
Арматура: Основы, История и Применение
Арматурный стержень, более известный как арматурная сталь или стальная арматура, представляет собой стальной элемент, который используется для усиления железобетонных и каменных конструкций. Основная функция арматуры заключается в том, чтобы компенсировать низкую прочность бетона на растяжение. Бетон, как строительный материал, обладает высокой прочностью на сжатие, но его способность выдерживать растягивающие нагрузки значительно ниже. В этом контексте арматура играет ключевую роль, значительно увеличивая прочность конструкции на разрыв.
Поверхность арматурного стержня обычно имеет ребра, выступы или углубления, которые обеспечивают лучшее сцепление с бетоном. Это сцепление критически важно, так как оно снижает риск проскальзывания арматуры внутри бетона, что может привести к разрушению конструкции.
Наиболее распространенным типом арматуры является углеродистая сталь, которая обычно представлена горячекатанными круглыми стержнями с характерными рисунками деформации на поверхности. Сталь и бетон имеют схожие коэффициенты теплового расширения, что позволяет избежать возникновения дифференциальных напряжений при изменении температуры. Это свойство делает арматуру особенно полезной в условиях, где температура может значительно колебаться.
Существуют и другие виды арматуры, такие как нержавеющая сталь, а также композитные стержни, изготовленные из стекловолокна, углеродного волокна или базальтового волокна. Арматурные стержни из углеродистой стали могут быть покрыты цинком или эпоксидной смолой для защиты от коррозии, что особенно важно в морских условиях. Интересно, что бамбук также рассматривается как жизнеспособная альтернатива арматурной стали в некоторых бетонных конструкциях. Однако такие альтернативные материалы чаще всего используются в специализированном строительстве, где их уникальные физические характеристики могут быть полезны.
История арматуры
Арматура имеет долгую историю, уходящую корнями в античность. В Древнем Риме использовались железные и деревянные стержни для укрепления арок. В средние века железные стержни и анкерные пластины применялись для усиления сводов и куполов. Например, в XIV веке в Венсенском замке было использовано около 2500 метров арматуры.
В XVIII веке арматура была использована для создания каркаса Невьянской падающей башни в России, построенной по заказу промышленника Акинфия Демидова. Чугун, использованный для арматуры, оказался высококачественным, и на стержнях до сих пор нет коррозии. Однако настоящая революция в использовании арматуры произошла в середине XIX века, когда стальные стержни начали заделываться в бетон, что привело к созданию современного железобетона.
Несколько инженеров в Европе и Северной Америке разработали железобетон в 1850-х годах. Среди них был Жозеф-Луи Ламбо, который построил железобетонные лодки в Париже, и Таддеус Хаятт, который производил и испытывал железобетонные балки. Жозеф Монье, французский садовник, запатентовал железобетонные цветочные горшки в 1867 году и затем начал строить железобетонные резервуары и мосты.
Эрнест Л. Рэнсом, английский инженер, внес значительный вклад в развитие арматуры в бетонном строительстве. Он изобрел витую железную арматуру, которая, хотя и не была оценена по достоинству в начале, впоследствии стала основой для многих конструкций