Арматура
Арматура относится к прокату, сделанному в основном из металла. Также для изготовления применяются композитные материалы. Чаще всего она выглядит в виде гладких или рельефных прутков, используемых для сцепления бетонных конструкций. Кроме того, сфера применения арматуры очень широкая, поскольку без нее трудно обойтись при изготовлении различных строительных конструкций.
Общее представление об арматуре
Строительная арматура, выполненная из любого материала, представляет собой изделие, предназначенное для усиления конструкций. Если при изготовлении используется металл, то из нее можно сварить каркас, который становится базой бетонных площадок или фундамента. К основным параметрам арматуры относится ее диаметр — он может варьироваться в пределах 4-80 мм. При этом она выпускается в виде разной длины стержней. Их размеры могут составлять 6-12 м.
Если прутья изготавливаются из стали, то они обеспечивают упругость будущей конструкции. У застывшего бетона значительно повышается способность сопротивляться нагрузкам. При этом нельзя допускать излишнего использования арматуры, поскольку из-за повышенного напряжения в бетонных изделиях могут появляться трещины.
В зависимости от технических характеристик, арматура имеет множество классификаций. Она бывает гладкой, рифленой, волнистой, сварной, с резьбовыми соединениями. В последнем случае отличный пример — арматура с конической резьбой. Более подробно о таком механическом соединении мы рассказывали здесь.
Подразделение на классы
Маркировка арматурного проката ведется в соответствии с разработанным государственным стандартом. В его состав входят буквы и цифры. Количества классов насчитывается три:
- А — так обозначается стержневая арматура.
- Вр — это проволочная арматура, используемая для соединения в конструкции основных элементов.
- К — здесь имеется в виду канатная арматура, используемая в конструкциях для создания необходимого напряжения между деталями. Она находит применение в крупном строительстве, а для индивидуальных целей устанавливается редко. Причина состоит там, что при ее монтаже требуется много усилий.
После букв следуют цифры, значение которых может быть от 1 до 6. Их увеличение указывает на повышение прочности изделий. Выбор необходимого типа арматуры осуществляется еще в момент проектирования железобетонных конструкций. Именно на этой стадии разрабатывается процесс соединения компонентов в единый каркас. Стыковка может вестись сваркой или путем обмотки стальной проволокой.
Стержневая арматура
Арматура класса «А» чаще всего используется в монолитном строительстве. Кроме буквы она маркируется еще цифрами:
- A I (А240). Изготавливается из горячекатаной стали, имеет гладкий профиль и круглое сечение. Материал хорошо сваривается, а после установки бетонный монолит приобретает высокую морозостойкость и пластичность.
- A II (А300). Это рифленые изделия, диаметр которых может составлять 10-50 мм. Арматура в основном используется для формирования в бетоне предварительного напряжения. В результате изготовленная конструкция при длительной эксплуатации не дает трещин.
- A III (А400). Выпускаемые стержни бывают гладкими и рифлеными, а диаметр можно составлять 6-40 мм. Такие изделия применяются в индивидуальном строительстве и при возведении высотных домов. Если на маркировке присутствует Буква «С», то изделия хорошо поддаются сварке.
- A IV (А600). Такая арматура изготавливается из двух видов стальных сплавов, поэтому может использоваться в качестве компонентов для предварительного напряжения бетона. Диаметр выпускаемых прутков составляет 10-32 мм.
- A V (А800). В данный класс входят стержни с рифлением, изготовленные из высокоуглеродистой стали. Они выпускаются диаметром 6-36 мм. Используются изделия для установки в железобетонные конструкции повышенной длины.
- A VI (А1000). Это низколегированные стержни с толщиной 6-32 мм. Они имеют высокие качественные характеристики, поэтому создают большие напряжения в монолитных конструкциях.
- А400С. Изготавливается арматура из горячего проката диаметром до 40 мм. Особенность компонентов — присутствие на поверхности двух продольных ребер. Изделия в основном находят применение в многоэтажном строительстве.
- А500С. После изготовления данный класс арматуры подвергается повышенной термической обработке. Используются изделия в серийных железобетонных конструкциях, на которые не воздействуют большие динамические нагрузки. Данная тема хорошо изложена здесь.
- А600С. Это коррозионностойкие стержни, изготовленные из углеродистого сплава, в котором присутствуют ванадий и молибден. Изделия повышенной прочности нашли применение в местах, где возможны землетрясения.
В целом для изготовления стержневой арматуры чаще всего используется углеродистая сталь, которая является наиболее распространенным конструкционным материалом. Для увеличения прочности иногда еще добавляются легирующие элементы, позволяющие даже в небольших количествах значительно повысить эксплуатационные характеристики арматуры, такие как прочность, пластичность и коррозионная стойкость.
Если в арматуру добавлены легирующие элементы, то получаемый армирующий каркас можно устанавливать в местах, где присутствует повышенная сейсмическая опасность. Также он выдерживает длительную эксплуатацию в регионах с холодной погодой. Обычно такая арматура чаще всего применяется при строительстве объектов, на которых воздействует высокая динамическая нагрузка.
Поскольку углеродистая сталь хорошо поддается термообработке, она подвергается закалке. В таком случае арматура маркируется дополнительно буквами «АТ». Если изделия устойчивы к щелочному воздействию, то на это указывает буква «К». Та арматура, которая хорошо поддается сварке, маркируется буквой «С».
