Основы арматуры: размеры, типы, марки и применение арматуры

Стальные прутья повсюду в нашей жизни, но мы редко видим арматуру. Это потому, что это важный элемент в строительстве и используется для армирования бетонных конструкций, чтобы выдерживать огромное давление.

В этой статье будут предоставлены подробные сведения о составе, производстве, типах, марках, размерах и будущих тенденциях в области арматуры, что поможет вам углубить свои знания в этой области и позволит вам принимать обоснованные решения относительно методов строительства.

Что такое арматура?

Арматура, также называемая арматурным стержнем или арматурным стержнем, представляет собой сплошной стальной стержень, изготовленный из железа 99% и углерода 1%. Арматура обычно производится методом горячей прокатки, а ее ребристая поверхность улучшает сцепление с бетоном. Ее прочность на разрыв, долговечность и свойства теплового расширения уменьшают проблемы с изменением температуры, повышая прочность конструкции бетона. Арматура бывает разных типов и размеров, применимых в различных строительных конструкциях.

История арматуры

• 1850-е годы: Французский садовник Жозеф Монье изобрел железобетон, использовав сталь для укрепления бетонных цветочных горшков.
• Начало 1900-х годов: Эрнест Л. Рэнсом изобрел витую арматуру, улучшив сцепление стали и бетона.
• Середина 20 века: Улучшение качества стали и методов производства расширило использование арматуры в крупных инфраструктурных проектах.
• Конец 20 века: Для лучшей коррозионной стойкости были внедрены арматура с эпоксидным покрытием и нержавеющая сталь.
• 21 век: Арматура из армированного волокном полимера (FRP) появилась как устойчивая к коррозии и легкая альтернатива.

Как изготавливается арматура

Арматура в основном изготавливается из переработанной стали, что делает ее очень экологичной. 

1. Плавление: Процесс начинается с плавки стального лома в электродуговой печи, в результате чего твердый металл превращается в жидкую форму.
2. Расплавленная сталь: Затем расплавленную сталь готовят к очистке, что обеспечивает удаление примесей и повышение качества.
3. Очищение: После расплавления сталь очищают, а затем отливают в заготовки, придавая им первоначальную форму для дальнейшей обработки.
4. Обогрев: Заготовки нагревают до повышенной температуры, чтобы размягчить их для прокатки и сделать податливыми для формования.
5. Прокатка: Нагретые заготовки проходят через ряд прокатных станов и постепенно прокатываются в круглые прутки нужного диаметра. Этот процесс называется горячей прокаткой.
6. Охлаждение и резка: Арматурный стержень охлаждается естественным образом на кроватях или быстро с помощью воды, затем разрезается на нужную длину, обычно 12 метров и более.
7. Обработка поверхности: Во время прокатки на поверхность арматуры вдавливаются ребра или другие деформации для улучшения ее сцепления с бетоном.

Несмотря на то, что арматура изготовлена из переработанных материалов, ее эксплуатационные характеристики остаются неизменными. Она сохраняет свою прочность и долговечность и может быть повторно переработана после окончания жизненного цикла в строительстве.

Типы арматуры

Типы арматуры включают арматуру из углеродистой стали, с эпоксидным покрытием, стеклопластиковую арматуру и арматуру из нержавеющей стали, при этом стеклопластиковая арматура и арматура из нержавеющей стали обеспечивают наилучшую коррозионную стойкость в суровых условиях.

Арматура из углеродистой стали

Арматура из углеродистой стали, также известная как черная арматура, является преобладающим типом арматуры, используемой в строительстве. Она очень универсальна, экономически эффективна и обеспечивает исключительную прочность на растяжение и долговечность. Однако она подвержена ржавчине при воздействии влаги и химикатов.

Арматура с эпоксидным покрытием

Арматура с эпоксидным покрытием — это арматура из углеродистой стали с эпоксидным покрытием для предотвращения коррозии. Этот тип идеально подходит для сред с высоким уровнем влажности и хлоридов, таких как морские сооружения и мосты. Покрытие значительно продлевает срок службы арматуры, но при транспортировке требуется особая осторожность, чтобы избежать повреждений.

Арматура из нержавеющей стали

Арматура из нержавеющей стали обладает высокой устойчивостью к ржавчине и часто используется в конструкциях, подверженных воздействию сложных условий окружающей среды, таких как прибрежные зоны и химические заводы. Хотя она дороже других типов, ее прочность и долгосрочные характеристики могут оправдать затраты в критических приложениях.

