Выбор типа фундамента при строительстве газобетонных домов не столь широк, как при установке каркасников. Из-за уязвимости газобетонной кладки к подвижкам грунта, её нельзя опирать на металлический или деревянный ростверк, устанавливать такой дом на сборных малозаглублённых столбах или винтовых сваях. Наибольшей жёсткостью обладают монолитные конструкции, особенно сплошные. Рассмотрим, как выполняется армирование плиты фундамента, и какие нормативные требования при этом нужно учитывать.
Что такое армирование
Существует два основных типа нагрузок: на сжатие, и на растяжение, которые должен выдерживать фундамент, не подвергаясь разлому, крену, опрокидыванию и другим проблемам. Если бы речь шла только о сжимающих нагрузках, но с ними идеально справляется и простой бетонный монолит. На растяжение он работает хуже, поэтому в него и закладывается арматура.
Когда нагрузка становится для бетона критической, в работу включается металлический каркас. От того, насколько грамотно он смонтирован, зависит долговечность здания в целом, ведь кроме прочего на фундамент могут воздействовать ещё и силы морозного пучения. И потом, нагрузки-то неоднородные. Когда дом заведён под крышу, основное давление приходится по контуру плиты, а не в середине, так как кроме веса стен, начинают давить и конструкции кровли.
Стены и сами подвергаются неравномерным нагрузкам, так как им приходится сопротивляться идущему от стропил распору. Гасить распорные нагрузки должен железобетонный армопояс, заливаемый поверх стен, но весит он немало, и это тоже дополнительная нагрузка на фундамент. Более существенные нагрузки, воздействующие на контур плиты, стремятся отломить бетон - и это им удалось бы, если б не арматура.
Какое армирование нужно для плиты фундамента
Принцип армирования плиты зависит от её конструкционных особенностей. Обычная плоская плита для газобетонного дома не может иметь толщину меньше 250 мм, и должна армироваться объёмным каркасом. Он состоит из двух уровней рабочей арматуры, соединённых между собой поддерживающей арматурой в виде плоских каркасов или П-образных хомутов, арматурных подставок-лягушек.
Так как более высокая нагрузка приходится на контур плиты, в этой части армирование должно быть более интенсивным. Как вариант, проектировщики предусматривают для плиты дополнительный, увеличивающий статичность конструкционный элемент – рёбра жёсткости, которые могут быть направлены как вверх, так и вниз.
В обоих случаях выступы, имеющие вид ростверка или мелкозаложенного ленточного фундамента, основные нагрузки принимают на себя, для чего имеют собственный армирующий контур. Соответственно, горизонтальная часть может уменьшаться в толщине до 150 или даже 120 мм, и иметь менее интенсивное армирование.
Каркас в более тонкой горизонтальной части плиты может быть не объёмным, а плоским, в одном уровне, но он обязательно увязывается с арматурой выступающих элементов плиты. К примеру, плиты, проектируемые по шведской технологии (УШП), именно так и структурируют, что прекрасно видно на предлагаемом в качестве примера чертеже.
Выбор арматуры
Сколько должно быть арматуры, и с каким шагом она должна располагаться, определяется расчётом – всё зависит от суммы нагрузок, воздействующих на фундамент. Их традиционное армирование осуществляется с помощью стальной арматуры. В зависимости от состава она бывает:
- Углеродистой. Основные компоненты в ней – это железо и углерод, легирующих добавок очень мало.
- Низколегированной. Здесь легирующих добавок, роль которых играют такие металлы, как титан, ванадий, никель, медь, намного больше. Соответственно эта сталь обладает лучшими характеристиками – в том числе и меньше поддаётся коррозии.
Производство осуществляется по разным технологиям, в соответствии с чем, сталь подразделяется на такие продукты:
- Холоднотянутая - маркируется «В». Эта сталь должна сама по себе обладать высокой пластичностью, так как температурной обработке в процессе производства не подвергается.
- Горячего проката - маркируется «А». Здесь, наоборот, сталь обрабатывают в условии высокой температуры. Для фундаментов малоэтажных зданий используется именно она.
- Канат стальной арматурный, семипроволочный – маркируется «К». Представляет собой трос, свитый из проволочных жгутов. Применяют в основном при производстве предварительно напряжённых железобетонных конструкций.
