Железобетон

Железобетон – что это такое и для чего он используется?

Многие потребители хотят знать, что такое железобетон, ведь этот материал, изобретенный еще в 19 веке, до сих пор остается самым популярным на фоне огромного количества современных строительных материалов, появившихся благодаря активному развитию технического прогресса. Сочетающие в себе лучшие характеристики стальной арматуры и бетона, железобетонные изделия используются не только во всех направлениях строительства, но и в промышленности, области обустройства и других сферах народного хозяйства.

Что такое железобетон?

Чтобы понять, что называют железобетоном и арматурой, необходимо рассмотреть официальное определение этого материала, в соответствии с которым он представляет собой строительный искусственный материал, полученный путем монолитного соединения бетона и металлического каркаса. Для формирования каркаса используют стальную рабочую и монтажную арматуру или проволоку. Рабочие металлические стержни предназначены для усиления нижней части железобетонной конструкции, в то время как монтажные прутки применяют для создания объемного скелета железобетонной конструкции, фиксации точек расположения рабочей арматуры, а также закрепления монтажных петель и закладных деталей. Для производства железобетона используют бетон, полученный путем смешивания цемента различных марок от М150 до М600, воды, и наполнителя – песка, гравия или щебня. Для повышения качества и эксплуатационных характеристик изделия в бетон также добавляют пластификаторы.

Такое сочетание материалов, после затвердевания бетона позволяет получить конструкцию, которая под воздействием высоких нагрузок работает как единая система. В ней разные по физико-механическим свойствам и структуре материалы обеспечивают усиление друг друга: стальная арматура увеличивает надежность плохо работающего на растяжение бетона, а тот в свою очередь уберегает металл от коррозии и деформации. При этом несущая способность железобетона будет зависеть от количества используемой арматуры. Например, при армировании всего 2% площади поперечного сечения увеличивает несущую способность в 20 раз, если сравнивать с бетоном без металлического каркаса.

Чтобы правильно выбрать данный материал в зависимости от поставленных задач, необходимо знать на какие виды он подразделяется и как по-другому называется железобетон.

Виды железобетона и особенности производства

Железобетон или по-другому армированный (конструкционный) бетон, в соответствии с технологией изготовления стального каркаса, разделяются на непреднапряженные (обычные) и предварительно напряженные. Отличие между ними в том, что во втором случае армирующая сетка фиксируется с предварительным натяжением, в результате которого металлические стержни после застывания бетона и снятия натяжителей работают на сжатие, передавая его всей конструкции. Разница состоит и в используемых компонентах:

Вид армирования	Класс бетона	Диаметр арматуры	Класс арматуры
Непреднапряженное	В15	от 4 мм	А240 – А500, В500
Преднапряженное	от В20 до В80	от 10 мм	А540 – А1000, Вр1300 – Вр1500

Помимо разницы в организации армирующего каркаса, железобетон отличается особенностями проведения производственного процесса, по которому выделяют монолитные конструкции и сборные.

Монолитный железобетон

К монолитному железобетону относятся конструкции, изготавливаемые непосредственно на месте установки в положении и с формой, предусмотренной по проекту. Один из ярких примеров такого вида железобетонного сооружения является фундамент. Возведение монолитных ЖБ-конструкций осуществляется с соблюдением следующих этапов:

создание формы (опалубки) путем установки и укрепления лесов из досок;
заготовка стальной арматуры;
формирование армирующего каркаса;
приготовление бетонной смеси и ее заливка в опалубку;
уход за бетонной конструкцией в течение его периода твердения с поддержанием оптимального влажностного и температурного режима;
освобождение уже затвердевшей бетонной конструкции от формы.

Большой перечень операций и необходимость в соблюдении их последовательности, приводят к сокращению темпов строительных работ. Поэтому, для строительства чаще всего отдают предпочтение сборному железобетону.

Особенности технологии изготовления сборного железобетона

Чтобы понять, что такое сборный железобетон как строительный материал, необходимо рассмотреть главные его отличия от монолитных сооружений. Сборный железобетон производится не на месте строительства, а в цеху. Его транспортировка на объект осуществляется только после максимального набора прочности изделия, которое проходит в заводских условиях. Соединение таких конструкций осуществляется за счет сварки закладных деталей или их заливки бетоном.

Производство сборного железобетона проводится в следующем порядке:

Подготовка формы для будущего изделия.
Установка в форму армирования в виде пространственного каркаса или плоской сетки. Для некоторых типов изделий предусматривается возможность армирования с применением прокатного стального профиля – двутавров, швеллеров, уголков.
Фиксация закладных выступающих деталей, обеспечивающих возможность дальнейшей сборки ЖБ-элементов.
Заливка в форму бетонной смеси с равномерным распределением и последующей процедурой виброуплотнения на стенде с применением пустотообразователей, либо на конвейерных линиях способом роликового формования или проката.
Отправка формы в специальные камеры для тепловой обработки, ускоряющей твердение бетона, который уже через 12 часов нахождения при температуре около 90°С набирает 70% марочной прочности, что эквивалентно 28 суткам выдержки материала в естественных условиях.
Освобождение конструкции от формы.

Преимущественные характеристики железобетона

Независимо от того, к какому классу конструкционных материалов относится железобетон – обычному, преднапряженному, монолитному или сборному, этот материал обладает широким перечнем преимущественных характеристик:

высокая сопротивляемость вибрационным и динамическим нагрузкам;
огнестойкость, позволяющая выдерживать до 600°C;
устойчивость к атмосферным воздействиям;
возможность производства изделий конфигурации любой сложности;
долговечность.

Этот материал характеризуется биологической и химической инертностью, а также способностью сохранять прочность и целостность конструкции при скалывании или срезе.

Виктор Филонцев

Образование:
НИУ МСГУ, Кафедра Технологии вяжущих веществ и бетонов, 2003.

Опыт работы:
12 лет в сфере производства бетона.

Текущая деятельность:
независимые консультации в сфере строительства.

Железобето́н — строительный композиционный материал, состоящий из бетона и стали. [1] Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений.