Оцинкованная арматура

Оцинкованная арматура состоит из арматуры из углеродистой стали, покрытой цинком для защиты от коррозии. Эта разновидность обеспечивает превосходную устойчивость к ржавчине по сравнению с арматурой с эпоксидным покрытием и часто используется в приложениях, требующих повышенной прочности, таких как строительство автомагистралей и морская среда.

Арматура из полимера, армированного стекловолокном (GFRP)

Арматура GFRP изготавливается из высокопрочных стекловолокон, заключенных в полимерную матрицу. Она легкая, не подвержена коррозии и непроводящая, что делает ее пригодной для использования в конструкциях, подверженных воздействию электромагнитных полей, таких как кабинеты МРТ и электрические подстанции. Ее превосходное соотношение прочности и веса также облегчает обработку и установку.

Сварная арматурная сетка (WWF)

Сварная арматурная сетка, также называемая сварной сеткой, представляет собой решетку из стальной проволоки, сплавленной вместе в местах пересечения. Она обычно используется для армирования бетонных плит, стен и тротуаров. Арматура WWF обеспечивает равномерную прочность и простоту установки, что делает ее популярным выбором для широкого спектра строительных проектов.

Высокопрочные деформированные стержни

Высокопрочные деформированные стержни (HSD-стержни) имеют поверхностные углубления для улучшенной адгезии к бетону. Они обеспечивают превосходную прочность на разрыв и долговечность, идеально подходят для тяжелых конструкций, таких как высотные здания и мосты. Деформации обеспечивают более прочное сцепление с бетоном, повышая структурную целостность.

Базальтовая арматура

Базальтовая арматура, изготовленная из волокон базальтовой породы, обеспечивает высокую прочность на разрыв и отличную устойчивость к коррозии и щелочам. Она легче стальной арматуры, что облегчает транспортировку и обработку. Как новый материал, она идеально подходит для армирования бетона в суровых условиях. Ожидается, что растущий спрос на строительные материалы с низкими эксплуатационными расходами увеличит ее использование.

Первичная и вторичная арматура в армировании конструкций

Арматурное армирование подразделяется на первичное и вторичное. Первичное армирование обеспечивает основную структурную поддержку, а вторичное армирование повышает прочность, предотвращая образование трещин и противостоя температурным напряжениям.

Первичное подкрепление: Эта арматура гарантирует, что конструкция сможет выдерживать расчетную нагрузку, обеспечивая необходимую прочность в ключевых областях, таких как балки и колонны.

Вторичное подкрепление: Распределительная или термическая арматура ограничивает образование трещин из-за усадки и перепадов температур, улучшая долговечность и внешний вид.

Дополнительные приложения: В каменной кладке арматура помещается в швы раствора или пустотелые блоки для усиления конструкции, подобно железобетону.

Сейсмическое усиление: Круглые арматурные стержни добавляются в современные конструкции для предотвращения разрушений во время землетрясений, повышая тем самым безопасность конструкции.

Размер арматуры

Выбор подходящего размера арматуры имеет важное значение для структурной прочности здания. Такие факторы, как несущая способность, могут повлиять на эффективный выбор и размещение арматуры:

Факторы, определяющие выбор размера арматуры

Размер арматуры определяется несущей способностью конструкции и характеристиками конструкции. Толщина бетонного покрытия и расстояние между арматурой также влияют на выбор размера.

Требования к прочности

Размер арматуры напрямую зависит от требуемой несущей способности конструкции. Большие диаметры, такие как 32 мм, 40 мм или 50 мм, часто используются для выдерживания более тяжелых нагрузок.

Структурное проектирование

Различные структурные компоненты имеют различные требования к размерам арматуры. Например, фундаменты и колонны, которые несут значительные нагрузки, могут потребовать большего диаметра. Напротив, ненесущие стены или плиты перекрытия могут использовать арматуру меньшего диаметра.

Бетонное покрытие

Диаметр арматуры влияет на толщину бетонного покрытия, необходимого для предотвращения коррозии. Обеспечение достаточной глубины покрытия имеет важное значение для поддержания прочности конструкции.

Интервалы и размещение

Расстояние и расположение арматурных стержней влияют на решения по размерам. Более близкое расстояние и сложная компоновка часто требуют меньших диаметров арматуры, чтобы соответствовать выделенным пространствам без ущерба для эффективности армирования.