Арматура в виде проволоки Вр
Проволока класса Вр относится к холоднокатаной продукции. Изготавливается она на основании разработанного стандарта диаметрами 3, 4 и 5 мм. Такие изделия по форме профиля выпускают двух видов:
- Гладкая. Это круглый материал с ровной поверхностью.
- Периодическая. На поверхности присутствуют рифы, высота которых может составлять до 0,25 мм, а длина — 1 мм.
С учетом механических свойств арматурная проволока разделяется на два типа:
- Обыкновенная. В качестве исходного материала для изготовления используется низкоуглеродистая сталь. Такая проволока хорошо сваривается, поэтому из нее формируются каркасы для железобетонных конструкций.
- Высокопрочная. Изготавливается из углеродистой стали методом многократного волочения с последующим низкотемпературным отпуском. Высокопрочная арматурная проволока не сваривается, но по прочностным характеристикам значительно превосходит изделия обыкновенного качества.
Все типы арматурной проволоки активно применяются в строительных работах. При этом арматура более высокого качества используется при возведении ответственных объектов.
Канатная арматура
Арматура в виде каната включает в себя несколько свитых проволок. При этом в ней имеется центральная часть, вокруг которой обвивается весь материал. Отличительной особенностью таких изделий является их высокая гибкость. Заложенная в фундамент канатная арматура хорошо воспринимает все изгибающие моменты, не теряя своих первоначальных характеристик. С целью увеличения срока службы уложенные слои пропитаются специальным смазочным составом, а также могут заключаться в полимерную защитную оболочку.
В процессе изготовления канатной арматуры каждая намотанная проволока плотно прилегает к поверхности. В результате создается надежное и прочное сцепление. Количество намотанных проволок может доходить до 12 единиц, а общий диаметр — достигать 14-15 мм.
Поставка канатов ведется в виде бухт, намотанных на специальные деревянные барабаны. Длина каждого размотанного изделия может составлять 1000 м. В некоторых случаях требуется увеличение размера, тогда для этих целей используется сварка. Технологический процесс также предусматривает использование опрессовываемых гильз.
Классификация по типу профиля
Выпускаемая арматура может иметь гладкую или рельефную поверхность. Каждая из них находит применение для выполнения определенных работ. Для изготовления используется разработанные стандарты.
Гладкие изделия
На поверхности гладкой арматуры полностью отсутствуют рифления, поэтому использовать ее в местах, где требуется повышенные прочность, не рекомендуется. При этом такие изделия обладают универсальностью, поскольку могут устанавливаться в любых местах, где отсутствуют увеличенные нагрузки. Примером служат конструкции декоративного назначения. В этом случае гладкая арматура применяется как материал, имеющий меньшую стоимость. Также ее используют в таких случаях:
- Закладывается в швы между кирпичами для лучшего сцепления.
- При формировании стяжки пола.
- В раствор во время укладки тротуарной плитки.
- При возведении бетонных стен, у которых отсутствует несущая нагрузка.
Кроме строительства гладкая арматура может применяться для решения следующих задач:
- Для изготовления метизов в виде шпилек, болтов или гаек.
- При создании заборов.
- Как металлические стержни при заземлении.
Во всех этих случаях нет необходимости использования рифленой поверхности.
Рифленый профиль
Арматура, у которой на поверхности присутствуют различные выступы, относится к рифленым изделиям. Конфигурация бывает следующих видов:
- Кольцеобразная. Преимущество таких выступов — их хорошее сцепление с бетоном. К недостатку относится слабость прутка в месте впадин. Именно здесь при повышенных нагрузках может случиться перелом арматуры.
- Серповидная. На поверхности таких изделий выступы нанесены под углом, что устраняет недостаток кольцеобразной конфигурации. Однако такой вид профиля имеет свой минус, потому что в данном случае наблюдается не такое прочное сцепление с застывшим раствором.
- Смешанная. Этот профиль является оптимальным, потому что в нем отсутствуют оба вида недостатков, присутствующие у кольцеобразной и серповидной арматуры. Однако изготовление таких изделий ведется по более сложной технологии, что увеличивает цену на продукцию.
Все три типа рифленых профилей находят широкое применение при строительных работах. Они являются незаменимым материалом в случае необходимости создания надежных железобетонных конструкций.
Разновидности по способу изготовления
Производителями выпускается арматура, которая может изготавливаться двумя способами:
- Горячекатаный. В качестве исходного материала для изготовления стержней горячекатаным способом используются стальные болванки прямоугольного профиля. Техническим языком они называются «блюмом». На первом этапе такие заготовки разогреваются в печи до пластичного состояния, а затем прогоняются через прокатный стан, в котором установлена серия валков. На последней операции формируется требуемое сечение арматуры. В результате получается конечная продукция, обладающая высокой прочностью. Такая арматура может быть использована в местах, где присутствует большая нагрузка.
- Холоднодеформированный. Кроме горячего способа изготовление арматуры также ведется и механическим методом. Получаемые изделия формируются без предварительно нагрева. В качестве исходного материала используется моток проволоки, которая также пропускается через систему волков. Постепенно она формируется в арматуру нужного диаметра. Перед отправкой потребителю полученная продукция разрезается на мерные заготовки. Изготовленная холоднодеформированным методом арматура хорошо сваривается, поэтому из нее можно изготавливать каркас для железобетонных изделий. Также стержни обладают красивыми эстетическими качествами, поэтому часто идут на создание различных архитектурных форм.
