Пористый бетон, из-за своей относительно низкой прочности, со временем подвержен деформациям под воздействием тяжёлых плит, которые установлены поверх него. С целью предотвращения таких ситуаций, для стен необходимо предусмотреть армопояс – железобетонный контур. Армирование пенобетона становится обязательным на стадии первой кладки, а также после каждых 3-4 рядов и в местах проемов.
Армирование кирпичной кладки
В условиях постоянно возрастающих требований к прочностным характеристикам зданий, построенных из кирпича и мелко блочных материалов, строители стремятся применять как традиционные техники укрепления кладки, так и разрабатывать инновационные подходы к армированию несущих конструкций. Основная задача армирования стен, фундаментов и опорных колонн заключается в снижении угрозы образования трещин и разрушений. Потребность в армировании конструктивных элементов может возникать из-за различных факторов:
- высокая вероятность движения грунта и значительная усадка строения;
- серьёзные нагрузки на несущие стены, которые нередко возникают в многоэтажных зданиях и промышленных объектах;
- строительство объектов в сейсмоопасных регионах;
- усиление стен с большими оконными и дверными проемами;
- при необходимости расширения или пристройки к существующему зданию;
- при возведении несущих опор и колонн с небольшой площадью сечения.
В некоторых случаях армирование может быть осуществлено для исправления технических ошибок, например, когда не соблюдена перевязка кладочных швов.
Технологии усиления
Существует несколько методов армирования кирпичной кладки, среди которых наиболее распространены:
Горизонтальное армирование
Этот метод используется при возведении перегородок и стен толщиной в один кирпич, особенно в местах их соединения, а также в зонах, подверженных внутренним напряжениям. Продольное усиление существенно снижает вероятность возникновения трещин в следующих местах:
- стыков внешних стен;
- соединений внутренних и внешних несущих стен;
- самонесущих стен и перегородок.
Горизонтальное армирование не только увеличивает прочность и локальную устойчивость кладки, но также улучшает теплоизоляционные характеристики. При необходимости расширить армирование на всю длину стены, это осуществляется через создание армопояса. Результатом такого армирования является равномерное распределение нагрузок по всей длине стены, что определяется расчетом прочности. Этот метод позволяет значительно уменьшить риск появления трещин в кладке ввиду температурных и усадочных деформаций.
Горизонтальное усиление арматуройэффективно предотвращает деформацию стен новостроек, когда происходит значительная усадка фундамента. В таких ситуациях кирпичная стена начинает функционировать как балка, а арматура в зоне деформации выполняет роль элемента на растяжение.
Поперечное армирование
Это усиление актуально для стен, состоящих из кирпичной кладки толщиной в два и более кирпича, а также для отдельно стоящих колонн. Основной целью такого армирования является увеличение прочности кладки. Хотя кирпич хорошо справляется с линейными сжимающими нагрузками, кладка испытывает объемные напряжения.
Кирпичная стена, как композитная конструкция, состоит из чередующихся рядов кирпича и кладочного раствора. Характеристики такой кладки включают:
- разницу в упругих характеристиках кирпича и кладочного раствора, что приводит к возникновению растягивающих напряжений в зоне шва;
- отсутствие значительных весовых нагрузок приводит к тому, что вертикальные швы кладки менее плотно заполнены, что уменьшает площадь раствора, на которую действуют деформационные нагрузки.
В результате поперечная сетка для армирования кирпичной кладки, эффективно работающая на растяжение, помогает снизить негативные последствия деформаций и поддерживать стены в первоначальной форме. Также сетки, расположенные каждые 3-5 рядов кирпича, выполняют функцию дополнительной перевязки, что значительно усиливает прочность кладки.
Вертикальное армирование кладки
Главная цель вертикального армирования — увеличение прочности неперевязанной кладки, где отдельные кирпичи подвержены изгибу и срезу. В этом случае арматура, не подавляющая прочность при растягивающих нагрузках, может значительно снизить деформационные напряжения внутри кирпичной кладки. Эта технология в большей степени применяется для усиления кирпичных опор, столбов и колонн, что обеспечивает сохранение геометрии их сечения.
Для вертикального армирования необходимо использовать проволочную арматуру и металлопрокат любого профиля, при этом важно обеспечить надежную фиксацию на кладке.
