Время стекла
Стекло активно применяется в архитектуре примерно с середины прошлого века. Но сегодня светопрозрачные конструкции стали одним из основных материалов для изготовления фасадов. Фантазии архитекторов может ограничить главным образом платежеспособность заказчика.
Сфер применения для стекла в архитектуре становится все больше, в том числе благодаря техническому прогрессу. Стекло – материал обманчивый: внешняя хрупкость и эстетика сочетаются с прочностью и стойкостью.
Стекло – один из любимых строительных материалов современных архитекторов, утверждает Владимир Плоткин, главный архитектор ТПО «Резерв». Архитекторы выделяют этот материал, поскольку целиком остекленные наружные стены или максимум остекленные позволяют увеличить пространство интерьеров, объединив его с окружающей средой, тем более, если эта среда имеет историческую, природную или иную ценность. Также стекло позволяет увеличить световой режим и тем самым повысить комфортность внутреннего пространства. Кроме того, с помощью этого материала подчеркиваются стилистические и функциональные особенности зданий, перечислил Владимир Плоткин.
«Стекло в архитектуре не теряет своей актуальности на протяжении десятилетий. Это износостойкий, энергоэффективный материал, технология применения которого для фасадов совершенствуется ежегодно», - вторит Никита Выходцев, генеральный директор архитектурной мастерской «Арканика», ГАП.
В то же время, указывает Сергей Чобан, руководитель архитектурных бюро СПИЧ (Россия) и Tchoban Voss Architekten (Германия), стекло требует бОльших затрат, причем под затратами подразумевается в том числе и стоимость поддержания поверхности фасада в зрелищном виде: кирпичному или бетонному фасаду это необходимо в меньшей степени, тогда как стекло нуждается в регулярной очистке для того, чтобы сохранять свою изначально задуманную привлекательность.
«Светопрозрачные структуры и их системы – пример статической выразительности конструкций, которые обеспечивают взаимодействие здания с окружающей средой и влияют на экосистему. Стремление к единению с природой в комплексе технологий всегда будет актуальным», - убеждена Анна Малюшицкая, главный архитектор проектов компании «Метрополис».
Лицом к городу
Первым всемирно известным зданием со стеклянным фасадом стал «Хрустальный дворец» архитектора Джозефа Пакстона в лондонском Гайд- Парке. Здание было построено в 1851 году ко Всемирной выставке. Затем были попытки изготовить стеклянные фасады, впрочем, в большинстве не слишком удачные.
Первое здание с конструктивными элементами появилось в 1951 году. Но более активно светопрозрачные конструкции стали использоваться примерно с начала 1980-х, с приходом новых технологий (магнетронное нанесение теплоотражающих покрытий на большеформатные стекла), благодаря которым стало возможным даже возведение небоскребов со стеклянными фасадами.
«Стекло это в первую очередь материал, который выполняет общеструктурную функцию в архитектуре. Стекло – материал, который формирует прозрачную границу между двумя реалиями пространства: границу между внешним и внутренним, между внутренним и внутренним и т.д. и, тем самым, актуальность этой функции самоочевидна. Она была, есть и, несомненно, сохранится», - убежден Вячеслав Ухов, заслуженный архитектор РФ, профессор Российской Академии художеств, кандидат архитектуры, вице-президент Санкт-Петербургского Союза Архитекторов, академик МААМ, руководитель «Архитектурно-проектной мастерской Ухова В.О.».
Одни архитекторы отмечают эволюцию светопрозрачных конструкций, которые становятся почти обычным инструментом в работе, при этом постоянно совершенствуясь. Другие продолжают считать стекло уникальным материалом. «Уникальные особенности стекла, такие как прозрачность и отражение, позволяют вписывать дом в окружение и одновременно увязывать внутреннее пространство с внешним миром. Именно эти два качества делали и делают стекло уникальным материалом», - полагает Алена Каширина, архитектор и сооснователь мастерской Кашириных.
В контексте застройки
Перечисленные качества позволяют вписывать новые стеклянные фасады даже в историческую застройку. Но спектр зданий и сооружений со стеклянными фасадами гораздо шире.
«Еще совсем недавно тотальное остекление было признаком общественного здания, сейчас все больше жилых зданий может похвастаться подобным принципом фасадного решения. При этом стекло и другие светопрозрачные материалы отлично справляются с фасадными решениями различных типов и сложности, а в сочетании с подсветкой и различными фактурами эстетический эффект превосходит все ожидания», - рассуждает Евгений Новосадюк, партнёр архитектурного бюро «Студия 44».
«Чаще всего речь идет о бизнес-центрах, стоит вспомнить московский или лондонский Сити, Манхэттен или Сингапур – преимущественное количество небоскребов выполнено из стекла. Однако не уступают общественные здания и жилые комплексы, частные виллы. Материал настолько себя зарекомендовал, что сложно вспомнить типологию, в которой бы не использовалось стекло. Например, в Японии есть общественные туалеты, выполненные из умного стекла. Благодаря фотоэлементам, когда в павильон заходит посетитель, прозрачное стекло становится цветным и непрозрачным. Автор проекта – всемирно известный архитектор Сигэру Бан, лауреат Притцкеровской премии (как Нобелевская в архитектуре)», - рассказывает Никита Выходцев.
По мнению Анны Реппо, главного архитектора проектов ООО «ТАМ Реппо», легче назвать объекты, где светопрозрачные конструкции не используются: «Все, что связано с жизнедеятельностью человека, требует естественного света. Особенно в северном климате. Исключения составляют некоторые сельскохозяйственные и производственные объекты с особенными технологическими процессами, особо опасные объекты (такие как атомные стации и хранилища). Все остальное требует света».
