Домой Регистрация
Приветствуем вас, Гость



Форма входа

Население


Вступайте в нашу группу Вконтакте! :)




ПОИСК


Опросник
Используете ли вы афоризмы и цитаты в своей речи?
Проголосовало 514 человек


Железобетон что это такое


Что такое железобетон: виды, область применения

Главная › Виды Бетона › Железобетон

16.12.2018

Железобетонные конструкции — достаточно распространенный вид материалов в строительстве, без которого не обходится сегодня ни одна современная стройка по всему миру.

Что такое железобетон?

Железобетон это – композитный строительный материал, для производства которого используется сталь и бетон. При его изготовлении, заранее подготовленный железный каркас заливается раствором из цемента, песка и воды. После его затвердевания и получается железобетон, обладающий прочностью стали и стойкостью к факторам окружающей среды бетона, компенсируя при этом их недостатки. В частности стойкостью к сжатию и растяжению.

Понятие и историческая справка

Первым железобетон изготовил французский садовник, выращивающий экзотические растения в оранжерее Версаля — Жозеф Монье. Он занимался продажей саженцев пальмы, получая при этом мало дохода. Большую часть выручки приходилось отдавать бондарю, который готовил для будущих пальм деревянные горшки.

Дешевым вариантом стал керамический сосуд, но он является очень хрупким изделием, и при случайном падении садовника, не заметившего на полу мешок с цементом, попросту разбился. Но данный случай навел его на мысль изготавливать горшки из цемента и песка. И здесь наш герой потерпел фиаско — материал легко разрушали со временем, обладающие большой силой роста корни растений. Для укрепления конструкции он зашил ее в металлический каркас, но изделие при этом, потеряло эстетический внешний вид, поэтому садовник покрыл его еще одним внешним слоем бетона.

В результате подобные горшки получились практичными и недорогими. После этого, Жозеф Монье запатентовал свою технологию и не прогадал, ведь свойства подобного материла стали востребованными в строительстве. Железобетон стали использовать повсеместно для создания зданий и сооружений, которые отличались прочностью и надежностью, стойкостью к разным факторам окружающей среды.

Виды по технологии изготовления

Железобетонные изделия бывают:

Технология изготовления напряженного бетона достаточно проста и ничем особо не отличается от применяемой при производстве обычного. Единственным отличием является то, что армирующая сетка предварительно натягивается, и после затвердевания бетона при снятии натяжителей энергия напряжения работает на сжатие, передается всему изделию, обеспечивая ему повышенную стойкость, компенсацию весовым растягивающим нагрузкам.

Преимущества и недостатки

Он представляет собой плотный, прочный, тяжелый материал, который плохо впитывает влагу и пропускает воздух, устойчив к влиянию температур в широком диапазоне.

1) Достоинства

  1. Прочность и износостойкость.
  2. Самоуплотняемость. Со временем он становится тверже и прочнее.
  3. Стойкость к нагрузкам.
  4. Долговечность.
  5. Пожаростойкость. Изготовленные из этого материала конструкции не возгораются, не способствуют горению.
  6. Химическая нейтральность.
  7. Технологичность. Можно производить изделия любой формы, придавать им при помощи добавок любой цвет.
  8. Небольшая стоимость.

2) Недостатки

  1. Сравнительно с чистым металлом небольшая прочность.
  2. Для производства изделий и их составных элементов требуется достаточно большое количество времени.
  3. Приличная масса. Даже использование легких бетонов не позволяет существенно снизить вес.
  4. Вероятность появления трещин после усадки, которые необходимо отметить не влияют на свойства изделия и не обеспечивают его разрушение.
  5. Низкий уровень тепло- и звукоизоляции.
  6. Плохая воздухопроницаемость. Созданные из него здания требуют обустройства системы вентиляции, в случае если планируется длительное пребывание в них людей.

Свойства и состав

В состав железобетона входят цемент, вода, песок и железо. В изделии используется больше бетона, чем металла. При этом удельный вес железа и конструкция стального каркаса может быть разной. Все зависит от изделия, которое планируется создать – плита, колона, свая, фундамент и т.д.

Виды арматуры

Она бывает:

1) в зависимости от назначения:

2) в зависимости от технологии производства:

Поверхность армирующих элементов может быть гладкой или рифлёной.

Виды бетона

При производстве избыточных железобетонов применяются бетоны, которые имеют прочность на сжатие не ниже класса В15. В состав изделия включается стержневая арматура классов А240, А300, А400, А500, В500, диаметр которой должен быть не меньше 40 мм. Созданная для заливки конструкция имеет вид пространственных каркасов и плоских сеток. Нередко может быть использовано жесткое армирование с применением профилированных стальных заготовок – швеллеры, уголки, двутавры.

Для изготовления перенапряженных железобетонов применяются марки бетонов В20 — В60 (относятся к тяжелым), арматурная сталь — А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500.

Сталефибробетоны изготавливаются из специальных бетонных смесей с применением для армирования металлических пластин небольшого размера.

Характеристики

Что такое железобетон? Это удачное сочетание свойств двух разных материалов, которые можно объединить в одну монолитную конструкцию. Вначале создается форма для заливки. После этого из стали каркас. Далее замешивается раствор, который заливается в форму. Изделие должно определенное время выстояться, чтобы приобрести требуемые свойства. В процессе затвердевания между арматурой и бетоном возникают существенные силы сцепления, поэтому под определенной нагрузкой оба материала деформируются совместно.

