Какая арматура подходит для фундамента — классы и маркировка

Зачем нужно усиление для фундамента

Арматура придает прочность бетонному основанию

Бетон – это прочный и долговечный строительный материал, прекрасно выдерживающий сжатие, но недостаточно устойчивый к растягивающим и деформирующим нагрузкам. Для улучшения качественных показателей фундаментных конструкций в их состав вводятся стержневое арматурное усиление, превращающее их в симбиоз металла и искусственного камня.

Порядок обустройства оснований:

1. Подготавливается опалубка из деревянных или стальных щитов.
2. В нее устанавливается арматурный каркас из стальных стержней.
3. В образовавшиеся пустоты заливается бетонная смесь.

Законченное сооружение полностью соответствует требованиям, предъявляемым строительными нормативами. Оно достаточно прочное и пластичное, выдерживает предельные деформационные нагрузки (вибрацию, изгиб и т. п.).

Классификация

Применяемые в строительстве металлические арматурные конструкции классифицируются по ряду признаков. Основные из них:

• технология изготовления;
• класс стали;
• диаметр прутков;
• физические свойства металла.

После ознакомления с техническими характеристиками арматуры специалисту проще определиться с областью применения конкретного изделия и с теми нагрузками, которые оно должно выдержать.

По характеру профиля известные марки арматурной стали делятся на следующие виды:

• гладкая арматура;
• стержни рифленые с улучшенным сцеплением с бетоном (арматура периодического типа);
• заготовки с загнутыми концами, необходимыми для закрепления в бетоне.

Эта спецификация не охватывает все существующие виды арматурных изделий.

Правила выбора

Армирующие прутья в основе выполняют важную роль — создают жёсткость, благодаря чему обеспечивается препятствия от крушений. Для выполнения такой функции следует качественно изготовить армирующий каркас, который обеспечит сохранность фундамента.

При строительстве необходимо выбирать материал исходя из диаметра и типа арматуры.

И хотя производители стеклопластиковых материалов говорят о возможности замене стали, опытные инженеры с недоверием относятся к заявлению и настоятельно апробируют именно насеченные стальные стержни.

Немаловажный момент при выборе материала — диаметр стержней. Для каркасных конструкций можно приобрести арматуру с 10-12 мм сечением, а для строительства мощных сооружений более плотные — 14-16 мм.

Также следует выбирать металл, который обладает антикоррозийным свойством. Это обеспечит устойчивость к воздействию агрессивной внешней среды.

Классификация по структуре

Под структурой стали подразумевается внутреннее строение металла, которое может существенно меняться в зависимости от условий термообработки, механических воздействий. Форма и размер зерен зависят от состава и соотношения легирующих добавок, технологии производства.

Основу зерен стали составляет кристаллическая решетка железа, в которую включены атомы примесей – углерода, металлов. Углерод может образовывать твердые растворы в кристаллической решетке, а может создавать с железом химические соединения, карбиды.

Структура стали меняется при изменениях температуры. Эти изменения называются фазами. Каждая фаза существует в определенном температурном диапазоне, но легирующие добавки могут существенно смещать границы перехода одной фазы в другую.

Насчитывают такие основные фазы состояния металла:

• Аустенит. Атомы углерода находятся внутри кристаллической решетки железа. Данная фаза существует в диапазоне 1400-700 °С. При наличии в составе от 8 до 10% никеля, аустенитная фаза может сохраняться и при комнатной температуре.
• Феррит. Твердый раствор углерода в железе.
• Мартенсит. Пересыщенный раствор углерода. Данная фаза свойственна закаленной стали.
• Бейнит. Фаза образуется при быстром охлаждении аустенита до температуры 200-500 °С. Характеризуется смесью феррита и карбида железа.
• Перлит. Равновесная смесь феррита и карбида. Образуется при медленном охлаждении аустенита до температуры 727 °С.

Структура стали

Фазы строения металла характеризуют его физические свойства, в зависимости от которых определяется класс стали – конструкционная, литейная и так далее.