«Прозрачное стекло без оттенков будто стирает границы между помещением, фасадом и окружающей средой. При этом внешне остекление не перетягивает на себя внимание, а здание смотрится гармонично, подчеркивая целостность концепции, задуманной архитектором. Стекло подходит и для объекта в центре мегаполиса, и для современного загородного дома с панорамными окнами», - полагает Максим Колдышев, директор по маркетингу Guardian Glass.
Вячеслав Ухов указывает на применение светопрозрачных конструкций даже в подземных сооружениях, где необходимо иметь прозрачные границы между разными функциональными локализациями. По его словам, стекло для создания светопрозрачной границы применяется повсеместно, вплоть до космических станций.
Алена Каширина полагает, что дело не в типе недвижимости, а в необходимости «открывать из неё виды (или в неё)». Таким образом, при проектировании часть здания может получить сплошное или панорамное остекление, а часть – более скромные по размерам окна.
«Роль светопрозрачных конструкций в качестве средства оформления и формирования художественно-пластических качеств архитектуры в такой же степени значительна, как и все остальные материалы, которыми пользуются архитекторы для достижения художественно-пластических, выразительных свойств того или иного объекта. Безусловно, это связано с таким понятием как «мейнстрим» или иначе – модой на ограждающие конструкции – камень, кирпич, дерево, стекло и т.д.», - заключил Вячеслав Ухов.
Эксперименты со стеклом
Как любая другая сфера, производство стекла совершенствуется, появляются новые идеи. «Все время появляется что-то новое, но, большей частью, это заметно только профессионалам», - отмечает Карен Смирнов, ГАП «Евгений Герасимов и партнеры».
По словам Владимира Плоткина, есть масса разновидностей стекла: со специальными легко очищающими покрытиями, матовые, зеркальные, перфорированные, с рисунком.
Современные технологии стекла в архитектуре развиваются в сторону увеличения его энергоэффективности, экологичности, многофункциональности, повышения качеств солнцезащитных функций, разработки специальных покрытий, в том числе против скопления конденсата. Также стекло используется как конструктивный элемент.
Есть энергоэффективное остекление, остекление с меняющимися свойствами, вроде переменной прозрачности, уменьшение видимых несущих профилей, скрытые створки, разные противопожарные решения, указывает Карен Смирнов.
«В последние годы доля солнцезащитных стекол росла примерно на 15% ежегодно, - отмечает Максим Колдышев. - Таким образом, в России был спрос именно на сложные продукты с новыми характеристиками. В 2021 году мы вывели на российский рынок сразу несколько новых продуктов для архитекторов. Например, это стекло с высокой зеркальностью и нейтральным оттенком ― SunGuard Silver 60 и SunGuard HD Platinum. Они позволяют проектировать здания и поверхности фасадов, которые визуально не имеют цвета и создают «эффект невесомости». Применение этих высокотехнологичных многофункциональных стекол вместе и по отдельности позволяет максимально раскрыть эстетический потенциал «прозрачной» архитектуры».
По словам Максима Колдышева, есть запрос и на высокие характеристики продуктов по теплосбережению. Предприятие недавно запустило новые продукты с высокими солнцезащитными и теплосберегающими характеристиками: высокоселективные стекла SunGuard® SuperNeutral® (SN) 75 HT и SunGuard® SuperNeutral® (SN) 70S HT. Благодаря высокому уровню светопропускания и защиты от солнца стекло помогает наполнить здание естественным светом и сократить при этом УФ-излучение.
Анна Реппо в качестве одной из современных тенденций называет придание светопрозрачным конструкциям новых свойств – умного дома: стекло регулирует климат в помещениях, сохраняет и отдает тепло, меняет цвет в зависимости от света.
«В современных зданиях элементы остекления интегрируются с дополнительными устройствами в единые автоматически управляемые системы и за счет этого, помимо задач архитектурной выразительности, выполняются еще и целый ряд дополнительных функций, а именно: управление тепловой энергией Солнца в летнее время (в комплексе с солнечными батареями), ночное охлаждение внутренних объемов и несущих конструкций здания летом для предотвращения солнечного перегрева, дымоудаления и др.», - отмечает Владимир Плоткин.
Анна Малюшицкая добавляет: «Сегодня технологии светопрозрачных конструкций достигли такого развития, что ограничиваются разве что фантазией архитектора, чьи идеи становятся двигателем дальнейшего прогресса. Например, необходимость интеграции медиа-систем в архитектурную среду породило такой вид фасадов, как «цифровое» стекло (digitalglass), позволяющее создать условия для динамичного мультимедийного творческого взаимодействия архитектурной оболочки с городским пространством и всеми элементами, находящимися в нем. Или «экокожа» (EcoClean), под воздействием солнечного света и растворенного в воздухе водяного пара способная самоочищаться».
Алена Каширина тоже указывает в качестве новой актуальной технологии совмещение солнечных панелей со стеклом и добавляет: «Ещё одна интересная технология, которая активно находит применение - двойной фасад. Это эффективная конструкция, позволяющая улучшить естественную вентиляцию и теплообмен. Стекло вообще довольно хорошо вписывается в концепцию экологичных построек - ведь его можно полностью переработать».
Сергей Чобан называет в качестве интересного с художественной точки зрения и в то же время практичного вариант печати на стекле. «В свое время я был одним из первых в России, кто решил использовать этот прием в зданиях самой разной типологии, - вспоминает он. – Печать отчасти лишает стекло прозрачности и тем самым превращает его в более универсальный облицовочный материал, за которым, например, может быть размещена теплоизоляция. На мой взгляд, это интересный вариант решения стеклянного фасада, позволяющий снизить энергозатраты и в то же время создать ощущение здания, полностью решенного в светопрозрачных конструкциях, поскольку запечатанные панели также пропускают дневной свет. Кроме того, это интересный способ создать не просто декорированную поверхность, но зашифровать в фасаде дополнительную визуальную информацию об объекте».