В число полезных  и востребованных в современном строительстве свойств этого материала  входит:

Как тот, так и другой материал имеют приблизительно одинаковый коэффициент линейного расширения. По этой причине даже при воздействии повышенных температур не наблюдается внутренних разрывов и разрушения, сохраняется изначальная целостность.

Прочное соединение входящих в железобетон материалов обеспечивается:

Область применения

Железобетонные изделия являются широко используемым в строительстве материалом, в частности при создании:

Все используемые в строительстве элементы железобетонных изделий разделяются на следующие группы – предназначенные для создания:

Кроме этого, железобетон имеет узконаправленное применение. Его используют для создания:

Для обеспечения повышенной стойкости к воздействию влаги в бетон при создании подобных конструкций добавляют специальные вещества, которые отталкивая воду, обеспечивают ему антикоррозийные свойства.

Что такое железобетон: виды, область применения Ссылка на основную публикацию

ЖЕЛЕЗОБЕТО́Н

Авторы: В. Д. Агеев, А. В. Агеев

ЖЕЛЕЗОБЕТО́Н, строи­тель­ный ма­те­ри­ал, со­стоя­щий из бе­то­на и ста­ли, ко­то­рые ра­бо­та­ют под на­груз­кой как еди­ная сис­те­ма. Со­че­та­ние в Ж. двух раз­лич­ных по струк­ту­ре и фи­зи­ко-ме­ха­нич. свой­ст­вам ма­те­риа­лов обес­пе­чи­ва­ет уси­ле­ние сла­бо ра­бо­таю­ще­го на рас­тя­же­ние бе­то­на сталь­ной ар­ма­ту­рой, ко­то­рая оди­на­ко­во хо­ро­шо со­про­тив­ля­ет­ся и рас­тя­же­нию, и сжа­тию, вос­пол­няя не­дос­тат­ки бе­то­на как кон­ст­рукц. ма­те­риа­ла. Не­су­щая спо­соб­ность Ж. за­ви­сит от ко­ли­че­ст­ва ар­ма­ту­ры: ар­ми­ро­ва­ние 1–2% от пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния из­ги­бае­мо­го эле­мен­та по­зво­ля­ет уве­ли­чить его не­су­щую спо­соб­ность при­мер­но в 20 раз по срав­нению с чис­то бе­тон­ным. На­ли­чие ар­мату­ры в жел.-бе­тон. сжа­тых ко­лон­нах (стой­ках) да­ёт воз­мож­ность умень­шить их по­пе­реч­ные раз­ме­ры.

Взаимодействие бетона и арматуры в железобетоне

Со­вме­ст­ная ра­бо­та бе­то­на и ар­ма­тур­ной ста­ли в же­ле­зо­бе­то­не обес­пе­чи­ва­ет­ся: на­дёж­ным сце­п­ле­ни­ем ар­ма­ту­ры с бе­то­ном по­сле его за­твер­дева­ния, в ре­зуль­та­те че­го оба ма­те­риа­ла де­фор­ми­ру­ют­ся со­вме­ст­но; близ­ки­ми по зна­че­нию ко­эф­фи­ци­ен­та­ми ли­ней­ных тем­пе­ра­тур­ных де­фор­ма­ций (для бе­то­на 0,7·10–5 – 1,5·10–5 °C–1, для ста­ли 1,2·10–5 °C–1), что ис­клю­ча­ет до­пол­нит. на­пря­же­ния в зо­не кон­так­та бе­то­на и ар­ма­ту­ры при из­ме­не­нии темп-ры от –40 до 50 °C; на­ли­чи­ем за­щит­но­го слоя бе­то­на для ар­ма­тур­ной ста­ли, ко­то­рый так­же пре­до­хра­ня­ет ар­ма­ту­ру от кор­ро­зии, воз­дей­ст­вия вы­со­ких темп-р и др.

Ос­но­ва со­вме­ст­ной ра­бо­ты бе­то­на и ар­ма­ту­ры – на­ли­чие сце­п­ле­ния ме­ж­ду ни­ми. Ве­ли­чи­на сце­п­ле­ния на по­верх­но­сти ар­ма­ту­ры за­ви­сит от сле­дую­щих фак­то­ров: ме­ха­нич. за­це­п­ле­ния пе­рио­дич. про­фи­ля ар­ма­ту­ры (см. Ар­ма­ту­ра же­ле­зо­бе­тон­ных кон­ст­рук­ций) за бе­тон (70–80% от об­щих сдви­го­вых уси­лий); ад­ге­зии ар­ма­ту­ры к бе­то­ну. Для уси­ле­ния сце­п­ле­ния глад­кой ар­ма­ту­ры с бе­то­ном на кон­цах стерж­ней в отд. слу­ча­ях уст­раи­ва­ют за­ги­бы и крю­ки. На­пря­гае­мую ар­ма­ту­ру кре­пят при по­мо­щи спец. ан­кер­ных уст­ройств.

