной арматуры (в обоснованных случаях сюда относят также предварительно напряженные тросы) классифицируются с учетом конкретных структурных нагрузок, воздействия окружающей среды и требований к пролету. Наиболее полно этим требованиям отвечает подразделение арматуры на классы по виду материала.

Стальная арматура

Сталь является основным стандартом для армирования бетона, поскольку эти материалы имеют одинаковую скорость теплового расширения. Для улучшения сцепления рифленая стальная арматура отечественного производства (ГОСТ 34028-2016) производится по технологии периодической прокатки, в результате чего готовые арматурные прутья имеют ребра или углубления на поверхности, которые плотно сжимают бетон, предотвращая проскальзывание. Это наиболее распространенный тип, используемый в современном строительстве.     

Наряду с рифленой выпускается также и гладкая стальная арматура. До 2016 года сортамент и технические требования к ней регламентировал ГОСТ 5781-82. В настоящее время основным документом является ГОСТ 34028-2016, однако для специальных объектов (например, мостостроение) ГОСТ 5781-82 продолжает применяться (восстановлен в 2021 году). Такие стержни производят из низкоуглеродистой стали, которая характеризуется высокой свариваемостью. Гладкие стержни легче сгибать, но они обеспечивают меньшую прочность сцепления, а потому в основном используются для небольших проектов или конкретных архитектурных деталей.

Предварительно напряженная арматура (ГОСТ Р 52544-2006) представляет собой высокопрочные стальные проволоки, сгруппированные вместе для сжатия бетона до того, как он начнет нести какую-либо нагрузку. Такая арматура используется при строительстве больших мостов и высотных конструкций. Проволока, пригодная по своим характеристикам для производства такого вида стальной арматуры, принимается соответственно ГОСТ 7348-81 и ГОСТ 13840-68.

Сварная проволочная сетка - это сборная сетка из пересекающихся стальных проволок, сваренных вместе под прямым углом. Обычное использование: тротуары, дороги и большие плоские бетонные плиты. Обеспечивает равномерное распределение напряжения на больших площадях и снижает трудозатраты на установку.

Структурные волокна, которые могут быть стальными и полимерными (ГОСТ 33370-2006 «Фибры стальные для бетонов. Технические условия»). Волокна физически смешиваются непосредственно с бетонной смесью для повышения долговечности, уменьшения усадки и контроля растрескивания. Стальные волокна в виде небольших отдельных кусков стали добавляются для увеличения прочности на сдвиг и изгиб. Синтетические/стеклянные волокна обычно изготавливаются из полипропилена и используются для предотвращения растрескивания при пластической усадке в плитах.

Неметаллическая и композитная арматура

Армированный волокном полимер — это легкая, не подверженная коррозии альтернатива традиционной стали. Изготовленный из таких материалов, как углеродные или стеклянные волокна, связанные в матрице смолы, стеклопластик обладает высокой устойчивостью к ржавчине. Обычно используется в конструкциях, подвергающихся воздействию суровых условий (например, морские пирсы, прибрежные здания или настилы мостов, постоянно обрабатываемые противообледенительными солями).

Композитная арматура также предполагает использование высокопрочных, стойких к проявлениям коррозии волокон, которые изготовлены из  стекла, углерода или базальта. Они встраиваются в полимерную матрицу из армированного волокном полимера, но могут использовать также сталь и бетон в сочетании с механическими сдвигающими соединителями. Композитная арматура создает единый монолитный структурный блок, а потому обладает более высокой эффективностью применения.

Параметры и состав строительной неметаллической арматуры определяет ГОСТ 31938-2022 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Технические условия».

Классификация строительной арматуры по форме поставки, прочностным показателям и размерам

Форма поставки

Стальная строительная арматура поставляется в следующих формах (вид поверхности – гладкая или рифленая – значения не имеет):

• Прутки диаметром от 6 мм с прямой осью, разрезанные на мерную/немерную длину (обычно от 1,5 до 12,0 м). Подходят для генеральных подрядчиков, которые самостоятельно выполняют резку и гибку на месте, или для непрерывных балок заземления и стандартных пролетов.
• Стержни тех же сечений, но согнутые под прямым углом. Стержни эффективны для сложных конструкций (балки, колонны, наголовники свай); исключают трудозатраты и материальные отходы на месте изготовления.
• Листы сварной проволочной сетки. Используются для заливки больших плоских поверхностей, таких как бетонные плиты, основания машин, подъездные пути и подвесные конструкции.
• Бухты проволоки из арматурной стали диаметром до 10 мм. Бухты полезны при армировании тонких бетонных изделий.