Содержание

История

В 1802 г. при строительстве Царскосельского дворца российские зодчие использовали металлические стержни для армирования перекрытия, выполненного из известкового бетона. В 1829 г. английский инженер Фокс реализовал армированное металлом бетонное перекрытие. В 1849 г. во Франции Ламбо построил лодку из армоцемента. В 1854 г. Уилкинсон в Англии получил патент на огнестойкое железобетонное перекрытие. В 1861 г. во Франции Куанье опубликовал книгу о 10-летнем опыте применения железобетона. Он же в 1864 г. построил церковь из железобетона. В 1865 г. Уилкинсон построил дом из железобетона. И только в 1867 г. Монье, которого часто считают “автором” железобетона, получил патент на кадки из армоцемента. В 1868 г. Монье построил железобетонный бассейн, а с 1873 по 1885 гг. получил патенты на железобетонный мост, железобетонные шпалы, железобетонные перекрытия, балки, своды и железобетонные трубы. В 1877 г. первая книга по железобетону опубликована Т. Хайэтом в США. С 1884 по 1887 гг. в Москве осуществлялось применение железобетона при устройстве плоских перекрытий, сводов, резервуаров. В это же время проводились испытания конструкций, были реализованы железобетонные перекрытия по металлическим балкам. В 1886 г. в США П. Джексон подал заявку на патент на использование преднапряжения арматуры при строительстве мостов. В 1888 г. патент на преднапряжение получен в Германии В. Дерингом, в 1896 г. в Австрии И. Мандлем, в 1905-07 гг. в Норвегии И. Лундом, в 1906 г. в Германии М. Кененом. В 1886 г. в Германии (фирма Вайс) под руководством проф. Баушингера проведены испытания плит и сводов. В 1886-87 гг. М. Кенен в Германии разрабатывает способ расчета железобетонных конструкций. В 1891 г. в России проф. Н. А. Белелюбский проводит широкомасштабные исследования железобетонных плит, балок, мостов. В этом же году выходит книга инж. Д.Ф. Жаринцева «Слово о бетонных постройках», а в 1893 г. – «Железобетонные сооружения». С 1892 по 1899 г. во Франции Ф. Геннебиком реализовано более 300 проектов с применением железобетона. В 1895 г. на 2 съезде зодчих в России выступает А. Ф. Лолейт, создавший впоследствии основные положения современной теории железобетона. В 1899 г. инженерный совет министерства официально разрешает применять железобетон в России. Первые нормы по проектированию и применению железобетонных конструкций появились в 1904 г. в Германии и Швеции, в 1906 г. во Франции, в 1908 г. в России. Развитие теории железобетона в России в первой половине 20 в. связано с именами А. Ф. Лолейта, А. А. Гвоздева, В. В. Михайлова, М. С. Боришанского, А. П. Васильева, В. И. Мурашева, П. Л. Пастернака, Я. В. Столярова, О. Я. Берга и др.

В XX веке железобетон является наиболее распространённым материалом в строительстве (см. Пьетро Нерви).

Характеристики

К положительным качествам железобетонных конструкций относятся:

невысокая цена — железобетонные конструкции значительно дешевле стальных; — в сравнении со сталью;
технологичность — несложно при бетонировании получать любую форму конструкции;
химическая и биологическая стойкость;
высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам.

К недостаткам железобетонных конструкций относятся:

невысокая прочность при большой массе — прочность бетона при растяжении в среднем в 10 раз меньше прочности стали. В больших конструкциях железобетон «несёт» больше своей массы, чем полезной нагрузки.

Выделяют сборный железобетон (ж/б конструкции изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение) и монолитный железобетон (бетонирование выполняется непосредственно на строительной площадке), а также сборно-монолитный (сборные конструкции используются как оставляемая опалубка – сочетаются преимущества монолитных и сборных конструкций).

Основные принципы проектирования и расчета железобетонных конструкций

В России железобетонные элементы принято рассчитывать: по 1-ой и 2-ой группе предельных состояний:

по несущей способности (прочность, устойчивость, усталостное разрушение);
по пригодности к нормальной эксплуатации (трещиностойкость, чрезмерные прогибы и перемещения).

Задачи расчета железобетонных конструкций по 1-й группе предельных состояний включают:

проверка прочности конструкций (нормальные, наклонные, пространственные сечения);
проверка конструкции на выносливость (при действии многократно повторных нагружений);
проверка устойчивости конструкций (формы и положения).

Армирование конструкций выполняется, как правило, отдельными стальными стержнями или сетками, каркасами. Диаметр стержней и характер их расположения определяется расчётами. При этом соблюдается следующий принцип — арматура устанавливается в растянутые зоны бетона либо в сжатые зоны при недостаточной прочности последней, а также по конструктивным соображениям. При расчете железобетонных изгибаемых элементов основной целью является определение требуемой площади рабочей арматуры в соответствии с заданными усилиями (прямая задача) или определение действительной несущей способности элемента по заданным геометрическим и прочностным параметрами (обратная задача).

По характеру работы выделяют изгибаемые элементы (балки, плиты), центрально и внецентренно сжатые элементы (колонны центрально и внецентренно растянутое элементы (элементы ферм).

Изгибаемые элементы (балки, плиты)

При изгибе любого элемента в нём возникает сжатая и растянутая зоны (см. рисунок), изгибающий момент и поперечная сила. Изгибаемые железобетонные элементы, как правило, рассчитывают по прочности следующих видов сечений:

по нормальным сечениям — сечениям, перпендикулярным продольной оси, от действия изгибающего момента,
по наклонным сечениям — при действия поперечных сил (срез или раздавливание сжатой зоны бетона), по наклонной полосе между наклонными сечениями (трещинами), от действия момента в наклонном сечении.

В типичном случае армирование балки выполняется продольной и поперечной арматурой (см. рисунок).

Элементы конструкции:

Верхняя (сжатая) арматура
Нижняя (растянутая) арматура
Поперечная арматура
Распределительная арматура

Верхняя арматура может быть растянутой, а нижняя сжатой, если внешняя сила будет действовать в противоположенном направлении.

Основные параметры конструкции:

L — пролёт балки или плиты, расстояние между двумя опорами. Обычно составляет от 3 до 25 метров
H — высота сечения. С увеличением высоты прочность балки растёт пропорционально H²
B — ширина сечения
a — защитный слой бетона. Служит для защиты арматуры от воздействия внешней среды
s — шаг поперечной арматуры.

Арматура (2), устанавливаемая в растянутую зону, служит для упрочнения железобетонного элемента, бетон в которой в силу своих свойств быстро разрушается при растяжении. Арматура (1) в сжатую зону устанавливается обычно без расчёта (из необходимости приварить к ней поперечную арматуру), в редких случаях верхняя арматура упрочняет сжатую зону бетона. Растянутая арматура и сжатая зона бетона (и иногда сжатая арматура) обеспечивают прочность элемента по нормальным сечениям (см. рисунок).

Поперечная арматура (3) служит для обеспечения прочности наклонных или пространственных сечений (см. рисунок).

Распределительная арматура (4) имеет конструктивное назначение. При бетонировании она связывает арматуру в каркас.

Разрушение элемента в обоих случаях наступает вследствие разрушения бетона растягивающими напряжениями. Арматура устанавливается в направлении действия растягивающих напряжений для упрочнения элемента.

Читайте также:

Утепление мелкозаглубленного фундамента

Небольшие по высоте балки и плиты (до 150 мм) допускается проектировать без установки верхней и поперечной арматуры.

Плиты армируются по такому же принципу как и балки, только ширина B в случае плиты значительно превышает высоту H, продольных стержней (1 и 2) больше, они равномерно распределены по всей ширине сечения.

Кроме расчёта на прочность для балок и плит выполняется расчёт на жёсткость (нормируется прогиб в середине пролета при действии нагрузки) и трещиностойкость (нормируется ширина раскрытия трещин в растянутой зоне).

Сжатые элементы (колонны)

При сжатии длинного элемента для него характерна потеря устойчивости (см. рисунок). При этом характер работы сжатого элемента нескольно напоминает работу изгибаемого элемента, однако в большинстве случаев растянутой зоны в элементе не возникает.