Есть различия и в типе поверхности:
| Тип поверхности, фото | Особенности применения |
Гладкий профиль
|
Из-за отсутствия профиля гладкая арматура плохо сцепляется с бетоном, поэтому в качестве рабочей использоваться не может. Разве что, из таких стержней могут формироваться хомуты, за счёт которых задаётся высота или ширина каркаса (в основном в ленточных и набивных свайных фундаментах). |
Ребристая с кольцевым профилем (ГОСТ 57*81)
|
Этот вид арматуры для нашей страны можно считать традиционным, так как выпускается она по ещё советскому стандарту сорокалетней давности. В сечении стержня можно видеть два продольных выступа, соединяемых между собой спиралевидными рёбрами. Линии спирали могут быть одно- или двухзаходными, в зависимости от диаметра арматуры. В устаревшей версии маркируется АIII, в современной – А400. |
Ребристая с серповидным профилем (ГОСТ 52544*2006)
|
Эта арматура не только имеет другую форму профиля, но и выпускается по другому стандарту. У неё тоже имеются винтовые рёбра, но они не смыкаются в кольцо, а имеют промежутки и больше напоминают конфигурацию серпа. Промежутки сделаны для удобства сварки, хотя при желании эту арматуру можно и вязать. Маркируется А500 и А 500С. |
Комбинированная
|
Смешанный профиль введён с целью получения повышенного сцепления стержней с бетоном, и только для арматуры А500. Это, кстати, позволяет определить класс арматуры визуально. |
А может выбрать композитную?
В последние годы всё большую популярность приобретает композитная арматура. Этим термином называют материалы из термопластичных полимеров, наполненных волокнами или крошкой стекла, кварца, базальта, угля. Их главными достоинствами являются: меньший, чем у стали вес; неподверженность коррозии и высокая прочность на разрыв, в 2-3 раза превышающая аналогичный показатель металлической арматуры.
Изначально композитные материалы создавались для авиации и космонавтики, но как только появилась возможность формировать на неметаллической арматуре рельеф методом протяжки (технология пултрузии), такую арматуру стали широко использовать в гражданском и промышленном строительстве. Существует несколько видов композиционных материалов, но широкое применение в виду более низкой стоимости получили только два из них: стеклопластик и базальтопластик. Формирование рельефа у композитных стержней осуществляется по тому же принципу, что и у стальных.
Обратите внимание: Тонна стеклопластиковой арматуры стоит дороже стальной раза в четыре, и это часто отпугивает несведущего покупателя. На самом деле получается более выгодно: у композита меньший вес, а из-за более высокой прочности на разрыв, для каркаса вместо диаметра 12 мм можно брать 8 мм. Так что, в этой тонне получается арматуры намного больше.
Многие усомнятся, что пластик может оказаться более прочным, чем металл, но это так. У стальной арматуры предел текучести составляет 400-500 мПа (отсюда и маркировка А400 или А500), а у композитных стержней этот показатель составляет минимум 1200 мПа. Единственно, в чём металл превосходит композит, так это в том, что его модуль упругости выше в 50 раз и не зависит ни от температуры окружающей среды, ни от нагрузок.
По этой причине в строительстве зданий и сооружений повышенного класса ответственности композитную арматуру не применяют. Жилые дома, в том числе многоэтажные (кроме высотных), относятся к нормальному уровню ответственности, и тех свойств, что имеет композитная арматура, для них вполне достаточно. Если нужно, чтобы фундамент выдерживал больше нагрузок, достаточно лишь увеличить диаметр применяемой арматуры или уменьшить шаг её расстановки.
Как сделать армирование монолитной плиты
Перед тем, как приступить к устройству плиты, на объекте должны быть выполнены следующие работы:
- организована временная подъездная дорога и место стоянки спецтранспорта;
- предусмотрен отвод поверхностной воды;
- обозначена площадка для складирования арматуры или карт сеток, хранения монтажной оснастки;
- выкопан котлован (если дом с подвалом) или неглубокое земляное корыто, если плита поверхностная;
- завезена на объект арматура для каркаса и пиломатериал для опалубки в таком количестве, которое обеспечит бесперебойную работу минимум в двух сменах;
- выполнена геодезическая разбивка осей плиты;
- уложен геотекстиль и произведена засыпка противопучинистой песчаной подушки;
- залита бетонная подготовка и выполнена наплавная гидроизоляция, или уложен слой профилированной ПВХ-мембраны, поверх которой и будет устанавливаться каркас.
Очерёдность установки опалубки и монтажа арматуры зависит от того, будет ли сборка каркаса укрупнённой. Когда его собирают из отдельных стержней, щиты мешают соединять торцы стержней, поэтому опалубку устанавливают уже после того, как каркас будет собран. Если же остов плиты собирается из сетчатых карт, их проще укладывать в уже готовую опалубку. Крайние элементы каркасов крепят к щитам проволокой, через отверстия, просверленные в деревянных рейках.
