Арматурні роботи

4.3.1. Види арматури та сфери її використання

Арматурні вироби можна класифікувати:

— по матеріалу — стальні і неметалеві

— по технології виготовлення — гарячокатана стержнева арматура діа­метром 6...90 мм, холодно-тягнута кругла дротяна діаметром 5...8 мм у вигляді звичайного дроту або канатів чи пасм (жмутів);

— по профілю — кругла гладка й періодичного профілю, прокатні профілі;

— по принципу роботи в конструкції — напружена й ненапружена;

— по призначенню — робоча, розподілююча, монтажна;

— по способу виготовлення — штучні стержні, сітки, каркаси — плоскі й просторові.

Особлива група ­— жорстка арматура у вигляді таврових балок та інших прокатних профілів, використовується в основному для армування каркасів висот­них будинків та споруд. Інша особлива група — дисперсна арматура у вигля­ді рубленого високоміцного дроту або скловолокна, азбесту, ви­корис­то­ву­ється для тонкостінних конструкцій та при підсиленні кон­струк­цій під час реконструкції.

— за механічними характеристиками: А-I, A-II, A-III, A-IV, A-V та вище. Для кожного класу характерний свій профіль та марка сталі, з якої арматура виготовляється (Рисунок 4.15).

На кінцях арматурні стержні пофарбовані у відповідний колір: для сталі A-IV і Ат-IV — червоний, для сталі Ат-V — синій, для сталі Ат-VI — зелений, для сталі Ат-VII — жовтий тощо.

Гарячокатана сталь може бути обробленою в холодному стані: волочінням, холод­ним сплющуванням або силовою обробкою (витягування). Тоді в позна­ченні класу арматури з'являється літера «В», наприклад, А-IVВ, А-IIIВ тощо. Якщо зміцнювання арматури виконується термічним шляхом, в позначенні з'являється літера «т»: Ат-II, Ат-III тощо.

Арматурний дріт буває двох класів: В-1 — холоднотягнутий низьковугле­цевий для ненапруженої арматури; В-2 — високоміцний, призначений для напру­женої арматури.

На будівельний майданчик стержневу арматуру поставляють пучками по 5 т, дріт — в мотках (бухтах) по 80...100 кг. Зберігають арматурні виро­би на складах роздільно по марках, стержнях, діаметрах, партіях сталі тощо.

4.3.2. Склад та структура технологічного процесу

Арматурні вироби переважно виготовляють централізовано в окремих цехах або на полігонах.

Вироби: сітки, плоскі та просторові каркаси, арматурно-опалубні блоки, закладні деталі, окремі стержні. Для напруженої арматури: пасма, жмути та канати з високоміцної сталі та анкеруючі пристосування. Для армо­цемент­них­ виробів вживаються ткані сітки з чарунками 5...20 мм.

Весь процес виготовлення в заводських умовах або майстернях механізо­ва­ний та навіть напівавтоматизований. Складається з заготовчих та збираль­них операцій. Загальний склад та структура технологічних процесів зобра­жені на Рисунку 4.16.

Заготовчі операції складаються з правлення, очищування, різання, гнуття та зварювання арматурних стержнів та дроту.

Арматура з сталі класу A-I, A-II, B-I і Вр-I діаметром до 14 мм надходить з заводу в бухтах. Операції по розмічуванню, правленню, очищуванню, різанню вико­нують на автоматичних та напівавтоматичних верстатах, наприклад, по схемі, зображеній на Рисунку 4.17. Одночасно з правленням виконується очи­щення металевими щітками.

Стержні діаметром більше 14 мм правлять на електроприводних верста­т­ах­ для згинання арматури, очищування виконують металевими ручними і електро­механічними щітками. На гладкій арматурі згинають гаки, на арматурі періодич­ного профілю — відгини.

Для різання арматурної сталі застосовують електроприводні верстати, на яких одночасно можна розрізати декілька стержнів залежно від діаметру і потужності верстата. Застосовують також різні верстати для різання зварних сіток в процесі їх виготовлення на поточних лініях арматурних цехів, а також при розмотуванні сіток, які постачаються у рулонах. Для цього промисловість випускає декілька моделей гільотинних ножиць з механічним і гідравличним приводами.