Если изгиб сжатого элемента значителен, то он рассчитывается как внецентренно сжатый. Конструкция внецентренно сжатой колонны сходна с центрально сжатой, но в сущности эти элементы работают (и рассчитываются) по-разному. Также элемент будет внецентренно сжат, если кроме вертикальной силы на него будет действовать значительная горизонтальная сила (например ветер, давление грунта на подпорную стенку).

Типичное армирование колонны представлено на рисунке.

1 — продольная арматура
2 — поперечная арматура

В сжатом элементе вся продольная арматура (1) сжата, она воспринимает сжатие наряду с бетоном. Поперечная арматура (2) обеспечивает устойчивость арматурных стержней, предотвращает их выпучивание.

Центрально сжатые колонны проектируются квадратного сечения.

Массивными считаются колонны, минимальная сторона сечения которых более или равна 400 мм. Массивные сечения обладают способностью к наращиванию прочности бетона длительное время, т.е. с учетом возможного увеличения нагрузок в дальнейшем (и даже возникновения угрозы прогрессирующего разрушения – террористические атаки, взрывы и т.д.) – они имеют преимущество перед колоннами немассивными. Т. о. сиюминутная экономия сегодня не имеет смысла в дальнейшем, и, кроме этого, малые сечения нетехнологичны при изготовлении. Необходим баланс между экономией, массой конструкции и т. н. жизнеутверждающим строительством (Sustainable construction) www.concreteresearch.org

Изготовление железобетонных конструкций

Изготовление железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические процессы:

Подготовка арматуры
Уход за твердеющим бетоном

Изготовление сборных железобетонных конструкций

Сущность сборных железобетонной конструкций, против монолитных, состоит в том, что конструкции изготавливаются на заводах ЖБИ, а затем доставляются на стройплощадку и монтируются в проектное положение. Основное преимущество технологии сборного железобетона в том, что ключевые технологические процессы происходят на заводе. Это позволяет достичь высоких показателей по срокам изготовления и качеству конструкций. Кроме того, изготовление предварительно напряженных ЖБК возможно, как правило, только в заводских условиях.

Недостатком заводского способа изготовления является невозможность выпускать широкий ассортимент конструкций. Особенно это относится к разнообразию форм изготавливаемых конструкций, которые ограничиваются типовыми опалубками. Фактически, на заводах ЖБИ изготавливаются только конструкции, требующие массового применения. В свете этого обстоятельства, широкое внедрение технологии сборного железобетона приводит к появлению большого количества однотипных зданий, что, в свою очередь, приводит к уменьшению затрат на строительство. Такое явление наблюдалось в СССР в период массового строительства.

Большое внимание на заводе ЖБИ уделяется технологической схеме изготовления. Используется несколько технологических схем:

Конвейерная технология. Элементы изготовляют в формах, которые перемещаются от одного агрегата к другому. Технологические процессы выполняются последовательно, по мере перемещения формы.

Поточно-агрегатная технология Технологические операции производят в соответствующих отделениях завода, а форма с изделием перемещается от одного агрегата к другому кранами.

Стендовая технология. Изделия в процессе изготовления остаются неподвижными, а агрегаты перемещаются вдоль неподвижных форм.

В предварительно напряженных конструкциях применяют два способа создания предварительного напряжения: натяжение на упоры и натяжение на бетон, а также два основных способа натяжения арматуры: электротермический и электротермомеханический.

Изготовление монолитных железобетонных конструкций

При изготовлении монолитных железобетонных конструкций следует учитывать, что физико-механические характеристики арматуры относительно стабильны, а вот те же характеристики бетона изменяются во времени. Необходимо всегда находить компромисс между запасами при конструировании и проектировании (выбор форм и сечений — выбор между надежностью, «жизнью», но тяжестью массивных конструкций и между изяществом, ажурностью, легкостью, но «мертвостью» конструкций с большим модулем поверхности), стоимостью и качеством исходных материалов, затратами на изготовление монолитных железобетонных конструкций, усилением оперативного контроля работниками ИТР на всех этапах, назначением мероприятий по уходу за бетоном, защитой его во времени (созданием условий для наращивания во времени его характеристик, что может понадобится к моменту начала эксплуатации для сопротивления прогрессирующему разрушению), контролем динамики набора основных прочностных и деформативных характеристик бетона. [2] [3] То есть, очень много зависит от того, с чьих позиций проектируют конструкции и технологию, исполняют и контролируют работы, и что ставится во главу угла: надежность и долговечность, экономичность, технологичность выполнения, безопасность эксплуатации, возможность дальнейшего применения путем усилений и реконструкций, так называемый рациональный (англ. sustainable ) подход, то есть проектирование от обратного (сначала думаем, как следующие поколения будут все это разбирать и заново использовать). [4]

Защита железобетонных конструкций полимерными материалами

Для защиты железобетонных конструкций применяются специальные полимерные составы, позволяющие изолировать поверхностный слой железобетона от негативных влияний внешней среды (химические агенты, механические воздействия). Для защиты железобетонного основания применяют различные типы защитных конструкций, позволяющих модифицировать эксплуатационные свойства минеральной поверхности — увеличить износостойкость, уменьшить пылеотделение, придать декоративные свойства (цвет и степень блеска), улучшить химическую стойкость. Полимерные покрытия, наносимые на железобетонные основания, классифицируют по типам: обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы, высоконаполенные покрытия.

Другой метод защиты железобетонных конструкций заключается в покрытии арматуры фосфатом цинка. [5] Фосфат цинка медленно реагирует с коррозирующим химикатом (например щёлочью) образуя устойчивое апатитное покрытие.

Для защиты железобетонных конструкций от воздействия воды и агрессивных сред также применяется проникающую гидроизоляцию, которая модифицирует структуру бетона, увеличивая его водонепроницаемость, что предотвращает разрушение бетонных конструкций и коррозию арматуры.

Усиление железобетонных конструкций углепластиком

При восстановлении несущей способности железобетонных конструкций подвергнутых не нормативным нагрузкам применяют армирование углепластиком. Усиление углеволокном используются для продольного и поперечного армирования стержневых элементов, для создания армирующих усиляющих оболочек на колоннах и опорах мостов, эстакад, консолях колонн, для усиления плит, оболочек, элементов ферм и других конструкций;

Что такое железобетон: характеристики и виды

Сегодня железобетонные конструкции широко применяются в строительных работах, без них не обходится ни одно современное строительство. Любые сооружения из железобетона отличаются надежностью, высокой огнестойкостью, продолжительным сроком службы. Они не требуют специальной защиты от разрушительного атмосферного воздействия. Со временем прочность бетона только усиливается, а защищенная им арматура вовсе не поддается коррозии. Из такого материала несложно возводить конструкции разнообразных форм.

Строительство с применением железобетонных конструкций отличается высокой скоростью проведения работ Источник masterabetona.ru

Описание

Железобетон – это композитный высокопрочный стройматериал, который производится из бетона, стальных прутьев. Подобная комбинация позволяет воспользоваться основными преимуществами обоих материалов.

