Zbrojenie – rodzaje i techniki zbrojenia betonu

Najprościej rzecz ujmując, zbrojenie betonu to stalowe wkładki w formie prętów lub kształtowników, które są zatopione w betonie, nadając konstrukcji większą sztywność i chroniąc przed rozciąganiem. Konstrukcje z betonu możemy podzielić na monolityczne (wylewane na placu budowy) oraz murowane (łączenie gotowych elementów, np. bloczków, na zaprawę). W obu przypadkach można zastosować zbrojenie betonu. W przypadku konstrukcji monolitycznych stosuje się szalunek, w którym układa się najpierw zbrojenie, a następnie wylewa beton. Z kolei prefabrykowane elementy, np. bloczki lub płyty, mogą mieć wydrążone otwory, w których można umieścić pręty lub kształtowniki, a następnie zalać betonem. Zbrojenie betonu ma sprawić, że materiał ten będzie jeszcze bardziej wytrzymały, nośny oraz odporny na uszkodzenia na skutek różnych rodzajów obciążeń.
Zbrojenie przede wszystkim usztywnia beton. Wyobraź sobie monolityczny strop betonowy bez metalowych wkładek. Materiał ten sam w sobie jest bardzo ciężki, a na skutek obciążeń pionowych ulegałby rozciąganiu oraz wyginaniu. Z czasem prowadziłoby do powstawania pęknięć, aż w końcu do runięcia całego stropu. To samo tyczy się fundamentów, które pod wpływem bardzo dużych obciążeń szybko by się wykruszyły, co doprowadziłoby do zawalenia się budynku. Aby temu zapobiec stosuje się zbrojenie betonu. Metalowe pręty i kształtowniki przejmują sporą część obciążeń i pozwalają je równomiernie rozłożyć na całą objętość konstrukcji. Dzięki temu beton nie ulega odkształceniom, co znacznie ogranicza ryzyko jego pękania i niszczenia.
Ze względu na funkcję pełnioną w konstrukcji, zbrojenie betonu możemy podzielić na dwa rodzaje, a mianowicie: zbrojenie nośne oraz zbrojenie uzupełniające. Zbrojenie nośne to główny typ zbrojeń, którego zadaniem będzie przenoszenie i równomierne rozprowadzanie obciążeń w celu zapewniania większej nośności całej konstrukcji. Z kolei zbrojenie uzupełniające, jak sama nazwa wskazuje, wspomaga zbrojenie nośne, zapewniając dodatkową wytrzymałość.
Do produkcji zbrojeń wykorzystuje się specjalistyczną stal zbrojeniową, która dzieli się na pięć kategorii, a mianowicie: strzemiona i przewiązki A-0, strzemiona i przewiązki A-I, pręty nośne (A-II), zbrojenie główne z prętów (A-III) oraz elementy zbrojeniowe o bardzo wysokich wymaganiach dotyczących wytrzymałości i nośności (A-IIIN). Pierwsze dwie kategorie do elementy montażowe oraz zbrojenia uzupełniające, natomiast pozostałe kategorie do zbrojenia nośne. Ze względu na konstrukcję prętów możemy wyróżnić jeszcze dwa rodzaje zbrojenia do betonu, a mianowicie pręty gładkie i pręty żebrowane. Pręty gładkie klasyfikujemy w dwóch pierwszych kategoriach (A-0 i A-1), natomiast pręty żebrowane w trzech pozostałych. Różnią się one wytrzymałością na ściskanie. Dla przykładu, dla prętów gładkich A-0 jest to ok. 220 MPa, natomiast dla prętów żebrowanych A-III ok. 400 MPa.
W przypadku monolitycznych konstrukcji żelbetowych najczęściej stosuje się technikę, w której niezbędnym elementem jest szalunek. Mogą to być drewniane deski, które tworzą przestrzeń, w której wylana zostanie mieszanka betonu o odpowiedniej klasie. Zanim wyleje się beton, w szalunkach układa się poszczególne elementy zbrojenia, które łączy się ze sobą strzemionami oraz drutem wiązałkowym. Po rozprowadzeniu zbrojeń wylewa się beton. Gdy beton wyschnie i nabierze docelowych właściwości, szalunek jest rozbierany. Możemy jednak wyróżnić także szalunki tracone, np. styropianowe kształtki, które po wylaniu betonu stają się częścią konstrukcji.
W przypadku dużych konstrukcji wykorzystuje się natomiast siatki zbrojeniowe. To gotowe układy prostopadle ułożonych do siebie drutów podłużnych i poprzecznych połączonych ze sobą przy pomocy zgrzewania garbowanego. Tego typu technika jest wykorzystywana chociażby w przypadku płyty fundamentowej. Nieco inną technikę stosuje się w przypadku prefabrykatów betonowych, czyli bloczków, płyt, ale również pustaków szalunkowych. Elementy te mogą posiadać wydrążone otwory, w których umieszcza się pręty zbrojeniowe, a następnie zalewa wolną przestrzeń betonem.
Beton zbrojony stalowymi elementami określa się mianem żelbetu. To uniwersalny materiał wykorzystywany do wielu różnorodnych rodzajów konstrukcji. Zbrojenie betonu pozwala uzyskać trwale i wytrzymałe konstrukcje, takie jak chociażby: ławy i płyty fundamentowe, stopy fundamentowe, wieńce stropowe oraz stropy, słupy i kolumny, płyty balkonowe, nadproża okienne i drzwiowe, a czasami również ściany nośne. Zbrojenie betonu zapewnia większą ochronę przed siłami rozciągającymi oraz innymi obciążeniami, zapobiega kruszeniu się betonu, a także gwarantuje większą nośność. Dlatego żelbet jest niezbędny zarówno w małych domach jednorodzinnych, jak również w obiektach wielkokubaturowych, takich jak bloki mieszkalne czy biurowce.