Время чтения: 12 минут
В начале “лихих девяностых” мои родители купили дачу - деревянный дом в деревне. Первое впечатление от знакомства с ним было удручающим: снаружи дом выглядел покосившейся избушкой, у которой нижняя часть стены, выходившей на улицу, выпирала вперед. Верхняя часть этой же стены была, наоборот, глубоко утоплена внутрь. Все окна находились в разных плоскостях, а стекла, не выдержавшие неравномерного давления кривых стен, потрескались.
Внутри было еще страшнее: ветер свистел сквозь щели между бревнами, температура внутри была ровно такой же, как и снаружи, а от попадающей внутрь дома влаги каких только видов плесени там не развелось. Пол и потолок не были строго параллельны ни друг другу, ни земной поверхности. Позже выяснилось, что причиной такого катастрофического состояния стал неукрепленный фундамент. Разрушаясь, он потянул за собой в разные стороны всю конструкцию, и в три сезона из вполне приличного дома получилась развалюха, совершенно непригодная ни для жилья, ни для ремонта, даже и капитального. Чем же можно укрепить фундамент, чтобы дом получился добротным и крепким?
Чем укрепляют фундамент
Итак, уже ясны тип грунта и глубина залегания подземных вод на участке, определены габариты будущего дома и материал стен, понятен тип фундамента и готов его расчет. Параллельно с разметкой участка под фундамент и земляными работами пора выбирать материал для укрепления основания специальным каркасом. Для этого используют арматуру - круглые стальные или стеклопластиковые стержни, которые соединяют по определенной технологии в каркас. Первоначальный выбор сводится к тому, какой вид арматуры - стальной или композитной (ее еще называют неметаллической) - предпочесть в вашем конкретном случае. Постараемся разобраться, в чем разница.
Таблица 1.Физико-механические характеристики стальной и неметаллической арматуры.
Критерии сравнения |
Стальная арматура |
Композитная арматура |
Материал изготовления |
Сталь горячекатаная 35 ГС, 25 Г2С, Ст3КП, Ст3ПС и др. |
Стеклянные волокна, связанные полимером |
Предел прочности при растяжении (временное сопротивление), МПа |
590 |
600-1750 |
Модуль упругости при растяжении, МПа |
200000 |
45000-70000 |
Относительное удлинение, % |
14 |
1,5-3,0 |
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация») |
Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой |
Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения |
Плотность, т/куб.м |
7,8 |
1,8-1,9 |
Коррозионная стойкость к агрессивным средам |
Коррозирует с выделением продуктов ржавчины |
Нержавеющий материал первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона |
Электропроводность |
Электропроводна |
Неэлектропроводна - диэлектрик |
Теплопроводность |
Теплопроводна |
Нетеплопроводна |
Экологичность |
Экологична |
Не выделяет вредных и токсических веществ при хранении и эксплуатации |
Долговечность |
В зависимости от условий эксплуатации и антикоррозийной защиты |
Не менее 50 лет, даже в морской воде |
Замена по физико-механическим свойствам |
6А-III, 8A-III, 12A-III, 14A-III, 16A-III и т. д.
|
АСП-4, АСП-6, АСП-8, АСП-10, АСП-12
|
Параметры равнопрочного арматурного каркаса при нагрузке 25 т/м2
|
При использовании арматуры 8A-III, размер ячейки 14х14 см. Вес 5.5 кг/м2
|
При использовании арматуры АСП-8 размер ячейки 23х23 см. Вес 0,61 кг/м2 Уменьшение веса в 9 раз |
Сравнительная длина и масса арматур |
6А-III — 4504 м/т 8A- III — 2531 м/т 12A- III — 1126 м/т 14A- III — 826 м/т 16A- III — 632 м/т
|
АСП-4–48780 м/т АСП-6–20618 м/т АСП-8–11299 м/т АСП-10–7092 м/т АСП-12–4897 м/т
|
Эксплуатационные ограничения |
Имеются ограничения по применяемым видам сварки в зависимости от класса арматуры |
Не рекомендуется применять при возведении зданий выше 3 этажей |
** Виноградова Н. А., Теплова Ж. С. Сдерживающие факторы использования композитной арматуры // Молодой ученый. — 2016. — №17. — С. 31-35.