Бетон считается искусственным камнем. Он прекрасно выдерживает высокие нагрузки на сжатие, но в то же время не переносит растяжение. Металл характеризуется малой стойкостью к сжиманию и значительной устойчивостью к растягиванию. Сочетание стального каркаса и качественного бетона позволяет железобетонным конструкциям выдерживать как растяжение, так и сжатие материала.

Армирующие металлические прутки внутри железобетона соединяются посредством точечной сварки. Площадь сечения стержней определяется при расчете нагрузок. Способ соединения элементов в каркас зависит от удобства сварки, укладки цементной смеси, иных факторов.

Железобетонные конструкции переносят длительный нагрев, поэтому их используют для возведения промышленных объектов, эксплуатируемых при высоких температурах Источник peymankarsa.ir

Плюсы и минусы

Несмотря на то, что железобетон – это достаточно надежный стройматериал, он обладает как достоинствами, так и недостатками. Основные преимущества железобетонных изделий такие:

Долговечность. При правильной нагрузке, надлежащей эксплуатации ЖБ конструкции служат продолжительный период времени. Причем их несущая способность вовсе не снижается.
Сравнительно небольшой вес. Для достижения аналогичных показателей прочности монолитный материал должен весить в пять раз больше.
Огнестойкость. Железобетонные элементы не поддерживают процесс горения.
Самоуплотняемость. Под влиянием влаги прочность материала повышается.
Устойчивость к коррозии. Применение специального вида цемента при производстве железобетонных изделий позволяет избежать коррозионных процессов.
Технологичность. Можно выпускать элементы различных форм, придавать им любого оттенка с помощью добавок.
Доступная цена. Монолитные и сборные ЖБ конструкции отличаются минимальной себестоимостью.

Высокая тепло- и звукопроводность. По этой причине требуются дополнительные расходы на укладку утеплителя, выполнение шумоизоляции.
Существует риск образования трещин. При этом несущая способность конструкции сохраняется лишь до определенного момента.
Продолжительное изготовление. Монолитные элементы отвердевают на стройплощадке, соборные – на заводе. В обоих случаях процесс занимает много времени.
Плохая воздухопроницаемость. Построенные из железобетона здания требуют установки вентиляционной системы, если в них длительно пребывают люди.

Важно! Применение в строительстве тяжеловесные ЖБ элементов требует создания мощного фундамента, поскольку почва не всегда способна выдержать огромные нагрузки.

Важная характеристика железобетонных конструкций – способность выдерживать многочисленные замерзания и оттаивания без ухудшения качества Источник dorjbi.com

Видео описание

Характеристики

Процесс изготовления железобетонной конструкции состоит из следующих этапов:

Подготовка формы для заливки.
Формирование каркаса.
Замешивание цементного раствора.
Заполнение формы.
Ожидание отвердевания бетона.

Среди наиболее ценных для строительства свойств железобетона стоит отметить:

высокую плотность;
способность выдерживать значительные нагрузки;
устойчивость к влиянию влаги, температурным колебаниям.

Бетон и металл имеют аналогичные коэффициенты расширения. Благодаря этому даже под воздействием чрезмерных температур сохраняется целостность железобетонных изделий.

Важно! Плотность и влагостойкость бетона предупреждают развитие коррозии металла, который заключен в него. Затвердевший раствор ограждает железо от огня при пожаре в месте размещения ЖБ- конструкции.

Область применения

Железобетонные изделия широко применяются в современном строительстве при возведении:

жилых домов;
промышленных зданий;
защитных сооружений различного назначения;
инженерных конструкций.

Разнообразные высокопрочные ЖБ элементы используются при постройке фундаментов, стен, межэтажных перекрытий, колодцев.

Если рассматривать узконаправленное применение железобетона, стоит отметить его востребованность при строительстве:

мостов;
гидроэлектростанций;
аэродромов;
контактирующих с водой сооружений;
ядерных реакторов.

Важно! Чтобы повысить стойкость железобетонных изделий к воздействию влаги, в процессе их создания в бетон добавляют специальные вещества. Они отталкивают воду, придают материалу антикоррозийные свойства.

Наружные стены зданий монтируют из керамзитожелезобетонных панелей, остальные элементы – из тяжелого бетона различных марок Источник i.pinimg.com

Виды железобетонных конструкций

Существует три разновидности ЖБК. Каждая из них обладает своими положительными и отрицательными сторонами, используется при проведении определенных строительных работ.

Монолитные

Производятся прямо на стройплощадке. Самая простая из них – фундамент. Создается он следующим образом: выкапывается котлован, монтируется арматурный каркас, который потом заливается жидким бетоном. Впоследствии застывания он превращается в камень. Прочностные характеристики фундаментного основания зависят от качества использованной арматуры и марки бетона.

Главные преимущества монолита – низкая материалоемкость, огнестойкость, долговечность, прочность, простота формирования. Среди недостатков стоит отметить вероятность образование трещин на монолитном фундаменте впоследствии усадки либо чрезмерных нагрузок, высокую звуко- и теплопроводность. Также к минусам следует отнести сезонность выполнения работ. Их допускается проводить лишь в теплый период года.

Монолитные ЖБК возводятся на стройплощадке: изначально устанавливается опалубка, монтируется каркас, которые потом заливается бетоном Источник ideal-prodakshn.od.ua

Сборные

Изготавливаются на заводе: заливаются в формы, отвердевают в определенных условиях. Затем они доставляются на стройплощадку, где применяются для строительства. Производство сборных ЖБ конструкций на специальных предприятиях позволяет уменьшить их стоимость, получить высокую производительность.

СЖБ характеризуется универсальностью, для строительства его допускается применять круглый год. Единственный минус подобных изделий – большая трудоемкость.

Сборные ЖБК состоят из отдельных железобетонных изделий, которые собираются в конструкцию по проекту Источник zgbk.ru

Сборно-монолитные

Нередко в строительстве одновременно применяется сборный и монолитный железобетон. Качество сцепления составляющих играет важную роль в такой технологии. Для достижения желаемого результата укладываются элементы различных форм, размеров.

Если поверхность СЖБ шероховатая, допускается обойтись без шпонок. На участках соприкосновения сборных элементов с бетоном важно предусмотреть выпуск поперечной арматуры. В монолите дополнительно проводится анкеровка. Комбинированный железобетон применяется в качестве опалубки для монолитных частей сооружения.

СЖБ конструкции обладают всеми плюсами вышеуказанных разновидностей. Они экономичны, позволяют быстро и качественно возводить здания.

Сборно-монолитные перекрытия собираются из частей: керамзитобетонные блоки укладываются на ЖБ пролеты, накрываются армирующей сеткой, затем заливается бетоном Источник prostroymaterialy.com

Видео описание

Стены из монолитного железобетона

Наиболее распространенные железобетонные изделия

Производители выпускают огромное количество ЖБИ. Каждое из них предназначено для использования в конкретных целях, чем облегчает возведение различных объектов. Среди самых популярных ЖБ элементов стоит отметить следующие.

