Защитный слой бетона для арматуры в фундаменте: выясняем необходимую толщину защитного слоя бетона

Толщина защитного слоя бетона для арматуры

Если защитный слой бетона сделать слишком тонким, то металл вскоре начнет портиться, а вместе с ним будет разрушаться и вся конструкция

Слишком толстый защитный слой дорого обойдется, поэтому очень важно знать требуемую толщину. Она может зависеть от:

• роли арматуры – продольная или поперечная, рабочая или конструктивная;
• нагрузки на арматуру – напряженная, ненапряженная;
• вида железобетонной конструкции – балки, плиты, опоры, фундаменты и т.д.;
• высоты или толщины сечения элемента;
• условия использования – в помещении, на открытом воздухе, при контакте с землей, в условиях повышенной влажности и т.д.

Выбор правильной толщины защитного слоя

Существуют специальные нормы (СНиП), с помощью которых можно определить нужную толщину защиты арматуры. Рассмотрим варианты, которые встречаются наиболее часто.

Для продольной ненапрягаемой арматуры или с натяжением на упоры толщина слоя защиты не должна быть меньше диаметра каната или стержня. Если стенки и плиты имеют толщину меньше 100 мм – минимальный защитный слой должен быть 10 мм; толщину больше 100 мм и в балках с высотой до 250 мм – 15 мм. Защитный слой балок высотой от 250 мм – 20 мм; фундаментов – 30 мм.

Напрягаемая продольная арматура в области передачи нагрузки с арматуры на бетон должна иметь толщину защитного слоя бетона не менее 2d (два диаметра) для арматурного каната или стальных стержней А-IV, Ат-IV; не менее 3d для стержней А-V, Ат-V, А-VI, Ат-VI. Причем минимум для арматурного каната – 20 мм, для стержней – 40 мм.

Если продольная напрягаемая арматура натягивается на бетон и располагается в каналах, то слой бетона (от поверхности до ближайшего канала) не должен быть меньше половины диаметра канала – 20 мм и более. При пучке стальных стержней диаметром, превышающим 32 мм, толщина будет соответствовать 32 мм и более.

Ремонт при образовании повреждений

В ходе эксплуатации железобетонных элементов на их поверхности могут появиться трещины, сколы и другие дефекты, нарушающие целостность защитного слоя. Причинами таких образований могут служить:

• нагрузки на конструкции, превышающие расчетную величину;
• непродуманное применение специальной строительной техники;
• возведение дополнительных этажей без изменения конструкции фундамента;
• давление пучинистых и подвижных грунтов.

Нарушение правил и технологий строительства почти всегда приводит к повреждениям. Восстановление целостности защиты возможно, но потребует дополнительных затрат.

Полный комплекс ремонтных работ должен включать:

• усиление бетонной конструкции;
• установку дополнительных поперечных элементов;
• заделку всех имеющихся трещин;
• реставрацию оббитых и раскрошившихся участков.

Работы производятся с использованием бетонных смесей и цементного раствора высоких марок. Для усиления устанавливается опалубка и доливается армируемый бетон С предварительной забивкой стальных анкеров в старую конструкцию.

Восстановление не должно производиться более чем 2-3 раза. В этих случаях требуется не ремонт отдельных элементов, а полная реставрация здания.

Разрушение: причины и факторы влияния

Конструкция может быстрее разрушаться из-за резких перепадов температуры.

Неправильно рассчитанный защитный пласт бетона значительно уменьшает эксплуатационные сроки сооружения и технические характеристики применяемого материала. При эксплуатации ЖБИ и ЖБК действует много негативных факторов, что способствуют разрушению:

• Химические. Из-за негативного воздействия различных химических веществ.
• Физические. К ним относятся перепады температур, периоды замерзания и оттаивания, атмосферные осадки.
• Механические. Силовая нагрузка, такая как удары, истирания, вибрации.

СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

(Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003)

10.3.1 Защитный слой бетона должен обеспечивать:

• совместную работу арматуры с бетоном;
• анкеровку арматуры в бетоне и возможность устройства стыков арматурных элементов;
• сохранность арматуры от воздействий окружающей среды (в том числе при наличии агрессивных воздействий);
• огнестойкость конструкций.