Зварювання та різання — процес безвідходний: для з'єднання арматури, обрізків стержнів застосовується контактне стикове зварювання.

4.3.3. Зварювання арматури

У сучасному будівництві в'язка арматурних каркасів використовується дуже рідко й в особливих випадках. Зварювання ж забезпечує високу якість та продуктивність, економію металу, знижує вартість та трудо­міст­кість процесу. На Рисунку 4.18 вказані способи зварювання арматури.

Зварювання може виконуватися (Рисунки 4.19):

— на контактних стикових машинах — безперервним оплавленням, коли не потрібно обробляти торці стержнів, або оплавленням з підігрі­ванням (d=50 мм та більше);

— на машинах для контактного точкового зварювання — для утво­рення хрестоподібного пересічення під час збирання каркасів та сіток; одночасно з таким зварюванням відбувається стиск стержнів, що зварюються, в резуль­таті отримується необхідна осадка (товщина) (Рисунок 4.19);

— дуговим способом — універсальний метод, який може застосовуватись майже для всіх випадків арматурних виробів. Під час монтажу завжди для дугового зварювання використовують зварювальні апарати перемінного або постійного струму; вживаються стержневі електроди діаметром від 1 до 12 мм, довжиною 450 мм з товстою обмазкою, наприклад, типу Е-42Ф, Е-46Т, Е-50А. Цифра після букви Е вказує на міцність наплавленого металу, який отримується з електроду даного типу. Буква А означає, що електрод надає підвищені пластичні якості наплавленому металу. Буква Т або Ф вказує на тип покриття електроду (Т — рутилове (Т і О2), Ф — фтористо­кальційове).

Зберігати електроди треба у сухих приміщеннях. Якщо електроди збері­гали­ся довгий час, їх перед вживанням треба просушити або прока­лити, щоб вилучити вологу з обмазки.

Перед зварюванням арматурні стержні збирають у кондукторі, виконую­чи їх стиковку на накладках або внапуск.

Зварювання окремих стержнів може виконуватися:

— внапуск, з одним або двома фланговими швами, без накладок та з одно­бічними й двобічними накладками, загальна довжина зварювальних швів при цьому має бути не менша ніж 10 діаметрів арматури, висота шва — не менша 4 мм, ширина — 10 мм (Рисунок 4.20);

— ванне зварювання — для стикування стержнів діаметром більше 20 мм, використовують підкладки сталеві або мідні форми; зварювання може вес­тись одним або декількома (3...4) електродами, метал у ванні або формі за­сти­гає й утворює шов;

— ванношовне зварювання (d=36...80 мм) — сталеву підкладку роблять видовженою, після утворення ванного шва фланговими швами приварюють підкладку до стержня;

— електрошлакове зварювання — стержні, що стикуються, уклада­ють­ся в мідну форму так, щоб між кінцями утворився невеликий зазор, куди вводиться пластинчастий електрод. Форму та зазор попередньо заповнюють флюсом; дуга, що виникає між електродами, спочатку розплавляє флюс, потім з розплавленого металу та стержнів утворюється ванна, що зверху закрита шлаком.

4.3.4. Збирання арматурних виробів

Таким чином на збирання надходять вироби у вигляді: окремих прямих та зігнутих стержнів, плоских сіток та каркасів, які вже порізані на відрізки заданої довжини, закладних деталей.

Просторові каркаси виготовляють: згинанням сіток, збиранням плоских каркасів та з'єднанням їх між собою безпосередньо дуговим зварюванням або за допомогою окремих стержнів;

— збиранням з окремих стержнів;

— навиванням та зварюванням на спеціальних машинах;

— в'язанням з окремих стержнів з хомутами за допомогою в'язального дроту (коли арматурні каркаси мають дуже складну форму або будуть завантажені динамічним навантаженням).