Чертеж, схема армирования
На выбор схемы армирования фундамента оказывают влияние такие характеристики:
- Толщина плиты. Если она меньше 150 мм, в монолит закладывается всего один ряд сетки, состоящей их продольных и поперечных стержней. При большей толщине плиты уровней армирования два. В обоих случаях должен быть предусмотрен защитный слой бетона снизу 75 мм, по бокам и сверху – 35 мм. Если под плитой есть подбетонка, толщина нижней защитной оболочки может быть тоже 35 мм.
- Суммарная нагрузка. Состоит их общей массы дома, снеговых и полезных нагрузок.
- Тип грунта на участке и его несущая способность. Доподлинно выяснить это можно только с помощью проведённого исследования.
- Диаметр рабочих стержней. Для плит, у которых одна сторона имеет размер менее 3-х метров, можно брать стальную арматуру d10 мм. Для остальных плит арматура берётся не менее d12 мм.
- Шаг арматуры в сетках. Он зависит от толщины плиты: согласно требованиям СП в плитах толщиной до 150 мм шаг составляет максимум 200 мм; в более толстых плитах расстояние между осями рабочих стержней может достигать 400 мм.
Важно: При выборе конкретного шага нужно руководствоваться таким требованием: расстояние между стержнями не может превышать толщину плиты больше чем в 1,5 раза. В зонах, воспринимающих наибольшие нагрузки, размер ячейки в сетке должен уменьшаться вдвое.
Расчет диаметра и количества арматуры
Существует такое понятие, как процент армирования конструкции. Если он окажется ниже минимально допустимого, монолит будет работать как простой бетон. Чтобы он стал железобетоном, свою роль должна играть арматура, поэтому правильный подбор сечения стержней имеет наибольшее значение.
Согласно требованиям СНиП 2.03.01, минимальный процент арматуры в железобетоне составляет 0,05% от площади сечения монолита в растягиваемых зонах, и 0,1-0,25 % - во внецентренно сжатых. Если же арматура располагается равномерно по всему контуру сечения, этот процент должен увеличиваться вдвое. Тем не менее, слишком переусердствовать тоже нельзя, арматура ведь не должна препятствовать проникновению бетона внутрь каркаса. Поэтому существует и максимальный процент армирования – 4%.
- Попробуем самостоятельно посчитать арматуру для плиты толщиной 250 мм под газоблочный дома размером 8*8 м. Так как 250 мм больше 150 мм, сетки должны располагаться в двух уровнях. Состоит сетка из продольных и поперечных стержней, их диаметр 12 мм, так как обе стороны фундамента длиннее 3-х метров.
- По упомянутым выше правилам шаг между стержнями в плитах толще 150 мм может составлять до 400 мм, но за неимением профессиональных расчётов лучше всегда делать запас прочности. Поэтому возьмём шаг минимально возможный – 200 мм.
- Дом достаточно небольшой в плане, и если сделать внутренние перегородки из гипсокартона, усиления фундамента под ними не потребуется. Таким образом, у нас будет всего 4 стены по внешнему контуру плиты. Делать более частым шаг стержней в зонах их опирания не надо, потому что мы и так взяли минимальный размер ячейки, сделав запас прочности.
- Теперь считаем количество прутьев, необходимых для армирования. Плита у нас имеет квадратную форму, поэтому что вдоль, что поперёк получится одинаковое количество стержней. Вычитаем из размера фундамента толщину защитного слоя, и делим его на шаг ячейки: (800 см – 3,5 см х 2): 20 см = 40 стержней.
- Учитывая одинаковые размеры сторон фундамента, умножаем итог на 2 и получаем: 80 стержней нам нужно на один ярус. На два уровня армирования, соответственно, потребуется 160 прутов.
Стандартная длина стержневой арматуры либо 6 м, либо 11,7 м. Покупать придётся более длинные пруты, а их концы, оставшиеся после резки, можно использовать для изготовления хомутов для связки торцов или плоских каркасав, обеспечивающих требуемый отступ верхней сетки от нижней.
Подбор инструментов и материалов
Кроме общестроительного инструмента для разметки, отслеживания уровней, резки и гибки металла, при сборке каркаса понадобятся и несколько специальных, с помощью которых можно вязать арматуру проволокой.
- Крючок для вязки арматуры. Наиболее популярный инструмент, для использования которого нужно всего лишь немного набить руку. Представляет собой стальной крюк, укреплённый на деревянной или пластиковой рукоятке. Разброс цен очень большой, от 150 до 1100 руб, что зависит от размера, материала и конфигурации инструмента.