Также, по словам Анна Реппо, очень интересен опыт применения цельностеклянных безрамных конструкций.
Максим Колдышев, кроме того, отмечает увеличение средней площади окна при уменьшении средней площади квартиры в жилых домах. «По нашим данным, коэффициент остекления квартиры вырос за последние семь лет с 15% до 19%, а в частных домах – с 9% до 20% и больше», - уточнил он.
По мнению Никиты Выходцева, тенденции двигаются в двух направлениях: эстетические и технологические. К эстетическим факторам относятся увеличение максимальных габаритов стекла в стеклопакете, бОльшая прозрачность стеклопакета, тоньше профиль в системе крепления. К технологическим – повышение энергоэффективности стеклопакетов (повышение теплоизоляции), противопожарные стеклопакеты, новшества в системе открывания (уходящие в пол конструкции или габариты слайдовых/ открывающихся элементов). «Усовершенствования происходят ежегодно, однако зависят от производителей стеклопакетов, профильных систем и географии производства. Например, в России максимальные длинна стеклопакета 12 метров, а в Китае есть печи длинной 13 метров, кажется, 1 метр, однако это может существенно отразиться на архитектуре фасада», - подчеркивает он.
Искусство архитектуры
Вместе с тем всегда есть те или иные ограничения в применении стекла. Порой речь идет о самых приземленных вещах. Например, о деньгах. Всегда стоит вопрос, сколько готов платить заказчик. Есть также противопожарные и другие законодательные нормативы, сроки реализации проекта. Так, если бюджет позволяет, можно изготовить стеклянные системы по индивидуальному заказу. «Такая практика существует, однако добавляет от года до двух к проектированию и требует дополнительных затрат от заказчика», - уточняет Никита Выходцев.
«Весь вопрос в цене светопрозрачных конструкций, а не в их технологиях. Чем дальше мы уходим от ПВХ-окошка, тем менее доступным становится такое решение», - добавила Алена Каширина.
По мнению Никиты Выходцева, архитектура – это про «баланс интересов», когда необходимо увязать максимальное количество требований, сохранив эстетику.
«Применение материалов таким образом, чтобы технологические ограничения не были заметны и смотрелись естественно, обогащали архитектурное решение деталями - один из признаков качественной архитектуры и искусства архитектора», - заключил Карен Смирнов.
Опираясь на лучшее
Среди наиболее интересных проектов со стеклянными фасадами профессионалы называют и зарубежные постройки именитых иностранных архитекторов, и объекты на территории России. Как правило, в каждом случае в проекте есть своя изюминка.
Например, Карен Смирнов отмечает интересные эксперименты с гнутым стеклом, вроде проекта James Carpenter Design Associates для магазина «Nordstrom» в Нью-Йорке или клубного дома на Кутузовском, 12 от архитектурного бюро «Цимайло, Ляшенко и партнеры». «В нашей практике таким уникальным объектом с применением гнутого стекла стал купол «Невской ратуши». Там применены изогнутые в двух плоскостях стеклопакеты большого размера», - добавил он.
Алена Каширина полагает уникальной небольшую постройку от MVRDV – бутик Шанель в Амстердаме, в котором часть фасада здания выполнена из стеклянного кирпича.
Никита Выходцев называет здание штаб-квартира ПАО «Татнефть» в Альметьевске от архитектурной мастерской «Арканика» - первое в России здание, где используются выгнутые и вогнутые стеклопакеты, создавая эффект «струящегося» стекла. Стеклянный волнистый фасад, переливающийся отражениями, создает эффектный запоминающийся образ.
Также запоминающимися проектами Никита Выходцев «Apple park» в Купертино Норманна Фостера: он считается «иконой» применения стекла в архитектуре. «Из выдающихся особенностей можно упомянуть о максимальной высоте стеклянных конструкций – до 16 метров, или уникальные слайдовые изогнутые двери, габаритами 16 х 28 метров, весом 180 тонн, которые открываются за 12 минут», - говорит он.
Помимо этих объектов интересен «Leeza Soho Tower» Захи Хадид в Пекине. «Небоскреб состоит из двух «переплетающихся» объемов, разделенных самым высоким в мире атриумом – 194 метра. Атриум пропускает солнечный свет в здание, а стеклопакеты за счет поворачивающегося фасада расположены таким образом, что появляется узкое вентиляционное пространство, которое при необходимости служит как дополнительный воздухозабор с фасада, создавая комфортный микроклимат на каждом этаже», - объяснил Никита Выходцев.
В свою очередь Анна Реппо считает наиболее ярким примером башню «Лахта-центра» в Петербурге. «Можно по-разному относиться к самой идеи проявления такого объекта в нашем городе, но нельзя отрицать что построена она по последним современным технологиям и возможностям, в том числе и в применении светопрозрачных конструкций», - уточнила она.
Максим Колдышев среди интересных объектов выделяет бизнес-центр «Ferrum» в Петербурге, музей Мирового океана в Калининграде, Аэропорт им Леонова в Кемерове, комплекс апартаментов «Neva Towers» в Москве.
У Ивана Кожина, партнёра архитектурного бюро «Студия 44», – свой подход: «Мне кажется, самый лучший объект со стеклянными фасадами, построенный когда-либо, - павильон водочных церемоний, построенный архитектором Александром Бродским, который является одним из лучших российских архитекторов. Этот павильон сделан из переработанных окон, со старых московских фабрик».