Арматурно-опалубні блоки: на готовий просторовий каркас навішують опалубні форми; інколи з уніфікованої опалубки збирають також просторовий блок, в який встановлюється відповідний арматурний каркас. Після вивірення виконується фіксування армокаркасу і захисного шару бетону спеціальними деталями (кронштейнами, підкладками, прокладками, клинами, фіксаторами тощо).

4.3.5. Встановлення ненапруженої арматури

Перед відправленням на будівельний майданчик арматурні вироби відпо­відно готуються: розкріплюються, зв'язуються, оздоблюються відпо­від­ни­­ми марками, написами чи іншою інформацією, де вказано номер креслен­ня, за яким виконано виріб, їх кількість, маса, іноді — місце встанов­лен­ня.

Поставляються автомобільним транспортом (автомобілі часто з причепа­ми), або залізничими платформами. Якщо каркас не вміщується в транс­порт­ний засіб, можливе його перерізання, а на будівельному майдан­чику — знову зварювання. На транспортних засобах арматурні вироби встанов­лю­­ються так, щоб після підйому вони опинялися в стані, необхідно­му для їх вста­новлення на проектне місце.

Для встановлення використовують ті ж вантажопідйомні механізми, що­ й для встановлення опалубки та укладання бетонної суміші.

Перед встановленням арматурних виробів вивіряється становище опалуб­ки.­ Якщо арматура встановлюється раніше, то актами на приховані роботи фік­сується правильність виконання основи (підвалин) та стикових повер­хонь (див. Додаток 2).

Особлива увага приділяється вивіренню арматури по відношенню до опалуб­ки, приданню необхідного захисного шару бетону. Захисний шар бетону забезпечує арматуру від корозії, підвищує термін її роботи, впливає на довговічність залізобетонних конструкцій.

Товщина шару визначається нормами й складає:

— для фундаментів, що бетонуються на підготовці, — не менше 35 мм;

— те ж саме, без підготовки — не менше 70 мм;

— в колонах та балках при діаметрі арматури до 20 мм — не менше 20 мм;

— те ж саме, при діаметрах більших 20 мм — не менше 30 мм;

— при армуванні фасонним прокатом масивних конструкцій — 150 мм;

— в плитах завтовшки до 100 мм — 15 мм;

— те ж саме, до 50 мм — не менше 10 мм.

Відстань між стержнями арматури має бути не менше діаметра арматури, але не менше 25 мм внизу каркаса та 30 мм — вверху. Для забезпечення необхідної товщини захисного шару в конструкціях арматурних каркасів передбачаються спеціальні упори або окремі поперечні стержні, які спирають­ся на опалубку, фіксуючи становище арматури. Це можна робити, коли конструк­ція буде знаходитись у сухих умовах. В інших випадках захисний шар встанов­люється за допомогою бетонних і пластмасових фіксаторів, які прив'язують або надівають на арматурні стержні.

Встановлена арматура не повинна змінювати свою форму при бетону­ванні.

Головні процеси та операції при встановленні арматурних виробів такі:

Арматурно-опалубні блоки (частіше — підколонники) — розмічан­ня та фіксація осьових ліній; закріплення до опалубки розчалок; стропування; підйом та встановлення в проектне становище; перевірка встановленого блоку відносно осей та вертикальності; закріплення розчалками, що приєднуються до якорів.

Арматура балок, ригелів та прогонів з готових зварених кар­касів: кінці каркасів заводяться за випуски арматури колон або стійок й закріп­люються до них. Якщо арматура збирається з плоских каркасів, їх по черзі заво­дять та опускають в опалубку й закріплюють в потрібному становищі, для чого приварюють поперечні стержні.

Каркаси колон — встановлюються майже завжди краном. Якщо колони не­ве­ликі, то встановлюються каркаси збоку, для чого з одного боку щити опа­лубки не встановлюються. Якщо каркаси збираються з штучної арматури, то монтаж ведеться у відкритих з двох боків опалубках, а для виконання про­цесу влаштовується риштування. Процес в даному разі виконують не менше, як двоє арматурників. В багатоповерхових будівлях готові арматурні каркаси опускають в опалубку колон зверху, а вертикальні стержні з'єднують з випус­ками арматури фундамента крізь нижній боковий отвір в опалубці колони.