Кирпич
Специалисты рекомендуют выполнять армирование стен из кирпича каждые 3-5 рядов. Это стандартный интервал, особенно когда строительство ведется на грунтах, подверженных усадке, что позволяет стенам выдерживать значительные нагрузки. Увеличивать этот интервал не следует, так как это может привести к отсутствию эффекта от армирования. В условиях высоких нагрузок или сложных условиях можно укладывать сетку через 1 ряд, хотя это трудоемкий процесс, обеспечивающий создание ровных, прочных и надежных конструкций. Армирование кирпичной кладки — это эффективный и технологически продуманный прием, позволяющий обеспечить долговечность и отсутствие необходимости в ремонте в течение многих лет.
Сетка подбирается индивидуально в зависимости от условий укладки, марки кирпича и состава раствора. Для различных типов кирпича используются крупноячеистые сетки квадратного и ромбовидного сечения. В дополнение к стальным можно применять композитные сетки, такие как базальтовые и стекловолоконные. В отличие от базальтовых, стеклопластиковые обладают схожими характеристиками стойкости к деформации, но имеют разницу в температуре горения и более низкую стоимость. Армирование выполняется в строгом соответствии с установленными строительными нормами и правилами, определяемыми как СНиП. Важно отметить, что на одном объекте могут применяться различные виды армирующих материалов. Комбинации их применения могут дать положительный эффект, если точно соблюдены расчёты и технология работы.
Керамзитобетонные блоки в основном используются для возведения наружных стен технических помещений. Этот пористый материал отличается лёгкостью и прочностью. Тем не менее, даже такие конструкции требуют армирования. Для укрепления стен из керамзитобетона рекомендуется использовать сварную сетку с проволокой диаметром до 5 мм. Расчётный шаг укладки составляет 3 ряда.
Газобетонные блоки
На первый взгляд современный газобетон выглядит прочным и надёжным благодаря наличию специальных добавок в его составе, что порождает сомнения в необходимости закрепления кладочной сетки. Тем не менее, не секрет, что новостройки, даже выполненные из газобетона, подвержены усадке, нередко приводящей к образованию трещин на основании и других поверхностях. Именно этот факт настоятельно подчеркивает необходимость в усилении газобетонных конструкций дополнительным слоем армирования. Основные слои, нуждающиеся в армировании, включают основание и 1-й, 4-й ряды кладки.
Также целесообразно укладывать сетку в местах, где нагрузки максимальны, например, в оконных и дверных проемах, стыках перекрытий и на стенах, обращенных в сторону ветра. В зависимости от процесса кладки армирование блоков требует, чтобы арматура выходила за границы проема на 1–1,5 м.
Альтернативным методом улучшения прочности газобетонной кладки является использование армирующих прутков, которые помещаются в специальные пазы блоков. Такой способ размещения прутков внутри стены по прочностным характеристикам превзошел укладку сетки, однако стоимость таких работ несколько выше.
Разновидности выполнения
При строительстве кирпичных зданий для усиления стен и перегородок применяются следующие виды армирования:
- Поперечное. Осуществляется с применением сетки, укладываемой в горизонтальные швы. Используются следующие виды сеток:
- металлические кладочные оцинкованные изделия заводского производства. Они могут быть квадратными, прямоугольными или зигзагообразными, изготовленными из горячекатаной арматурной стали А-I и Вp-I диаметрами от 3 до 8 мм с ячейками размером от 3 см до 12 см;
- оснащенные вязальной проволокой арматурные стержни диаметром от 5 до 8 мм. При использовании черных стержней обязательно их антикоррозионное покрытие;
- цельнометаллические просечно-вытяжные сетки (ЦПВС) – это современные армирующие изделия, произведенные по просечно-вытяжным технологиям. Они имеют удельный вес, в два с половиной раза меньше традиционных сварных сеток. Основное преимущество – высокая прочность и удобство укладки;
- полиэтиленовые и ПВХ-сетки;
- композитные и базальтовые сетки. Эти легкие изделия устойчивы к коррозии и гниению, не проводят электрический ток, демонстрируют высокую термостойкость и низкую теплопроводность. Использование таких изделий позволяет уменьшить толщину швов за счёт возможности уменьшения сечения элементов, что экономит финансы.