Каким бы способом не изготавливалась арматура, она всегда остается востребованной в различных отраслях народного хозяйства.
Разделение по материалу
В зависимости от исходного материала, арматура разделяется на следующие группы:
- Из углеродистой стали. В качестве исходного материала используется сплав, в котором основными элементами являются железо и углерод. В том случае, когда процент углерода увеличивается, существенно повышается прочность арматуры. При этом у нее понижается способность сопротивляться излому, поскольку появляется хрупкость. Кроме того, повышенное присутствие в арматуре углерода усложняет процесс сварки.
- Из легированной стали. В этом случае кроме углерода еще добавляются хром, титан, марганец, молибден, вольфрам. По количественному составу они могут присутствовать в разном процентном содержании, а их добавление ведется с учетом того, на какие характеристики делается упор в данном изделии. Арматура из легированной стали относительно хуже поддается сварке.
Не во всех случаях для работы следует использовать арматуру с легирующими добавками, поскольку ее цена значительно выше. Часто свойств обычной углеродистой стали для конструкции бывает вполне достаточно.
Арматура по назначению
Во время создания каркаса каждая разновидность прутьев занимает в нем определенное положение. Здесь арматура различается по значению:
- Рабочая. Такая арматура используется в местах расположения длинных конструкций. К ним относятся ленточные фундаменты, плиты перекрытия, вертикальные колонны. Стержни же укладываются вдоль длинных сторон сооружения. Делается для того, чтобы они воспринимали на себя растягивающие усилия и тем самым повышали прочность конструкции.
- Распределительная. Такие изделия носят вспомогательные функции. Они укладываются в местах, где уже присутствуют основные стержни с целью ужесточения каркаса. Делается для того, чтобы возникающие нагрузки равномерно распределялись между всеми элементами строительной конструкции.
- Монтажная. Задачи этой арматуры состоят в обеспечении точности формы каркаса на протяжении его транспортировки, установки в опалубку и последующей заливке раствором. В качестве исходного материала, как правило, используется рифленая арматура.
Разделение арматуры по назначению является важным моментом, поскольку в каждом конкретном случае она должна обладать определенными характеристиками.
Композитная арматура
Альтернативой стальным аналогам выступает композитная арматура. В зависимости от материала изготовления, она разделяется на следующие виды:
- Стеклокомпозитная. В ее состав входят стекловолокно и специальные смолы.
- Базальтокомпозитная. Основой является базальт, который расплавляется и вытягивается в тонкие волокна.
- Комбинированная композитная. Это стекловолокнистые стержни, покрытые сверху пластиковой намоткой.
- Углекомпозитная. В состав арматуры входят углеродные нити, толщина которых составляет 3-5 мкм.
- Арамидокомпозитная. Эти детали, основу которых составляют полиамидные молекулярные цепочки. Прочность и надежность изделиям придают возникающие во время процесса формовки водородные связи.
Арматура относится к популярному материалу, который находит применение во множестве отраслей промышленности и в быту. Причина состоит в высоких качественных характеристиках прутков, простоте их изготовления и невысокой цене. Большинство строительных конструкции невозможно представить себе без арматуры, поскольку заменить ее другими изделиями нельзя. Именно поэтому спрос на арматуру остается постоянно высоким.
Промышленные виды и типы фундаментов
Прочность и надежность любого сооружения зависит от надежности фундамента и грунтового основания.
Стоимость фундамента в затратах на строительство сооружения составляет от 7 до 15%. Но при строительстве на местности со сложным рельефом, сильно обводненных почвах, с применением укрепления грунта, стен и так далее, стоимость может взлетать до 40%. Поэтому крайне важно подходить к выбору фундамента обдуманно и взвешенно.
От чего зависит выбор фундамента
Фундамент– это подземная часть здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от надземной части и передающая ее на грунтовое основание. Фундамент состоит из следующих элементов:
- Обрез – верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются наземные части здания.
- Подошва- нижняя плоскость, соприкасающаяся с грунтовым основанием
Состояние грунтов
Грунты– это геологические породы, залегающие в верхних слоях земли. Состоят из твердых частиц- зерен, разной размерности, по- другому- «скелета грунта», и пустот, заполненных атмосферным воздухом или частично водой.
Основанием называется толща грунта, непосредственно принимающая нагрузку от фундамента здания или сооружения.
Основания, способные воспринимать нагрузку без предварительного усиления грунтов, называют естественным. Основания, которые могут принимать нагрузку только после проведения мероприятий по усилению грунтов, называются искусственными.
В следствии давления, передаваемого зданием, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия. Под действием этих нагрузок грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные деформации называют осадкой, которые вызывают осадку фундамента.
Неравномерные деформации грунта, происходят в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, либо собственной массы, или других факторов. Например, замачивания просадочного грунта, подтаивания участков льда в грунте, называют просадкой. Такие деформации могут вызвать повороты фундаментов, вплоть до разрушения. Просадки основания недопустимы.