Владимир Плоткин отмечает целый ряд проектов на разных континентах: кампус Университета Люксембург в городе Эш-сюр-Альзетт, торговый центр «Emporia» в Швеции, комплекс Миланской ярмарки, Золотую рамку Дубая, Музей искусств Нельсона- Аткинса в Канзасе, Институт звука и изображения Хилверсюм в Нидерландах, бутик Кристиана Диора в Токио, а также Центр художественной гимнастики Ирины Винер-Усмановой в Лужниках.
По словам Анны Малюшицкой, при создании фасадов с использованием светопрозрачного материала или оболочки, когда граница внешнего и внутреннего исчезает, требуется комплексный подход к решению инженерных задач. Такие задачи филигранно решает архитектурное бюро Нормана Фостера (Foster and Partners). При создании небоскреба «Херст-тауэр» в Нью-Йорке использовалась специальная сетчатая оболочка со срезанными углами, которая экономит до 21% стали, а поверхность фасада собирает дождевую воду и потребляет на 25% меньше энергии, чем классическое офисное здание. ТРЦ «Хан-Шатыр» в Нур-Султане, достигающий 150 метров в высоту, представляет собой гигантский шатёр с провисающей крышей, которая состоит из прозрачной ударопрочной пластмассы с высокой коррозионной стойкостью и способствует проникновению вглубь здания естественного солнечного света.
«В России наибольшее применение светопрозрачных конструкций нашло высотное строительство. Так, в башне «Эволюция» в Москва-сити, напоминающей молекулу ДНК, используется холодногнутое остекление. Двояковыпуклая кривизна фасада обеспечивается при помощи абсолютно плоских стеклопакетов из отражающего стекла технологией их «холодного» гнутья, деформирующей их под собственным весом в проектное положение, в результате чего стекло принимает форму рамы без какого-либо термического воздействия. Ярким флагманом современной архитектуры на постсоветском пространстве становится мыс Хрустальный в Севастополе. Строящиеся там Театр оперы и балета и Академия хореографии, генеральным проектировщиком которых является компания «Метрополис», создаются на стыке новейших технологий и смелого замысла автора проекта Вольфа Прикса (Coop Himmelb(l)au). В решениях фасадов Театра оперы и балета применено многослойное мультифункциональное стекло, сочетающее функции солнцезащиты и энергосбережения: Energy NT on Crystalvision и Stopray Vision 50T on Crystalvision. Световые фонари, вкрапленные в поверхность кровли, растворяются в отделке наружного покрытия из стеклофибробетона и дополняют пространство, пронизывая его светом и вдохновляя будущих посетителей и артистов.
Светопрозрачное ограждение фасадов с многослойным стеклом в составе стеклопакета обеспечивает безопасность для людей как снаружи, так и внутри здания – в случае повреждения многослойное стекло даст трещину, но не выпадет. Также этот материал обеспечивает защиту от несанкционированного проникновения в помещение с улицы, актов вандализма (для нижних этажей здания), повышенный уровень звукоизоляции помещений и защиту от УФ-воздействия», - перечисляет Анна Малюшицкая.
Наверное, перечень можно продолжить.
Прозрачная перспектива
Архитекторы полагают, что сегодня отношение к стеклу переживает новый этап – по аналогии с другими материалами, которые то возникали, то пропадали на долгие годы за многовековую историю строительства.
«Особенно меня радует тенденция в сторону осмысления свойств самого материала, а не просто декоративная печать рисунков на гладкой поверхности, которая уже сейчас выглядит дешево и пошло. Здания обретают легкость и невесомость, растворяются в пространстве, изменяют силуэт, образ в течение суток. Удивительно и то, что зачастую постройка оказывается эффектней: эффект построенного превышает проектные визуализации. Новые технические возможности позволяют значительно обогатить арсенал архитектора. Возможно, сейчас мы переживаем новый этап в развитии архитектуры, который рискует, и он обещает стать столь же ярким и интересным как тот, что в свое время состоялся благодаря проектам работам Миса ван дер Роэ, Филиппа Джонсона и других ярких выдающихся архитекторов ХХ века», - поделился Евгений Новосадюк.
По мнению Сергея Чобана, стоит помнить и об энергоэффективности: «Важны, конечно, и соображения энергоэффективности. Думаю, это вообще главный вызов развития стеклянной архитектуры сегодня. Требования, связанные с энергоэффективностью и поддержанием комфортного климата внутри здания, по возможности минимальными средствами, напрямую влияют на количество используемого остекления и, конечно, на его качество. Сегодня если архитектор хочет создать эффект цельностеклянного здания, он, скорее всего, проектирует двойной фасад. Наружный слой такого фасада создается из тонкого и одинарного стекла, формируя ощущение своего рода прозрачной наружной оболочки. Но за этим слоем реализуется еще один фасад, из стекла, отвечающего всем современным требованиям тепло- и солнцеизоляции».
По словам Анны Малюшицкой, реализации амбициозных архитектурных замыслов помогают сегодня отечественные производители: «Вновь открывающиеся заводы способны создать стеклянные полотна требуемых параметров, до 12 метров в длину. Экспериментальные проектные институты (например, ФГУП «ВИАМ») уже имеют опыт работы с акустическими структурами, полимерными композиционными наноматериалами и пр., помогающими воплотить замысел в реальность».