- Вязальный пистолет на аккумуляторе. Любой механизм всегда упрощает ручную работу, в том числе и этот. Внутри похожего на дрель пистолета уже есть катушка с проволокой, нужно только нажать на рычаг и «выстрелить». На одно соединение уходит даже меньше полминуты, поэтому данный инструмент идеален для такой работы. Жаль только цена «кусается» (70-200 тыс. руб), поэтому покупают вязальный пистолет только для профессионального использования.
Кроме высокой стоимости есть и ещё минусы: невозможность работы в труднодоступных местах; проблема вязки стержней большого диаметра; сложность устранения ошибки. Так что крючок должен быть под рукой в любом случае.
- Шуруповёрт. Этот инструмент в любом случае присутствует на объекте, так как является общестроительным. Можно его использовать и для вязки арматуры, если установить самодельный крючок, сделанный из шиферного гвоздя. Удобнее всего пользоваться шуруповёртом, в котором есть функция регулировки скорости.
- Клещи. Многие мастера орудуют при вязке арматуры обычными клещами, делая скрутки более толстой проволокой. Этот способ позволяет экономить проволоку, но замедляет работы и быстро утомляет арматурщика. Хотя тут тоже всё зависит от навыков рабочего – если опыт есть, соединение выполняется за 4-5 секунд.
- Отожжённая проволока. Подбор проволоки зависит от размера арматуры - для стержней 12 мм лучше всего подходит проволока диаметром 1,2 мм.
- Фиксаторы. Для обеспечения заданной толщины защитной оболочки бетона, под первым рядом каркаса должны использоваться подставки-стульчики из пластика. Подставки можно использовать не заводские, а нарезать их из пластиковой водопроводной трубы диаметром 50 мм. В них нужно просверлить в них отверстия, чтобы подставку можно было привязать к арматуре. Использовать вместо пластиковых подставок обрезки арматуры или деревянные бруски запрещено.
Отступ прутов от вертикальных бортов опалубки обеспечивается за счёт фиксаторов-звёздочек или тех же отрезков трубы, только меньшего размера.
Процесс армирования
Монтаж арматуры должен производиться в такой последовательности, которая обеспечит ей правильное положение и качественное закрепление. Перед началом работ основание размечается, чтобы видно было, как раскладывать продольные стержни, отрезанные в необходимую длину. В нашем случае это: 8 м – 0,35*2 = 7,93 м. Стержни такой длины получатся цельными, и их не надо будет наращивать.
Между прутами сразу предусматривают заданный интервал, их выкладывают на подставки и фиксируют к ним проволокой. Для связки стержней в одной точке нужен кусок проволоки длиной 30 см, сложенный пополам. Нарезать её на нужные отрезки удобнее всего болгаркой. В среднем, на каркас плиты 8х8 м уйдёт не более 3,5 кг. Уложив поперечные стержни поверх продольных, можно приступать к выполнению соединений.
При использовании в качестве инструмента вязального крючка, можно применить разные способы, но простейший выглядит так. Проволока складывается вдвое и заводится под соединение. Крючок продевается в петлю и, захватив свободный конец, протягивает его. Петля затягивается, и концы проволоки скручиваются в несколько раз - больше 5 оборотов делать не стоит, чтобы не сломать узел.
Закончив сборку сеток первого уровня, на торцы стержней крепят П-образные элементы, которые свяжут нижнюю сетку с верхней в объёмную конструкцию. Чтобы исключить прогиб стержней в середине, под них с шагом 800 мм, устанавливаются арматурные подставки-лягушки.
Работа по вязке арматуры не сложная и вполне самостоятельно выполнимая, но будьте готовы к тому, что согнутая в течение длительного времени спина, и напряжённые колени, потом будут ныть несколько дней.
Ошибки монтажа – заключение
От того, насколько точно соблюдается технология армирования и заливки фундамента, зависит долговечность здания в целом. В сухих и прочных грунтах плита может формироваться даже без подстилающих слоёв и подбетонки, и некоторые застройщики думают, что и гидроизоляция под подошвой тоже не нужна – а это ошибочное мнение.
При заливке бетона в опалубку без барьера в виде хотя бы полиэтиленовой плёнки, бетон теряет влагу, которая впитывается в грунт. Грунт при этом только упрочняется, а вот прочность цементного камня ослабевает. К тому же, техническая плёнка или мембрана не даст впоследствии влаге, которая может легко подниматься вверх по капиллярам, впитываться в бетон. Именно в защиту арматуры предусматривается и бетонная оболочка определённой толщины.
Важно так же, чтобы элементы каркаса были правильно сопряжены и не смещались в процессе бетонирования. Если процент армирования рассчитан правильно, ваша плита без проблем простоит столько, сколько прослужит наземная часть дома.