Для того, чтобы деформации не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции, не повлияли на условия эксплуатации, установлены предельные величины деформации основания и напряжения в грунте, возникающих под подошвой фундамента. Ширина и глубина напрягаемой зоны значительно превосходит ширину основания фундамента. Но на глубине равной шестикратной ширине подошвы фундамента грунт уже не испытывает напряжений.
Если грунты-основания, в пределах сжимаемой толщи, не обладают необходимой несущей способностью, например, насыпные грунты, торфяники, рыхлые песчаные и суглинистые грунты с большим содержанием органических осадков, то их искусственно укрепляют или применяют фундаменты, передающие нагрузки на нижележащие прочные грунтовые основания.
При проектировании промышленных фундаментов обязательно учитываются предельные состояния грунтов по двум группам:
- Несущей способности
- Деформации
Глубина заложения фундамента
На показатель глубины заложения строительного основания влияют факторы:
- Эксплуатационное назначение строения
- Архитектурные особенности сооружения
- Нагрузки: статические и динамические
- Уровень и состояние грунтовых вод
- Глубина заложения коммуникаций и фундаментов соседних строительных конструкций
- Характер грунтов
- Уровень промерзания почвы
- Рельеф местности строительной площадки
Какие существуют нагрузки на фундамент
При расчете параметров основания будущего здания максимально учитываются всевозможные нагрузки. Нагрузки на фундамент делят на постоянные и переменные.
Постоянные нагрузки:
- Вес строительных материалов для возведения стен, материалы окон и дверей
- Вес перекрытий.
- Кровля.
- Лестничные марши
- Вентиляционное и санитарно- техническое оборудование
- Станки, подъемные механизмы и другое стационарное оборудование
Переменные нагрузки:
- Ветровая нагрузка.
- Нагрузка снежного покрова.
- Динамические нагрузки от прилегающих автомобильных дорог, аэропортов, соседних промышленных зданий.
- Вес людей работающих, проживающих и обслуживающих здание.
- Вес мебели, мобильного оборудования.
Требования к фундаментам
К строительным основаниям предъявляются те же, либо более строгие требования, что и к возводимым на них строениям. Поэтому срок службы фундамента не может быть менее срока эксплуатации здания или сооружения.
- Прочность.
- Устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы.
- Инертность к воздействию агрессивных грунтовых вод.
- Стойкость к климатическим факторам таким как морозостойкость, пучению грунтов при замерзании.
- Соответствие по долговечности сроку службы здания.
- Экономичность.
- Индустриальность – это возможность производства конструктивных элементов промышленным способом.
Исходя из вышеперечисленных требований выстраиваются принципы проектирования строительных оснований, а именно:
- Расчет фундаментов строений производится по предельным состояниям независимо от вида и типа строительного основания, опираясь на данные геолого-инженерных изысканий.
- Учет взаимодействия всей системы - грунт, строительное основание и надфундаментные несущие сооружения: стены, балки, перекрытия.
- Всесторонний подход при отборе типа фундамента: оценка работы грунтов на основе инженерно-геологических условий на строительной площадке; степени реакции несущей конструкции здания или сооружения на неравномерные деформации грунта.
Проектирование фундаментов
Проектировать строительные основания должны специалисты высокого профессионального уровня. Цена ошибки, допущенной при проектировании, может быть очень высока. К проектированию фундамента следует приступать только тогда, когда на руках имеются все вводные данные: результаты инженерно- геологических исследований, подробный проект надфундаментной части здания или сооружения. Приведенные факторы указывают на сложность выполнения проектирования оснований и фундаментов. Поэтому бывает трудно однозначно решить с выбором рационального типа фундамента, не приняв во внимание несколько возможных, конкурирующих вариантов. Окончательное решение следует принимать на основе технико-экономического сравнения рассматриваемых вариантов оснований и фундаментов. При этом необходимо учитывать финансовые затраты на подготовительные работы, проектировку и строительство; долговечность конструкции, материалоемкость, индустриальность изготовления, трудоемкость, возможность проведения работ в холодное время года. Важно учесть момент сохранения естественной структуры грунтов основания во время производства земляных работ.
Вариантное проектирование оснований и фундаментов рекомендуется выполнять в такой последовательности:
- Наметить возможные, конкурирующие варианты оснований и фундаментов с учетом инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных особенностей здания или сооружения и действующих нагрузок.
- Рассчитать выбранные варианты оснований и фундаментов в стадии технического проекта, отобрав наиболее нагруженные фундаменты.
- Провести технико-экономическое сравнение вариантов и выбрать из них наиболее рациональный.
Классификация фундаментов
Фундаменты классифицируют по признакам.
По форме в плане:
- Ленточные
- Столбчатые
- Сплошные (плитные)
- Свайные
По виду материала:
- Бетонные
- Железобетонные
- Бутовые
- Бутобетонные
- Кирпичные
- Деревянные
По характеру работы под нагрузкой
- Жесткие. Такие фундаменты испытывают преимущественно сжатие, и в которых не возникает деформации изгиба. Производятся из природного камня и цементного раствора. Например, бутобетон или бетон.
- Гибкие. Работающие как на сжатие, так и на изгиб. В строительстве подобных фундаментов применяют железобетон.