Осо­бен­но­стью ра­бо­ты Ж. в кон­ст­рук­ци­ях яв­ля­ет­ся воз­мож­ность об­ра­зо­ва­ния тре­щин в рас­тя­ну­той зо­не при дей­ст­вии внеш­них на­гру­зок. Ши­ри­на их рас­кры­тия в ста­дии экс­плуа­та­ции со­став­ля­ет 0,1–0,4 мм, это не на­ру­ша­ет нор­маль­ную ра­бо­ту жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций и не вы­зы­ва­ет кор­ро­зии ар­ма­ту­ры. Для по­вы­ше­ния жё­ст­ко­сти и тре­щи­но­стой­ко­сти Ж. или ис­клю­че­ния тре­щин во­об­ще (по ус­ло­ви­ям экс­плуа­та­ции) Ж. под­вер­га­ют об­жа­тию пу­тём пред­ва­ри­тель­но­го (до при­ложе­ния внеш­ней на­груз­ки) на­тя­же­ния ар­ма­ту­ры. Та­кой Ж. на­зы­ва­ет­ся пред­ва­ри­тель­но на­пря­жён­ным (см. Пред­ва­ри­тель­но на­пря­жён­ные кон­ст­рук­ции).

На­ли­чие ар­ма­ту­ры в Ж. су­ще­ст­вен­но влия­ет на по­след­ст­вия усад­ки и пол­зу­чести бе­то­на. Си­лы сце­п­ле­ния ар­ма­ту­ры с бе­то­ном вы­зы­ва­ют стес­не­ние ар­ма­ту­рой де­фор­ма­ций усад­ки бе­то­на, что при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию в Ж. на­чаль­ных на­пря­же­ний: рас­тя­же­ния в бе­то­не и сжа­тия в ар­ма­ту­ре. С уве­ли­че­ни­ем про­цен­та ар­ми­ро­ва­ния сжи­маю­щие на­пря­же­ния в ар­ма­ту­ре умень­ша­ют­ся, а рас­тя­ги­ваю­щие в бе­то­не уве­ли­чи­ва­ют­ся, по­яв­ля­ют­ся уса­доч­ные тре­щи­ны. Усад­ка спо­соб­ст­ву­ет ран­не­му об­ра­зо­ва­нию тре­щин в жел.-бе­тон. эле­мен­тах, ис­пы­ты­ваю­щих рас­тя­же­ние под воз­дей­ст­ви­ем внеш­них на­гру­зок.

Пол­зу­честь бе­то­на про­яв­ля­ет­ся при дей­ст­вии по­сто­ян­ной на­груз­ки в те­че­ние вре­ме­ни, что при­во­дит к пе­ре­рас­пре­де­ле­нию уси­лий: бе­тон час­тич­но раз­гру­жа­ет­ся, а ар­ма­ту­ра до­пол­ни­тель­но на­гру­жа­ет­ся. От­ри­ца­тель­ное влия­ние пол­зу­че­сти за­клю­ча­ет­ся в уве­ли­че­нии про­ги­бов в из­ги­бае­мых эле­мен­тах, по­те­ре пред­ва­рит. на­пря­же­ния в пред­на­пря­жён­ных кон­ст­рук­ци­ях, сни­же­нии не­су­щей спо­соб­но­сти сжа­тых (гиб­ких) эле­мен­тов.

Материалы для изготовления железобетона

В жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ци­ях при­ме­ня­ют пре­им. тя­жё­лые, а так­же лёг­кие бе­то­ны. Ис­поль­зо­ва­ние по­след­них по­зво­ля­ет сни­зить соб­ст­вен­ный вес, те­п­ло- и зву­ко­про­вод­ность из­де­лий из же­ле­зо­бето­на.

В кон­ст­рук­ци­ях из обыч­но­го (не­пред­на­пря­жён­но­го) Ж. стро­ит. пра­ви­ла ре­ко­мен­ду­ют ис­поль­зо­вать бе­тон клас­са по проч­но­сти на сжа­тие не ни­же В15. Ар­ми­ро­ва­ние вы­пол­ня­ет­ся гиб­кой стерж­не­вой ар­ма­ту­рой, диа­мет­ром ме­нее 40 мм, клас­сов А240, А300, А400, А500, В500. Ар­ми­ро­ва­ние име­ет вид пло­ских се­ток или про­ст­ран­ст­вен­ных кар­ка­сов. Ино­гда при­ме­ня­ет­ся жё­ст­кое ар­ми­ро­ва­ние из про­кат­ной про­филь­ной ста­ли (угол­ки, швел­ле­ры, дву­тав­ры).

Из­го­тов­ле­ние пред­на­пря­жён­но­го Ж. пре­ду­смат­ри­ва­ет ис­поль­зо­ва­ние тя­жё­лых бе­то­нов клас­сов по проч­но­сти на сжа­тие от В20 до В60 (В80) и вы­со­ко­проч­ной на­пря­гае­мой ар­ма­ту­ры клас­сов А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500 (ка­на­ты). Ма­те­ри­ал, из­го­тов­лен­ный из осо­бых бе­тон­ных сме­сей с дис­перс­ным ар­ми­ро­ва­ни­ем не­боль­ши­ми ме­тал­лич. эле­мен­та­ми, но­сит назв. ста­ле­фиб­ро­бе­тон.

