Мы работаем по будням с 9:00 до 18:00

Прием заявок по телефону - круглосуточно

Железобетон - строительные материалы и изделия

Железобетон - строительные материалы и изделия

Бетон имеет недостаток, присущий всем каменным как природным, так и искусственным материалам,— он хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. Прочность бетона на растяжение составляет всего около 1/10–1/15 его прочности на сжатие. Чтобы повысить прочность бетонных конструкций на растяжение и изгиб, в бетон укладывают стальную проволоку или стержни, называемые арматурой. В настоящее время железобетон — основной конструкционный материал в жилищном и промышленном строительстве.

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. Железобетон — это композиционный материал, в котором свойства стали и бетона выгодно сочетаются и дополняют друг друга. При твердении бетон прочно сцепляется со стальной арматурой и надежно защищает ее от коррозии, так как в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда. Так, чтобы выдернуть из бетона стержень диаметром 30 мм, введенный в бетон на глубину 300 мм, требуется сила не менее 10 кН. Сцепление стали с бетоном не нарушается и при сильных перепадах температуры, что обеспечивается относительной близостью величин их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5·10–6 до 12·10–6, для стальной арматуры 12·10–6). Хорошее сцепление стали с бетоном приводит к тому, что под нагрузкой эти два материала работают как одно целое. Кроме того, бетон как сравнительно плохой проводник теплоты защищает сталь от быстрого нагрева при пожарах. Стальные конструкции при пожаре быстро нагреваются, сталь размягчается и вся конструкция начинает деформироваться даже под собственным весом. В железобетонных конструкциях стальная арматура защищена от огня слоем бетона. Так, опыты показали, что при температуре поверхности бетона 1000 °C арматура, находящаяся на глубине 50 мм, через 2 ч нагреется лишь до 500 °C.

Арматура

Арматура — 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 (воспринимает нагрузки) и монтажную (необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры). Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению.

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

Смысл армирования можно пояснить на элементах, работающих на изгиб (балках, ригелях). В таких элементах часть поперечного сечения элемента подвергается сжатию, а другая — растяжению. Если балку изготовить из неармированного бетона, то вследствие низкой его прочности на растяжение (1–4 МПа) уже под небольшой нагрузкой бетон в растянутой зоне растрескивается и балка разрушается. Если же в растянутую зону ввести стальную арматуру, то она примет на себя растягивающие напряжения (прочность стали при растяжении более 200 МПа), и балка, хотя на ней могут появиться трещины, не разрушится даже при больших нагрузках. В ряде случаев армируют элементы, работающие и на сжатие (колонны, сваи), так как и на сжатие сталь в 5–10 раз прочнее бетона.

Причиной, почему арматура принимает на себя большую часть нагрузки, является различие в модулях упругости стали 2·105 МПа и бетона (2–3)·10 МПа. Из-за того, что модуль упругости стали в 10 раз выше модуля упругости бетона, при нагружении железобетонного элемента сталь и бетон получают одинаковые деформации, но напряжения в них в соответствии с законом Гука будут разные. В стали они будут в 10 раз выше, чем в бетоне. Иными словами, можно сказать, что 1 см сечения стали заменяет 10 см2 бетона.

Благодаря универсальности и комплексу ценных свойств железобетон используют для строительства всех типов зданий и инженерных сооружений. Так, массовое строительство жилых зданий осуществляется из сборного железобетона, причем из него выполняют все элементы здания. В многоэтажных кирпичных зданиях фундаменты и перекрытия — железобетонные. Промышленные здания и инженерные сооружения в основном возводят из железобетона. В зависимости от способа изготовления железобетонные конструкции могут быть монолитными или сборными. Железобетон можно условно разделить на 3 больших класса.

1. Сборный железобетон (сборные железобетонные изделия и конструкции) представляют собой крупноразмерные железобетонные элементы, изготовляемые на заводе или полигоне домостроительного комбината. Основное преимущество таких конструкций — высокомеханизированные и автоматизированные методы их изготовления. На строительной площадке эти элементы только монтируют, что резко сокращает сроки строительства, повышает производительность труда и позволяет широко применять новые эффективные материалы (легкие и ячеистые бетоны, отделочную керамику, пластмассы и т.п.).

2. Монолитный железобетон изготовляют непосредственно на строительной площадке. На месте возведения конструкции устанавливают опалубку. Назначение опалубки — придать бетонной смеси при ее укладке форму будущей конструкции. Опалубку выполняют из дерева, фанеры, стали или различных их комбинаций. Обычно применяют разборно-переставную опалубку из мелких или крупных щитов. Для возведения высоких сооружений (резервуаров, труб, башен) применяют скользящую или подъемно-переставную опалубку. Когда бетон, уложенный в скользящую опалубку, достаточно затвердеет, опалубку вместе с рабочими подмостями двигают вверх и цикл повторяют. Такая опалубка была использована при строительстве Останкинской телевизионной башни.

В опалубку устанавливают арматуру в расчетном положении и укладывают бетонную смесь. Уплотнение производят глубинными или поверхностными вибраторами, навешиваемыми на опалубку.