Панели

Чрезвычайно востребованы в строительстве жилых и промышленных зданий. Они отличаются плоской прямоугольной формой, иногда содержат оконные и дверные проемы, выступы для подоконников. При транспортировке панельные изделия устанавливаются вертикально под малым наклоном. Если одновременно перевозятся несколько панелей, важно исключить их соприкосновение.

ЖБ стеновые панели обязательно оснащаются подъемными петлями, облегчающими процесс монтажа, и закладными элементами Источник monolit-gbi.ru

Фермы

Применяются для обустройства перекрытий в производственных постройках, культурных зданиях. Внешне это плоские прямоугольные конструкции, снабженные решетками. Транспортируются такие элементы в вертикальном положении.

Производятся фермы из различных видов бетона (тяжелого, легкого, конструкционного). При их использовании важно точно рассчитать несущую способность постройки.

Балки и ригели

Нашли широкое применение в создании фундаментов и покрытий, выполняют роль несущих деталей. Такие железобетонные элементы бывают прямоугольными, одно- или двухскатными. Их перевозка допускается лишь в вертикальном положении: при горизонтальной транспортировке существует вероятность повреждения изделий.

Железобетонный ригель – балка, произведенная из высокопрочного бетона с использованием армирования Источник fabrika-magino.ru

Востребованы при строительстве сооружений различного назначения на неустойчивых грунтах. Транспортируются сваи горизонтально с обязательным применением специальных подкладок. На транспортное средство они складируются в несколько ярусов.

Стойки

Представляют собой прочные опорные элементы, предназначенные для линий электропередач, светильников. Перевозятся они в горизонтальном положении. Основная задача железобетонных стоек –удерживать электропровода на определенном расстоянии от поверхности земли.

Железобетонные сваи – лучшее решение при возведении фундаментов на неустойчивой почве Источник beton-company.com.ua

Колонны

Несущие элементы культурных, промышленных и жилых сооружений имеют прямоугольную или двухветвую форму. Последняя предназначена для значительной крановой нагрузки. Транспортируют колонны штабелем: начальный ряд изделий укладывают непосредственно на грузовое место, следующие – поверх предыдущих.

Заключение

Железо и бетон – прекрасное сочетание. Современные ЖБ конструкции обладают множеством плюсов, их экономично выгодно применять при возведении сооружений различного назначения. В зависимости от способа изготовления, ЖБК бывают монолитные, сборные или комбинированные. Каждую из указанных разновидностей целесообразно использовать при проведении определенных строительных работ. Также стоит отметить наличие огромного разнообразия железобетонных изделий. Они производятся на предприятиях, затем перевозятся на стройплощадку. Применение железобетона в строительстве позволяет возводить различные объекты в короткие сроки.

Что такое железобетон?

Железобетон – искусственный строительный материал, в котором соединены в монолитное целое стальная арматура и бетон. В современном строительстве этот “союз” имеет чрезвычайно широкое распространение, что не удивительно – ведь железобетон обладает большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с другими материалами.

Сооружения из железобетона огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий. Прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Железобетон обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает и статические, и динамические (в т.ч. сейсмические) нагрузки.

Термин “железобетон” нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий (ЖБИ). Из железобетона относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности.

Из чего изготавливают ЖБИ

Цемент и вода являются активными составляющими бетона – в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит. Между цементом и заполнителем не происходит химического взаимодействия, поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Однако, крупный заполнитель (щебень горных пород или известняка) и мелкий заполнитель (кварцевый, он же речной песок) существенно влияют на структуру и свойства бетона.

В качестве арматуры используются металлические (стальные) прутки или пучки проволок. Арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая арматура располагается в нижней части изделий, работающих на изгиб: плит перекрытий, балок, в подошвах фундаментных блоков. Монтажная арматура создает объемный скелет изделия, фиксирует расположение стержней рабочей арматуры, способствует фиксации и закреплению закладных деталей и монтажных петель.

Одной из разновидностей железобетона является напряжённый железобетон. За счет применения специальных технологических приемов, в процессе изготовления материалов из напряженного железобетона арматура замоноличивается в бетоне в частично растянутом виде.

Дело в том, что плиты перекрытий и несущие балки в конструкции работают на изгиб. Во-первых, они воспринимают нагрузку конструкции пола (в том числе и собственный вес); во-вторых – нагрузку от бытовых предметов, размещенных на этаже; в третьих – нагрузку, передающуюся от стен на каркас здания. В результате, нижние слои плиты перекрытия или несущей балки находятся в слегка растянутом виде, что отрицательно сказывается на их надёжности.

Если же нижние слои панели или балки в процессе изготовления были искусственно сжаты (“напряжённый” железобетон), то под бытовой и конструкционной нагрузкой они будут находиться в нейтральном состоянии. В этом случае напряжение в них будет минимальным, а, значит, и минимальны будут проблемы, связанные с эксплуатацией конструкции.

Как изготавливают ЖБИ

Плиты перекрытий (пустотные и ребристые), перемычки, элементы оград, подвалов и фундаментов, плиты дорожных покрытий, детали колодцев и столбы освещения – всё это изделия из железобетона. Очевидно, что каждое изделие имеет характерную для него систему армирования, рецептуру бетона и технологию изготовления.

Плиты перекрытия и перемычки, работающие на изгиб, изготавливают из предварительно напряжённого железобетона. В подготовленную форму на специальные упоры устанавливают арматурные стержни, натягивают их механическим способом (с помощью домкратов) или термомеханически (посредством разогрева электрическим током) и закрепляют в натянутом положении на бортоснастке формы.

Заливка бетонной смеси с последующим виброуплотнением может осуществляться на стендах (с введением пустотообразователей) или на конвейерных линиях, в том числе и способами проката или роликового формования. После этого изделия в формах отправляют на тепловую обработку в специальные камеры. Цель тепловой обработки – ускорение твердения бетона, и через 8-12 часов пропаривания при температуре среды 80-95 C изделие набирает 65-75% своей марочной прочности, эквивалентной 28 суткам твердения в естественных условиях. После того, как изделие затвердело, напряжённые арматурные стержни освобождают от крепления на стенках формы. Стержни частично сжимаются по длине, и напряжение от них передается бетону в изделии – в прилегающих к арматурным стержням областях бетона формируется напряжённое состояние.

Изделия цилиндрической формы (стойки, кольца и т.п.) изготавливают методом центрифугирования. Предварительно в полуформу, размещённую на стенде центрифуги, укладываются арматурные стержни (при необходимости их натягивают), на которые навивается металлическая проволока – формируется каркас изделия. С помощью ложкового бетонораздатчика по всей длине полуформы распределяется бетонная смесь, одну полуформу накрывают сверху другой и включают центрифугу. На первом этапе, бетонная смесь, за счёт центробежных сил, распределяется у внешней ограждающей поверхности цилиндрической формы. На втором этапе, за счёт изменяющейся частоты вращения центрифуги, происходит уплотнение бетонной смеси и формование изделия. Далее изделия (в полуформах или распалубленные) отправляют на тепловую обработку.