Как измерить размер арматуры

Для измерения размера арматурных стержней, как правило, измеряется диаметр, можно использовать несколько методов:

• Метод штангенциркуля: Используйте штангенциркуль с нониусом для непосредственного измерения диаметра арматуры. Убедитесь, что штангенциркуль откалиброван, и приложите его перпендикулярно оси арматуры для точного измерения.
• Метод взвешивания: Измерьте вес арматурного стержня известной длины и используйте формулу для расчета диаметра на основе веса на единицу длины в соответствии с национальными стандартами.
• Измерение внутреннего диаметра: Вставьте измерительный прибор в арматурный стержень, чтобы измерить его внутренний диаметр и сравнить результат с национальными стандартами точности.
• Другие методы: Дополнительные методы включают использование ультразвуковых толщиномеров для косвенного измерения диаметра арматурного стержня путем обнаружения изменений в ультразвуковых волнах, проходящих через материал.

Эти методы предлагают различные варианты в зависимости от имеющегося оборудования и точности, необходимой для измерения.

Таблица популярных размеров арматуры

Выбор правильного размера арматуры имеет решающее значение. Размеры имперской арматуры обычно обозначаются числами, начиная с #3. Каждое последующее число увеличивает диаметр на 1/8 дюйма, вплоть до #8. 

Понимание этой модели облегчает быструю оценку диаметров различных пронумерованных арматурных стержней. Ниже приведена таблица, которую мы составили для вашего удобства, предоставляя четкую ссылку на необходимую вам информацию.

Размеры арматуры от #3 до #18 обычно используются в строительстве для различных целей. Вот пять популярных размеров и их общее применение:

• #3 Арматура: Используется в легких конструкциях, таких как тротуары, небольшие бетонные плиты и жилищное строительство.
• #4 Арматура: Обычно встречается в фундаментах, стенах и легких опорных конструкциях зданий.
• #5 Арматура: Используется в условиях средней и высокой нагрузки, включая бетонные полы, подъездные пути и фундаментные стены.
• #6 Арматура: Встречается в крупных бетонных конструкциях, таких как мосты, тяжелые фундаментные плиты и подпорные стенки.
• #8 Арматура: Обычно используется в условиях высоких нагрузок, таких как колонны, опоры и тяжелое промышленное строительство.

Эти размеры отвечают различным структурным требованиям, обеспечивая долговечность и прочность в различных бетонных проектах.

Марки арматуры

Марки арматуры, определяемые стандартами ASTM, определяют важнейшие свойства, такие как предел текучести и удлинение, определяя выбор арматуры для обеспечения оптимальной структурной целостности в строительных проектах.

Каковы марки арматуры?

Марки арматуры в США, определяемые стандартами ASTM, указывают минимальный предел текучести, химический состав и удлинение. Распространенные марки, такие как 40, 60 и 75, названы на основе их минимального предела текучести в ksi (1000 psi). Понимание этих стандартов имеет решающее значение для выбора арматуры, чтобы обеспечить структурную безопасность и прочность.

Ниже представлен более подробный обзор нормативных стандартов отрасли:

• Стандарты ASTM: ASTM A615/A615M определяет стержни из углеродистой стали (деформированные и гладкие), тогда как ASTM A706/A706M охватывает стержни из низколегированной стали. Оба стандарта подробно описывают минимальный предел текучести, химический состав и требования к удлинению.

Стандарты деформации арматуры

Требования к деформации, найденные в ASTM А615 и ASTM A706, укажите расстояние и высоту ребер или выступов на поверхности арматуры. Эти деформации улучшают сцепление арматуры с бетоном, повышая общую прочность и устойчивость конструкции.

Обычные марки арматуры определяются минимальным пределом текучести, например: 40 класс, 60 класс, и 75 классПонимание этих стандартов необходимо для выбора правильной арматуры, обеспечивающей надежность и эксплуатационные характеристики конструкции.

Таблица общих оценок и приложения

В этой таблице представлено наглядное сравнение этих марок, что помогает сделать точный выбор арматуры для различных конструктивных требований в строительных и инфраструктурных проектах.

Ниже приведены различные варианты применения различных марок арматуры:

Арматура класса 40

Арматура класса 40 часто используется в конструкциях с небольшой нагрузкой и проектах жилых зданий. Она подходит для таких применений, как тротуары, небольшие бетонные плиты и малоэтажные здания, где достаточно умеренной прочности.

Арматура класса 60

Арматура класса 60 обеспечивает повышенную прочность и долговечность, что делает ее пригодной для конструкций со средней и высокой нагрузкой. Она обычно используется в коммерческих зданиях, мостах и дорожных покрытиях.