По способу производства:
- Сборные
- Монолитные
По глубине заложения
- Мелкого заложения. Как правило, это до двух метров, но выше точки промерзания грунта
- Глубокого заложения. Ниже точки промерзания грунта.
Виды и типы фундаментов
Ленточные
Применяют на сухих, прочных грунтах. Ленточные фундаменты могут быть как сплошными, так и прерывистым. В разрезе могут представлять собой прямоугольник, трапециевидную форму, либо ступенчатую конструкцию.
- Сборные. Состоят из железобетонных блоков, блоков-плит, фундаментно-стеновых блоков. Блоки- плиты или блоки-подушки выпускаются прямоугольной или трапециевидной формы. Укладываются на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 100 мм. В целях сокращения расхода бетона и снижения массы фундамента применяют пустотелые блоки с узкими сквозными или широкими замкнутыми пустотами. Размеры блоков подушек принимают: по ширине от одного до трех метров; по длине от 1,2 до 3 метров; по высоте 0,3 метра и 0,5 метра
- Монолитные. Представляет собой армированную бетонную конструкцию, проложенную под несущими и ограждающими стенами здания. Может быть выполнен как с мелким заглублением, так и с заглублением ниже уровня промерзания почвы. Позволяет, как и сборный ленточный фундамент, предусмотреть в проекте сооружения подвальные помещения и цокольный этаж.
Все типы ленточных фундаментов подлежат обязательной защите от дождевых и талых вод. С этой целью по периметру наружных стен делают отмостку из асфальта или бетона или сборных железобетонных плит. Ширина отмостки должна быть не менее 0,5 метра, с уклоном от здания 2-3%. Однако, в любых грунтах содержится капиллярная влага. Влага проникает в тело фундамента и поднимается к зоне сопряжения с элементами надземной части строения. Чтобы не допустить поступление влаги на границе фундамента со стенами устраивают гидроизоляцию.
За неправильным осуществлением работ по устройству гидроизоляции и отведению внешних вод неминуемо кроется разрушение фундамента. Увеличение влажности станет причиной вымывания раствора из соединительных швов, отслоения штукатурки, коррозии арматурного каркаса.
Столбчатые фундаменты
Устраиваются в тех случаях, когда нагрузка от здания вызывает давление на грунт меньше нормативного (малоэтажное промышленное строительство), либо под колонны. Бывают сборными и монолитными. Под зданиями с несущими стенами столбчатый фундамент располагают под углами, под простенками и через 3-5 метров на глухих участках стен. По фундаменту прокладывают балки из сборного или монолитного железобетона.
Столбчатые фундаменты применяют для отдельно устанавливаемых столбов, колонн при строительстве, как одноэтажных, так и многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Колонный каркас опирают на железобетонные блоки стаканного типа или блок- стакан.
Монолитный столбчатый фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Высота ступени составляет 0,3 или 0,45м. Подколонники устанавливают на плиту по цементно-песчаному слою. Высота блок-стакана 1,5 и 1,8 метра до 4,2 метра с градацией через 0,6 метра. Размеры подошв в плане составляют от 1,5 на 1,5 метра до 6,6 на 7,2 с модулем 0,3 метра.
Сплошные фундаменты
При очень слабых грунтах и значительных нагрузках в строительстве применяют сплошные фундаменты или иначе- плитные. Они представляют собой сплошную железобетонную плиту под всей площадью здания. Имеют плоскую или ребристую конструкцию. Применяется в строительстве сооружений без подвалов и цокольных этажей. Плитный фундамент отличается высокой надежностью. Поэтому может применяться на любых видах грунтов. Экономически неоправданно использование плитного фундамента на местности с большим уклоном. Устройство плитного фундамента является затратным, так как подразумевает значительный объем земляных работ и использования большого количества строительных материалов. Конструктивно плитный фундамент представляет из себя многослойную структуру.
- Работы по обустройству сплошного фундамента начинают с выборки слоя почвы и подготовки котлована.
- Площадь котлована утрамбовывают. Затем кладется песчаная или гравийно-песчаная подушка. Она служит для гашения вибраций, отведения грунтовых вод, противодействует пучению.
- Прокладывают геотекстиль для армирования и противодействию заиливания подушки. В зависимости от толщины подушки геотекстиль можно прокладывать между слоями, для улучшения армировки.
- Для выравнивания основы проводят бетонную подготовку жидким раствором. Таким образом выравнивается горизонтальный уровень, что необходимо для правильной установки железобетонного каркаса и улучшается гидроизоляция.
- Гидроизоляция. Гидроизоляционные материалы предотвращают капиллярный подсос влаги
- Железобетонный армирующий каркас. Представляет собой взаимосвязанную конструкцию из арматуры. Каркас предотвращает растрескивание бетона и обеспечивает высокую стойкость к деформациям.
- Бетонный массив. Толщина его зависит от расчетных характеристик здания.
Дополнительно, в зависимости от характера грунтов может монтироваться дренажная система и выполняться утепление для противодействия промерзанию почвы.
Свайные фундаменты
Свайным называют фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используется свая. Он состоит из свай и объединяющей их жесткой связи- ростверка, либо плиты- перекрытия. В соответствии с этим свайные фундаменты бывают:
- Ростверковые
- Безростверковые
Сваи располагают под зданием по аналогии со столбчатым фундаментом, но с меньшим шагом, который определяют расчетом.