Конструкционная оценка железобетона

Ж. – ос­нов­ной и уни­вер­саль­ный стро­ит. ма­те­ри­ал, из ко­то­ро­го из­го­тов­ле­но ок. 85% всех стро­ит. кон­ст­рук­ций. Столь ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние Ж. обу­слов­ле­но в пер­вую оче­редь прак­ти­че­ски не­ис­чер­пае­мы­ми за­па­са­ми сы­рья для вя­жу­щих ма­те­риа­лов и за­пол­ни­те­лей бе­то­на, а так­же воз­мож­но­стью варь­и­ро­вать со­став Ж. для по­лу­че­ния ма­те­риа­ла с тре­буе­мы­ми фи­зи­ко-ме­ха­нич. свой­ст­ва­ми. Дос­то­ин­ст­ва­ми Ж. яв­ля­ют­ся: хо­ро­шая со­про­тив­ляе­мость ди­на­мич. и виб­ра­ци­он­ным на­груз­кам; вы­со­кая дол­го­веч­ность; эко­но­мич­ность в экс­плуа­та­ции; ог­не­стой­кость (до 500–600 °C); стой­кость про­тив ат­мо­сфер­ных воз­дей­ст­вий; воз­мож­ность из­го­тов­ле­ния кон­ст­рук­ций лю­бой кон­фи­гу­ра­ции; спо­соб­ность за­дер­жи­вать ра­дио­ак­тив­ное из­лу­че­ние. К не­дос­тат­кам Ж. от­но­сят­ся: боль­шой собств. вес; боль­шая те­п­ло- и зву­ко­про­вод­ность; низ­кая тре­щи­но­стой­кость (за ис­клю­че­ни­ем пред­на­пря­жён­но­го Ж.) и, как след­ствие, воз­мож­ность кор­ро­зии ар­ма­ту­ры.

Область применения железобетона

Ис­поль­зу­ют Ж. при со­ору­же­нии жи­лых, об­ществ., пром. и с.-х. зда­ний и строе­ний; в гид­ро­тех­ни­че­ском (дам­бы, пло­ти­ны, на­бе­реж­ные и мо­лы) и транс­порт­ном (до­ро­ги, аэ­ро­дро­мы, мос­то­вые со­ору­же­ния, тон­не­ли, во­до­про­пу­ск­ные тру­бы) строи­тель­ст­ве; для инж. со­ору­же­ний разл. на­зна­че­ния и кон­ст­рук­тив­ных эле­мен­тов (очи­ст­ные со­ору­же­ния, ре­зер­вуа­ры для во­ды, га­за и неф­ти, кор­пу­са ре­ак­то­ров и за­щит­ных обо­ло­чек АЭС, хра­ни­ли­ща ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов, во­до­на­пор­ные баш­ни, те­ле­баш­ни, ды­мо­вые тру­бы, сваи, шпун­ты, шпа­лы и т. п.). Ж. не­за­ме­ним при строи­тель­ст­ве фун­да­мен­тов лю­бых сис­тем, вклю­чая гра­ви­та­ци­он­ные и кар­кас­ные под вы­сот­ное строи­тель­ст­во.

К наи­бо­лее вы­даю­щим­ся со­ору­же­ни­ям, по­стро­ен­ным с при­ме­не­ни­ем Ж. (к нач. 21 в.), мож­но от­не­сти: не­бо­скрё­бы «Пе­тро­нас» (Куа­ла-Лум­пур, 1995) с мо­но­лит­ным жел.-бе­тон. кар­ка­сом, выс. 432 м (с учё­том шпи­лей – 451,9 м); са­мые вы­со­кие те­ле­баш­ни – в То­рон­то (об­щая выс. 550 м) и Ос­тан­кин­скую в Мо­ск­ве (об­щая выс. 540 м, пред­на­пря­жён­ная жел.-бе­тон. часть 385,5 м); круп­ней­шую пло­ти­ну – гид­ро­узел «Сань­ся» (г. Ичан, пров. Ху­бэй, Ки­тай, 2007), об­щая выс. 185 м, 16,1 млн. м3  Ж.; бу­ро­вую неф­те­до­бы­ваю­щую плат­фор­му «Тролль» (Нор­ве­гия) на жел.-бе­тон. гра­ви­тац. фун­дамен­те, об­щая выс. 472 м, под­вод­ная часть 300 м, 250 тыс. м3 Ж.; круп­ней­шие в ми­ре АЭС – За­по­рож­скую, Ба­ла­ков­скую, «Ол­ки­луо­то» (Фин­лян­дия); жел.-бе­тон. мост «Вас­ко да Га­ма» (Лис­са­бон, 1998), об­щая дли­на 17,2 км; жел.-бе­тон. ба­лоч­ный мост в г. Брис­бен (Ав­ст­ра­лия) с ре­корд­ным про­лё­том в 260 м; круп­ней­ший в Рос­сии жел.-бе­тон. ав­то­до­рож­ный мост че­рез Вол­гу, со­еди­няю­щий го­ро­да Са­ра­тов и Эн­гельс (1965), об­щая дли­на 2,8 км, про­лё­ты по 166 м.