Что нельзя делать при монтаже ЖБИ

Любое строительное изделие, в том числе и ЖБИ, рассчитано на определенные нагрузки, превышение которых нежелательно или недопустимо. Для изделий, работающих на изгиб, строительными нормами и правилами установлены нормативно-допустимые нагрузки. Оговоримся сразу, что величина этих нагрузок обеспечивает весьма и весьма значительный запас надёжности и, при корректном монтаже конструкции, разрушение изделия практически исключено.

Каждая строительная конструкция (в том числе и плиты перекрытия) рассчитана на определенные схемы монтажа. Эти схемы известны строителям, а их нарушение может привести к нежелательным последствиям. Очень часто возникает необходимость сделать отверстие в панели перекрытия, и если при его формировании будет нарушена целостность арматурного каркаса панели или, что не менее важно, будут разрезаны арматурные стержни, обеспечивающие несущую способность этой панели, то положительный эффект “преднапряжения” будет практически полностью устранён. Подобная поврежденная панель не будет соответствовать шкале нормативно-допустимых нагрузок.

Если же сделать отверстие в панели все-таки надо, то необходимо предусмотреть консольное закрепление разрезаемых панелей на промежуточную опору (например, на внутреннюю несущую стену или на перемычку) и выполнить обвязку из металлического профиля по периметру вырезанной части плиты с закреплением (резьбовом или сваркой) на этом профиле концов арматурных стержней.

Что такое железобетон?

Toggle navigation

Ремонт в регионах

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.

Что такое железобетон

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

Бетон – искусственный камень отличается высокой стойкостью к сжатию, но низкой к растяжению, что объясняет относительную его хрупкость. Металл обладает прекрасной стойкостью к растяжению, но не отличается стойкостью к сжатию. Стальной каркас, залитый бетоном, обладает устойчивостью и к растяжению, и к сжатию.

Виды железобетоны по технологии изготовления

Различают несколько видов изделия, что связано не столько со свойствами, сколько с технологией изготовления.

Монолитный – железобетон, получаемый непосредственно на строительной площадке – фундамент.
Сборный железобетон изготавливается на заводской площадке.
Сборно-монолитный железобетон означает, что часть конструкций производится монолитным способом, а часть – сборным.

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:

в арматуре периодического профиля — выступами на поверхности стержней,
в сварной арматуре — за счет сварных пересечений, в каждом из которых стержень одного направления служит анкером для стержня другого направления, и, кроме того,
во всех случаях за счет обжатия стержней арматуры бетоном при усадке.

Изгибаемые железобетонные элементы в строительстве:

жб балки и
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:

натяжением арматуры на упоры и
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:

а) заготовка и установка лесов и укрепляемых на них форм, предназначенных для заливки в них бетонной смеси; такие формы, называемые опалубкой, обычно делают из досок;
б) заготовка и установка арматурных каркасов;
в) приготовление и укладка в опалубку бетонной смеси;
г) уход за бетоном в процессе его твердения, имеющий целью обеспечить нормальный температурно-влажностный режим твердения бетона;
д) распалубка, т. е. освобождение отвердевшего бетона от форм после достижения им необходимой прочности.

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:

а) при сборном железобетоне резко увеличивается оборачиваемость опалубки (возможность ее многократного использования) и этим экономятся лесоматериалы, при массовом заводском способе изготовления конструкций вместо деревянных форм применяют стальные. Ускорение оборота форм на заводах достигается ускорением твердения бетона путем пропаривания изделий или применением быстротвердеющих цементов;
б) при применении сборного железобетона резко сокращаются сроки строительства за счет совмещения различных работ во времени, поскольку сборные конструкции изготовляют заблаговременно, а монтаж их при помощи кранов производится быстро и практически почти не зависит от времени года;
в) заводской способ изготовления сборного железобетона дает возможность широко применять механизацию и предварительное напряжение и этим путем резко снижать трудоемкость и уменьшать расход металла.

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.

Преимущества и недостатки железобетона

Преимущества

Прочность и стойкость к нагрузкам
Долговечность
Пожаростойкость
Химическая инертность
биологическая стойкость
Технологичность, можно придать любую
Низкая стоимость

Недостатки

низкими теплоизоляционные свойства
Скорость изготовления – долго набирает прочность

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

Железобетон – главный современный строительный материал

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.

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.

Способы

Преднатяжение бетона может осуществляться двумя способами:

Натяжение арматуры на специальные упоры.
Натяжение непосредственно на бетон.

В первом случае при помощи гидравлических домкратов арматура натягивается на упоры до определенного напряжения. Этот показатель не должен превышать установленный предел упругости. Арматура закрепляется концами в упорах. Дальше на подготовленный каркас выкладывают цементный раствор. Арматура остается натянутой до того момента, пока бетон твердеет. Далее концы арматуры высвобождают из упоров. Она стремится занять первоначальное положение, обжимая при этом бетон.

Если применяется горячекатаная сталь, ее не натягивают домкратами, а нагревают. Для этого по металлу проходит электрический ток. Нагретые стержни прочно фиксируются в упорах. Их заливают бетоном и отпускают только после отвердения раствора.

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.

Натяжение на бетон

Арматура может натягиваться уже после отвердения бетона. Для этого в растворе оставляют каналы. Они остаются и после отвердения смеси. Стержни заводят в каналы. Для этого применяется горячекатаная арматура. Такие прутья натягивают домкратом при помощи реактивной передачи. Это позволяет создать обжатие бетона.

Читайте также:

Типы ламп освещения: их плюсы и минусы

Когда необходимое усилие будет достигнуто, арматура фиксируется в таком положении. Оборудование отключают, но в бетоне натяжение арматуры сохраняется. Канал впоследствии заполняют под давлением цементным раствором.

Виды по технологии изготовления

Железобетонные изделия бывают:

1. В зависимости от способа изготовления:

Монолитными. Их создают на месте ведения строительных работ. Ярким примером этого вида является фундамент. Производится он следующим образом – вырывается котлован, в котором создается опалубка, монтируется армирующая сетка, которая впоследствии, заливается непосредственно бетонным раствором.
Сборными. Элементы будущей сборной конструкции производятся в цеху, не на месте строительства. После достижения ими готовности, они транспортируются к месту сборки.
Сборно-монолитные. Зачастую несущее основание конструкции заливается на месте, а его верхняя часть собирается из элементов, заранее изготовленных промышленным способом.

2. В зависимости от способа армирования:

Обычными.
Предварительно напряженными.

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.

Перечень самых востребованных железобетонных изделий и их условные обозначения:

железобетонные трубы (Т, ТБР, ТСП);
колодезные кольца (К);
дорожные плиты (ПД);
сваи (С);
сваи с прямоугольным сечением (СГ);
плиты для ленточных фундаментов (ФЛ);
блоки стен подвалов (ФБС);
прогоны (ПРГ);
брусковые перемычки (ПБ);
пустотелые плиты перекрытий (Пк).

Как заказать

Завод ЖБИ-4 – изготовитель железобетонных изделий с многолетним опытом. В каталоге продукции Вы найдёте огромный выбор товаров данной категории. Все имеющиеся в ассортименте железобетонные изделия снабжены фото и описанием. Чтобы оформить заказ, положите товар в Корзину или позвоните нам по телефону. У нас вы можете купить железобетонные изделия, как оптом, так и в розницу.