ГЛАВА 4. АРМАТУРА И АРМАТУРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Классификация арматурных сталей

Арматуру, вводимую в бетонные конструкции для восприятия растягивающих усилий (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии и растяжении), располагают главным образом в растягиваемых частях. В отдельных случаях арматуру применяют для усиления бетона против сжимающих усилий.

Арматуру подразделяют на рабочую, воспринимающую рабочие нагрузки, и распределительную, позволяющую распределить усилия между рабочей арматурой. Арматуру используют также для восприятия усадочных, температурных, транспортных и других временных нагрузок.

Арматура должна надежно работать совместно с бетонным камнем, ее прочностные свойства должны полностью использоваться при работе под нагрузкой.

Марку арматурной стали выбирают с учетом типов, монолитных конструкций и схемой их работы, а также прочностных характеристик бетона. Применение высокопрочных бетонов позволяет использовать стали-повышенной прочности. Высокопрочные арматурные стали применяют главным образом для предварительно напряженных конструкций.

Степень армирования железобетонных конструкций определяется коэффициентом армирования, который равен отношению площади сечения рабочей арматуры к площади сечения бетона

Процент армирования выражают произведением (х-100=ц, %• Сталь для арматуры в зависимости от механических свойств подразделяют на классы А-1, А-И,’А-П1 и др. Марки стали обозначают в зависимости от химического состава; металлы, входящие в состав стали, обозначают буквами: Г — марганец, С — кремний, Т — титан, Ц — цирконий, X — хром, М — молибден. Например, в марке стали 23Х2Г2Ц первые цифры указывают на содержание углерода в сотых долях процента; цифры после буквенных обозначений обозначают содержание соответствующего элемента в процентах (при отсутствии цифры содержание его не превышает 1 %).

В зависимости от технологии изготовления арматуру подразделяют на стержневую, изготовляемую горячей прокаткой стали, и проволочную, получаемую волочением в холодном состоянии. Как стержневую, так и проволочную арматуру выпускают гладкой и периодического профиля для улучшения сцепления с бетоном.

Стержневую арматуру (термин «стержень» обозначает арматурную сталь любого диаметра и профиля независимо от поставки в прутках, мотках или бухтах) можно подвергать термическому упрочнению после проката и упрочнению в холодном состоянии.

Арматурную проволоку выпускают низкоуглсродистую обыкновенную класса B-I (В — волоченая) и высокопрочную углеродистую класса В-П. которую используют для предварительно напряженных конструкций. Проволоку периодического профиля дополнительно обозначают индексом «р» — рифленая (например, Вр-П).

Семипроволочные пряди () готовят из центрально расположенной проволоки, диаметр которой примерно на 10% больше диаметра периферийных, обвитых вокруг центральной. Шаг свивки равен 14—16-кратному номинальному диаметру пряди.

В качестве арматуры применяют также канатную проволоку двух- и трехпрядную, свитую из двух или трех семипроволочных или 19-проволочных прядей с диаметром проволоки от 1,5 до 3 мм. Общий диаметр двухпрядного каната из семипро-волочных прядей колеблется от 9 до 18 мм.

Арматурные стали должны обладать достаточной пластичностью. При пониженной пластичности стали возможно хрупкое разрушение конструкции и раннее исчерпание ее несущей способности. Кроме того, возможен хрупкий из»-лом арматуры при намотке, натяжении и других технологических операциях по ее заготовке.

Пластичность характеризуется относительно удлинением при разрыве, а также при испытаниях на изгиб.

Арматурные стали, имеющие при растяжении четко выраженную площадку «текучести (классов A-I — А-Ш и др.), условно считают мягкими, а высокопрочные, холодносплющенные, при арматурной проволоке диаметром до 5,5 мм — твердыми.