Арматура плит, стін та інших тонкостінних конструкцій — найчастіше виконується у вигляді зварних сіток, що постачаються на будмайданчик рулонами.

Стики робочої арматури діаметром до 32 мм у зварних і в'язаних сітках та каркасах виконують внапуск без зварювання. Довжину напуску приймають 35...50 діаметрів залежно від діаметру арматури, класу арматурної сталі, а також місця розташування стиків (виду розтягнутої зони: центрально-роз­тягнутих, позацентрово-розтягнутих, позацентрово-стиснутих і інших елемен­тах) — відповідно існуючим технічним умовам. При діаметрі стержнів 32...40 мм такі стики не рекомендуються, а більше 40 мм — не допускаються. Не допускається також улаштування стиків внапуск без зварювання елементів, перетин яких повністю розтягнутий, наприклад, у затяжках, а також коли застосовують арматуру з сталі класу А-IVК і А-IIIВ.

Для зварених каркасів стик внапуск допускається при розташуванні робочих стержнів арматури тільки з одного боку (Рисунок 4.21).

При стикуванні зварених сіток з круглих гладких стержнів у кожній сітці в ме­жах стика повинно бути розташовано не менше двох поперечних стерж­нів. При стикуванні сіток з стержнів періодичного профілю приварка поперечних стержнів в межах стика не обов'язкова, але в цьому випадку довжину напуску збільшують на п'ять діаметрів (Рисунок 4.21б).

Стики стержнів у неробочому напрямку (поперечні монтажні стержні) виконують з напуском 50 мм при діаметрі розподіляючих стержнів до 4 мм і 100 мм при діаметрі більше 4 мм (Рисунок 4.21в).

При діаметрі робочої арматури 16 мм і більше зварені сітки у неробочому напрямку вкладають упритул одну до одної і перекривають стик стиковими сітками з перепуском у кожний бік не менше 15 діаметрів розподіляючої арматури, але не менш 100 мм (Рисунок 4.21 г).

Зварні сітки у неробочому напрямку можна вкладати без напуску (впритул) і без додаткових стикових сіток: при укладанні зварених полосо­вих сіток у двох взаємноперпендикулярних напрямках, коли у місці стика є додаткове конструктивне армування у напрямку розподіляючої арматури.

Стики робочих стержнів виконують дуговим зварюванням при їх діаметрі не менш 8 мм. Стержні діаметром до 18...20 мм збирають за допомогою накладки або внапуск. Можна також виконувати стик приваркою стержнів сіток і каркасів до спільної сталевої полоси. Загальна довжина флангових швів на кожному стержні повинна бути не менш 10 діаметрів арматури.

З'єднання стержнів діаметром більше 18...20 мм виконують ванним спосо­бом.

Приймання змонтованої арматури виконується комісією й оформлюється актом на приховані роботи (Додаток 2).

4.3.6. Армування напруженою арматурою

Попереднє напруження використовують в монолітному залізобетоні при зведенні великопрогонових рам, ферм, балок, контурних елементів оболо­нок, стінок резервуарів тощо.

Для цієї мети вживаються такі вироби:

— стержньова високоміцна арматура пріодичного профілю діаметром до 40 мм, зміцнена витягуванням в холодному стані (класу А-IV) і термічно зміцнена (класів Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, катана Атк й дротова В-II або Вр-II);

— арматурні пасма та канати (з дротин звиваються пасма, а з пасм канати), що не розкручуються, виготовлені з високоміцного дроту діаметром 1,5...5 мм. Пасма класу П-5, П-7 і П-19 звиваються з 5, 7 або 19 дротин d=4,5...15 мм. Канати, наприклад, з трьох або шести пасм (К 3х7, К 6х19) постачаються у бухтах або намотаними на котушки; довжина їх не менше як 200м. Перед розрізуванням на ділянки потрібної довжини кінці пасм та канатів закріплю­ються залізними кільцями;

— дротяні пасма — з високоміцного дроту (гладкого чи періодичного) з 14, 18 або 24 дротин з гільзо-стержневими анкерами. Кінці стержнів або анкерів повинні бути прилаштовані для їх захвата натяжним пристосуван­ням (спеціальними домкратами подвійної дії). Напружене армування виконується двома способами: натягуванням напруженої арматури на упори і на бетон конструкції.