Сетки закладываются не в каждом ряду. Количество рядов, через которое армируется кирпичная кладка, определяется на основании расчётов, изложенных в строительных нормативах. При анализе учитываются факторы, такие как величина нагрузок на стену, их смещение от центра и высота каждого ряда. Чаще всего сетки укладываются с интервалами от 2 до 5 рядов, а при использовании утолщенного кирпича – не более 4 рядов. Зигзагообразные сетки укладываются попарно в двух соседних рядах так, чтобы стержни в них находились перпендикулярно друг другу.
Эффективность применения сеток снижается, если они расположены на расстоянии 45 см и более. Конструктивно сетки располагаются не дальше чем 1 м друг от друга. Установка производится с нахлестом не менее 15 см. Снизу и сверху слой раствора должен составлять не менее 2 мм. Концы сеток должны выступать минимум на 2-3 мм из внутренней поверхности; это обеспечивает визуальный контроль правильности укладки и крепления к внутренней облицовке. При необходимости выступающие концы сетки можно легко подрезать металлическими ножницами.
Усиление кладки с помощью сеток должно производиться совместно с использованием раствора не ниже М50.
Обязательные для исполнения правила
- Армирование несущих стен должно начинаться с самого нижнего уровня. Если основание выполнено из кирпича, оно также подлежит укреплению.
- В оконных проемах арматура укладывается в двух рядах под и над каждым проемом, в дверных – в двух рядах, расположенных над перемычкой.
- Перепады высот (например, при расширении нового объема здания с уже существующим) должны соединяться армопоясами.
- При внутреннем усилении арматура должна полностью погружаться в раствор.
- Толщина швов должна превышать толщину арматуры минимум на 4 мм.
- Для усиления стен требуется использовать арматуру с одинаковыми параметрами и диаметром. Шаг армирования вдоль стены должен оставаться фиксированным.
- При однозначных нагрузках, с растянутой стороны стен, укладываются отдельные продольные стержни, при знакопеременных (например, при сжимающих нагрузках) – с обеих сторон стены.
- Концы арматурных стержней должны быть надежно заделаны в прилегающие устойчивые конструкции.
Соблюдение правил правильного армирования способствует равномерному распределению нагрузок, заметно повышает прочностные характеристики сооружений и значительно увеличивает их долговечность.
Виды
Армирование может осуществляться в различных вариантах. Этот тип укрепления стен подразумевает применение армировочных элементов на поверхности кирпича с целью повышения его прочности на сжатие. Рекомендуется использовать специализированные сетки из проволоки диаметром от 2 до 3 мм, либо стандартную арматуру, предварительно нарезанную на стержни длиной 6-8 мм. В некоторых случаях также допускается использование обычной стальной проволоки, особенно если высота стены незначительна.
Стержневой
Для этого типа укрепления поверхности применяется арматура, производимая из металлических стержней, нарезанных на отрезки длиной от 50 до 100 см. В стену такие стержни укладываются с интервалами каждые 3-5 рядов. Данный вариант используется преимущественно при рядовой кладке кирпича, при этом стержни располагаются на расстоянии 60-120 мм друг от друга в вертикальной или горизонтальной ориентации.
При этом армировочный материал должен углубляться в шов между кирпичами на 20 мм. Диаметр стержней определяется в зависимости от толщины этого шва. В случае необходимости усиления кладки, можно, помимо стержней, дополнительно использовать тоже стальные полосы.
Принципы ведения работ
Укрепляющие элементы могут располагаться как по плоскости стены, так и в поперечном направлении (вглубь кладки). Выбор метода размещения элементов зависит от направлений нагрузки, оказываемой на стену в процессе эксплуатации здания.
Армирование кирпичной кладки выполняется с помощью проволочной арматуры, что значительно увеличивает прочность конструкции. Равномерно распределенная арматура на стене перераспределяет нагрузки, предотвращая локальные перегрузки. Также, принимая на себя часть нагрузки, она устраняет недостатки прочности и хрупкости как кирпича, так и связующего раствора, тем самым повышая общую несущую способность кирпичей в кладке.
В зависимости от расположения арматуры армирование классифицируется на продольное и поперечное. Продольное арматирование в свою очередь делится на вертикальное и горизонтальное, в зависимости от положения элемента стены.
Для выполнения кладки потребуются:
- вязальная проволока,
- металлические уголки,
- планки из металла,
- армирующая сетка,
- арматурные стержни,
- стальные стержни,
- краситель для металла.