10.3.2 Толщину защитного слоя бетона следует принимать исходя из требований настоящего раздела с учетом роли арматуры в конструкциях (рабочая или конструктивная), типа конструкций (колонны, плиты, балки, элементы фундаментов, стены и т.п.), диаметра и вида арматуры.

Минимальные значения толщины слоя бетона рабочей арматуры (в том числе арматуры, расположенной у внутренних граней полых элементов кольцевого или коробчатого сечения) следует принимать по таблице 10.1.

Для сборных элементов минимальные значения толщины защитного слоя бетона рабочей арматуры, указанные в таблице 10.1, уменьшают на 5 мм.

Для конструктивной арматуры минимальные значения толщины защитного слоя бетона принимают на 5 мм меньше по сравнению с требуемыми для рабочей арматуры.

Во всех случаях толщину защитного слоя бетона следует также принимать не менее диаметра стержня арматуры и не менее 10 мм.

В однослойных конструкциях из легкого и поризованного бетонов классов В7,5 и ниже толщина защитного слоя должна составлять не менее 20 мм, а для наружных стеновых панелей (без фактурного слоя) — не менее 25 мм. В однослойных конструкциях из ячеистого бетона толщина защитного слоя во всех случаях принимается не менее 25 мм.

Таблица 10.1

Условия эксплуатации конструкций зданий — Толщина защитного слоя бетона, мм, не менее

• В закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности — 20
• В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) — 25
• На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) — 30
• В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий), в фундаментах при наличии бетонной подготовки — 40

10.3.3 Толщина защитного слоя бетона у концов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи напряжений (см. 9.1.11) должна составлять не менее 3d и не менее 40 мм — для стержневой арматуры и не менее 20 мм — для арматурных канатов.

Допускается защитный слой бетона сечения у опоры для напрягаемой арматуры с анкерами и без них принимать таким же, как для сечения в пролете для преднапряженных элементов с сосредоточенной передачей опорных усилий при наличии стальной опорной детали и косвенной арматуры (сварных поперечных сеток или охватывающих продольную арматуру хомутов), установленных согласно указаниям п. 10.3.20.

10.3.4 В элементах с напрягаемой продольной арматурой, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах, расстояние от поверхности элемента до поверхности канала следует принимать не менее 40 мм и не менее ширины (диаметра) канала, а до боковых граней — не менее половины высоты (диаметра) канала. При расположении напрягаемой арматуры в пазах или снаружи сечения элемента толщина защитного слоя бетона, образуемого последующим торкретированием или иным способом, следует принимать не менее 20 мм.

Несколько базовых правил

Принятие толщины защитного слоя бетона для арматуры – это процесс творческий, но требующий соблюдения точного расчета и тщательного обдумывания, поскольку от него зависит в последующем срок эксплуатации конструкций, а значит, надежность зданий и сооружений. Несколько основных правил:

• приведенные табличные данные актуальны для изготовления элементов сборных конструкций (если не оговорено иное). Для монолитного строительства значения следует увеличить на 5 мм;
• защитная прослойка не может быть менее, чем 1-2 диаметра арматуры, но и не менее 10 мм;
• при использовании конструктивной арматуры защитный слой из таблиц можно уменьшить на 5 мм.

Союз бетона и стали

Для начала нужно рассмотреть основные свойства сочетания двух материалов. Благодаря своим физическим характеристикам бетон дополняет сталь, защищает от коррозии, перегревов. А за счет арматуры в бетоне значительно повышается стойкость материала к общим и локальным деформациям, перепадам температур, правильно распределяются нагрузки.

Основные показатели прочности бетонных конструкций:

• Сжатие
• Растяжение
• Сдвиг

В разных состояниях материал демонстрирует иные значения данных параметров. Он очень прочен при сжатии, поэтому применяется при возведении перекрытий, выдерживающих постоянно сильное сжатие. Но если, кроме этого фактора, работает еще и растяжение, обязательно применяется железобетон, так как самостоятельно выдержать нагрузку бетон не может.

Армированный бетон обладает большим запасом прочности на растяжение, так как используемая в его производстве арматура сделана из прочной стали. При правильном соединении двух материалов они обеспечивают максимальные показатели, делая здания и сооружения прочными и долговечными.

