Главная / Блог / Арматура

Бетон и арматура совместная работа

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 18 Апреля 2025

В процессе строительства зданий части конструкций, которым приходится выдерживать значительные нагрузки, требуют усиления. Фундаменты, перекрытия и стволы шахт изготавливают из цельного или сборного железобетона. Это композитный материал с высокой прочностью, в котором соединяются бетон и стальная арматура.

Металлический каркас включает в себя гладкие или рифленые прутья, сетки, проволоку. Использование стали увеличивает долговечность всего сооружения, добавляя прочности и устойчивости к внешним воздействиям и температурным колебаниям. Это позволяет равномерно распределять нагрузки по всей конструкции и снижать риск возникновения трещин из-за усадки.

Арматура компенсирует недостаточную прочность бетона при растяжении. Стальной каркас предотвращает повреждения конструкции, поскольку разрывная прочность металла в разы выше, чем у бетона. По мере застывания бетон надежно схватывается с арматурой, формируя единую монолитную структуру. Совпадение коэффициентов термического расширения бетона и стали обеспечивает надежность взаимодействия: арматура воспринимает растягивающие нагрузки, в то время как бетон вытесняет сжимающие, раскрывая полезные свойства каждого из них.

Прочность сцепления компонентов при нагрузках зависит от множества факторов, включая прочность и усадку бетона, а также тип и размеры профиля арматуры.

Важно отметить, что при проектировании железобетонных конструкций учитываются условия эксплуатации, такие как влажность, химическая агрессивность среды и температурные параметры. Это особенно актуально для инфраструктур, подверженных влиянию морской воды или промышленных выбросов.

Для предотвращения коррозии арматуры, бетон покрывается специальными антикоррозийными добавками и гидроизоляционными слоями. Также стальные компоненты могут подвергаться гальванизации или нанесению специальных покрытий, увеличивающих их стойкость к коррозионным процессам.

Технологический процесс укладки бетона играет немаловажную роль. Неравномерное распределение смеси вокруг арматуры может негативно сказаться на прочностных характеристиках конструкции. Для достижения оптимального сцепления используют виброуплотнение и другие методы, обеспечивающие равномерное распределение смеси и надежное обволакивание арматурного каркаса.

Основа успеха железобетонных конструкций заключается в комплексном подходе, который включает качественный выбор материалов, продуманное проектирование и соблюдение строительных технологий на всех этапах возведения сооружения.

Средняя масса одного кубического метра бетона составляет около 2500 кг, для армирования которого используют до 200 кг стали. Для правильного определения металлоемкости учитываются особенности арматуры, такие как:

  • работа под нагрузкой - напрягаемая или не напрягаемая;
  • способ производства (стержневая, канатная, проволочная);
  • форма поверхности (гладкая, рифленая);
  • монтаж (в каркас, сетку, отдельно);
  • метод соединения - вязка или сварка.

Иногда объем применяемой арматуры увеличивается по соображениям безопасности, особенно в условиях сложных грунтов, сейсмической активности, экстремальных погодных условий, повышенной влажности или интенсивной эксплуатации сооружения с большим количеством тяжелого оборудования.

арматура и бетон

В процессе проектирования крупных объектов закладываются нормы расхода арматуры, соответствующие ГОСТ 10884-94. По нормативам ГЭСН 81-02-06-81 для фундамента объемом в 5 м3 требуется 1000 кг металла, распределенного равномерно. Согласно расценкам ФЕР для армирования объемом 1 м3 требуется 187 кг арматуры для фундамента и 81 кг для наливных перекрытий.

Объем используемой стали зависит от типа фундамента, веса здания, характеристик грунта, категории и сечения стали.

Перед заливкой бетонного раствора арматура подвергается натяжению электротермическими или гидравлическими методами, которое снимается после затвердевания бетона, обеспечивая устойчивость и передачу нагрузок.

Дополнительные аспекты использования арматуры

Помимо перечисленных факторов, при проектировании и строительстве необходимо учитывать также технологические аспекты, такие как:

  • Тепловое расширение материалов при изменении температуры, что может создать дополнительное внутреннее напряжение.
  • Влияние коррозионной стойкости арматуры, особенно при эксплуатации в агрессивных средах или высоком уровне влажности.
  • Необходимость использования антикоррозионных покрытий или специальных сталей для продления срока службы железобетонных конструкций.
  • Технология укладки бетона и арматуры, включая контроль толщины защитного слоя бетона для защиты арматуры от внешних воздействий.

Арматурные изделия должны соответствовать стандартам качества, которые обеспечивают правильное распределение напряжений в конструкции и её долговечность. В результате грамотного проектирования и использования материалов достигается безопасность и эффективность эксплуатации зданий и сооружений.

Из-за влияния перепадов температур и присутствия хлоридов, карбонатов и других агрессивных веществ в атмосфере, в бетоне могут возникать поры. Разрастающиеся кристаллы в порах могут приводить к трещинам и разрушению бетонных и стальных элементов, что особенно критично для трещин, идущих вдоль стержней.

По мере увеличения пористости в бетон легче проникает кислород, газы и влага, что в условиях замерзания приводит к расширению и растрескиванию. Эти процессы негативно влияют на прочность металлических компонентов.

Бетон на основе портландцемента благодаря высокой щелочности (pH 12,5) способен продлить долговечность металлической арматуры, тогда как снижение pH до 8 повышает риск коррозионных разрушений.

