Виды арматурных изделий.

По назначению арматура железобетонных конструкций делится на рабочую, которая воспринимает главным образом растягивающие усилия, возникающие в процессе эксплуатации конструкции, распределительную — для распределения усилий между рабочей арматурой, закрепления стержней в каркасе и обеспечения их совместной работы, монтажную — для обеспечения проектного положения отдельных стержней при сборке плоских и пространственных каркасов и хомуты - для восприятия поперечных усилий и предотвращения косых трещин в бетоне.

По условиям работы арматуру подразделяют на ненапрягаемую и напрягаемую. Ненапрягаемую арматуру применяют в обычных и предварительно напряженных конструкциях, а напрягаемую — только в предварительно напряженных конструкциях. Такое подразделение важно, так как арматурная сталь класса A-IV может быть использована в качестве как напрягаемой, так и ненапрягаемой арматуры, а высокопрочную арматурную сталь применяют только в качестве напрягаемой. Эффективность напрягаемой арматуры повышается при увеличении ее прочности, поэтому в качестве напрягаемой арматуры целесообразно применять высокопрочные арматурные стали. В каркасах железобетонных конструкций напрягаемую арматуру соединяют с ненапрягаемой с помощью распределительной ненапрягаемой арматуры, т. е. сеток и стержней, пропущенных между ее рядами и с наружных сторон. Поэтому можно применять как свариваемую, так и несвариваемую напрягаемую арматуру. Напрягаемую арматуру используют в предварительно напряженных железобетонных конструкциях только в качестве рабочей, ненапрягаемую — в качестве рабочей, распределительной и монтажной в самых различных конструкциях. Всю ненапрягаемую арматуру следует сваривать.

В зависимости от способа 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.

Арматурные изделия и конструкции выполняют из малоуглеродистых, углеродистых, конструкционных или низколегированных сталей. В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик стали подразделяют на три группы А, Б и В по ГОСТ 380-71. К группе А относится сталь, поставляемая по механическим свойствам, к группе Б — сталь, поставляемая по химическому составу, и к группе В — сталь, поставляемая по механическим свойствам с дополнительными требованиями к химическому составу.

Условия совместной работы бетона и арматуры

Основными условиями, обеспечивающими надежную совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетонных конструкциях, являются:

1) сцепление арматуры с бетоном по площади их контакта, исключающее продергивание (сдвиг) арматуры в бетоне;

2) примерное равенство коэффициентов температурного удлинения (укорочения) бетона аЬ = 0, 000007…0, 00001 град-1 и стальной арматуры ast = 0, 000012 град-1.

Материалы с разными коэффициентами линейных температурных деформаций независимо от надежного сцепления между ними работают в усложненных условиях, так как при перепадах температуры возникают собственные натяжения, снижающие сцепление между материалами; небольшая разница коэффициентов линейных температурных деформаций бетона и стали исключает появление собственных напряжений в них и надежное сцепление арматуры с бетоном сохраняется при изменениях температуры до 100 С;

3) способность бетона при соответствующей его плотности, достаточной толщине защитного слоя, кратковременном раскрытии трещин не более 0, 4 мм и содержании цемента более 250 кг/м3 надежно предохранять арматуру от коррозии и непосредственного действия огня.

Защитное действие бетона на стальную арматуру основано на способности щелочной среды поддерживать химически пассивное состояние стали неопределенно длительное время. Основным фактором, определяющим надежные защитные свойства бетона, является непроницаемость его для газов и для агрессивных ионов в водных растворах.

Чтобы арматура работала в железобетонных конструкциях с заданным расчетным сопротивлением, необходимо ее завести (анкеровать) за рассматриваемое сечение элемента на длину зоны передачи напряжений с арматуры на бетон, обусловленную сцеплением арматуры с бетоном или заанкерить с помощью специальных устройств. Арматуру, концы которой надежно самоанкеруются в бетоне за счет сил сцепления, называют арматурой без анкеров в пределах длины зоны анкеровки. Арматуру, концы которой анкеруют в бетоне посредством специальных устройств, называют арматурой с анкерами на концах.