Исторический очерк

Ж., как но­вый кон­ст­рукц. ма­те­ри­ал, поя­вил­ся в сер. 19 в. во Фран­ции. В 1848 Ж. Л. Лам­бо из­го­то­вил «же­ле­зо­бе­тон­ную» лод­ку (приз Все­мир­ной вы­став­ки в Па­ри­же, 1855). В 1849 вер­саль­ский са­до­вод Ж. Мо­нье при­ме­нил идею Ж. в ар­мо­це­мент­ных кад­ках для рас­те­ний. «Сис­те­ма Мо­нье» за­па­тен­то­ва­на в 1867 (па­тент в Рос­сии в 1880). За­мет­ную роль в строи­тель­ст­ве Ж. на­чал иг­рать лишь в кон. 19 в. бла­го­да­ря ис­сле­до­ва­ни­ям У. Уил­кин­со­на (Ве­ли­ко­бри­та­ния), Ф. Ку­а­нье (Фран­ция), Ги­ат­та (США), Т. Вай­са и М. Ке­на­на (Гер­ма­ния). В 1917 Э. Фрей­си­не (Фран­ция) за­па­тен­то­вал виб­ро­у­п­лот­не­ние бе­то­на, а в 1929 – пред­на­пря­же­ние же­ле­зо­бе­то­на.

В Рос­сии ос­вое­ние и раз­ви­тие Ж. на­ча­лось в 1890-х гг. под влия­ни­ем за­ру­беж­но­го опы­та и отеч. прак­ти­ки. Пер­вые ис­пы­та­ния жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций про­во­ди­лись под рук. проф. Н. А. Бе­ле­люб­ско­го. Ре­шаю­щий вклад в тео­рию Ж. внёс А. Ф. Ло­лейт, по­ло­жив­ший на­ча­ло рас­чё­ту проч­но­сти жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций по раз­ру­шаю­щим уси­ли­ям. Даль­ней­шей ин­ду­ст­риа­ли­за­ции Ж. спо­соб­ст­во­ва­ли раз­ра­бот­ки А. А. Гвоз­де­ва, Я. В. Сто­ля­ро­ва, В. И. Му­ра­шё­ва и др. Рас­ши­ре­ние об­лас­тей при­ме­не­ния Ж. свя­за­но с со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем бе­тон­ных сме­сей и ар­ма­тур­ных ста­лей, оп­ти­ми­за­ци­ей се­че­ния жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций, по­вы­ше­ни­ем их ка­че­ст­ва и на­дёж­но­сти.

железобетон - это... Что такое железобетон?

Железобетонные конструкции: описание, характеристики

Железобетонные конструкции стали настоящим прорывом в 19 веке. Сейчас практически все строительные объекты возводятся с их помощью. На данный момент каждый день в мире производится порядка двух миллиардов кубических метров ЖБИ. Без них невозможна постройка офисов, высотных домов и промышленных зданий.

Железобетонные конструкции позволяют быстро и с минимальными финансовыми затратами возводить дома разной степени сложности. По своей сути ЖБИ — это арматура, залитая цементным раствором.

Характеристики железобетона

Бетон обладает большой прочностью. Это позволяет строить здания с долгим сроком эксплуатации. К тому же он хорошо выдерживает перепады температуры. К другим полезным характеристикам этого материала причисляют:

Прочность бетона при сжатии в 10—20 раз больше, чем при растяжении. Этот параметр во многом зависит от используемого песка и гравия. Главную роль играет качество цемента. Именно цемент определяет, насколько прочным будет состав.

Заливка бетоном позволяет защитить арматуру от коррозии. Строения, выполненные из этого материала, отличаются долговечностью и стойкостью. Очень сильно на качество материала влияет пористость, а именно отношение пор к общему объёму.

Важно! Поры есть в любой конструкции. Они появляются в результате испарения воды, не вступившей в реакцию с цементом. Очень часто большая пористость является доказательством использования недостаточного количества цемента в смеси.

Плотность представляет собой отношение массы бетона к его объёму. Чем выше эта характеристика, тем более прочной будет железобетонная конструкция. Благодаря высокой плотности бетон хорошо противостоит сжатию.

Вне зависимости от толщины железобетонной конструкции она может эффективно передавать тепловой поток. Теплопроводность бетона в 50 раз меньше, чем у стали, но намного выше, нежели у кирпича.

Результатом невысокой теплопроводности железобетонных конструкций становится их огнестойкость. Благодаря этому данный материал также используют при обустройстве промышленных цехов, где приходится работать с высокими температурами.

Важно! Железобетонные конструкции могут выдерживать температуру до 1000 градусов на протяжении длительного времени. При этом изделия не разрушаются и не трескаются.

Важной характеристикой бетона является его морозоустойчивость. Этот материал при насыщении водой может выдерживать многократные перепады температур без каких-либо последствий. Процент снижения прочности минимальный.

Тем не менее у бетона есть один весомый недостаток. Его сопротивление растяжению крайне мало. Поэтому в конструкцию добавляются армированные элементы. К примеру, стальная проволока или прутья.

Единая железобетонная конструкция обладает высокой прочностью и хорошим сопротивлением растяжению. К тому же технология создания данных изделий за последние 150 лет сильно изменилась и продолжает совершенствоваться каждый день.

Что такое армирование

Армирование позволяет создавать железобетонные конструкции на века.

Лучшим примером в данном контексте будет постройка прочного и долговечного пола. В процессе работы осуществляется стяжка на металлической основе. Бетонный пол бывает следующих видов:

Кроме увеличения прочности железобетонной конструкции, армирование позволяет сократить затраты бетона. В процессе работы могут использоваться такие материалы, как:

Широкий выбор даёт возможность подобрать оптимальный вариант для создания качественной и долговечной железобетонной конструкции.

