Строительная арматура: марки, свойства, виды, классы

Строительная арматура — это стальные стержни различного профиля, которые служат для усиления бетонных конструкций. В статье разберем, что означает класс арматуры. Расскажем о ее марках, видах, свойствах, особенностях применения в разных конструкциях и дадим рекомендации по подбору с учетом действующих нагрузок.

Виды арматуры по назначению

Различают несколько видов арматуры, каждый из которых выполняет свою функцию в обеспечении прочности железобетонного изделия.

1. Рабочая арматура — главный силовой элемент конструкции. Располагается вдоль действия основных растягивающих усилий и принимает на себя основную нагрузку. В балках перекрытия укладывается в нижней зоне вдоль пролета.
2. Конструктивная (распределительная) — обеспечивает равномерное распределение нагрузок между элементами рабочей арматуры. Располагается перпендикулярно рабочим стержням. В плитах перекрытия укладывается поперек основного направления.
3. Монтажная — служит для фиксации положения рабочих и распределительных стержней при сборке каркаса и заливке бетона. Не несет силовой нагрузки, придает жесткость арматурному каркасу на этапе монтажа.
4. Анкерная (закладная) — специальные металлические детали, закладываемые в бетон при заливке. Используются для крепления различных конструкций — от перил и кронштейнов до навесных фасадов.

Обычно железобетонные конструкции содержат комбинацию разных видов арматуры — рабочая принимает основные усилия растяжения, распределительная равномерно передает нагрузку между стержнями, а монтажная обеспечивает жесткость каркаса при заливке бетона.

Классификация по способу изготовления

По технологии производства арматура делится на горячекатаную и холоднодеформированную. Каждый способ изготовления придает металлу определенные механические свойства и характеристики.

Горячекатаная арматура производится путем пластической деформации при температурах 800-1000°C. Стальную заготовку прокатывают через систему валков, формирующих требуемый профиль. Для повышения прочностных характеристик применяется термическое упрочнение — контролируемое охлаждение в потоке воды. Такие арматурные изделия обладают высокой прочностью, хорошей пластичностью и используются для основных несущих конструкций.

Холоднодеформированная арматура изготавливается методом протяжки стержней через фильеры без нагрева. При холодной деформации происходит упрочнение металла за счет изменения его кристаллической структуры. Этот метод позволяет получать изделия с высокой точностью размеров, преимущественно малых диаметров (до 12 мм).

Производство включает следующие этапы:

• выплавка стали заданного химического состава;
• разливка на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ);
• горячая прокатка или холодная деформация;
• термическое упрочнение (для горячекатаной арматуры);
• контроль качества и испытания.

По длине арматура делится на мерную и немерную. Мерная поставляется стержнями строго определенной длины (чаще всего 6-12 метров). Немерная включает стержни от 3 до 12 метров в одной партии, при этом допускается до 7% стержней длиной 3-6 метров. Немерная обычно дешевле и используется там, где не требуется точная длина или предполагается дополнительная резка.

Виды арматуры по типу поверхности

Помимо назначения и способа производства, классификация строительной арматуры включает разделение по типу поверхности. Гладкая арматура имеет ровную цилиндрическую поверхность и выпускается только в классе А240 (арматура А1). Она используется преимущественно для монтажных работ, где не требуется высокое сцепление с бетоном. При этом для обеспечения анкеровки концы гладких стержней часто загибают в крюки.

Рифленая (периодического профиля) арматура имеет на поверхности специальные выступы, обеспечивающие лучшее сцепление с бетоном. Существует три основных типа рифления: кольцевое, серповидное и смешанное.

1. Кольцевой профиль, применявшийся в СССР по ГОСТ 5781, имеет поперечные ребра в виде колец, пересекающихся с продольными ребрами. Он обеспечивает высокую анкерующую способность, особенно в массивных конструкциях с большим защитным слоем бетона.
2. Серповидный профиль характеризуется наклонными поперечными выступами, не пересекающимися с продольными ребрами. Он снижает риск образования трещин в бетоне за счет отсутствия концентраторов напряжений в местах пересечения ребер. Серповидный профиль особенно эффективен в тонкостенных и предварительно напряженных конструкциях.
3. Смешанный (новый) профиль объединяет преимущества кольцевого и серповидного. Его особенность — чередование по длине стержня вершин серповидных поперечных ребер во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это обеспечивает высокую жесткость сцепления с бетоном при низкой распорности, то есть снижает риск раскалывания бетона вокруг арматуры.