Кирпичная стена: поперечный тип армирования
На рисунке представлена схема армирования кирпичной кладки.
Поперечное армирование осуществляется путем укладки армирующих элементов на поверхности слоев кирпича. Эта процедура направлена на повышение прочности на сжатие и изгиб. Особую важность поперечное укрепление имеет также при выполнении наклонных кладок, таких как арочная. Для закрепления можно использовать как специальную арматуру (стержни), так и стандартные стальные арматурные сетки. Допускается применение как стандартных, так и изготовленных на месте сеток.
Поперечное армирование осуществляется во время возведения кирпичных стен, колонн и перегородок, при этом армирующие элементы укладываются через определённое количество слоёв кирпича и покрываются дополнительным слоем раствора толщиной не менее 2 мм. Для надежной защиты от коррозии стали и обеспечения необходимой прочности общего слоя необходимо, чтобы общая толщина слоя достигает 14-15 мм. Для выполнения работ может применяться один тип армирующих элементов, так как использование одновременно стержней и сеток в одной конструкции нежелательно.
Сетки для поперечного типа армирования
Чтобы произвести армирование кирпичной кладки в поперечном направлении, чаще всего применяются сетки или стержни. Наиболее распространены сетчатые элементы, ячейки которых могут быть условно разделены на квадратные, прямоугольные и зигзагообразные.
Для армирования кирпичной кладки используются прямоугольные или квадратные сетки из стальной арматуры (проволоки) диаметром до 5 мм. Размер ячейки может варьироваться от 30 до 100 мм в зависимости от диаметра арматуры и её назначения. Обычно такая сетка укладывается после каждых пяти рядов кирпича. При использовании утолщенного кирпича сетка накладывается после каждых четырех рядов. Укладывать сетку необходимо таким образом, чтобы концы проволоки выходили на внутренней стороне стены минимум на 2-3 мм. Это позволяет контролировать наличие сетки на нужных слоях кладки; в дальнейшем такие припуски можно заделать штукатуркой или обрезать.
Зигзагообразные сетки изготавливаются из стальной арматуры (проволоки), которую искривляют в виде зигзага с интервалом в 50-100 мм в зависимости от диаметра арматуры. Размер ячейки в этом случае может составлять от 50 до 120 мм, а арматура используется диаметром 5-8 мм. Такие сетки укладываются через каждые два слоя кирпича, при этом важно соблюдать взаимную перпендикулярность направления арматуры в соседних слоях.
В современном строительстве все больше используется цельнометаллическая просечная или вытяжная сетка, которая может быть альтернативой зигзагообразной сетке и демонстрирует высокие прочностные характеристики и удобство применения при проведении работ.
Стержневое армирование поперечного типа
Для стержневого армирования применяют как прямую, так и зигзагообразную стальную арматуру. Зигзагообразные стержни изготавливаются по тому же принципу, что и сетки, с искривлением в виде зигзага через каждые 50-100 мм длины. Они укладываются через 3-5 слоёв кирпича.
Прямые стержни используются в правильной рядовой кирпичной кладке. В ширину располагаются несколько таких стержней на расстоянии 30-120 мм друг от друга. Арматура, как правило, располагается в поперечном направлении и углубляется в шов между кирпичами на глубину до 20 мм. Стержневое армирование прямыми стержнями производится через каждые 2-3 ряда кирпича. Диаметр такой арматуры определяется в диапазоне 3-8 мм, в зависимости от толщины шва между кирпичами.
Если требуется обеспечить повышенную прочность кирпичной кладки, вместо круглых стержней возможно использование стальной полосы или арматуры некруглого профиля. Размеры таких элементов подбираются с учётом параметров кладки и требований прочности.
Продольное армирование
Продольное армирование может быть внешним или внутренним в зависимости от того, на какой стороне стены располагаются усиливающие элементы.
Наиболее часто в качестве элементов для продольного армирования используются металлические стержни. При внешнем размещении расстояние между стержнями не превышает 15-разового диаметра арматуры, при внутреннем — 25-кратного.
При вертикальном армировании стержни встраиваются в основание кирпичной кладки и укрепляются вдоль стен. Диаметр стержня обычно определяется в диапазоне 10-15 мм, однако для крупных сооружений он может превысить 30 мм. В таких случаях для горизонтальной обтяжки применяется стальной уголок.