Допустимые отклонения защитного слоя бетона

Допуск по защитному слою бетона определяется СНиП 3.03.01—87 «Несущие и ограждающие конструкции». Здесь указаны все возможные отклонения от заданных параметров. Перед тем, как рассчитать защитный слой бетона для арматуры, рекомендуется внимательно изучить данный свод правил

Мы лишь обратим внимание на наиболее важную таблицу

Особенности конструкции

Допустимая величина отклонения

Толщина защитного слоя бетона менее 15 мм и линейный размер поперечного сечения конструкции:

Толщина защитного слоя бетона более 20 мм и линейный размер поперечного сечения конструкции:

Защитный слой арматуры в бетоне по СНиП позволяет уберечь ваш фундамент от преждевременного разрушения и увеличит срок службы всего здания.

Применение фиксатора

При изготовлении разнообразных железобетонных изделий и в домостроении часто применяют вспомогательные фиксаторы. Их устанавливают, формируя требуемое расстояние между каркасом и опалубкой. Данный подход позволяет выполнить одинаковую толщину защитного слоя бетона для арматуры. Выпускают фиксаторы разной конфигурации и под различные диаметры металлических арматурных изделий.

Для опалубки плит перекрытий наиболее востребованным экземпляром считается фиксатор-стойка, для вертикальных конструкций (бетонирование стен, колонн) – вариант в виде звездочки.

Применение таких элементов упрощает процесс армирования, позволяет контролировать параметры бетонного защитного пласта.

Но даже при использование фиксаторов очень сложно, бетонируя, соблюсти точное расположение арматуры. Поэтому строительные нормы предусматривают максимально возможные отклонения, допустимые при формировании защитного слоя. Проверяют реальную толщину уложенного бетона специальным измерителем. Прибор точно определяет высоту пласта, расположение стержней каркаса, их диаметр и другие характеристики.

Поведение железобетона

Армированный бетон – это прочный и надежный материал, который используется в самых разных сферах строительства. В соответствии с поставленными задачами к армирующей системе предъявляют такие основные требования: хорошая механическая прочность, адгезия с , малогабаритность, небольшой вес, близость коэффициента линейного температурного расширения к показателям бетона, стойкость к влиянию компонентов раствора.

Стальные прутья и сетки в значительной степени улучшают свойства строительного материала, для чего бетон армируют практически всегда в процессе выполнения сложных работ. В основном усиливают балки, плиты и колонны.

Элементы, где есть нагрузки на бетон:

• Балки – напряжение однородное, растяжение больше действует на нижнюю часть, которую укрепляют каркасом, усиливая сопротивление растяжению и передачу его стали.
• Плита – опирается на 2 или 4 стороны, наибольшее растяжение посредине, сетку крепят с двух сторон, укрепляя их одинаково.

Армирование бетона осуществляется несколькими методами: дисперсное, с использованием сетки, монолитное (стержневое, каркасное). Обычно армируют фундамент, конструкции жилых домов, монолитные сооружения, перекрытия и т.д.

Виды арматур

Для армирования бетона используют сетки, монолитные и дисперсные конструкции. Они отличаются по эксплуатационным свойствам, поэтому в каждом конкретном случае выбирают конкретный тип арматуры. Их технические характеристики следующие:

• Монолитное. Такой тип армирования чаще всего используют при возведении железобетонных блоков в заводских условиях. Особенности строительства заключаются в каркасном монтаже прутьев. Они устанавливаются в один или несколько слоев. Между собой их соединяют проволокой поперек и по вертикали. За счет этого удается получить ячейки с шагом в 20 сантиметров.
• Дисперсное. Подобный тип армирования означает добавление в подстывший бетон мелкодисперсных компонентов – фибры. Материал делают из полипропилена, базальта, стали и стекловолокна. Подобный тип армирования на сегодняшний день получил наибольшую популярность.
• С помощью сетки. Большой популярностью пользуется армирование металлической сеткой. Установить ее очень просто. Подобную сетку делают из полимера, композита или железа. Материал легко приобрести в любом строительном магазине. Наибольшей популярностью пользуется композитная и полимерная сетки, которые практически не подвержены коррозии.