Но есть и оборотная сторона медали. Иван Кожин отмечает возможность ресайклинга: «Стекло – это замечательный материал, который можно переработать. Поэтому мне кажется, что в современном мире, когда мы начинаем всё больше думать в этом направлении (а как известно, строительная сфера является одним из самых мощных загрязнителей), фасады из стекла будут ещё долгое время актуальны, как и остальные материалы, которые могут быть переработаны».
«Светопрозрачные конструкции, безусловно, перспективны в архитектуре. Сама перспективность связана с новыми технологиями, а это означает, что если существуют технологические ограничения, то эти ограничения со временем будут устранены технологическим прогрессом», - резюмировал Вячеслав Ухов.
Арматура
Современное строительство, как гражданское, так и промышленное, сложно представить без использования арматуры. Арматура строительная представляет собой стержни, которые в процессе монтажа собираются в необходимую конструкцию: сетку или каркас. Смонтированный каркас или сетку заливают бетонным раствором. Применение армирующего каркаса оправдано тем, что бетон отлично работает на сжатие, но плохо на растяжение. Арматура принимает на себя растягивающие нагрузки и перераспределяет их на массив. За счет этого удается добиться прочности и увеличения несущей способности железобетонных конструкций. Армированные конструкции в значительной мере меньше подвергаются растрескиванию.
Армконструкция должна иметь:
- Повышенную прочность
- Устойчивость к вибрации
- Высокую пластичность
- Стойкость к деформациям
- Инертность к коррозийным процессам
Разновидности арматуры
В зависимости от использования арматура бывает:
- Рабочей. Называется так, потому что преобладающе работает в связке с бетоном. Воспринимает растягивающие, реже сжимающие нагрузки возникающие от веса конструкции и внешних нагрузок.
- Монтажной. Монтажная арматура не воспринимает никаких нагрузок. Необходима для фиксации и удержании рабочей арматуры в запроектированном положении. Иногда монтажные стержни вынимают.
- Поперечной. Поперечная арматура устанавливается перпендикулярно продольным несущим стержням. Служит для воспрепятствования усилий сдвига и поперечной силы, и для предотвращения выпучивания продольных прутов арматурного каркаса. Собирает отдельные прутья в объемный каркас и обеспечивает конструкции пространственную работу.
- Распределительной. Данный тип арматуры необходим для перераспределения нагружающих усилий внутри монолитной конструкции. Связывается с рабочими прутами сваркой или проволочной скруткой.
В настоящее время в строительной индустрии используют два принципиально различных вида арматуры:
- Стальная. Производится в виде стальных прутов или бухт разной длины и диаметра сечения.
- Композитная. Изготавливается из органического сырья. И выполняет те же задачи, что и стальная.
Общая классификация стальной арматуры
Чтобы проще разбираться в арматурном каркасе, существует классификация по признакам.
По классам арматура бывает:
- А240. Выпускается сечением от 6 до 40 миллиметров из стали марки Ст3кп, Ст3пс и Ст3сп
- А400. В зависимости от марки стали, Ст5пс и Ст18сп, диаметр бывает 6- 40 миллиметров. Из марок 18Г2С производят прутья диаметром равным 40-80 миллиметров.
- А500. Делают профиль от 10 до 40 мм.
- А600. Производят пруты толщиной 10- 40 миллиметров.
- Ап600. 10-40 мм.
- А800. Данную арматуру изготавливают диаметром от 10 до 32 мм.
- А1000. Как и в предыдущем классе d=10-32 мм.
- В500. От 3 до 16 мм.
Индекс В означает, что арматура получена холоднодеформированным способом.
- Вр500. Выпускают 3-5 миллиметров в диаметре.
- Вр1200. d=8мм.
- Вр1300. Производят 7 миллиметров в диаметре.
- Вр1500. Выпускают диаметром 3 мм.
- Вр1600. Встречается 3-5 миллиметров.
Индекс К интерпретируется как арматура канатная.
- К1400. Производится d=15 мм.
- К1500. d=6-18 мм.
- К1600. Имеет размеры 6, 9, 11 ,12 ,15 миллиметров
- К1700. Данный прокат выходит с размерностью 6-9 мм. в диаметре.
По способу изготовления
- Горячекатанная.
- Холоднодеформированная
- Канатная
Производство арматурного проката
Изготовление арматуры начинается на металлургических комбинатах. Там из железной руды с добавлением угля получают чугун. Далее чугун переплавляют в сталь, добавляя в исходное сырье легирующие элементы. Они придают стали заданные свойства. В качестве легирующих химических веществ используют: марганец- Г, кремний-С, хром- Х, никель-Н, молибден-М, вольфрам- В, селен-Е, алюминий- Ю, титан- Т, ниобий- Б, ванадий- Ф, кобальт- К, медь- Д, бор-Р, азот-А, цирконий- Ц. Буквенный индекс через дефис говорит об обозначении химического элемента в маркировке стали.
Затем расплав подается на машину непрерывного разлива. Сталь сливается в распределитель, подается в кристаллизатор, а оттуда в специальные желоба, где и охлаждается. Изначально заготовки для будущей арматуры имеют квадратное сечение. В таком виде сырье для получения арматуры храниться до момента, когда отправиться на металлопрокатный стан. Перед тем как начать процесс формирования арматуры, заготовки разогревают в печи для увеличения пластичности. Температура разогрева зависит от марки стали. Важно не перегреть, чтобы не ухудшить показатели твердости будущего изделия. Недогрев тоже нежелателен, так как усложняет процесс вытягивания. Разогретые бруски пропускают через систему валков. Каждый блок валков имеет меньший размер по сравнению с предыдущим. При этом происходит утончение и удлинение заготовки, и формирование круглого профиля. Так получают проволоку катанку, которая может служить самостоятельным изделием и являться материалом для дальнейшей переработки, и горячекатанную арматуру. На заключительном этапе протягивания на арматуру наносятся насечки. Предусмотрены кольцеобразные, серповидные и комбинированные. Насечки, они же ребра, нужны для лучшего механического сцепления арматуры и бетона.