Рифленая поверхность существенно улучшает совместную работу арматуры с бетоном. За счет механического зацепления выступов повышается прочность сцепления, улучшается перераспределение нагрузок, снижается риск проскальзывания арматуры. Это позволяет уменьшить длину анкеровки стержней и повысить трещиностойкость конструкций.

Классы арматуры и их характеристики

Маркировка включает основные механические характеристики, которые зависят от класса арматурной стали. Цифра указывает минимальный предел текучести в Н/мм² (МПа). Буква «А» означает «арматура», «С» — «свариваемость». В скобках часто указывается старое обозначение классов по ГОСТ 5781-82. Для производства применяют углеродистую сталь (Ст3пс, Ст5пс), низколегированную сталь с добавками марганца и кремния (25Г2С, 35ГС) и легированную сталь с добавлением хрома и других элементов (23Х2Г2Т). С 2016 года введен ГОСТ 34028-2016, который является современным стандартом для арматурного проката, используемого в железобетонных конструкциях, однако ГОСТ 5781-82 также остается действующим.

В современном строительстве наиболее распространены классы А400 и А500С. Благодаря оптимальному сочетанию прочности, пластичности и свариваемости они подходят для большинства конструкций. Высокопрочные классы А600-А1000 применяются в случаях, когда требуется повышенная несущая способность или преднапряжение конструкций.

Области применения

В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации применяются разные виды и классы арматуры.

1. Фундаменты и подземные сооружения требуют А400 или А500С, которая отличается повышенной коррозионной стойкостью. В ленточных фундаментах используются сетки из стержней диаметром 8-12 мм, в плитных фундаментах — каркасы из стержней 12-16 мм. Для свайных фундаментов применяют арматуру диаметром до 25 мм.
2. В монолитном домостроении основной материал — А500С диаметром 8-25 мм. В плитах перекрытия используют сетки и каркасы из стержней 8-12 мм, в колоннах и балках — стержни 12-25 мм. Для стеновых конструкций применяют сетки 8-10 мм.
3. Сборные железобетонные конструкции армируют в зависимости от назначения. Плиты перекрытий требуют преднапряженную А600, балки и ригели — комбинацию А400 и А500С, лестничные марши и площадки — сетки из арматуры А3.
4. Мостовые и дорожные конструкции армируют высокопрочной арматурой А600-А800, устойчивой к динамическим нагрузкам. В пролетных строениях используют стержни с диаметром профиля 25-40 мм, в дорожных плитах — сетки 12-16 мм.
5. В промышленном строительстве для тяжелонагруженных конструкций применяют А500С и выше, для вспомогательных — А400. Особое внимание уделяется коррозионной стойкости арматуры в агрессивных средах.

Особенности выбора

Выбор арматуры определяется типом конструкции, действующими нагрузками и условиями эксплуатации. Перечислим основные критерии подбора.

1. Тип конструкции. Для фундаментов используется арматура с повышенной коррозионной стойкостью. В плитах перекрытий важна равномерность армирования — применяются сетки. Колонны и балки требуют продольной арматуры большего диаметра для восприятия основных нагрузок.
2. Расчетные нагрузки. Определяют класс и диаметр арматуры. При больших нагрузках выбирают более высокий класс прочности. Для жилых зданий обычно достаточно А400-А500С, промышленные объекты могут требовать А600 и выше.
3. Условия эксплуатации. В агрессивных средах нужна арматура с антикоррозионной защитой. При динамических нагрузках выбирают классы с повышенной усталостной прочностью.

Расчет количества проводится по СП 63.13330 «Бетонные и железобетонные конструкции». Для типовых конструкций можно использовать упрощенные формулы:

• для ленточных фундаментов — 4-6 кг/м.п.;
• для плит перекрытия — 15-20 кг/м²;
• для монолитных стен — 8-12 кг/м²;
• для колонн — 80-120 кг/м³.

При армировании важно соблюдать требования по защитному слою бетона, шагу стержней и их соединениям. Необходимо учитывать возможность сварки или вязки арматуры, удобство монтажа и экономическую эффективность решения.

Заключение

При выборе арматуры для строительных задач следует учитывать несколько ключевых факторов: тип конструкции, действующие нагрузки и область применения. В жилищном строительстве оптимальным выбором считается А400 и А500С. Для фундаментов важна коррозионная стойкость, для перекрытий — равномерность армирования, для несущих конструкций — способность воспринимать расчетные нагрузки.

Консультацию по подбору арматуры и расчету необходимого количества можно получить у специалистов Южно-Уральской Металлопромышленной Компании по телефону +7 (351) 776-32-31 или в офисе по адресу: г. Челябинск, пр. Ленина 21В (БЦ Epicentr), офис 2041.