Использование готовых деталей для фиксации

Фиксаторы – это отличный способ усилить функциональные качества продукции без серьезного вмешательства в материал, а кроме того, весьма недорого. Ведь такие фиксаторы выполняются из твердого пластика, располагаются внутри монолита. И цена их зачастую на фоне общих трат за строительство, просто смешная.

Сейчас на рынке активно используют две модели. Одно имеет две стойки, которые поддерживают сетку. Другие обладают сразу массой стоек, направленных в разные стороны. Первый вариант используется реже. А вот фиксаторы со множеством стоек, напоминающие кольца, применяют повсюду. Их монтируют непосредственно на стержень, который в результате просто не дает двигаться внутренней металлической основе к опалубке. И, таким образом, снижает вероятность нарушения толщины, установленной регламент СП. Так, армирование защитного слоя бетона становится более простой процедурой. Которая не требует качественных расчетов, выверенной технологии. И легко применяется не в заводских, а в кустарных условиях.

Как обеспечить нужную толщину при заливке

Если изучить рекомендации, то станет ясно, что толщина бетонного слоя заложена в предварительных проектных расчетах и чертежах. Остается только соблюсти все требования практически.

Естественно, нижний ряд прутьев в фундаментной траншее необходимо поднять над поверхностью земли на определенную высоту. Полнейшую безграмотность проявляют рабочие, использующие вместо подпорных элементов обрезки пиломатериала. Древесина не отличается долговечностью и пропускает через себя влагу. В местах, где установлены подобные опоры, возникает коррозия.

В качестве подпорок разрешается использовать кирпичный или бетонный камень, но и такой вариант не является идеальным решением, так как не обеспечивает надежную герметичность.

Оптимальное решение – специальные стойки из полимерных материалов. Изготавливаются они по разным размерам, всегда можно подобрать подходящий вариант, соответствующий той или иной конструкции. Стоимость их по сравнению с расходами на строительные материалы достаточно приемлема. Кроме того, подобные элементы имеют полые конструкции, при заливке тоже заполняемые бетонным раствором.

Обозначение и основные свойства

Ни для кого не будет секретом, что бетон обладает низкой прочностью под действием растягивающих усилий, поэтому с целью укрепления бетона начали использовать его армирование. хорошо выдерживающее усилия на растяжение.Такое сочетание позволяет выдерживать высокие нагрузки на сжимание и растягивание.

Защитный бетонный ряд – это залитый слоем бетонный раствор, изолирующий внешнюю поверхность сооружения из бетона от поверхности уложенного укрепляющего каркаса.

Он незаменим для фиксирования металлического каркаса в бетоне и обеспечивает устойчивое взаимодействие между этими двумя элементами под влиянием внешней среды.

Нарушение технологии заливки бетона может оказывать негативное влияние на всю конструкцию в случае незначительных изменений климатических условий или уровня влажности.

Чрезмерно тонкий пласт бетона, вследствие попадания влаги, может привести к коррозии металла, и напротив, слишком толстый повлечет за собой нежелательное удорожание сооружения.

Для определения оптимального слоя для защиты арматуры следует принимать во внимание:

• нагрузку на сооружение;
• размер диаметра металлических прутьев;
• класс и вид бетонного состава ;
• тип и поперечное сечение сооружения;
• условия (повышенная влажность, контакт с почвой, помещение без крыши).

Минимальный защитный слой

Если необходима минимальная толщина защитного слоя бетона, то необходимо принять к сведению:

1. При сборном основании рекомендуемый для заливки смеси — 30 мм.
2. В сборной конструкции, если предусмотрена бетонная подготовка максимальный защитный слой бетона для арматуры — 35 мм.
3. Если подготовка, выполненная из основного материала на, не предусмотрена, то показатель толщины устанавливается 70 мм.
4. Для стен, плит покрытия и перекрытия регламентировано значение — 20 мм.
5. На основании балок — 35 мм.
6. Для железобетонных колонн — 20 мм.

СНИПом регламентируется создание защитного слоя бетона для металлической арматуры не только для изделий из этого материала, но и для сооружений из дерева или металла.