Натягування напруженої арматури на упори використовується при­ виготов­ленні збірних залізобетонних виробів в умовах заводу. Арматуру натягують на упори форм і бетонують вироб. Після набору бетоном необхід­ної­ міцності арматуру біля упорів відрізають і конструкцію знімають з фор­ми (опалубки). Натягування арматури виконують, в основному, електро­термічним способом.

Натягування напруженої арматури на бетон конструкції виконують в умовах будівельного майданчика. Спочатку бетонують конструк­цію, потім на бетон, який набрав проектну міцність, виконують натягування арматури. Натягування арматури може виконуватися і після укрупненого зби­ран­­ня конструкції для її попереднього напруження. Для цього при бетонуванні конструкції в ній улаштовують спеціальні канали за допомогою каналоутворю­вачів у вигляді гумових рукавів або сталевих шлангів з дротяним сердечником. Після бетонування й тужавіння бетонної суміші (через 3...4 години) каналоутво­рю­вачі витягують з конструкції (за винятком рукавів). Щоб вони не зчепилися з бетоном, їх періодично через кожні 15...20 хвилин повертають навкруг вісі.

Після набору бетоном необхідної міцності в канали вводять арматуру й ви­конують її напруження. Основні методи напруження арматури в умовах будівельного майданчика: механічні, в ряді випадків — електротермічні.

Механічний спосіб натягнення арматури на бетон здійснюється за допо­могою гідравлічних домкратів одиночної та подвійної дії, наприклад, СМЖ-81, СМЖ-82, СМЖ-84, ДГ-100-2, ДГ-200-2 (Рисунок 4.22). Напруження виконується ступенями до отримання тиску на 5 % вище проектного. Після цього тиск знижується до проектного. Цей тиск підтри­муєть­ся до моменту закріп­лення арматури на конструкції. Контролюють натяг арматури по подов­женю арматурних стержнів або пасм і по показан­ням манометру. Від точності натягу арматури залежить ступінь поперед­нього напруження бетону і надійність роботи конструкції при експлуатації. Домкрат може встановлюватися з одного або двох боків конструкції, якщо довжина пасма або канату перевищує 10 м. Після натягування, контролю та закріплення арматурного виробу в канал нагнітають (ін'єцюють) цементний розчин, який виготовлено на безосідному або розширному цементі. Закріплення окремих дротин здійснюється цанговими і клиновими зажимами або груповими анкерними колодками, а пасм і канатів — гільзовими анкерами (Рисунок 4.23).

Безперервне армування конструкцій (силосів, резервуарів, дима­рів) високо­міцним дротом виконується також найчастіше механічним способом за допомогою спеціальних навивних машин (Рисунок 4.24). Автоматична навив­на­ машина АНМ-5 працює від електродвигуна, закріпленого на нижньому візку. На ньому також закріплений механізм натягування. Після навивання дротяну арматуру захищають шаром торкрет-бетону.

Електротермічний спосіб застосовують на будівельному майданчику без попереднього улаштування каналів і їх ін'єктування в конструкцію, яку напружують. Для цього арматуру покривають термореактивною пласт­масою, вкладають в опалубку і конструкцію бетонують. Після досягнення бетоном необхідної міцності через арматуру пропускають електричний струм, вона нагрі­вається, пластмаса розплавляється при температурі 60оС і не перешкоджає температурному подовженню арматури. За деякий час при температурі близько 300оС відбувається незворотний процес полімері­зації пластмаси, яка надійно зчеплює арматуру з бетоном. Після схолонення арма­тура скорочується і стискує бетон. При цьому не треба створювати канали в конструкції, а потім їх ін'єцю­вати; також значно знижуються витра­ти на долання тертя арматури в каналах.