Расчетные напряжения мягких сталей принимают менее предела текучести. Предел текучести твердых сталей условно принимается равным 0,85 предела прочности. При увеличении напряжений выше предела текучести мягкие стали приобретают свойство повышать сопротивление с переходом в стадию самоупрочнения.

Силовая обработка мягких сталей (вытяжка в холодном состоя

нии/сплющивание) позволяет повысить их механические характе

ристики. Новый предел текучести и прочности упрочненной стали

вследствие старения металла может несколько увеличиваться, при

этом сталь делается более хрупкой.

По внешнему виду бывает:

— гладкая арматура (ровная матовая поверхность по всей длине);

— периодического профиля (выступы, насечки ребра). Такая форма позволяет увеличивать сцепление с бетоном и соответственно упрочняет конструкцию. На сегодняшний день выпускают 3 разновидности периодического профиля – серповидный, кольцевой и смешанный.) Профиль арматуры влияет на степень сцепления её с бетоном. Кольцевидный (а) профиль соответствует ГОСТу 57-81, серповидный профиль (б) присущь европейским производителям, но и отечественные заводы так-же выпускают арматуру этого профиля. Профиль смешаный (в) — это относительно новый профиль повышенного сцепления, введённый для арматуры класса А500, т.е. арматуры более низкого класса с таким профилем не производится. Этот профиль не только позволяет легко и однозначно определить класс арматуры, но и существенно улучшает её сцепление с бетоном (в среднем на 20%) и жёсткость (на 30%). Информация для особо интересующихся более подробно изложена здесь.

    В зависимости от химического состава, прочности, технологии проката, послепрокатной обработки, свариваемости, коррозионной стойкости, и т.д. — арматурная сталь имеет определённую маркировку. Классы арматурной стали обозначаются в виде литеры А с буквенно-цифровым индексом.

Как изготавливается арматура?

В первую очередь в маркировке арматуры упоминается метод изготовления. Например, в марке А240 литера “А” обозначает, что материал является горячекатаным или же холоднокатаным.

Ещё одна литера – “Ат”. Она обозначает, что вы имеете дело с термоупрочненной арматурой. Её стоимость выше, так как в производстве она сложнее. Сначала прут разогревается до температуры в 1000 градусов по Цельсию, после чего за считанные секунды охлаждается до +500 градусов. Благодаря этому прут обладает куда большей прочностью. Поэтому он находит применение в разных сферах, начиная от строительства, когда на железобетон приходится большая нагрузка, и заканчивая машиностроением и изготовлением мебели.

Также в некоторых случаях встречается литера “В”. Она указывает, что арматура является холоднодеформированной. Кроме того, существует литера “К” – канаты. Это уже другая специализация, но чтобы иметь возможность легко и быстро расшифровать класс, эту литеру также будет полезно запомнить.

Что означает класс арматуры?

Исходя из того, что сама суть железобетона – сочетание арматурного каркаса внутри с бетонной заливкой, изделия разной формы и с разной ложащейся на них нагрузкой должны в качестве армирования использовать и разные по сечению и составу арматурные прутки. Классификация арматуры – путь для унификации и упрощения процессов изготовления железобетона.

Для облегчения ориентирования в видах арматуры существуют таблицы классов, благодаря которым и осуществляется подбор нужного по сечению и состава металла прутка.

Основные параметры, указываемые в таблицах:

• Вес (масса)
• Предел применяемого диаметра
• Нагрузка и сопротивление, которое может выдержать пруток
• Принципиальная возможность встраивания в напряжённые детали конструкции
• Относительное удлинение

Класс	Диаметр прутка, мм	Временное сопротивление на разрыв, МПа	Относительное удлинение, %	Марка стали
АI (А240)	6-40	373	25	Ст3кп, Ст3кс, Ст3сп
АII (А300)	10-40, 40-80	490	19	Ст5сп,Ст5пс, 18Г2с
АII (Ас300)	10-32, (36-40)	441	25	10ГТ
АIII (А400)	6-22, 6-40	590	14	35Гс, 25Г2с, 32Г2Рпс
АIV (А600)	(6-8),10-18, 10-32, (36-40)	883	6	80С, 20ХГ2Ц
АV (А800)	(6-8), 10-32, 36-40	1030	7	23ХГ2Ц