Из приведенной таблицы следует, что композитный вариант по большинству показателей превосходит традиционный. Ключевые моменты: прочность композита на разрыв в несколько раз выше стали - об этом говорит показатель прочности на растяжение. Антикоррозийные свойства несравнимы - композит вообще не ржавеет и химически устойчив к щелочной среде бетона. Вес при равной прочности в 9 раз ниже. Конечно, в строительстве в России повсеместно используют стальную арматуру. Государственные стандарты (ГОСТ) и Строительные нормы и правила (СНиП) рассчитаны и установлены на основе свойств металлической арматуры. Единственный ГОСТ по композитной арматуре появился лишь в 2012 году.
Композитная арматура
Тем не менее, композитная арматура использовалась при прокладке газопровода через Черное море. Вода Черного моря имеет повышенное содержание сероводорода, что с точки зрения строительства считается агрессивной средой. При этом длина газопровода в подводной части составляет 396 км, а глубина его залегания - 2,1 км.
Отраслевые эксперты считают, что композитная арматура могла бы применяться намного шире, если бы позволяли нормы и правила, на которые опираются проектировщики. Сейчас в российском законодательстве нет документа, регламентирующего расчет и проектирование конструкций с применением стеклопластиковой арматуры.
К тому же есть ряд недостатков: композитная арматура не работает на сжатие, хуже прогибается и не так устойчива к растрескиванию. Модуль упругости в 4 раза меньше, чем у металлической. Проще говоря, она существенно более хрупкая. Кроме того, при монтаже на строительной площадке гнуть ее не получится, придется заказывать гнутой в размер. Ее невозможно сварить, способы соединения - внахлест или специальными хомутами. И последнее - минимальный процент армирования (содержания арматуры в бетоне) у поликомпозита выше, чем у традиционной арматуры.
Возвращаясь к металлической арматуре: если в целом эта идея нравится вам больше, придется разобраться в классификации арматуры. Арматурная продукция, или арматурный прокат, маркируется по ГоСТ (Государственному стандарту) и обозначается в этой маркировке индексом А, Вр или К. Класс А - арматура, из которой строят каркас. Класс Вр - проволочная арматура, ее используют для соединения стержней. Класс К - канатная арматура, при возведении фундаментов частных домов не используется.
Следующая за буквой цифра от 1 до 6 означает класс арматуры. Чем выше значение, тем прочнее сами арматурные стержни. При маркировке один и тот же тип и класс арматуры обозначается по-разному, это связано с устареванием советской системы и внедрением новых обозначений. Из таблицы 2 видно, к какому классу относится арматура с приведенной маркировкой.
Таблица 2. Виды арматуры и их обозначения. **
Вид арматуры |
Класс арматуры |
Диаметр,мм |
|
Обозначение |
|||
Старое |
Новое |
||
Стержневая горячекатаная (ГОСТ 5781-82*): |
|
|
|
гладкая |
A-I |
A-I (A-240) |
6 - 40 |
|
|
|
6 - 18 |
периодического профиля |
A-II |
A-II (A-300) |
10 - 40 |
|
Ac-II |
Ac-II (Ac-300) |
10 - 16 |
|
|
|
18 - 40 |
|
|
|
10 - 32 |
|
A-III |
A-III (A-400) |
6 - 40 |
|
|
|
10 - 18 |
|
A-IV |
A-IV (A-600) |
10 - 22 |
|
A-V |
A-V (A-800) |
10 - 22 |
|
A-VI |
A-VI (A-1000) |
10 - 25 |
Сталь арматурная упрочненная для ж/б конструкций |
Aт-IV |
Ат 400с |
- |
ТУ ГОСТ 10884-94 |
Ат-V |
Ат 500с |
|
|
|
Ат 600 |
|
|
|
Ат 600с |
|
|
|
Ат 600к |
|
|
|
Ат 800к |
|
|
|
Ат 1000 |
|
|
|
Ат 1000к |
|
Обыкновенная арматурная проволока: |
|
|
|
гладкая |
B-I |
- |
3 - 5 |
периодического профиля |
Bp-I |
- |
3 - 5 |
**Источник - ГОСТ 5781-82 “Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций”
Арматура 1 и 2 класса - круглый стержень, гладкий (класс 1) или с рифленой поверхностью (класс 2). Она используется только для монтажа или внутри поперечной конструкции в сооружениях, где не предполагается сильных нагрузок и сопротивления. Чтобы укрепить опорные и несущие элементы, вы можете взять арматуру классов от 3 и выше.