< Предыдущая

Вернуться к списку статей

Следующая >

Преимущества и недостатки

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

Читайте также: Баня из блоков пенополистеролбетона: об оштукатуривании, утеплении, пароизоляции, вопросы и ответы

У него есть как преимущества, так и недостатки.

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

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

Преднатяженный материал

В ходе производства изделий из железобетона может применяться метод создания преднатяженного материала. В некоторых случаях образование трещин в месте растяжения недопустимо. Это требование выдвигают при создании резервуаров, конструкций, которые будут подвергаться воздействию агрессивных сред, и другого.

Чтобы исключить вероятность появления трещин в месте растяжения, изготавливают конструкции, которые были предварительно напряжены. При эксплуатации снижается вероятность появления трещин, деформаций. Это повышает безопасность эксплуатации систем.

Технология производства железобетона преднатяженного типа предполагает создание значительного давления и сжатия в зоне растяжения. Так получаются круглые заготовки, изделия, на поверхности которых нет трещин. В конструкции применяется предварительно растягиваемая прочная арматура. Это увеличивает трещиностойкость, жесткость.

Стоит отметить, что применение в конструкции высокопрочных стальных стержней позволяет снизить стоимость изделия. Дело в том, что цена такой арматуры снижается с возрастанием ее показателя прочности. Но применять ее можно только в конструкциях с преднатяжением.

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.

Основные свойства железобетона:

прочность;
надежность;
долговечность.

Виды арматуры

1) в зависимости от назначения:

рабочей;
выдерживающей максимальные нагрузки на растяжение;
распределяющей нагрузки по всей плоскости изделия.

2) в зависимости от технологии производства:

стержневой. В эту категорию входят прутки, стержни любого диаметра, изготовленные по технологии горячей прокатки;
армирующая проволока. Производится, как из низкоуглеродистой, так и из высокоуглеродистой стали.

Поверхность армирующих элементов может быть гладкой или рифлёной.

Виды бетона

Для производства железобетонных конструкций могут использоваться как легкие, так и тяжелые бетоны. При этом зачастую используются последние.

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.

Типы изделий

В ходе различных строительных работ применяется представленный материал. Железобетон выпускают в двух основных вариациях:

Плиты, в отличие от балок, имеют большую ширину и меньшую высоту поперечного сечения.

Стальная арматура, которая входит в состав железобетона, отличается высокой прочностью. Поэтому этот материал становится целесообразно применять не только в растянутых, но и в сжатых элементах. Например, это могут быть колонны. Наличие в таких конструкционных элементах арматуры позволяет уменьшить их поперечное сечение. Если же колонна состоит только из бетона, она будет гораздо толще и, соответственно, тяжелее.

Такая особенность материала позволяет снизить стоимость строительных работ, повысив их качество. Даже при случайных эксцентриситетах продольных сил и нагрузках поперечного типа получается сохранить целостность изделия или строения. Это делает материал надежным и долговечным.

Арматура в железобетоне позволяет применять материал в виде панелей при высотном строительстве. Если раньше для изготовления таких панелей применяли бетон марки М100-М200, то сегодня используется цемент М400-М500. Для создания колонн нужен материал марки М900.

Арматура защищена от коррозии слоем бетона. Поэтому плиты и балки применяются для уличного монтажа, например линий электропередач, панельных домов. При строительстве объектов, которые будут подвержены высоким нагревам, применяется жаростойкий железобетон. Он изготавливается из термостойкого цемента и горячекатаной арматуры.

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:

высокая плотность;
способность выдерживать очень большие весовые и ударные нагрузки;
стойкость к воздействию влаги, повышенных и пониженных температур, их резким колебаниям.

Плотность бетона и его влагостойкость не допускают возникновения коррозии заключенного в него металла. Затвердевший раствор предохраняет железо от непосредственного контакта с огнем в случае возникновения возгорания в месте расположения конструкции.

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:

специальными выступами, которые обеспечивают 75 % общей величины сцепления;
силами трения;
адгезией (склеиванием) бетона и металлических элементов

Монолитный бетон

Производство бетона и железобетона регламентировано соответствующими стандартами. Это позволяет обеспечить необходимые эксплуатационные качества материала. По способу монтажа железобетон делится на две группы:

Раньше в ходе строительных работ применяли исключительно монолитные конструкции. Их полностью с нуля создавали на стройплощадке. Они имели точно такое расположение, которое было предусмотрено проектом. Монолитные железобетонные конструкции создаются в несколько этапов:

Установка заготовленных предварительно лесов, форм, которые на них укрепляются. Эти конструкции предназначены для заливки в них цементного раствора. Формы называют опалубками, которые собирают из досок.
Монтаж каркасов из арматуры.
Приготовление цементного раствора и его заливка в опалубку.
Уход за материалом в процессе его отвердения. Поддерживается оптимальный температурный режим, уровень влажности. Это позволяет бетону набрать требуемую прочность. В противном случае на его поверхности появляются трещины, а несущая способность снижается.
Снятие опалубки, освобождение затвердевшего цемента из подготовленной формы по достижении им требуемых прочностных характеристик.

Это довольно длительный процесс, который имеет множество нюансов и тонкостей. В зимнее время строительный процесс требует дополнительных затрат.

Область применения

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

гражданских, жилых зданий;
промышленных зданий;
сооружений, инженерных конструкций и т.д.

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

фундаментов, подземных объектов – колодцев;
каркасов – балок, прогонов, ригелей, перемычек;
стен – блоки, перегородки;
межэтажных конструкций – плиты перекрытия;
лестниц – марши.

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

мостов разных размеров;
гидроэлектростанций не зависимо от того, в каком месте планируется их расположение;
сооружений, которые будут контактировать с водой;
ядерных реакторов;
аэродромов и т.д.

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

Транспортировка

Перевозить железобетонные изделия разрешается автомобильным, водным или железнодорожным транспортом, с соблюдением всех правил безопасности при перевозках.

Разрешается размещать однотипные изделия в штабеля высотой не более 2 метров, таким образом, чтобы их края находились строго друг над другом.

Между штабелями необходимо оставлять технологические проходы для людей. Изделия не должны касаться друг друга, необходимо применение изолирующих прокладок.

Расстояние от железобетона до стенки транспорта должно быть более 15 см.

Погрузку и разгрузку изделий разрешено проводить только с помощью спецтехники, путём захвата траверсами или стропами за монтажные петли. Запрещено перемещать изделия волоком и разгружать их методом свободного падения.

2.Железобетон. Понятие и классификация. Номенклатура железобетонных изделий. Поставка, транспортирование и хранение.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и арматурной стали.

Наиболее выгодно применять железобетон для строительных конструкций, работающих на изгиб.

При работе таких элементов возникают два противоположных напряжения – растягивающее, воспринимаемое сталью, и сжимающее, воспринимаемое бетоном, и железобетонная конструкция в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам.

Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надежно защищает ее от коррозии, так как в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью величин их коэффициентов линейного расширения.