Арматура класса 75

Арматура класса 75 обеспечивает повышенную прочность и предназначена для высоконагруженных конструкций и высотных зданий. Подходит для применений, требующих превосходных структурных характеристик, таких как промышленные объекты и крупномасштабные инфраструктурные проекты.

Арматура класса 80

Арматура класса 80 в основном используется в сейсмических приложениях, где устойчивость и прочность имеют решающее значение. Она подходит для конструкций в сейсмоопасных регионах, обеспечивая структурную целостность в условиях динамической нагрузки.

Арматура класса 100

Арматура класса 100 используется в специализированных приложениях, требующих чрезвычайно высокой прочности и долговечности. Она находит применение в тяжелых промышленных конструкциях, таких как морские платформы, плотины и атомные электростанции, где прочная арматура необходима для выдерживания экстремальных условий.

Эти различные марки арматуры отвечают широкому спектру требований к конструкциям, обеспечивая безопасность, долговечность и производительность в различных строительных проектах.

Как идентифицировать маркировку на арматурных стержнях

После того, как вы полностью разберетесь в рейтингах арматуры, вам также необходимо научиться распознавать маркировку на арматуре. Маркировка производителей, такая как даты производства и номера партий, обеспечивает прослеживаемость и гарантию качества, что имеет решающее значение для структурной целостности и соответствия стандартам.

Оценки Отметки

Марки арматуры обычно маркируются на поверхности, например, «40» для марки 40, что указывает на минимальный предел текучести стали.

Маркировка диаметра

Диаметр арматурного стержня часто указывается на поверхности цифрами или линиями, например, тремя параллельными линиями для арматуры #3 (диаметр 9,5 мм) или шестью параллельными линиями для арматуры #6 (диаметр 19 мм).

Стандартная идентификация

Каждый арматурный стержень имеет стандартное обозначение, например ASTM A615 или ISO 6935-2, что гарантирует соответствие определенным производственным и эксплуатационным стандартам.

Производители также могут наносить на продукцию свою индивидуальную маркировку, включая даты производства и номера партий, для отслеживания качества и обеспечения прослеживаемости на протяжении всей цепочки поставок.

Как осмотреть арматуру и на что обращать внимание

При получении арматурных стержней важно отличать их от обычной стали по технологии изготовления и внешнему виду.

Визуальный осмотр

Проверьте поверхность на наличие ржавчины, коррозии или физических повреждений, которые могут нарушить структурную целостность. Это гарантирует, что поверхность арматуры не имеет дефектов, которые могут со временем ухудшить ее эксплуатационные характеристики.

Проверка спецификации

Проверьте диаметр, длину и форму арматуры, чтобы подтвердить, что она соответствует требуемым критериям проектирования. Правильная проверка спецификации гарантирует, что арматура будет соответствовать и функционировать правильно в рамках строительного проекта.

Тестирование выборки

Будут проводиться случайные выборочные испытания для оценки таких характеристик, как предел текучести и удлинение. Эта мера контроля качества гарантирует, что партия арматуры соответствует ожидаемым стандартам производительности и требованиям долговечности.

Наконец, храните арматуру в сухом, незаржавевшем месте, на возвышении от земли, до момента использования.

Окисление и коррозия арматуры

Причины:

1. Факторы окружающей среды: Арматура более склонна к окислению во влажной или соленой среде. Присутствие воды и кислорода ускоряет коррозию.
2. pH бетона: Бетон обычно имеет высокий pH, который образует защитный пассивный слой на арматуре. Однако присутствие ионов хлорида может разрушить этот слой, что приведет к коррозии.
3. Обработка поверхности: Необработанная арматура, например, непокрытая или неоцинкованная сталь, более подвержена коррозии.

Последствия:

1. Структурная целостность: Корродированная арматура ослабевает, снижая ее несущую способность и ставя под угрозу общую безопасность конструкции.
2. Экономическое воздействие: Ремонт и усиление, связанные с коррозией, могут быть дорогостоящими, особенно в крупных инфраструктурных проектах.
3. Растрескивание и откалывание: По мере расширения ржавчины создается внутреннее давление, из-за чего бетон растрескивается и раскалывается, что может привести к разрушению конструкции.