Бетон после укладки первые 7–10 дней необходимо защищать от высыхания, а зимой — от замерзания. Опалубку снимают по достижении бетоном достаточной прочности, чаще всего через 5–10 дней.

Для монолитного строительства используют тяжелые и легкие бетоны на быстротвердеющих цементах. При правильной организации труда скорость строительства из монолитного бетона не уступает скорости монтажа из сборных элементов. За последние годы в городах России построено много нестандартных сооружений из монолитного бетона, в том числе и такие уникальные, как храм Христа Спасителя, подземный торговый комплекс на Манежной площади в Москве и другие.

3. Напряженно-армированный бетон в современном строительстве находит все большее применение. Как уже говорилось, прочность бетона на растяжение в 10–20 раз ниже, чем на сжатие. В железобетоне этот недостаток устраняют введением арматуры в растянутую зону. Однако вследствие малой растяжимости бетона в растянутой его зоне возникают трещины, после чего всю нагрузку воспринимает только арматура. Пока ширина трещины менее 0,1–0,2 мм (так называемые волосяные трещины), они не опасны с точки зрения сцепления арматуры с бетоном и коррозии арматуры.

При применении для армирования высокопрочных сталей полное использование их прочности сопровождается относительно большим удлинением арматуры, что приводит к сильному растрескиванию бетона, а это, в свою очередь,— к коррозии арматуры из-за обнажения ее поверхности. Отсюда следует, что при обычном способе армирования применение высокопрочной арматуры нерационально. При армировании такой арматурой применяют метод предварительного натяжения арматуры.

Сущность этого метода состоит в том, что до загрузки железобетонной конструкции полезной нагрузкой ее арматуру растягивают наподобие резинового жгута; упором при этом служит бетон. Естественно, что чем сильнее растянута арматура, тем больше будет сжат бетон. Когда же к конструкции будет приложена полезная нагрузка, напряжения от нее, возникающие в растянутой зоне бетона, частично компенсируются предварительно созданными сжимающими напряжениями. Поэтому в растянутой зоне бетона не возникнут трещины, а предварительно напряженная арматура получит от нагрузки дополнительное напряжение и ее высокая прочность будет реализована в большей степени.

В настоящее время применяют два способа получения напряженно-армированного бетона. Один из них заключается в том, что арматуру натягивают и закрепляют на специальных анкерах, а затем укладывают бетон. После того как бетон достаточно затвердеет, арматуру освобождают и она, сжимаясь, сжимает бетон. Другой способ: в бетоне оставляют специальные каналы для напрягаемой арматуры. После затвердевания бетона арматуру вводят в каналы и натягивают, используя в качестве опоры затвердевший бетон. При этом в бетоне возникают сжимающие напряжения. После натяжения арматуры каналы заполняют цементным раствором.

В предварительно напряженных железобетонных конструкциях более полно используется прочность стали и бетона, поэтому уменьшается масса изделий. Кроме того, предварительное обжатие бетона, препятствуя образованию трещин, повышает его долговечность и непроницаемость.

Основные операции при производстве железобетонных изделий — это приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры, армирование и формование изделий и их ускоренное твердение.

Приготовление бетонной смеси производят в бетоносмесительном цехе завода, арматуру — в арматурном цехе. Поступающую на завод арматуру очищают от ржавчины, правят и режут на стержни заданной длины и придают форму. Отдельные стержни и проволоку соединяют в сетки и каркасы контактной сваркой на станках–автоматах. Готовые сетки и каркасы передают в формовочный цех.

Напрягаемую арматуру натягивают на анкеры форм с помощью специальных механизмов или реже методом термического натяжения.

Перед укладкой арматуры и бетона формы очищают и смазывают. Бетонная смесь из бетоносмесительного цеха поступает в приемный бункер бетоноукладчика, который подает ее в форму и разравнивает.

Уплотняют бетонную смесь центрифугированием, вибропрессованием, прокатом, на виброплощадках большой грузоподъемности (до 5–10 т) с электромеханическим или электромагнитным приводом.

Для ускорения твердения бетона его подвергают тепловлажностной обработке. Применяют следующие виды тепловлажностной обработки: пропаривание при нормальном давлении и температуре 80–95 °C; контактный нагрев и электроподогрев до 100 °C; запаривание в автоклавах при давлении 0,9–1,6 МПа и температуре 175–200 °C.

Наиболее распространено пропаривание при нормальном давлении в камерах непрерывного или периодического действия. Изделия нагревают насыщенным паром. Камеры непрерывного действия представляют собой туннель, в котором изделия в формах, установленных на вагонетках, проходят последовательно зоны подогрева, изотермической выдержки и охлаждения.

В камеры периодического действия изделия загружают краном и устанавливают в несколько рядов по высоте. Затем камеру закрывают крышкой и подают насыщенный пар.

После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ.

Основные способы производства железобетонных изделий

Основные способы производства железобетонных изделий: стендовый, кассетный, поточно-агрегатный, конвейерный и вибропрокатный.