Свайные фундаменты применяют там, где необходимо передать значительные нагрузки на слабые водонасыщенные грунты. Когда производство большого объема земляных работ для устройства основания под другие виды фундамента технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.
В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи могут располагаться:
- По одной. Под отдельной опорой.
- Рядами под стеновыми конструкциями
- Кустами. Под колоннами.
- Свайными полями. Под строениями малой площади со значительными нагрузками.
По виду материала сваи выпускают:
- Бетонные.
- Железобетонные.
- Стальные
По способу изготовления и погружения в грунт сваи делят на:
- Забивные. Погружают методом забивки, вдавливания, вибрации и ввинчивания
- Набивные. Относятся к группе монолитных. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона, с помощью специальных обсадных труб, которые погружаются в предварительно сформированную скважину. Применяют такой тип фундамента при больших нагрузках. Диаметр сваи может достигать 1000 миллиметров, а глубина заложения 20 метров и более.
По характеру работы в грунте сваи делятся на два типа:
- Висячие. Не достигают плотного грунта. Принимаемую нагрузку передают за счет сил трения между их боковой поверхностью и грунтом.
- Сваи-стойки. Такие сваи проходят через слабый грунт и нижним концом опираются на прочное основание, передавая на него всю нагрузку от строения.
Отличие фундамента промышленного от частного
Основное отличие промышленных фундаментов, в том числе и фундаментов гражданского многоэтажного строительства, от фундаментов частного малоэтажного строительства заключается в том, что промышленные объекты производят значительно большую нагрузку на строительное основание. Промышленные фундаменты многоэтажных зданий часто испытывают нагрузки не только на сжатие, но и на растяжение, скручивание, смещение. Поэтому промышленные фундаменты отличаются большей прочностью, массивностью, более высокими требованиями к материалам, и дороговизной.
Теплоизоляция
Одной из важнейших задач, которую приходится решать при возведении зданий и сооружений, признается применение эффективной термозащиты. Появление новых теплоизоляционных материалов решило массу проблем энергоэффективности строений. Массовое использование утеплителей позволило оптимизировать расходы на строительство, увеличить срок эксплуатации зданий, улучшить микробиологические показатели, помогло формировать и поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений здания.
До середины двадцатого века теплоизоляция применялась в строительстве не повсеместно. Поэтому, чтобы температурный режим в здании был комфортным для работы и проживания людей, приходилось возводить дома и сооружения с толстыми стенами и массивными перекрытиями. Например, дома «сталинской» застройки. При таком типе строительства многоэтажных зданий нагрузка на фундамент была колоссальной. Основание дома проектировалось с учетом громадных напряжений и использованием больших затрат стройматериалов. В результате постройка требовала больших финансовых вложений. На смену мастодонтам «сталинской» архитектуры пришли «хрущевки». На Втором Всесоюзном съезде строителей Н.С. Хрущев резко раскритиковал существующие концепции в строительстве и назвал расточительством существующие методы. И курс был взят на железобетонные конструкции. Такие дома имели низкую энергоэффективность, плохо отводили водяные пары, формировали внутри неблагоприятный микроклимат. Стены, углы часто покрывались плесенью и собирался конденсат. Перестройка экономики страны на рыночные рельсы внесла существенные изменения в технологию строительства. Застройщик стал задумываться об уменьшении затрат на материалы путем облегчения фундамента, стен и кровли, но без снижения показателей теплопотерь. Решить эту задачу помогает использование теплоизоляции.
Классификация теплоизоляционных материалов
К современным теплоизоляционным материалам предъявляют жесткие требования. Теплоизоляция дома должна быть энергоэффективной, легкой, экологичной, обеспечивать звукоизоляцию и паро- проницаемость, не быть гигроскопичной и горючей. Теплоизоляцию классифицируют по нескольким признакам.
По принципу действия:
- Отражающая. Действие выстроено на отражении инфракрасных лучей от поверхности изоляции обратно в помещение.
- Предотвращающая. Предотвращает изменение температуры, как холода, так и тепла, благодаря низкой теплопроводности.
По назначению:
- Промышленная. Применяется для тепловой изоляции промышленного оборудования: фильтров, емкостей, термонагруженных объектов
- Строительная. Используется для тепловой изоляции и снижения теплопотерь при строительстве зданий и сооружений, в том числе частного строительства.
- Трубная. Предназначена для снижения теплообмена между внешней средой и инженерными коммуникациями. Бывает «горячего» применения, когда температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха; «холодного» - температура носителя ниже температуры окружающего воздуха.
По материалу изготовления:
- Органические. Производят из органического сырья природного происхождения: древесины, торфа, сельскохозяйственных отходов и тому подобного; и сырья, полученного в результате органического химического синтеза: пенополистирол, пенополиуретан, поливинилхлорид и другие. Недостатком теплоизоляции из природных материалов служит влагопроницаемость, склонность к разложению, горючесть.
- Минеральные. Неорганические теплоизоляционные материалы изготавливают из расплавов шлаков- отходов металлургической промышленности, и некоторых геологических пород. К минеральным утеплителям относят минеральную вату, стекловолокно, вспененное стекло, обработанный перлит, ячеистый бетон.