корозия в бетоне

Чтобы защитить арматуру от коррозии, применяются антикorrosионные окрашивания и оцинковка, а также обеспечивается должное расположение металлических элементов внутри бетона и использование защитных пропиток.

Металлический каркас бетона защищает окружающий бетон от внешних воздействий с помощью защитного слоя — относительно тонкой прослойки, находящейся между металлом и бетонной поверхностью. Это гарантирует совместную работу конструкции на всех этапах строительства и эксплуатации.

Толщина этой прослойки определяется типом постройки, нагрузкой на арматуру, классом и маркой бетона, а также характеристиками металлических элементов. Для арматур диаметром от 0,4 до 3,2 см толщина защитного слоя варьируется между 0,5 и 12 см.

Согласно условиям эксплуатации, толщина слоя может составлять:

  • 2 см внутри помещений с низкой влажностью;
  • 2,5 см во влажных зонах;
  • 3 см на открытых площадках;
  • 4 см в фундаменте.

Местоположение арматуры и толщина защитного слоя определяются магнитным методом, как указано в ГОСТ 22904-93.

арматура и бетон - взаимодействие

Армирование бетона значительно продлевает срок службы сооружений. Без стальных компонентов бетон склонен давать трещины и деформироваться под воздействием погодных изменений и механических нагрузок. Добавление ингибиторов коррозии в бетонную смесь (например, нитрита натрия) в количестве до 3% от массы цемента защита металл от коррозии.

Другой способ – использование добавок, которые вводятся в бетонную смесь. Примеси, обладающие адгезионными свойствами, способствуют созданию более прочного соединения между арматурой и бетоном, что особенно актуально в конструкциях, подвергающихся интенсивным нагрузкам.

Технологические методы также играют ключевую роль. Например, вибрационное уплотнение выходит за рамки обычной заливки бетона и помогает избежать образования пустот, обеспечивая плоскость контакта между материалами. Кроме того, правильно рассчитанная толщина защитного слоя способствует стойкости материала к внешним воздействиям, увеличивая срок службы конструкции.

Современные исследования направлены на внедрение инновационных материалов в процесс армирования. Так, применение композитной арматуры с улучшенными характеристиками адгезии обеспечивает долговечность и надежность строительных конструкций. Внедрение данных технологий требует рассмотрения специфики отдельных проектов и тщательной оценки условий эксплуатации материалов.

Арматура в составе железобетонных конструкций подвергается угрозе коррозии, что снижает срок службы и надежность конструкций. Для предотвращения коррозии арматуры используются разнообразные методы и технологии.

Одним из наиболее распространенных методов является использование защитных покрытий. Арматура покрывается антикоррозионными составами, что формирует барьер между металлом и агрессивной средой. Также популярно применение оцинкованных прутьев, которые обеспечивают высокую стойкость к коррозионным процессам.

Современные технологии включают использование композитных материалов для изготовления арматуры. Такие материалы не подвержены коррозии, что значительно повышает долговечность конструкции. Однако, они обладают иной механической прочностью, что требует пересмотра проектных решений.

Применение ингибиторов коррозии в бетонную смесь также является эффективным профилактическим средством. Эти химические вещества замедляют или полностью предотвращают вредные реакции, защищая металлические элементы.

Методы катодной и анодной защиты нашли свое применение в конструкциях, эксплуатирующихся в особо агрессивных средах. Этот подход требует специальных знаний и регулярного контроля за состоянием системы защиты, но он может значительно продлить срок службы железобетонных изделий.

При проектировании и строительстве зданий использование многоуровневого подхода к защите арматуры от коррозии позволяет сочетать несколько технологий для достижения максимального эффекта и увеличения срока эксплуатации строительных объектов.

С каждым годом темы экологии и устойчивого развития становятся всё более актуальными в строительной индустрии. Одним из ключевых материалов, применяемых в строительстве, остается арматура. Рассмотрим экологичные аспекты ее использования и возможности для уменьшения отрицательного воздействия на окружающую среду.

Традиционно арматура производится из стали, что связано с высокими затратами природных ресурсов и энергии при ее добыче и переработке. Это приводит к значительным выбросам углекислого газа. Однако все больше внимания уделяется альтернативным материалам, таким как композитные и стеклопластиковые арматуры. Они обладают меньшим углеродным следом и требуют меньше энергии для производства.

Повторное использование и переработка стальной арматуры также становятся неотъемлемыми элементами современной экологической стратегии. Переработка стали позволяет существенно сократить потребление природных ресурсов и снизить экологическую нагрузку, связанную с добычей сырья.

При выборе арматуры в строительных проектах важным фактором является оценка энергетической эффективности различных материалов в процессе их жизненного цикла. Применение технологий вторичного использования и инновационных материалов может существенно сократить общее энергетическое воздействие на окружающую среду.

Использование арматуры с низким углеродным следом способствует достижению целей устойчивого развития. Потребители и строительные компании все чаще отдают предпочтение экологически безопасным решениям, что стимулирует производителей разрабатывать новые, менее ресурсоемкие продукты. Таким образом, экологические аспекты использования арматуры играют важную роль в стремлении строительной отрасли к устойчивому будущему.

Волков Семён

Автор: Волков Семён

Эксперт в области металлопроката и металловедения