Металлическая арматура
У класса А3 достаточное сцепление с бетоном, это универсальная арматура, решает строительные задачи. Здесь оптимально для жилого домостроения сочетаются прочность и сопротивление напряжениям. Такая арматура долговечна, это традиционный компонент для стандартных железобетонных изделий.
Из арматуры класса А4 делают каркас сильно напряженных конструкций, в том числе фундамента. Прочность выше, чем у А3. Классы А5 и А6 в частном жилищном строительстве не используются.
Дополнительная маркировка арматуры указывает на устойчивость к коррозии (индекс К в конце аббревиатуры), на свариваемость (индекс С), на термическую упрочненность (Т). Эти обозначения увеличивают базовую стоимость продукта.
C класса А2 и выше, у арматуры периодический профиль, или рельефная поверхность стержня. Серповидный рисунок профиля указывает на стойкость арматуры к разрывным нагрузкам. Поэтому стержни серповидного профиля лучше использовать для тонкостенных конструкций. Кольцевой профиль говорит о сильном сцеплении с бетоном, поэтому такая арматура подойдет для капитальных железобетонных конструкций.
Типы арматурных профилей
Арматура каждого класса производится в нескольких вариантах диаметра стержня. Варианты отличаются друг от друга прочностью и ценой. Общие правила, которым руководствуются при определении диаметра арматуры, таковы:
- при длине стороны фундамента менее 3 м допускается использование металлической арматуры диаметра не менее 10 мм
- при длине стороны фундамента 3 м и более используются стержни диаметром не менее 12 мм
- при этом в одном слое арматуры продольные стержни должны иметь одинаковый диаметр
- диаметр поперечной арматуры, которая соединяет между собой продольные стержни, допускается меньше, но не менее 6 мм и не менее 0,25 наибольшего диаметра продольных стержней. Это относится к высоте будущего арматурного каркаса до 80 см
- если высота каркаса все же более 80 см, то диаметр поперечной арматуры - не менее 8 мм
- содержание армирующих элементов в основании составляет не менее 0,1% площади сечения фундамента.
Подробную таблицу значений можно посмотреть в таблице 3.
Таблица 3. Расчетная площадь сечения арматуры при числе стержней, кв.см**
Диаметр, мм |
Расчетная площадь поперечного сечения, кв.см, при числе стержней |
Масса 1 м, кг |
Арматура |
|||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Стержневая классов |
Проволочная классов |
|||||||||
A-I |
A-II |
A-III |
A-IV |
A-V |
A-VI |
Bp-I |
B-II |
Bp-II |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
3 |
0,071 |
0,14 |
0,21 |
0,28 |
0,35 |
0,42 |
0,49 |
0,57 |
0,64 |
0,71 |
0,055 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
* |
- |
- |
4 |
0,126 |
0,25 |
0,36 |
0,5 |
0,63 |
0,76 |
0,88 |
1,01 |
1,13 |
1,26 |
0,098 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
* |
* |
* |
5 |
0,196 |
0,39 |
0,59 |
0,79 |
0,98 |
1,18 |
1,37 |
1,57 |
1,77 |
1,96 |
0,154 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
* |
* |
* |
6 |
0,283 |
0,57 |
0,86 |
1,13 |
1,42 |
1,7 |
1,98 |
2,26 |
2,55 |
2,83 |
0,222 |
* |
- |
* |
- |
- |
- |
- |
* |
* |
7 |
0,385 |
0,77 |
1,15 |
1,54 |
1,92 |
2,31 |
2,69 |
3,08 |
3,46 |
3,85 |
0,302 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
* |
* |
8 |
0,503 |
1,01 |
1,51 |
2,01 |
2,51 |
3,02 |
3,52 |
4,02 |
4,53 |
5,03 |
0,395 |
* |
- |
* |
- |
- |
- |
- |
* |
* |
10 |
0,789 |
1,57 |
2,36 |
3,14 |
3,93 |
4,71 |
5,5 |
6,28 |
7,07 |
7,85 |