Методы профилактики:

1. Антикоррозийные покрытия: Нанесение покрытий, таких как эпоксидная смола, на поверхности арматуры может предотвратить проникновение влаги и кислорода к стали.
2. Высокопрочная арматура: Использование нержавеющей стали или коррозионно-стойких сплавов значительно повышает долговечность арматуры.
3. Оптимизированная бетонная смесь: Снижение содержания хлоридов в бетоне и добавление ингибиторов коррозии может минимизировать риск коррозии арматуры.
4. Обслуживание: Регулярный осмотр и техническое обслуживание помогают обнаружить ранние признаки коррозии, что позволяет своевременно принять меры для продления срока службы конструкции.

Как предотвратить вырыв арматуры из бетона

Правильное размещение и структурное армирование играют ключевую роль в предотвращении вырывания арматуры под воздействием высокой нагрузки.

1. Глубина заделки: Арматура должна быть глубоко заглублена в смежные элементы конструкции, обычно в 40-60 раз больше диаметра арматуры. Это увеличивает трение, удерживающее стержень на месте.
2. Крючки и изгибы: Изгиб и зацепление арматуры на концах фиксируют ее в бетоне, используя ее прочность на сжатие для предотвращения вырывания.
3. Использование стремян и стяжек: Добавление хомутов и стяжек вокруг арматурного стержня увеличивает ограничение и распределяет нагрузку более равномерно, снижая риск проскальзывания.
4. Покрытие арматуры: Нанесение поверхностных покрытий, таких как эпоксидные, может улучшить сцепление с бетоном и повысить сцепление.

Каждый метод помогает обеспечить надежное закрепление арматуры, предотвращая разрушение конструкции.

Как арматура справляется с агрессивными средами

В высококоррозионных средах, например, на мостах, подвергающихся воздействию дорожной соли или морских условий, для борьбы с коррозией можно использовать различные варианты арматуры:

1. Непокрытые коррозионно-стойкие сплавы: Микрокомпозитная арматура с низким содержанием углерода/хрома.
2. Кремниевая бронза: Обеспечивает превосходную коррозионную стойкость.
3. Арматура с эпоксидным покрытием: Защищает от воздействия влаги и соли.
4. Катодная защита: Предотвращает коррозию электрохимическими методами.
5. Оцинкованная или нержавеющая сталь: Первоначально более затратно, но значительно снижает долгосрочные расходы на техническое обслуживание.

Нужна ли вам арматура для 4-дюймовой подъездной дороги? 

Да, арматура обычно не требуется для подъездных путей шириной 4 дюйма, поскольку подъездные пути такой толщины обычно не испытывают значительных структурных напряжений, которые потребовали бы армирования арматурой.

Что такое арматура типа 1 и типа 2? 

Арматура типа 1 представляет собой простой круглый стержень, тогда как арматура типа 2 имеет деформации для лучшего сцепления с бетоном.

В чем разница между арматурой классов 75 и 60? 

Арматура класса 75 прочнее арматуры класса 60 и обеспечивает более высокую прочность на растяжение для более сложных условий эксплуатации.

Когда следует использовать арматуру?

Арматура обычно используется для армирования бетона в местах, подверженных образованию трещин или структурным нагрузкам, таких как подъездные пути, фундаменты и несущие балки.

Разница между арматурой и стальным стержнем?

Стальной пруток — это стальной пруток или стальная полоса различных форм и размеров, используемые в строительстве, производстве и промышленности. Арматура — это особый тип стального прута, предназначенный для армирования бетонных конструкций. В то время как арматура укрепляет бетон, стальные прутки имеют более широкое применение. Посетите SteelPRO Group страница стального прута для более подробной информации.

Учет будущих тенденций в технологии арматуры

Продвинутые материалы: Будущие тенденции в области арматуры включают усовершенствованные сплавы и композиты для улучшения соотношения прочности к весу и коррозионной стойкости.

Устойчивость: Наблюдается переход к использованию переработанных материалов и сокращению выбросов углекислого газа при производстве арматуры.

Покрытия: Арматура с эпоксидным покрытием и оцинкованная арматура становится все более популярной благодаря своей долговечности в агрессивных средах.

Технологии: Такие инновации, как цифровое отслеживание и датчики, улучшают контроль качества при производстве и монтаже арматуры.

Группа SteelPRO предлагает высококачественную арматуру для бетона и строительную арматуру, которая обеспечивает долговечность и устойчивость ваших строительных проектов, в то же время соответствуя целям устойчивого развития. Для получения дополнительной информации о роли арматуры в строительстве устойчивого и экологически сознательного будущего, посетите страницу нашего блога. Свяжитесь с нами сегодня чтобы разместить заказ и присоединиться к нам в этом устойчивом путешествии!