Арматура – это стальные стержни, проволока, пряди, канаты или прокатные профили, закладываемые в бетон для получения железобетонных конструкций необходимой прочности, жесткости, трещиностойкости.

По своему назначению в бетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая воспринимает нагрузки, монтажная необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры. Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению. Упрочнение может достигаться вытяжкой, протяжкой, обжатием, посредством нагревания и охлаждения (термически упрочненная арматура).

Бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и защищает ее от коррозии, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но плохо противодействует растягивающим напряжениям. Прочность бетона на сжатие примерно в 10. 18 раз больше, чем на растяжение. Сталь, обладая очень высоким пределом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонной конструкции. Наиболее целесообразно сочетается работа двух совмещенных материалов с различными свойствами (бетона и стали) в строительных изделиях, подверженных изгибу: стальную арматуру располагают таким образом, чтобы она воспринимала растягивающие усилия, а сжимающие напряжение возникали в бетоне, благодаря чему в итоге железобетонное изделие хорошо сопротивляется изгибающим нагрузкам.

Читайте также:

Укладка стен из газобетонных блоков

Преимущества: применение сборного железобетона обеспечивает экономию металла и бетона, повышение производительности труда и темпов индустриализации строительства, улучшение качества, сокращение сроков и снижение стоимости строительства.

Железобетонные конструкции и изделия по способу изготовления разделяют на:

по способу армирования и состоянию арматуры:

Монолитные железобетонные конструкции изготовляют непосредственно на месте строительства: подготавливают опалубку из металла, древесины или других материалов, затем укрепляют арматуру, производят подачу, укладку и уплотнение бетонной смеси. Распалубливание конструкции производят после твердения и достижения бетоном необходимой проектной прочности.

Преимущества – монолитные конструкции обладают высокой жест-костью; архитектурные формы зданий и сооружений из монолитного же-лезобетона разнообразны, отличаются индивидуальностью и своеобразной пластикой.

Недостатки – при бетонировании монолитных конструкций в зимнее время возникают значительные трудности, затрачиваются материалы на изготовление опалубки и большое количество ручного труда.

Сборные железобетонные изделия и конструкции изготовляют на специализированных заводах, где производят сборные материалы для всех видов строительства. Они поставляются на строительство в готовом виде; значительно сокращается трудоемкость бетонных и железобетонных работ, ускоряются темпы и снижается стоимость строительства.

Преимущества (по сравнению с монолитными железобетонными конструкциями):

высокое качество и долговечность;

экономия расхода стали и бетона, древесины для устройства подмостей, опалубки;

возможность перенести основную часть работ по возведению зданий и сооружений на завод с высокомеханизированным технологическим процессом, упростить производство работ в зимний период и др.

Недостаток – значительный вес и размеры, что требует специализи-рованного транспорта при их перевозке и грузоподъемных средств при монтаже.

В настоящее время сборные бетонные и железобетонные изделия и конструкции изготовляют для всех основных частей современных зданий и сооружений:

фундаментные плиты и блоки;

элементы каркаса зданий и междуэтажных перекрытий;

стеновые панели и блоки;

лестничные марши и площадки;

элементы для специальных видов строительства (подземного, дорожного, гидротехнического, мостостроения) и т.д.

В зависимости от назначения разнообразные сборные железобетонные изделия подразделяют на группы:

для жилых и гражданских зданий;

для промышленных зданий;

для инженерных сооружений и сооружений различного назначения.

Маркировочные надписи, монтажные знаки и основные марки ЖБИ

Маркировочные надписи должны содержать:

товарный знак или краткое наименование предприятия-изготовителя;

штамп технического контроля.

Информационные надписи должны содержать:

дату изготовления изделия;

величину массы изделия (для изделий, масса которых превышает 0,5 т).

Монтажными знаками являются изображения, указывающие:

место строповки изделия;

место центра тяжести (при необходимости);

место опирания изделия;

установочные риски на изделии.

Основные марки ЖБИ

Т, ТБР, ТСП – трубы железобетонные

К – кольца колодезные

ПД – плиты дорожные

СГ – сваи прямоугольного сечения

ФЛ – плиты ленточных фундаментов

ФБС – фундаментные блоки стен подвалов

ПБ – перемычки брусковые

Пк – Плиты перекрытия пустотелые

ВАРИАНТЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ МАРКИРОВОЧНЫХ НАДПИСЕЙ

Вариант 1 Вариант 2

1 – марка конструкции; 2 – товарный знак или краткое наименование предприятия-изготовителя; 3 – штамп ОТК; 4 – дата изготовления конструкции; 5 – масса конструкции

Номенклатура бетонных и железобетонных изделий

Промышленное здание с железобетонным каркасом (схема)

Сборные железобетонные конструкции

Сборные железобетонные элементы фундаментов: а — плиты ленточных фундаментов; б — башмаки столбчатых фундаментов

Фундаменты и стены подвалов: а – фундамент под колонны; б – подушка ленточного фундамента стен; в – блоки стен подвалов

Панели наружных и внутренних стен жилых зданий

Колонна каркаса многоэтажных зданий: а – общий вид колонны длиной на два этажа; б – стык элементов; в – стык колонны с ригелем

Ригель каркаса многоэтажных зданий

Плиты перекрытия многоэтажных зданий: а – плита сплошного сечения; б – многопустотная плита; в – ребристая плита; г – плита 2Т

Стропильные (а) и подстропильные (б) фермы

Номенклатура дорожных и тротуарных покрытий

Виды и арматура в сборных конструкциях: а) плита; б) балка

В соответствии со сводом правил на изготовление бетонных и железобетонных конструкций без предварительно напряженной арматуры СП 52-101-2003 все бетоны разделяют на классы по прочности на:

1. сжатие В ;

2. осевое растяжение Вt ;

и на марки по:

1 морозостойкости F;

2 водонепроницаемости W;

3 средней плотности D.

Класс бетона по прочности – основная его характеристика. Согласно прочности эталонного образца (кубик с размером ребра 15 см, выдержанный в течение 28 дней при температуре 20 о С и относительной влажности 90-100%) устанавливаются классы прочности бетона. А именно, нормами установлены следующие классы по прочности на сжатие для тяжелых бетонов:

В10; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60.

По прочности на осевое растяжение установлены следующие классы:

Вt 0,8; Вt 1,2; Вt 1,6; Вt 2,0; Вt 2,4; Вt 2,8; Вt 3,2.

Для легких бетонов в зависимости от марки по средней плотности D установлены соответствующие классы прочности на сжатие: при D800, D900 – классы прочности В2,5; В3,5; В5 и В7,5; при D2000 – В20; В25; В30; В35 и В40.

Вопросы для самоконтроля

Основные свойства бетона

Факторы влияющие на прочность бетона

Физические и специальные свойства бетона

Преимущества применения сборного железобетона

Классификационные признаки железобетонных изделий

Маркировочные надписи на бетонные и железобетонные изделия

Монтажные знаки на бетонные и железобет онные изделия

Основные марки ЖБИ

Маркировка бетонных и железобетонных изделий на сжатие, осевое растяжение, морозостойкости, средней плотности

Классы прочности бетона. Маркировка

План практического занятия