Виды железобетонных конструкций

ЖБК можно классифицировать по многим параметрам. За 150 лет непрерывного совершенствования было придумано множество методов создания железобетонных конструкций с применением разных технологий и сортов бетона.

Сборные железобетонные конструкции

Их производят на строительной площадке из заранее подготовленных элементов. При этом СЖК создаются на специализированных предприятиях, где есть необходимое оборудование и высокий уровень автоматизации труда. Это позволяет добиться уменьшения себестоимости и максимальной продуктивности.

В своё время создание СЖК крайне позитивно повлияло на всеобщую индустриализацию и механизацию сферы строительства. Сборные железобетонные конструкции позволяют возводить здания в любые погодные условия. Можно осуществлять постройку зимой и летом, в дождь, ветер и жару.

Тем не менее сборные железобетонные конструкции имеют один существенный недостаток, а именно высокую трудоёмкость. К тому же создание стыков имеет большую металлоёмкость и соответствующую стоимость.

Монолитные железобетонные конструкции

Эти изделия создаются непосредственно на строительной площадке путём укладки бетона в опалубку. Как результат снижения стоимости МЖК можно добиться за счёт уменьшения расходов на бетон, арматуру, опалубочные материалы и оплату труда.

Застройщик сам определяет обоснованность использования того или иного количества материалов в зависимости от степени сложности объекта и его назначения. Это позволяет создавать более гибкую смету, реально оценивая потребности производства.

Главное достоинство монолитных железобетонных конструкций — их пространственная целостность. Если брать профессиональную терминологию, то это высокая статическая неопределённость. За счёт этого монолитные конструкции имеют малую материалоемкость.

 

МЖК использую как для возведения типичных, так и для создания уникальных зданий. Эти изделия позволяют строить объекты, применяя разные виды опалубки, среди которых:

Также при создании монолитных железобетонных конструкций применяются крупные блоки арматуры и пространственные армированные каркасы. Также данная технология позволяет наладить механизированную подачу и укладку бетона. Есть ряд сооружений, которые создаются только при помощи МЖК, к ним относят:

В каждом из вышеперечисленных вариантов применение монолитных железобетонных конструкций экономически выгодно. Несмотря на серьёзные преимущества, данная технология имеет свои недостатки, среди которых:

Работы с монолитными железобетонными конструкциями осуществляют только в тёплое время года. Для ускорения процесса применяют специальные сорта цемента, которые застывают чрезвычайно быстро.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции

Это целый комплекс элементов. Согласно данной технологии сборный и монолитный железобетон укладывается вместе.

Главную роль в данной технологии играет качество сцепления сборных элементов с монолитными. Чтобы достичь нужного результата сборные конструкции могут иметь разную форму и размер. В комплексах такого рода может использоваться напрягаемая и ненапрягаемая арматура. Всё зависит от конкретной ситуации и назначения объекта.

Если поверхность сборно-монолитных железобетонных конструкций имеет высокий уровень шероховатости, то можно обойтись без шпонок. В местах, где сборные элементы контактируют с бетоном, предусматривается выпуск поперечной арматуры. Анкеровка укладывается в монолитном бетоне дополнительно.

Важно! Сборный железобетон в данных конструкциях является опалубкой для монолитной составляющей.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции сочетают в себе достоинства обоих предыдущих видов. Они весьма экономичны и позволяют строить здания посредством современных методов быстро и качественно.

Важно! Монолитный железобетон гарантирует высокую пространственную жёсткость. Это снижает материалоемкость.

В монолитных элементах широко применяются лёгкие и ячеистые бетоны. Допускается использование искусственных пористых заполнителей. Из-за чего значительно уменьшается удельный вес конструкции.

Правила создания надёжных железобетонных конструкций

В процессе работы должны быть соблюдены все СНиПы и нормы строительства. Некоторые организации дополнительно ориентируются на международные стандарты, чтобы получить важное конкурентное преимущество. Тем не менее есть свод обязательных правил, которые должны соблюдаться при создании бетонных перекрытий:

  1. Сетка или каркас не должны создавать препятствий для равномерного распределения бетона.
  2. Сначала на площадку укладывается материал для армирования и только после этого осуществляется заливка.
  3. Необходимо избегать попадания в железобетонную конструкцию масляных веществ. Они препятствуют образованию крепкой связи между бетоном и каркасом.
  4. Чтобы защитить ЖБК от коррозии, бетон должен полностью скрывать элементы армирования.

Каркасное армирование используется тогда, когда фундамент и пол — единая система фиксации дома. Подобная технология применяется при постройке на грунтах с низкой степенью надёжности.

Итоги

В современном строительстве используются все виды железобетонных конструкций в зависимости от их конкретных преимуществ. Главное — это соблюдение всех правил и норм строительства, которые гарантируют безопасность и долговечность постройки.

Железобетон: свойства, виды и преимущества

Содержание:

  • Что такое железобетон
  • Изгибаемые железобетонные элементы
  • Предварительно напряженный железобетон
  • Монолитный и сборный железобетон
  • Преимущества сборного железобетона
  • Постройка быстровозводимого частного дома из готовых комплектов сборного железобетона - видео

Бетон как искусственный камень хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение. Бетонная балка при изгибе разрушается уже от незначительной нагрузки вследствие разрыва бетона в растянутой зоне, в то время как высокая прочность бетона в сжатой зоне остается неиспользованной.