ГОСТ 34028-2016

Рассмотрим представленные маркированные образцы более подробно:

А 240 – гладкопрофильная арматура класса А1, не имеющая по внешнему краю рифлёных зацепов в виде «спирали» или «ёлочки» с продольной гранью. Такой гладкий профиль идёт для изготовления ненапряжённых арматурных сеток в изделия из ж/бетона, не предназначенных для несущих конструкций, либо в качестве хомутов. Сцепление с бетоном у них слабое, прочность низкая.

В основном такую арматуру используют при армировании штукатурки в стенах, когда штукатурный раствор набрасывают кельмой и потом выравнивают предназначенными для этого инструментами, и в при заливке стяжек пола. Кроме того, гладкая арматура может применяться как толстая проволока для связки крупногабаритных металлоконструкций – ибо только такие прутки в роли скрепляемой проволоки могут надёжно зафиксировать каркасы, сделанные из профиля диаметром 40 и более мм.

• А300 и Ас300 арматура 2-го класса. Имеет рифлёный профиль, с диаметром прутка, начинающимся с 10 и заканчивающимся 80 мм. Сцепляемость с бетоном выше. Применение – при возведении малоэтажных домов (с количеством этажей не выше 3-х).
• А400, или AIII – арматура 3-го класса. Самый популярный профиль, который может использоваться в капитальном (в т. ч. и многоэтажном) строительстве и для решения почти всех строительных задач. Имеет уникальное сочетание сопротивления напряжениям и прочности, на поверхности всегда есть рифление. Долговечна, прочна, а по стоимости лишь ненамного превышает стоимость марки а1и а2(А 240 , А 300 и Ас 300). А3 — это горячекатанный профиль с периодической поверхностью.
• А600 Рифлёная арматура 4 класса. Имеет несколько большие характеристики по прочности и сопротивлению напряжениям, чем у А 400, и в составе металла есть легирующие добавки, повышающие долговечность арматурных конструкций внутри железобетона, или другой показатель содержания углерода. Такие стержни в арматурную сетку скрепляются сваркой. А600 в основном идёт в опорные блоки или плиты фундаментов, как более прочная и долговечная.

Арматуры V и VI классов в гражданском строительстве практически не применяются, и идут в основном для строительства больших гидротехнический сооружений, ВВП аэродромов, принимающих крупнотоннажные воздушные судна, дамбы для больших водохранилищ и других стратегических объектов.

Основные типы профилей (кроме класса А 240, гладкого и не нуждающегося в представлении):
а) кольцевой; б) серповидный двухсторонний; в) серповидный четырехсторонний

2 Сборка металлического каркаса

Арматура в фундаменте устанавливается по-разному. Как правило, изначально собирается металлический каркас из арматуры, который затем устанавливается в опалубку. Способ сборки каркаса тоже может быть различным.

Сборка металлического каркаса

При промышленном строительстве зданий и сооружений металлические прутки собираются в каркас при помощи точечной сварки. Это позволяет быстро собирать металлическую конструкцию. Однако такой способ имеет свои нюансы. Во-первых, сварить каркас можно только из тех стержней, которые имеют в маркировке букву «С». Во-вторых, с помощью сварки получается жесткое соединение, что относится к недостаткам. Постоянное воздействие нагрузки требует наличия люфта в местах соединения, что исключается при сварке. В-третьих, в месте сваривания прутки теряют свою первоначальную прочность.

Вторым популярным способом создания каркаса является вязка стальных стержней. Для выполнения процесса используется специальная вязальная проволока. С ее помощью создаются и закручиваются петли в местах пересечения стальных стержней.