Минимальный защитный слой бетона для арматуры от условий эксплуатации и назначения строения:

1. Если установлен нормальный показатель влажности, то толщина показателя — 20 мм.
2. При высокой влажности внутри сооружения — 25 мм.
3. При отсутствии дополнительных защит на открытом пространстве — 30 мм.
4. Без дополнительных устройств и контакте с землей — 40 мм.
5. На фундаменте, выполненном с предварительной подготовкой — 40 мм.
6. Если назначение фундамента — постоянно контактировать с грунтом, то 76 мм.

В нормативных документах нет определения, такое максимальный защитный слой бетона для арматуры. В связи с этим аспектом допускается обустраивать различную величину смеси. НО такого действия выполнять нет смысла, так как увеличатся финансовые затраты и эффективность от применения не будет высока.

Минимальный защитный слой для арматуры  — это основное регламентирующее требование для обеспечения надежности конструкции.

Сварка сетки

Варить отдельные стержни сетки железобетонного фундамента можно двумя видами контактной электрической сварки: стыковой и точечной.

Точечная контактная сварка основывается на использовании тепла, которое выделяется в местах контакта стержней во время пропускания электрического тока, чтобы разогреть металл на этих участках до температуры плавления. Осаживая разогретые стержни друг к другу, получается их надежное соединение. Контактной точечной сваркой можно варить узлы каркасов и сеток, которые представляют собой два или три пересекающихся стержня под углами 60 и 90 градусов.

Классификация

В зависимости от характеристик материала выделяют различные виды арматуры. Существует такая классификация стройматериала:

Для данного раствора подходит именно рифленые стержни.

• По форме: Круглая. Используется для укрепления железобетонных блоков.
• Квадратная. Применяется для угловых сооружений.

По рифлености:

• Гладкая. Не применяется для железобетонных блоков.

Рифленая. Чаще всего используется при заливке бетона, так как имеет граненую форму. Это способствует хорошей сцепке материала с бетонной смесью.
По форме:

• Продольная. Делает возможным растяжение бетонной связки, что предотвращает разрушение бетона при растяжке.

Поперечная. Название обусловлено размещением арматуры перпендикулярно к продольным прутьям.
Напрягаемая. Работа по заливке бетона начинается с натяжения арматуры, что после формирования поверхности делает готовое изделие крепче.
По типу материала:

• Стальная. Имеет вид стержня с поперечными сечениями. Именно этот вид обеспечивает прочность железобетонных блоков.

Композитная. Составляющими этого вида стройматериала являются волокна стеклянного, углеродного, арамидного или базальтового типа.

Выбор стальной арматуры

Металлическая армация производится с использованием разных видов стали, из которой изготавливают необходимые элементы, каркасы, измельчают и добавляют в виде добавки в раствор и обрабатывают различными способами.

Материалы, из которых производят элементы конструкции:

• Мягкая сталь
• Среднеуглеродистая сталь
• Высокоуглеродистая сталь
• Стальная холоднокатаная проволока

Обычно используют деформированные стержни с рельефной поверхностью, что обеспечивает максимальную адгезию и исключает возможность сдвига. Чем выше усилие на сдвиг, тем больше сопротивление материала. Самостоятельно стержни с рельефом не применяются, только со стальной проволокой, исключающей сколы бетона.

Для производства железобетонных плит применяют арматурную сетку из стальной проволоки, соединяя ее электросваркой или витыми стержнями. Такие плиты необходимы в процессе строительства дорог, домов.

Стальная листовая арматура – тонкий лист стали с отогнутыми краями ячеек разной конфигурации, который чем-то похож на сито. Данным материалом армируют плиты перекрытия, стеновые панели.

Функции

Главная функция защитного слоя бетона – изолирование металлических элементов конструкции от негативного внешнего влияния. Он обеспечивает и другие функциональные преимущества конструкций:

• Повышение огнеупорности конструкций с железобетонными элементами;
• Фиксация и укрепление металлического каркаса, как несущего элемента железобетонного монолита;
• Надежное изолирование металла от атмосферной влаги, талых вод, перепадов температуры и других негативных факторов, ускоряющих коррозию;
• Обеспечение совместной работы композита из бетона и металлического каркаса, придание материалу стабильных характеристик.