Холоднодеформированную арматуру- проволоку получают прокаткой на специальном станке до заданного диаметра. Применяют для производства катанку из высокоуглеродистой и низкоуглеродистой стали. Холоднодеформированный прокат выпускают размером в диаметре от 3 до 16 миллиметров.
Канатная арматура. Наиболее эффективная напрягаемая арматура выпускается в виде канатов. Представляет собой закрученные по спирали вокруг центральной проволоки проволочные нити. В производстве первое место занимает канатная арматура из семи нитей, но существуют 3, 19 проволочные канаты и арматурные пучки, состоящие из продольных не свитых проволок или канатов.
По типу профиля
- Гладкий. На поверхности изделия отсутствуют ребра. Пример гладкого профиля арматура А240
- Периодический. На поверхность изделия в процессе производства наносятся насечки перпендикулярно или под углом к продольной оси. Ребро на пруте арматуры отстоит от другого на одном и том же расстоянии, называемом периодом, по всей длине изделия. Отсюда происходит название ребристопрофильной арматуры- периодическая.
По условиям эксплуатации
- Ненапрягаемая. Ненапрягаемая арматура предназначена для формирования сеток, пространственных каркасов, армированных поясов в обычном состоянии.
- Напрягаемая. Применяется для производства предварительно напрягаемых железобетонных конструкций. Как известно, бетон чувствителен к усилиям растяжения и провисания. Для того чтобы нивелировать эти нагрузки бетону необходимо придать расчетное предварительное сжатие. Сжимающее усилие бетону придает напрягаемая арматура. Напряжение арматуры основано на том, что предварительно растянутый металл после снятия напряжения стремиться принять прежнюю первоначальную форму, то есть сжаться. Но если при этом арматурный материал обжат бетоном, то нагрузка сжатия передается на всю железобетонную конструкцию. Напрягают арматуру механическим, электротермическим, электромеханическим способом.
При механическом напряжении арматуру растягивают до расчетного значения винтовыми или гидравлическими домкратами.
При электротермическом способе под воздействием электрического тока происходит нагрев до 300-3500 С. За счет нагрева металл расширяется. Нагретую арматуру до охлаждения помещают между упорами, препятствующими ее укорачиванию. В процессе понижения температуры в прутах или канатах возникают растягивающие напряжения. Напряженную арматуру заливают бетоном и, после затвердения снимают напряжение. Сжимающая нагрузка передается на бетон за счет анкеров, которые закреплены на противоположных концах прутов арматуры, либо при помощи механического сцепления бетона за ребра арматурного прута. Электротермический способ хотя и менее трудоемок, но не обеспечивает точности соблюдения заданных параметров.
Электромеханический вобрал в себя технологические операции электротермического и механического способов растяжения.
Еще одним способом создания преднапряженных конструкций является способ натяжения на бетон. Заключается он в следующем. Перед заливкой бетонного раствора в форму помещают пластиковую трубу в расчетном месте. После застывания и вынимания трубы в массиве образуется канал. В него прокладывают арматуру и напрягают обычным способом. Затем канал бетонируют, анкеруют концы прутьев. Таким способом строятся длинномерные конструкции. Например, мосты. Натяжение на бетон позволяет прочно и надежно соединить сегменты пролета моста.
В настоящее время набирает популярность технология производства бетона на напрягающих цементах. Суть заключается в том, что бетон на напрягающем цементе во время затвердевания расширяется и растягивает арматуру. Так как арматура препятствует свободному расширению бетона, в массиве возникает сжимающее напряжение.
Композитная арматура
Арматура из композитных материалов получает все большее распространение. Композитная арматура производится:
- Стеклокомпозитная. Производится из тончайших нитей стекловолокна.
- Базальтокомпозитная. Выпускается из предварительно расплавленного природного материала базальта
- Углекомпозитная. Сырьем для производства служит углеволокно, состоящее из углеродных нитей.
- Арамидокомпозитная. Состоит из полиамидных волокон, которые обеспечивают высокую механическую прочность. Известно под торговой маркой «Кевлар».
Принцип производства сводится к тому, что расплавленное сырье вытягивается в нити на фильерных машинах и скрепляется в жгуты полимерной органической смолой. Выпускается толщиной от 4 до 32 мм. гладкой и рифленой фактуры. В зависимости от диаметра производится в бухтах – до 8мм, в прутах- при диаметре от 8 миллиметров. Получила широкое распространение в дорожном строительстве, в строительстве бассейнов; армировании фундаментов при частном строительстве и прочих ненагруженных фундаментов; в бетонных конструкциях, где есть угроза возникновения коррозии; при создании пешеходных и велосипедных дорожек; формировании арм. пояса в кирпичной или блочной кладке; устройстве отмосток вокруг зданий.
Сравнение стальной и композитной арматуры
Оба вида имеют свои достоинства и недостатки. Нельзя однозначно выделить какой-либо материал в лидеры по всем критериям. Для каждой конкретной задачи применима определенная арматура. Правильный выбор с экономической и технологической точки зрения может быть сделан только после грамотных проектных расчетов.
К плюсам стальной арматуры относится:
- При необходимости может соединяться методом сваривания. Этот момент важен если необходимо придать каркасу жесткость.