- Смешанные или композиционные. К ним относят различные смеси на основе асбеста, перлита, вермикулита.
По внешнему виду теплоизоляция бывает:
- Шнуровая, рулонная: жгуты, маты, шнуры.
- Штучная: блоки, полые цилиндры, кирпичи, сегменты, маты, плиты.
- Сыпучая: перлит, вермикулит.
- Рыхлая: все виды ваты.
По структуре:
- Ячеистые. Пенобетон, пенопласт, пеностекло, вспененный полиэтилен и другие.
- Волокнистые. Стекловата, все виды минеральной ваты.
- Зернистые. Перлитовый песок, вермикулит.
По жесткости:
- Мягкие.
- Жесткие.
- Полужесткие.
- Повышенной жесткости.
По теплопроводности классифицируют на три класса:
- А- малой теплопроводности.
- Б- средней теплопроводности.
- В- повышенная теплопроводность.
По степени горючести:
- Сгораемая
- Несгораемая
- Трудносгораемая
- Трудновоспламеняющаяся
Основные характеристики теплоизоляции
Чтобы ответить на вопросы, для каких целей подходит тот или иной утеплитель и как сориентироваться в многообразии предлагаемых материалов, необходимо знать и понимать на какие характеристики следует обратить внимание при выборе.
Коэффициент теплопроводности - показатель способности материала передавать энергию от более нагретого участка к более холодному. Чем ниже этот показатель, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает утеплитель. На теплопроводность влияют плотность материала, расположение и количество пустот, а также паропроницаемость и влагопоглощение. От теплопроводности зависит термическое сопротивление здания или сооружения. То есть насколько хорошо строение сохраняет тепло зимой и комфортную температуру летом.
Паропроницаемость - возможность водяного пара в результате диффузии проникать в толщу строительной конструкции с более нагретой стороны в менее нагретую до выравнивания парциального давления. К показателю паропроницаемости косвенно привязана важная строительная характеристика - точка росы. Это точка в строительной конструкции, в которой осуществляется переход влаги из газообразного состояния в жидкое- конденсация. Точка росы поддается расчету при проектировании. Желательно, чтобы точка росы находилась в толще несущей стены или в паронепроницаемом утеплителе. Конденсат в волокнистых утеплителях, обладающих хорошей паропроницаемостью противопоказан, так, как ведет к накоплению влаги и снижению изолирующих свойств.
Гигроскопичность или влагопоглощение- способность материала впитывать влагу и удерживать ее. Чем выше этот показатель, тем быстрее теплоизолятор утрачивает свои теплоизоляционные качества.
Плотность – это масса вещества в определенном объеме. Чем ниже плотность, тем легче материал и тем меньше нагрузка на возводимую конструкцию.
Экологичность. Показатель экологичности очень важен для сохранения здоровья. Утеплитель не должен вызывать аллергии, оказывать воздействия на кожу, дыхательные пути.
Огнестойкость. Способность материала выдерживать воздействие высокой температуры и пламени без потери своих свойств. Рассчитывается в минутах.
Прочность - реакция материала на различные виды деформации без потери и ухудшения его целостности и заданных свойств.
Назначение теплоизоляционных материалов
Какую теплоизоляцию выбрать зависит от конкретных целей утепления. В строительстве разделяют теплоизоляцию кровли, перекрытий, стен, внутренних перегородок, фундамента.
Капитальные стены утепляют снаружи, для защиты от промерзания и влаги. Если стена из кирпича или бетона для утепления отлично подходят пенополистирольные плиты или по-другому, экструзионный пенополистирол. 5 см. такого утеплителя приравниваются по теплопроводности к 70 см. кирпича. Этот утеплитель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, негигроскопичен, обладает низкой паропроницаемостью и высокой прочностью на сжатие. Все это делает его долговечным. Срок его службы обуславливается сроком эксплуатации здания. Прост и удобен в монтаже. Экологичность подтверждена сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями.
Получают материал смешиванием гранул полистирола при повышенной температуре и давлении, с введением вспенивающего агента, и последующим выдавливанием из экструдера.
Предшественником экструдированного пенополистирола выступает пенопласт. Производятся материалы из одного и того же сырья, но по разным технологиям. Экструдированный пенополистирол выигрывает у пенопласта по показателям прочности, влаго- и- паропроницаемости.
Деревянные стены из бруса утепляют «дышащими» утеплителями. К ним относят минеральные ваты на основе базальтового утеплителя – «каменная вата», стекловолокна- «стекловата»
Каменная вата производится путем плавления камня при температуре 1500 0С. В результате этого получается подобие вулканической лавы, которую при помощи центробежной силы и резкого охлаждения превращают в волокна будущего утеплителя. Для получения каменной ваты подходят не все камни. В качестве сырья используют изверженные горные породы габро-базальтовой группы, отличающейся своей высокой прочностью. Каменная вата характеризуется повышенной огнестойкостью, низкой теплопроводностью. 5см. каменноватной плиты приравнивается по теплопроводности к 15 см стены из бруса, 80 см. стены из полнотелого кирпича или 2 м. железобетона. Выпускают каменную вату в виде мягких, жестких плит, матов и формованных изделий.