По спецзаказам могут поставляться также сборные каркасы, адаптированные под размеры конкретного армируемого объекта.

Характеристики прочности

Строительная арматура классифицируется по таким показателям, как предел текучести и предел прочности. Эти категории прочности определяют способность материала противостоять изгибу, растяжению и конструкционным нагрузкам, обеспечивая соответствие зданий нормам безопасности и сейсмичности.

Арматурная сталь подразделяется на четыре стандартные категории по прочности:

• Низкая прочность/мягкая сталь. Предел текучести около 250 МПа. Высокая пластичность с гладкой поверхностью. Эти стержни легко сгибать и резать. Используются для второстепенных элементов, таких как легкие связи, распределительная сталь в плитах и ​​хомуты балок.
• Средняя прочность. Диапазон текучести от 400 МПа до 500 МПа. Рифленая поверхность, которая создает прочное механическое сцепление с бетоном. Стандартный выбор для основных конструктивных применений, таких как главные балки, колонны и сильно нагруженные плиты.
• Специальная сейсмостойкая/высокопластичная сталь. Предел текучести: обычно 500 МПа. Разработана специально для безопасного растяжения при сильных боковых нагрузках (например, землетрясениях). Использование: высотные здания и инфраструктурные проекты в сейсмических зонах.
• Высокопрочная сталь. Предел текучести от 600 МПа до 1000 МПа и выше. Использование - предварительно напряженные или пост-напряженные бетонные элементы (например, натяжные тросы и мосты с длинными пролетами), требующие высокой прочности при минимальной толщине материала.

Специализированное армирование предусматривает применение арматуры из нержавеющей стали. Используется в средах, подверженных воздействию агрессивных морских хлоридов или тяжелых химикатов, где коррозионная стойкость так же важна, как и прочность на разрыв.

Размеры, обозначение, маркировка

Отечественные стандарты определяют производство арматурных прутков и проволоки диаметром 6…80 мм. Маркировка – комбинированная, буквенно-цифровая. Буква устанавливает форму поставки (А — пруток, В — проволока), а следующее за ней число указывает значение предела текучести материала в МПа. Примеры:

• В240 (А-I) — проволочная арматура с гладкой поверхностью, изготовленная из высокопластичной низкоуглеродистой стали;
• А400 (А-III) — прутковая арматура с рифленым профилем, материал – среднеуглеродистая сталь;
• А500С (А-III) – то же, но буква «С» в обозначении означает, что арматура предназначена для сварных конструкций (свариваемая).

А600 (А-IV), А800 (А-V), А1000 (А-VI) — классы высокопрочной арматуры, применяемой при армировании высокоответственных объектов.

Иногда в конце обозначения встречаются дополнительные буквы: К - коррозионно стойкая, Е – повышенной пластичности, Т – термоупрочненная.

Заключение

Сравнительная таблица: традиционные и современные армирующие материалы на основе сталей

Материал/характеристика	Прочность на разрыв	Коррозионная стойкость	Пластичность	Модуль упругости, ГПа	Относительная стоимость
Обычная углеродистая сталь	Высокая	Низкая (зависит от бетона)	Высокая (пластическое разрушение	До 200	Низкая
Сталь с эпоксидным покрытием	То же	Средняя (при неповрежденном покрытии)	То же	То же	Средняя
Оцинкованная сталь	То же	Повышенная	Высокая	То же	Высокая
Нержавеющая сталь	Очень высокая	Очень высокая	Средняя (зависит от марки стали)	До 200 (в зависимости от марки)	То же

 

Специалисты ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» помогут подобрать арматуру с учётом ваших задач, проконсультируют по оформлению заказа и условиям доставки. Вся продукция сертифицирована. Доставка осуществляется по всей России.