Совсем другие свойства приобретает балка, если в бетон растянутой зоны, до его отвердения, заложить стальные стержни. В этом случае растягивающие усилия будут восприниматься сталью, хорошо работающей на растяжение, а сжимающие — бетоном, хорошо работающим на сжатие, при этом работой бетона на растяжение пренебрегают.

Железобетон это такие комплексные конструкции, образованные из бетона и стальных стержней, работающих совместно, называются железобетонными, а стальные стержни — их арматурой.

В состав стальной арматуры балки, кроме продольных стержней, расположенных в растянутой зоне и воспринимающих нормальные растягивающие усилия, входят поперечные вертикальные стержни, работающие на главные растягивающие напряжения (ближе к опорам), и монтажные стержни. Все стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой, образуя сварной арматурный каркас.

Необходимая площадь сечения продольных и поперечных стержней арматуры определяется расчетом, а способ их объединения в сварные каркасы и количество таких каркасов в сечении балки — удобствами сварки и установки каркасов, удобствами укладки бетонной смеси и другими условиями.

Принципиально важным условием совместной работы арматуры с бетоном в железобетонных конструкциях является их сцепление, которое обеспечивается:

Изгибаемые железобетонные элементы в строительстве:

  1. жб балки и
  2. железобетонные плиты,

Плиты отличаются от балок большей шириной и меньшей высотой поперечного сечения.

Изгибаемые железобетонные элементы очень часто делают таврового (Т-образного) и П-образного (ребристого) сечения. Смысл таких конструктивных форм в том, чтобы удалить возможно большую часть бетона растянутой зоны (не учитываемого при расчете прочности), оставив лишь часть, необходимую для размещения продольной и поперечной рабочей арматуры и связи ее со сжатой зоной. При этом уменьшается расход бетона и стоимость элементов и достигается очень большое снижение веса (в 5 раз и более).

Схема работы бетонных блоков при изгибе

Высокая прочность стальной арматуры делает целесообразным использование железобетона также и в сжатых элементах — колоннах, так как наличие в них арматуры дает возможность несколько уменьшить их поперечные размеры (по сравнению с бетонными) и повысить их надежность при случайных эксцентриситетах продольных сил и поперечных нагрузках. Продольные стержни арматуры колонн соединяют (также при помощи сварки) поперечными стержнямй во избежание потери устойчивости, вследствие работы на сжатие.

Раньше в железобетоне применялись в основном бетоны марок 100—200, в настоящее время обычными (для сборного железобетона) становятся марки 400—500. Для некоторых видов железобетонных конструкций, например колонн, работающих в основном на сжатие, целесообразно повышение марки бетона до 900. При этом повышение марок бетона в настоящее время лимитируется в основном недостаточно высокими качествами заполнителей.

Варьируя марку бетона и количество арматуры в железобетонном элементе (при сохранении его формы и размеров), можно довольно широко видоизменять его прочность. Это дает возможность в одной и той же форме изготовлять элементы различной несущей способности.

Важными свойствами железобетона являются его огнестойкость и коррозионная стойкость, обусловленные тем, что стальные стержни арматуры укрыты в железобетоне защитным слоем бетона.

Жаростойкий железобетон отличается от обычного особыми свойствами материалов: бетон применяется жаростойкий, арматура только из горячекатаной стали, поскольку холоднотянутая проволока при нагревании теряет наклеп и как следствие свою прочность.

Предварительно напряженный железобетон

Характерной особенностью изгибаемых железобетонных элементов является образование трещин в бетоне растянутой зоны уже при нормальных эксплуатационных условиях, обусловленное малой растяжимостью бетона (относительная предельная деформация εб-пред =0,0001).

Рассмотрим железобетонную балку с арматурой из Ст. 3. При напряжении в растянутой арматуре δ = 1000 кг/см2, т. е. в пределах, допускаемых для Ст. 3 при нормальной эксплуатации, удлинение арматуры на участке длиной 1 м будет равно

В то же время предельное возможное удлинение бетона

Недостаточная растяжимость бетона компенсируется образованием трещин и суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 0,5—0,1=0,4 мм. Однако при большом количестве трещин ширина каждой из них настолько мала, что наличие их не препятствует нормальной эксплуатации конструкции.

Имея в виду экономию металла, повысим марку стали, приняв Ст. 5 при σ = 2000 кu/см2. При этом на длине 1 м

При той же величине ΔLб.пред суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 1,0—0,1 =0,9 мм, т. е. возросла более чем в 2 раза. Вследствие неравномерности раскрытия трещин отдельные из них могут получить такое раскрытие, что это сделает недопустимой нормальную эксплуатацию конструкции (хотя даже и такие трещины в неработающем бетоне растянутой зоны практически не сказываются на несущей способности балки в целом).

При арматуре из стали той же марки Ст. 5, но периодического профиля, будет обеспечиваться надежное сцепление бетона с арматурой по всей ее длине, растянутый бетон будет лучше следовать за деформациями арматуры и при той же суммарной ширине раскрытия трещин количество их будет больше, а наибольшая ширина раскрытия меньше (примерно как при арматуре из Ст. 3).

Однако дальнейшее повышение марки арматурной стали из-за большего раскрытия трещин практически невозможно.

Предварительное напряжение железобетона обеспечивает возможность дальнейшего и очень большого повышения напряжений в арматурной стали вплоть до применения высокопрочной проволоки с пределом прочности до 20000 кг/см2 .