Защитный слой продлевает срок службы бетонного монолита, снижая затраты на обслуживание, восстановление поврежденных конструкций или сооружений.

Бетон и сталь — их соотношение

Каждая строительная компания имеет уникальное соотношение армирующего и бетонного материалов, установленное на практике. Это объясняется рядом преимуществ их сочетания. Среди них можно выделить:

• повышение эксплуатационных свойств конструкции в результате объединения;
• повышение свойств прочности бетона под воздействием стали;
• крепость материала зависит от его возможности сдвига, растяжения и оказанного давления на материал.

Бетон имеет высокие показатели прочности на сжатие. В случае больших нагрузок применение железобетона обязательно. Растяжение стали не влияет на ее прочность. Вследствие этого, возможно строительство высокопрочных конструкций. Связь между бетонным раствором и сталью играет главную роль в определении крепости постройки. Сжатие бетона определяет уровень его прочности. Исходя из этого, железобетон обязательно применяется во избежания разрушения стен под действием нагрузок.

Зачем нужен

Если вы внимательно изучали строительные чертежи, то обращали внимание, что при правильном устройстве армирующего каркаса, подготовленного к бетонированию, металлические прутья не соприкасаются со стенками опалубочной конструкции. Получается, что после подачи бетонной смеси и ее окончательного созревания, между металлом и опалубочной системой остается промежуток определенного размера

Именно это и называют защитным слоем арматуры в фундаменте.

Металлический каркас предназначен для компенсирования основного недостатка бетонного материала – низкого показателя прочности в момент растягиваний либо изгибов. Проще говоря, показатель прочности конструкции, из которого вытекает ее надежность, в равных степенях определяется качественным уровнем выполнения бетонирования и соответствием армирования конструкции.

Стальные стержни, изготавливаемые по требованиям ГОСТа, имеют нужный запас надежности и предназначены для продолжительного эксплуатационного периода. Но металл способен поддаваться негативным воздействиям воды и химических соединений, в результате чего образуется коррозия. Можно предварительно обработать стальные элементы специальными защитными составами, но подобная мера существенно увеличивает финансовые расходы.

Кроме цинкового слоя, может применяться оксидирование металла. Но и такой способ обходится дорого, не давая при этом полной гарантии защиты. Объясняется это тем, что защитный слой не имеет высокой прочности, потому что толщина его не превышает нескольких микрон. Малейшие нарушения, допущенные при транспортировке, либо сварочные работы, легко нарушат целостность слоя. Слабостью в защите отличаются и торцевые участки в точках реза металлических прутьев.

Насколько опасна коррозия для стальной каркасной системы? Дело не только в том, что металл утрачивает свою первоначальную прочность – для подобного потребуется достаточно много времени. Однако образующаяся внутри фундамента ржавчина однозначно приведет к появлению пустотных участков. Изначально они не отличаются большими размерами, но постепенно превращаются в трещины, от воздействия воды и низких температурных режимов приводящие к процессам эрозии, разрушениям и осыпаниям бетонных поверхностей. Проблема стол серьезна, что необходимо принимать срочные меры по ее устранению.

Напрашивается вывод, что арматура, установленная в толще бетонного тела, должна быть качественно защищена от любых воздействий влажной среды. Кроме того, следует предусмотреть барьер, препятствующий негативным воздействиям химических составов, источниками которых являются воздушная среда и почва.

Функции подобной преграды исполняет защитный растворный слой. Но на этом его предназначение не заканчивается. Следовательно, подобная прослойка предназначена для:

• обеспечения необходимого позиционирования арматурной системы в бетоне;
• равного перераспределения нагрузочных воздействий на стальные арматурные прутья и основной бетонный монолит;

• защиты металлических поверхностей от воды, химсоставов, прочих нежелательных проявлений, создающихся изменениями погоды;
• создания высококачественной фиксации арматуры в бетоне при стыковке каркасов рядом расположенных железобетонных элементов или перемещений на очередной уровень;
• повышения устойчивости к воздействию огня;
• выполнения роли надежной основы для монтирования тепло- или влагозащитных материалов при отделке цокольной части.