- Можно гнуть под любым углом на строительной площадке. В зависимости от конфигурации бетонного изделия стальная арматура способна повторить контур и при сгибе не создает напряжения в сторону разгибания. Значимый фактор, так как в углах стен и фундаментах не допускается прерывистость прутьев. Композитная арматура не способна сгибаться под углом в 90 градусов. При сгибе возникают силы, стремящиеся вернуть прут в исходное положение. Изогнутые композитные элементы арматуры можно заказать только на заводе. Согласно техническому заданию, их изготовят в нужном количестве
- Подходит для монолитного строительства многоэтажных зданий
- Есть возможность напряжения. Преднапряженные бетонные элементы хорошо работают на прогиб, обладают повышенной трещиностойкостью. За счет повышенной прочности есть можно уменьшить сечение изделия без снижения прочностных характеристик, поэтому требуется меньше расход бетона и стали.
- Обладает токопроводностью, это позволяет производить электропрогрев бетона в условиях низких температур. Свойство стальной арматуры проводить электрический ток полезно для создания системы заземления и молниеотведения. Композитная арматура, из-за физических характеристик непригодна для выполнения таких задач.
- Огнестойкость. Стальная арматура начинает приобретать избыточную пластичность и терять свои несущие свойства при 6000С. И в этом ее серьезный плюс. В то время как композитная размягчается при 250-3000 С. Нарушение арматурного каркаса может привести к обрушению здания.
- Простота работы на строй площадке. Со стальной арматурой привычно и просто работать в полевых условиях, соблюдая минимальные требования безопасности. При работе с композитными материалами, нужно надежно защищать кожу и слизистые и дыхательные пути от попадания органической пыли.
Достоинства композитной арматуры
- Невысокая стоимость. Производство полимерной арматуры значительно дешевле стальной.
- Коррозийная стойкость. Композитные материалы не подвержены коррозии, в то время как стальную арматуру необходимо защищать от прямого воздействия воздуха и влаги. Все виды пластиковой арматуры можно применять холодных в условиях, когда в бетон добавляют антиморозные добавки. Стальная арматура в бетоне с добавками активно коррозирует.
- Низкий коэффициент теплопроводности. Благодаря этому свойству исключается образование мостиков холода. Расширение при охлаждении сопоставимо с показателями расширения бетона, поэтому не происходит отслоения арматуры и трещин в толще бетона.
- Диэлектрические качества. Являются плюсом композитной арматуре при строительстве зданий и помещений, где присутствие посторонних электромагнитных полей нежелательно. Это исследовательские и центры МРТ, радиотехнические лаборатории и так далее.
- Простота транспортировки. Композитная арматура легче стальной в 5 раз. Продукция малого сечения, до 8 миллиметров сворачивается в бухты. Поэтому нет необходимости в специальном длинномерном транспорте для перевозки. Для частного домостроения пластиковую арматуру можно привезти на личном транспорте.
- Высокая удельная прочность. Прочность композитной арматуры выше прочности стальной примерно в 3 раза. Но композитные материалы уступают стали по модулю упругости. Это говорит о том, что армировать нагруженные объекты ни стекалопаластиковой, ни базальтопластиковой, ни прочими видами органических арматур нельзя. Композитная продукция не подходит для изготовления предварительно напряженных конструкций, потому что имеет огромные потери напряженности с течением времени. То есть со временем, в течение 5-7 лет в органической арматуре теряется усилие сжатия, и напряженность бетона резко снижается. При сохранении внешней нагрузки бетон начнет трескаться и крошиться.
Ориентируясь на приведенные преимущества, невозможно однозначно сказать: какая арматура лучше, надежнее, практичнее. Однозначно формируется вывод, что для каждого вида есть своя область применения. Стальную арматуру оправданно использовать в преднапряженных объектах: балках, фундаментных блоках, перекрытиях. И в ненапряженных изделиях: ленточных фундаментах, набивных фундаментах, плитных основаниях, колоннах, несущих конструкциях. Композитную рационально применять для усиления кладки, для фундаментов частного малоэтажного строительства на твердых, не пучинистых грунтах, при условии неразрывности армирования углов; для неответственного армирования: лестничных маршей, не несущих колонн, чаш бассейнов. При выборе арматуры важно опираться на обоснованное мнение проектировщика, подкрепленное расчетами показателей и характеристик, взятых из СП и СНиП.
Обмазочная гидроизоляция: практично и надежно
Гидроизоляция обмазочными материалами - один из самых доступных способов защиты гражданских и промышленных конструкций от влаги. Она может задействоваться при проведении как наружных, так и внутренних работ. Современные технологии помогают улучшать характеристики обмазочных гидроизоляционных материалов и расширяет область их применения.
Обмазочные гидроизоляционные материалы – это специальные смеси, в основе которых битум, полимеры, цемент и их сочетание. Обмазочная гидроизоляция имеет высокий показатель удержания влаги, паронепроницаемости, долговечности и т.д. На отдельных ее достоинствах заострили внимание эксперты.
Максимальная герметичность
По словам менеджера по продукту «Гидроизоляция» Master Builders Solutions, ООО «МБС Строительные системы» Дмитрия Лупанова, в определении «обмазочная гидроизоляция» уже заложен принцип её применения и действия. Данный вид гидроизоляции наносится на изолируемую область ручным или механизированным способом и приобретает сцепление со всей площадью поверхности. Этим она отличается от многих гидроизоляционных материалов свободной раскладки (ПВХ, ТПО, ЭПДМ и пр. рулонные мембраны). За счёт сцепления с поверхностью и отсутствия швов обмазочная гидроизоляция обеспечивает высокую степень надежности и снижает риски распространения воды по контакту между конструкцией и изоляционным слоем.