Схема экономии преднапряженного бетона

Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно, т. е. до нагружения балки эксплуатационной нагрузкой, создать сжимающие напряжения в той зоне балки, которая при эксплуатации работает на растяжение. Тогда при нагружении балки эксплуатационной нагрузкой растягивающие напряжения в бетоне появятся лишь после того, как будут погашены предварительные напряжения сжатия. И так как величина усилия предварительного обжатия поддается широкой регулировке, балка может быть запроектирована и выполнена даже так, что в бетоне и при эксплуатационных нагрузках не будет растягивающих напряжений.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций осуществляется двумя способами:

  1. натяжением арматуры на упоры и
  2. натяжением на бетон.

При натяжении на упоры арматура до укладки бетонной смеси натягивается гидравлическими домкратами до определенного напряжения, не превышающего предела упругости, и закрепляется концами в упорах. После этого укладывают бетонную смесь и арматура остается натянутой на протяжении всего времени твердения бетона. После отвердения бетона концы арматуры освобождают и она, стремясь вернуться к первоначальной длине, обжимает бетон.

При стержневой арматуре из горячекатаной стали периодического профиля используют электротермический вариант этого способа, который отличается от описанного выше тем, что необходимое удлинение стержней достигается без помощи домкратов путем нагревания их пропусканием электрического тока. Нагретые стержни закрепляются в упорах, и при остывании получают необходимое натяжение.

При натяжении на бетон арматура натягивается после отвердения бетона. Для этого при изготовлении конструкции в ней оставляют каналы. После отвердения бетона в каналы заводят стержни горячекатаной арматуры или пряди из высокопрочной проволоки и натягивают их домкратом с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон самой конструкции, чем и создается обжатие бетона. По достижении необходимого усилия арматура закрепляется в вытянутом состоянии, домкраты отключаются и в бетоне сохраняется достигнутое при натяжении арматуры предварительное обжатие. Затем канал заполняют (под давлением) цементным раствором.

Монолитный и сборный железобетон

При своем зарождении в промышленном строительстве железобетон применялся только в виде монолитных конструкций, т. е. таких, которые полностью возводятся на том месте и в том положении, как это предусмотрено проектом здания или сооружения.

Процесс возведения монолитных конструкций:

Большое число отдельных операций, выполнение которых возможно только в последовательном порядке, делает процесс возведения монолитных конструкций весьма длительным, сдерживающим общие темпы строительства, а в зимнее время — требующим дополнительных затрат для обеспечения нормальных условий твердения бетона.

Однако и до настоящего времени некоторые железобетонные промышленные сооружения, например, отличающиеся большой высотой при ограниченных размерах в плане (дымовые трубы, угольные башни коксохимических заводов, силосы для хранения сыпучих материалов, башенные копры каменноугольных шахт), строят монолитными — с применением подвижной (скользящей) или переставной опалубки.

В первом случае пояс опалубки высотой 1 —1,5 м без разборки, медленно (периодически) поднимается вверх, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) посредством выступающих вверх стальных стержней передаются на нижнюю, ранее, забетонированную часть самого сооружения.

Во втором случае пояс опалубки периодически разбирается и в строго организованном порядке собирается на новом, выше расположенном уровне, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) передаются на специальную решетчатую башню.

Сборный железобетон это, в отличие от монолитного, такой бетон, в котором отдельные элементы (колонны, балки, плиты и др.) изготовляются вне места их будущего существования, чаще всего — на заводе. При этом железобетонные элементы называются сборными независимо от того, изготовляются они целиком или из отдельных частей.

Таким образом, например, фундамент под колонну, забетонированный на месте, называется монолитным, а такой же точно фундамент, целиком изготовленный в стороне и потом установленный на место краном, называется сборным, хотя он сам по себе и представляет единый цельный монолит.

Отдельные элементы сборного железобетона соединяют между собой двумя основными способами:

а) из соединяемых сборных элементов выпускают арматуру и стык на монтаже заливают бетонной смесью, после отвердения бетона в стыке конструкция приобретает свойства монолитной;

б) при изготовлении сборных элементов в них предусматривают закладные стальные детали, выступающие на поверхность элемента, но надежно закрепленные в бетоне приваренными к ним анкерами. Соединение сборных элементов достигается в этом случае сваркой закладных деталей. Такие стыки тоже заливают бетоном, однако в основном для защиты от коррозии.

Существуют также сборно-монолитные железобетонные конструкции. Часть сборно-монолитного элемента (например, нижняя часть балки) изготовляется как сборная, а остальной объем бетонируется на месте.

Основные преимущества сборного железобетона:

При этом предварительное напряжение дает возможность изготовлять из железобетона такие изделия, как напорные водопроводные трубы (взамен стальных, подверженных коррозии), железнодорожные шпалы (взамендеревянных, подверженных гниению) и др.

Массовое заводское производство сборного железобетона поставило с особой остротой проблему унификации конструкций, как необходимую предпосылку рентабельности такого производства.

Видео применения преимуществ сборного железобетона при постройке быстровозводимого частного дома из готовых комплектов:

ЖЕЛЕЗОБЕТОН - это... Что такое ЖЕЛЕЗОБЕТОН?


Смотрите также




© 2012 - 2020 "Познавательный портал yznai-ka.ru!". Содержание, карта сайта.