Применение арматуры в процессе изготовления железобетонных конструкций.

Понятие железобетон (железобетонные конструкции) если и нуждается в пояснении, то только для человека ни разу не видевшего строящийся дом. Кто из нас, пацанов, в детстве не облазил близлежащие стройки и не порвал штаны о строительную арматуру в пачках или уже связанную в хитрую конструкцию, напоминающую если не фантастический сюжет, то уж, как минимум, фильм про Терминатора. Вот-вот эту конструкцию из железной арматуры зальют бетоном, бетон «схватится» с арматурой и получится Железобетон. Все это будет завтра, а сегодня рифленая арматура торчит во все стороны из пачек, связана и сварена в «лесенки», по которым так удобно карабкаться!

Изобрел и запатентовал принцип армирования бетонных конструкций французский садовник Монье, которому надоело терпеть убытки из-за разбитых в дороге на рынок кадок с растениями. Методом заливки цемента в форму, предварительно армированную железными прутьями, он получил очень прочную конструкцию кадки. Произошло это в 1867 году, а через 10 лет Монье запатентовал уже новое изобретение, связанное с арматурой, которое дожило до наших дней практически в неизменном виде – железобетонные шпалы для железнодорожного полотна. В последующие годы он изобрел железобетонные (армированные) перекрытия, балки, своды, мосты и, таким образом, его можно считать первопроходцем монолитного домостроения и технологии применения строительной арматуры.

В ХХ веке железобетонные конструкции оставили далеко позади (по частоте применения) все остальные строительные материалы. А вместе с этим, строительная арматура стала незаменимой на любом строящемся объекте.

Свойства железобетонных конструкций:

• Относительно невысокая цена – значительно (дешевле стальных).
• Устойчивость к возгоранию – по сравнению со сталью и деревом.
• Технологичность – возможность получения практически любой формы конструкции.
• Химическая и биологическая стойкость – ЖБ устойчив к коррозии, старению, гниению.

Однако, есть и недостатки – большая масса и относительно невысокая прочность (ниже, чем у стали). В больших конструкциях железобетон в первую очередь «несет сам себя», и только потом – полезную нагрузку.

В связи с этим, главной задачей на этапе проектирования ЖБИ является расчет армирования. Армирование ЖБИ выполняется с помощью арматуры – стальных стержней определенного профиля и сечения. Диаметр арматуры и характер расположения арматуры определяется специальными расчетами. Усиливаются арматурой как «растянутые» зоны, так и в «сжатые» зоны. В типичном случае армирование балки выполняется продольной и поперечной арматурой.

При изгибе любого элемента в нём возникает сжатая и растянутая зоны, изгибающий момент и поперечная сила. В железобетонной конструкции выделяется две формы разрушения:

• по нормальным сечениям — сечениям, перпендикулярным продольной оси, от действия изгибающего момента,
• по наклонным сечениям — от действия поперечных сил.

Арматура, устанавливаемая в растянутую зону, служит для упрочнения бетона, который в силу своих свойств быстро разрушается при растяжении. Арматура в сжатую зону устанавливается обычно без расчёта (из необходимости приварить к ней поперечную арматуру), в редких случаях верхняя арматура упрочняет сжатую зону бетона. Растянутая арматура и сжатая зона бетона (и иногда сжатая арматура) обеспечивают прочность элемента по нормальным сечениям. Поперечная арматура служит для обеспечения прочности наклонных сечений. Рапределительная арматура имеет конструктивное назначение. При бетонировании она связывает арматуру в каркас.
Разрушение элемента ЖБИ наступает вследствие разрушения бетона растягивающими напряжениями. Арматура устанавливается в направлении действия растягивающих напряжений для упрочнения элемента.

Изготовление железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические процессы:

- Подготовка арматуры
- Опалубочные работы
- Армирование
- Бетонирование
- Уход за твердеющим бетоном

Выделяют сборный железобетон (железобетонные изделия – ЖБИ  изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение) и монолитный железобетон (бетонирование выполняется непосредственно на строительной площадке).

Сборные конструкции изготавливаются на заводах ЖБИ, а затем доставляются на стройплощадку и монтируются. Ключевые технологические процессы происходят на заводе. Это позволяет достичь высоких показателей по срокам изготовления и качеству конструкций. Кроме того, изготовление предварительно напряженных ЖБК возможно, как правило, только в заводских условиях. Фактически, на заводах ЖБИ изготавливаются только конструкции, требующие массового применения.

Арматурные работы обладают своими особенностями. По времени вязка арматуры предшествует укладке бетона, поэтому процесс заливки бетона зависят от правильной установки арматуры. Арматурные работы имеют высокую сложность выполнения и трудоемкость, а установленная в блоке арматура усложняет укладку бетона. Переработка арматурной стали в процессе арматурных работ заключается в выполнении следующих операций: правка стержней арматуры, очистка их от окалины и ржавчины, разметка, резка  гнутье стержней арматуры; транспортировка и комплектование арматурных блоков; сборка арматурных конструкций. Заготовленную прутковую арматуру собирают в укрупненные элементы (сетки, балки, колонны, пакеты) и арматурные конструкции. Такое укрупнение осуществляют на стендах, оборудованных устройствами для поддержания прутков арматуры при соединении. Соединение выполняют или связкой вязальной проволокой диаметром до 2 мм, или сваркой. Арматурные конструкции, простые по форме и многократно повторяющиеся, сваривают на специальных станках и станках-автоматах. Преимущественный способ соединения — дуговая и контактная сварка.