0,617 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
12 |
1,131 |
2,26 |
3,39 |
4,52 |
5,65 |
6,79 |
7,92 |
9,05 |
10,18 |
11,31 |
0,888 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
14 |
1,539 |
3,08 |
4,62 |
6,16 |
7,69 |
9,23 |
10,77 |
12,31 |
13,85 |
15,39 |
1,208 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
16 |
2,011 |
4,02 |
6,03 |
8,04 |
10,05 |
12,06 |
14,07 |
16,08 |
18,1 |
20,11 |
1,578 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
18 |
2,545 |
5,09 |
7,63 |
10,18 |
12,72 |
15,27 |
17,81 |
20,36 |
22,9 |
25,45 |
1,998 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
20 |
3,142 |
6,28 |
9,41 |
12,56 |
15,71 |
18,85 |
21,99 |
25,14 |
28,28 |
31,42 |
2,466 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
22 |
3,801 |
7,6 |
11,4 |
15,2 |
19 |
22,81 |
26,61 |
30,41 |
34,21 |
38,01 |
2,985 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
25 |
4,909 |
9,82 |
14,79 |
19,63 |
24,54 |
29,45 |
34,36 |
39,27 |
44,13 |
49,09 |
3,583 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
28 |
6,158 |
12,32 |
18,47 |
24,63 |
30,79 |
36,95 |
43,1 |
49,26 |
55,42 |
61,58 |
4,834 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
32 |
8,042 |
16,08 |
24,13 |
32,17 |
40,21 |
48,25 |
56,3 |
64,34 |
72,38 |
80,42 |
6,313 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
- |
- |
- |
36 |
10,18 |
20,36 |
30,54 |
40,72 |
50,9 |
61,08 |
71,26 |
81,44 |
91,62 |
101,8 |
7,99 |
- |
- |
* |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
40 |
12,56 |
25,12 |
37,68 |
50,24 |
62,8 |
75,36 |
87,92 |
100,5 |
113 |
125,6 |
9,805 |
- |
- |
* |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Значком "*" помечены диаметры арматуры, которые производятся в классе
** Источник - ГОСТ 5781-82 “Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций”
Идея в том, что, зная площадь сечения фундамента (для этого его ширину умножают на высоту), ее сравнивают с площадью сечения нескольких прутов стандартного диаметра, и таким образом выбирают подходящий вариант.
Еще одна величина - длина прута. Металлическую арматуру, как правило, продают со стандартной длиной прутьев 6, 9 или 11,7 м. Но при заказе на нашем сайте при выборе арматуры можно найти стержни длиной 2,9 м.
В том случае, если вариант композитной арматуры кажется вам более привлекательным, а он вполне может оказаться экономичнее традиционного на 30-35%, то потребуется сечение на один шаг меньше, чем выбранный диаметр металлической арматуры. Понимая, что для стального каркаса понадобились бы прутья диаметра 16 мм, стеклопластиковую арматуру можно взять с сечением 14 мм. Учитывая, что это не вполне традиционный и привычный продукт, при выборе композита обращают внимание на качество изделия.
Композитная арматура
Пористость и пузырьки в образце указывают на то, что арматура станет хрупкой и потрескается при нагрузках или деформации. Стоит посмотреть на цвет материала внутри одной партии. Если вы видите множество оттенков от белого до темно-коричневого, это говорит о том, что материал спекался и полимеризировался под инфракрасным излучением с какими-то нарушениями. Это тоже приведет к охрупчиванию и расслоению. Арматура скручивается в бухты и распрямляется после раскручивания в гибкий прут. Прут обвивается по спирали по всей длине - эта обвивка удерживает материал в нужном положении при обработке на производстве, а потом обеспечивает сцепление с бетоном. Поэтому слишком редкий