Стекловата производится по схожей технологии, но сырьем служат отходы стекольной промышленности. Стекловата имеет отличные показатели по теплопроводности. Но не лишена недостатков. Как и все виды минеральных ват склонна к накоплению влаги. При монтаже требуется обязательная защита кожи и органов дыхания от стеклопыли.
Минеральные ваты необходимо защищать от водяного пара пароизоляционной мембраной, проводящей пары влаги только в одну сторону. Очень важно не перепутать сторону, которая должна быть обращена к утеплителю.
Бывают ситуации, когда внешнее утепление невозможно. Тогда прибегают к внутренней теплоизоляции. Выполняя работы, необходимо строго придерживаться правил по внутреннему теплоизолированию помещений, чтобы не навредить элементам строительной конструкции и исключить негативное воздействие на микроклимат и воздухообмен. В противоположность наружному утеплению, где допускается использование паропроницаемого утеплителя, при внутреннем необходимо исключить попадание паров влаги в теплоизолирующий материал. Для этого используют паронепроницаемый утеплитель или монтируют сплошную пароизоляционную защиту. Допускается использование минеральных ват, пенополиуретана, графитового пенополистирола- пенопласт, с вкраплениями гранул, окрашенных графитовой краской. Графитовая краска хорошо отражает тепловое излучение. Внутреннее утепление невозможно без качественной вентиляции. Отсутствие вентиляции неизбежно приведет к повышению влажности в помещении, образованию конденсата, развитию плесени.
Методика теплорасчетов внутреннего и наружного утепления приведены в СП23-101-204 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Перегородки, деревянные перекрытия. В качестве утеплителя перекрытий хорошо подходят стекловата и минеральная плита, вспененный полиэтилен, эковата, жидкий утеплитель.
Эковата- рыхлое целлюлозное волокно, изготавливаемое из макулатуры с добавками из антисептиков и антипиренов. Структура материала позволяет применить механический метод утепления. При утеплении кровли, перекрытий, стен в каркасных домах эковата подается с помощью выдувных машин по шлангу в каркасную конструкцию между стропил или стоек стен за пленку. При этом волокна утеплителя поступают в самые труднодоступные полости и зазоры, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур. Поверхности утепленные эковатой «дышат» подобно деревянным, что способствует поддержанию микроклимата. Благодаря добавкам из антисептиков и антипиренов, теплоизолятор относится к группе долговечных и трудновоспламеняемых материалов, не подвержен гниению и воздействию грызунов и насекомых.
К жидким утеплителям относят пенополиуретан и термокраски. Оба вида наносятся на поверхность напылением. Пенополиуретан при застывании образует пористую структуру. Дает отличное сцепление с поверхностью, позволяет изолировать труднодоступные места. Имеет низкий коэффициент теплопроводности. Но в крупных объемах строительства требуется применение специального оборудования, и квалифицированного персонала, что влияет на стоимость работ. Срок службы пенополиуретана более 40 лет.
Термокраски выпускают на акриловой или водной основе. В качестве наполнителя выступают частицы вспененного стекла, перлит, керамические микросферы, стекловолокно. Отличается от других видов утеплителя минимальной толщиной слоя. Слой толщиной в 1миллиметр термокраски обеспечивает термическую защиту как пятисантиметровый слой пенопласта. Может наноситься на внешние и внутренние поверхности, обеспечивать термозащиту в местах со сложной геометрией. Но имеет существенный недостаток – это цена.
Перечисленные материалы, за исключением термокраски, дополнительно играют роль шумоизоляции в помещении и снижают шумовую нагрузку на 40-50 Дб.
Фундаменты. Теплоизоляция фундамента необходима для предотвращения его промерзания, противодействию пучению грунтов и обеспечению лучшей гидроизоляции. Лучше всего на эту роль подходит экструдированный пенополистирол или напыляемый пенополиуретан. При чем плитный фундамент может быть утеплен только в процессе возведения. Последующий монтаж утеплителя не принесет должного эффекта. Чтобы избежать промерзания грунта и его пучения, вокруг дома создают отмостку с прослойкой теплоизоляционного материала.
Как правильно выбрать теплоизоляцию
При всем широком богатстве выбора на рынке теплоизоляционных материалов, существуют строгие критерии выбора теплоизоляции. Материал и толщину теплоизоляции определяют при помощи теплотехнического расчета. Утеплитель следует использовать строго по назначению. Если материал предназначен для фундамента, значит для фундамента, для утепления стен снаружи – значит именно таким образом применять материал. Необходимо учитывать требуется ли гидро- и- пароизоляция при утеплении и заранее продумать эти моменты. При производстве работ по утеплению важно знать, что изолировать от внешних температурных воздействий необходимо всю площадь поверхностей. Помимо утепления стен, уделяют особое внимание чердачным перекрытиям, так как через них теряется наибольшая часть тепла. Обязательно следует утеплять сложные геометрические поверхности и выступающие за утеплитель элементы. Иначе будут образовываться мостики холода, которые значительно снижают эффект утепления. Швы в неволокнистых теплоизоляторах таких, как, например, пенополистирол, должны герметизироваться монтажной пеной.
Таким образом нельзя сказать однозначно точно: какой утеплитель лучше. К данному вопросу нужно подходить взвешенно и расчетливо. В каждом отдельном случае будет задействован конкретный вид теплоизоляции или комбинация теплоизоляционных материалов.