К арматуре без анкеров относят всю стержневую, проволочную профилированную арматуру и канаты однократной свивки при натяжении на упоры и достаточной передаточной прочности бетона. К арматуре с анкерами на концах относят любую арматуру, натягиваемую на бетон, а также арматуру, натягиваемую на упоры, при недостаточном ее сцеплении с бетоном (гладкая высокопрочная проволока, многопрядные канаты). В отдельных случаях применяют арматурные элементы из высокопрочной проволоки без сцепления их с бетоном (наружное размещение арматуры). Конструкции с такой арматурой по сравнению с аналогичными конструкциями, в которых имеется надежное сцепление арматуры с бетоном, требуют увеличения расхода стали. По своей сущности они являются шпренгельными конструкциями.

Железобетонные конструкции армируют арматурными изделиями заводского производства: плоскими и гнутыми сетками, плоскими и пространственными каркасами и различными типами закладных деталей.

Некоторые арматурные изделия унифицированы, а их производство централизовано. К таким изделиям относят тяжелые и легкие сетки. Тяжелые сетки выполняют с рабочей арматурой диаметром 12; 14; 16; 18; 20; 22 и 25 мм с шагом 200 мм и монтажной арматурой диаметром 8; 10 и 12 мм с шагом 600 мм. Рабочая арматура выполнена из стали классов А-II и А-III, монтажная - класса А-I. Для изготовления легких сеток используют проволоку диаметром 3; 4 и 5 мм классов Вр-I и В-I и горячекатаную сталь диаметром 6 и 8 мм класса А-III.  Сетки изготовляют в виде плоских элементов и в рулонах.

Каркасы собирают из унифицированных тяжелых и легких сеток и стержней в виде замкнутых, прямоугольных и криволинейных конструкций, а также с переменным сечением по длине. Криволинейными каркасами армируют специальные конструкции (например, сваи, трубы). Их изготовляют намоткой и сваркой арматуры в виде спирали по образующим продольных стержней.

Металлические закладные детали (для соединения сваркой железобетонных и монолитных конструкций со сборными с целью образования жесткого пространственного каркаса) различной конфигурации выполняют из стальных пластин, к которым приваривают анкерные стержни. С помощью анкерных стержней детали закрепляют в бетоне. Допускается крепление закладной детали в бетоне без стержней путем сварки с рабочей арматурой. Размеры пластин и анкеров зависят от нагрузок, воспринимаемых закладными деталями, и вида стыкуемых элементов.

Закладные детали изготовляют из арматурной стали классов А-I...А-III. Для плоских элементов применяют горячекатаную листовую, полосовую и фасонную сталь марки СтЗ.

Надежность и долговечность сооружений во многом зависят от метода антикоррозионной защиты закладных деталей. Применением лакокрасочных покрытий (масляная краска на железном сурике, эмаль и лак) не обеспечивают надежной защиты. В таких покрытиях образуются трещины и в местах их образования возникает интенсивная коррозия металла, которая по истечении некоторого времени существенно ослабляет стыковое соединение.

Эффективным методом защиты от коррозии является цинкование стали. Цинк обладает большим отрицательным электрохимическим потенциалом, поэтому в присутствии влаги между слоем защищаемого металла и цинка образуется гальванический элемент, в котором цинк растворяется и защищает сталь от коррозии. Цинкование закладных деталей выполняют гальванизацией, металлизацией или горячим способом.

Сварка арматуры. Для соединения арматурных стержней, при изготовлении сеток, пространственных и плоских каркасов применяют электродуговую, ванную, электроконтактную точечную и стыковую сварку. В ряде случаев эти операции производят вручную (например, при сварке крестовых соединений стержней большого диаметра, при соединении стержней накладками и внахлестку).

Для соединения арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций применяют типы сварных соединений.

Для изготовления широкой номенклатуры арматурных изделий в заводских условиях применяют сварочные машины, работающие в полуавтоматическом или автоматическом режимах, и только некоторую часть сварочных работ, связанных с устройством и монтажом арматуры на строительной площадке, выполняют вручную.

Арматурные сетки и плоские каркасы изготовляют контактной точечной сваркой, что позволяет механизировать и автоматизировать процессы, а также упростить изготовление пространственных каркасов путем их сборки из плоских сварных сеток.