Вязка стальных стержней

Обвязка фундамента, в отличие от сваренного каркаса, имеет люфт, что оставляет небольшую свободу движения. Изготавливать ее можно из любой арматуры, а прочность прутков сохраняется на первоначальном уровне.

Классификация сталей

Чтобы разобраться с маркировками, необходимо разобраться, как классифицируют стальные сплавы по назначению. Принято определять свойства по нескольким параметрам:

1. Химический состав определяет прочностные показатели. Здесь свойства определяются соотношениями в составе между железом и углеродом. Попутно изменения характеристик зависит от наличия легирующих элементов или веществ, ухудшающих показатели.
2. В зависимости от способов производства меняется структура. Кованые изделия прочнее, литые могут образовывать поры или иные дефекты. При прокатывании через вальцы добиваются упрочнения и получения нужной формы.
3. Для правильного использования определяют те или иные марки по назначению. Особенно важна подобная информация для сталей специального использования. В них даже небольшие изменения в химическом составе могут заметно изменять поведение при нагрузке или эксплуатации в агрессивной среде.
4. Качество стальных слитков зависит от содержания вредных компонентов. Сера и фосфор приводят к хладноломкости и красноломкости, поэтому металлурги стараются удалять из сплавом ухудшающие ингредиенты.
5. Кислород в стальных изделиях изменяет структуру. Для удаления в расплавленную массу вносят раскислители, они образуют окислы, не вносят негативные изменения металл.

Классификация сталей по основным показателям

Классификация по структуре

Структура исследуется на специальных шлифах. Их рассматривают под микроскопом, предварительно обработав полированную поверхность серной кислотой. Принято определять следующие состояния:

• доэвтектоидные характеризуются высоким содержанием феррита. Низкое содержание углерода не позволяет металлу проявлять достаточное сопротивление при механических нагрузках;
• эвтектоидные соответствуют наилучшим соотношением между прочностными и пластичными свойствами;
• заэвтектоидные стали используют при изготовлении инструмента. Их отличают высокая поверхностная твердость, а также сопротивляемость нагружениям;
• ледебуритные содержат карбиды. Металл проявляет излишнюю хрупкость;
• ферритные показатели соответствуют свойствам, присущим чистому железу.

Эвтоктоидная сталь

Доэвтектодная сталь

Ледебурит. Видны включения карбида железа

Для улучшения свойств проводят нормализацию. Она заключается в снятии напряжений из деталей, имевших термообработку, связанную с улучшением свойств. Длительный нагрев и выдержка при температуре выше 720…750 °С, а последующее охлаждение приводит к отжигу. Зерна металла изменяют свой вид.

Верхний ряд показывает шлифы до нормализации, а нижний – после

1 Типы арматуры, используемой в фундаменте

Для заливки фундамента используется бетон. Но этот материал хоть и отличается высокой прочностью и долговечностью, является довольно хрупким. Поэтому дополнительно он укрепляется арматурой. Раньше в основном использовались только металлические прутья, однако современные технологии расширили выбор.

Сегодня для укрепления фундамента применяются 2 основных вида арматуры:

1. Металлический. Представляет собой стальные прутья. Наиболее часто используются стрежни, имеющие круглую форму сечения. Для улучшения прочностных характеристик прутки имеют ребристую винтовую поверхность.
2. Стеклопластиковый. Композитные прутки были изобретены еще в конце 70-х гг. XX века, однако стали использоваться при строительстве фундамента сравнительно недавно. Постепенно начали вытеснять металлический тип. Изготовлены они из прочного стеклопластика. Главное преимущество таких стержней заключается в стойкости к коррозии, чего не скажешь о стальных прутках.

Арматура для фундамента

Какая арматура лучше: металлическая или стеклопластиковая? Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. Кроме того, второй вариант появился недавно, и на практике пока не доказаны его долговечность и прочность.

Основным параметром арматуры является ее сечение (диаметр). Металлические прутки выпускаются диаметром от 5 до 32 мм, стеклопластиковые – от 4 до 20 мм. Благодаря этому можно подобрать оптимальный вариант под строительство любого здания или сооружения, обеспечивая при этом необходимую прочность основания.