Технический директор ООО «РЕММЕРС» Сергей Шибаев отмечает, что обмазочная горизонтальная гидроизоляция, в отличие от инъекционной, делается исключительно на этапе строительства. Основная ее задача – предупреждение капиллярного подсоса влаги, который может достигать высоты до нескольких метров от уровня грунта. Создавая непроницаемый барьер между фундаментом и стеной здания, предотвращается подъем влаги по пористой структуре строительного материала, что особенно важно при строительстве объектов из кирпича, дерева и газобетона. «Традиционно в России для этой цели используют рулонную гидроизоляцию на битумной или битумно-полимерной основе, не принимая в расчёт надежность, долговечность и эксплуатационные характеристики. Но рулонная гидроизоляция создает в сечении стены зону с пониженной стойкостью к сдвигающим нагрузкам. Выступающие края рулонного материала затрудняют отделку цоколя, а также необходимый нахлест листов утолщает размеры шва в данной области. Поэтому качество рулонной отсечной гидроизоляции в значительной мере зависит от аккуратности и тщательности выполнения работ, а также от качества самого рулонного материала»,- подчеркивает Сергей Шибаев.
Стоит добавить, что в настоящее время обмазочную гидроизоляцию активно задействуют и на бытовом уровне. Как рассказывает специалист по связям с общественностью ООО «Крепс» Надежда Цыпкина, на данный момент при гидроизоляции санузлов в многоквартирном доме очень часто применяют акриловую гидроизоляцию. «Её особенность в том, что она абсолютно не впитывает воду и поверхность после обработки получается очень гладкая, дальнейшая обработка (оштукатуривание или облицовка) возможна только очень дорогими материалами, содержащие большое количество полимерных добавок в составе. В свою очередь гидроизоляции на основе цемента имеют в составе песок, за счёт которого обработанная поверхность обладает достаточной шероховатостью, поэтому к материалам для дальнейших отделочных работ не предъявляется особых завышенных требований»,- отмечает эксперт.
Критерии выбора
При выборе обмазочной гидроизоляции следует ориентироваться на четыре важных критерия, подчеркивает Дмитрий Лупанов. Первый - это тип сооружения, где будет задействована гидроизоляция и сама гидроизолируемая зона. А именно - учитывается само инженерное решение. Соответственно, внешняя гидроизоляция стен фундамента здания или внутренняя гидроизоляция резервуара формируют разный набор требований к материалу. Зона гидроизоляции, финишное покрытие в цокольной части здания или межслойная изоляция между стяжкой и плитой перекрытия подземного паркинга также влияют на его выбор.
Второй критерий выбора того или иного гидроизоляционного материала – это его условия эксплуатации и ожидаемый срок службы. Тут учитываются тип воздействия воды (капиллярная влага из основания или напорная вода влияют на изоляционные свойства материала); механические воздействия на поверхность изоляции при эксплуатации на прочность сцепления, прочность при разрыве, абразивную стойкость; перепады температур или циклические динамические нагрузки, влияющие на способность к перекрытию трещин (эластичность), паропроницаемость и т.д.
Третий важный критерий, продолжает Дмитрий Лупанов, – это простота или сложность применения материала. Скорость его нанесения, продолжительность межслойной сушки, время до введения в эксплуатацию и т.д. Четвертый фактор – экономический. Необходимо учитывать исходную стоимость материала и трудозатраты при применении, а также – межремонтные сроки службы и стоимость ремонта.
В контексте применения обмазочных гидроизоляционных материалов на бытовом уровне потребителям также важно соблюдать вполне простые правила. «Возможные промахи - такие же, как при выборе любого строительного материала. Всегда важно заранее правильно замерить помещение, знать, на какое основание что вы наносите, что планируете делать дальше и внимательно читать инструкцию. При всех сомнениях лучше до покупки проконсультироваться у производителя через сайт или горячую линию, он поможет все сделать правильно и предотвратить будущие ошибки, последствия которых испорченный новый ремонт и проблемы с соседями»,- делает выводы Надежа Цыпкина.
Активное развитие
Как отмечает Дмитрий Лупанов, обмазочная гидроизоляция – тип изоляции, который был изобретен самым первым. «Несмотря на это, направление всё ещё очень активно развивается. Например, в области полимецементных мембран мы достигли новой планки с материалом MasterSeal 6100 FX в технологичности (сократился срок введения в эксплуатацию до 3 дней) и в надёжности: повысилась адгезия до 2 МПа, перекрытие трещин до 2 мм, стойкость к постоянному давлению воды до 5 бар. Общий срок службы достиг 80 лет»,- добавляет он.
Действительно, отмечает Сергей Шибаев, современный уровень развития строительной химии дает новые возможности в этой области. Основываясь на принципе долгосрочной надежности, компания Remmers рекомендует эластичную обмазочную гидроизоляцию для выполнения горизонтальной отсечки. Наиболее популярным решением является полимерцементная гидроизоляция Remmers MB 2K. Она удобна и строителю, так как наносится быстро (время полимеризации от 9 часов) и владельцу здания, так как имеет чрезвычайно высокую стойкость к сжимающим нагрузкам, высокую адгезию ко всем строительным материалам (включая битумные основания, пластик и металл), что гарантирует длительный срок службы без снижения эффективности.
«Важным критериев для выбора материала является и его эластичность, так как подвижки и усадка фундамента неизбежны в новом строительстве. Применяя гидроизоляционную обмазку MB 2K как для гидроизоляции фундамента, так и для горизонтальной гидроизоляции можно быть совершенно спокойным за ее целостность, так как она имеет практически уникальный параметр перекрытия трещин в своем классе – при ширине раскрытия до 3 мм»,- подчеркнул представитель компании Remmers.