При возведении частных домов используются стальные стержни диаметром 8-16 мм. То, какую арматуру использовать при заливке фундамента, зависит и от его типа. Для ленточного, плитного, свайного оснований стальные стержни подбираются отдельно.

Использование стальных стержней при возведении домов

Кроме того, металлическая арматура подразделяется на 2 вида: с ребристой или гладкой поверхностью. Первый вариант используется в зонах, на которые приходятся растягивающие нагрузки. Гладкие стержни применяются, как правило, в качестве соединительных перемычек. И на них не оказывают воздействие основные нагрузки.

Различается арматура для фундамента и по марке стали. Для изготовления прутков может применяться углеродистая и низколегированная сталь. Марка материала выбирается потребителем либо указывается непосредственно самим заводом-изготовителем.

То, какая арматура нужна для фундамента, зависит от множества факторов. Необходимо учитывать тип грунта, сезонные деформации, мощность строящегося здания и все нагрузки. Не меньшее значение в выборе типа прутков имеет и вид основания (ленточное, плитное, буронабивное).

Классификация

В строительстве существует огромное количество операций, где присутствие арматуры обязательно. Все процессы разные, каждому предъявляются свои требования. Поэтому даже профессионалы не всегда могут сказать, где и какая арматура должна использоваться. Поэтому и была проведена классификация арматурных стержней, цель которой – упростить выбор и провести унификацию продукции.

Горячекатаная арматура

Стальная арматура делится на классы в зависимости от разных параметров.

1. По технологии изготовления она относится к категориям горячекатаной, холоднодеформированной и катаной.
2. По типу профиля: рифленая и гладкая. К первой относятся классы А2, А3, А4 и А5, ко второй А1.
3. По эксплуатационным условиям: напрягаемая и ненапрягаемая. В первом случае сооружения каркаса или армирующей сетки арматуру натягивают, заливают бетоном, а после его высыхания освобождают. Происходит сжатие стали, которая сжимает и бетонную конструкцию.
4. По ориентации в арматурных каркасах она может быть продольной или поперечной. В продольных рядах арматурные стержни класса А1 устанавливать не рекомендуется. И подвергать ее сварке нельзя.

Технология производства холоднодеформированной арматуры

Отдельно в классификации стоит разделение по химическому составу металла (стали). Три позиции:

1. В основе лежит класс прочности. Он разделяется на несколько позиций. Существует разные обозначения типов арматуры, поэтому иногда потребители путаются. К примеру, класс А1, он же АI или А240. Соответственно А2-AII-А300; А3-АIII-А400; А4-АIV-А500; А5-АV-А600 и так далее.
2. Производители выпускают термически упрочненную арматуру, в маркировку которой входит буква «т». Здесь шесть классов. Ат400, Ат500, Ат600, Ат800, Ат1000, Ат1200. Если просто, то в процессе производства арматурных стержней при горячей деформации производят дополнительное быстрое охлаждение, за счет чего увеличиваются прочностные характеристики металла.
3. По степени окисления: СП – спокойная, КП – кипящая, ПС – полуспокойная. В основе разделения лежит технология производства. К примеру, кипящая сталь получила название, потому что в процессе заливки из нее бурно выделяются газы, она кипит. Это самая низкосортная сталь за счет образования внутри большого количества пор от выделяющегося газа. Из трех групп при сооружении арматурных каркасов и сеток лучше выбирать спокойную.

При выборе обращайте внимание на арматурные классы. Они определяют в какую конструкцию какую арматуру надо укладывать

По классам четко проведено разделение основных параметров и характеристик стального профиля. А именно диаметра, предела прочности на разрыв и исходного материала, из которого изделие выпускается. Ниже приведена упрощенная таблица, в которой параметры разбросаны в зависимости от класса арматурных стержней.

Таблица арматурных классов