При стендовом способе изделия получают в неподвижных формах (на стенде). Механизмы (бетоноукладчики, вибраторы и др.) поочередно подходят к стенду для выполнения необходимых операций. Этим способом изготовляют, как правило, крупногабаритные изделия (фермы, колонны, балки) на полигонах.

Кассетный способ — вариант стендового способа, основой которого является формование изделий в стационарно установленных кассетах, состоящих из нескольких вертикальных металлических форм-отсеков. В форму закладывают арматурный каркас и заполняют ее бетонной смесью. Тепловую обработку производят контактным обогревом через стенки форм. После тепловой обработки стенки форм раздвигают и изделия вынимают мостовым краном. Кассетным способом изготовляют плоские изделия (панели перекрытий, стеновые панели и т.п.). Этот способ благодаря вертикальному расположению форм экономит производственные площади.

При поточно-агрегатном способе металлические формы с будущими изделиями перемещаются от одного технологического поста к другому краном, а при конвейерном — формы стоят на вагонетках, движущихся по рельсовому пути, и тепловлажностную обработку осуществляют непрерывным методом в туннельных камерах. Конвейерный способ высокопроизводительный, но на каждой «нитке» конвейера можно выпускать изделие только одного типоразмера.

При вибропрокатном способе процессы получения железобетонного изделия происходят на одной установке непрерывного действия — вибропрокатном стане. Вибропрокатный стан — это конвейер из стальной обрезиненной формующей ленты, движущейся вдоль постов укладки арматуры и бетона, виброуплотнения бетона и контактной тепловой обработки. Вибропрокатным способом получают плиты перекрытий, легкобетонные панели наружных стен, перегородочные панели. Этот способ самый производительный, но переход с выпуска одного вида изделий на другой затруднен, так как связан с переоснасткой стана.

Классификацию железобетонных изделий

Классификацию железобетонных изделий проводят по ряду признаков.

1. По виду армирования железобетонные изделия подразделяют на предварительно-напряженные и с обычным армированием.

2. По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида (однослойные изделия) или из нескольких видов бетона (например, трехслойные — из ячеистого бетона, с двух сторон покрытого плотным мелкозернистым бетоном).

3. По плотности, виду бетона и виду вяжущего изделия подразделяют аналогично бетонам.

4. По назначению железобетонные изделия подразделяют на три группы: для жилых и общественных зданий, для промышленных зданий и для инженерных сооружений.

В свою очередь, изделия для жилых, общественных и промышленных зданий подразделяют на изделия для фундаментов, каркасов зданий, стен, перекрытий и покрытий, лестниц и санитарно–технические.

1. К изделиям для фундаментов зданий относятся фундаментные плиты — массивные железобетонные элементы трапецеидальной или прямоугольной формы, укладываемые при устройстве фундамента непосредственно на грунт. Бетонные блоки для стен подвалов — элементы в форме прямоугольного параллелепипеда из тяжелого бетона, керамзитобетона и силикатного бетона плотностью не менее 1800 кг/м3 и класса В7,5–В15. Блоки армируют лишь монтажной арматурой. В торцовой части блоков устраивают пазы, заполняемые при монтаже раствором. Керамзитобетонные блоки могут иметь несплошные, открытые вниз пустоты. Применяют блоки для устройства ленточных фундаментов и возведения стен подвалов для зданий всех видов.

Фундаментные блоки стаканного типа применяют в каркасных зданиях для опирания колонн. Они могут состоять как из одного элемента, так и из двух (отдельно блок и стакан).

2. Изделия для каркасов зданий (колонны; горизонтальные связи — ригели, прогоны, балки, фермы и арки) изготовляют из тяжелого бетона класса не ниже В15 и армируют несущей арматурой. Изделия для каркасов промышленных зданий отличаются от аналогичных изделий для жилых зданий большей несущей способностью и размерами. Так, высота колонн для жилых зданий достигает 7,5 м, а промышленных — 35 м

Балки в зависимости от перекрываемого пролета могут иметь тавровое или двутавровое сечение с отверстиями в вертикальной стенке для снижения ее массы. Изготовляют балки из бетона класса В25–В30; армирование чаще напряженное. Длина балок — 12; 18 и 24 м.

Фермы применяют как элементы покрытий пролетом 30 м и более; сборные железобетонные арки — для пролетов более 60 м.

3. Стеновые бетонные блоки предназначены для жилых и общественных зданий, а также производственных зданий промышленного и сельскохозяйственного назначения. Размер блоков зависит от конструктивного решения здания и схемы разрезки стены: так, длина блоков может быть 400–3300 мм, высота 300–3900 мм. Толщина назначается по теплотехническим и конструктивным соображениям: для наружных стен — 200–600 мм, для внутренних — 160–300 мм.

4. Стеновые панели — крупноразмерные элементы (обычно высотой на этаж и длиной до 6 м) для монтажа полносборных зданий — в зависимости от назначения и конструктивных особенностей подразделяют на следующие виды: — панели наружных стен отапливаемых зданий, изготовляемые из легкого бетона на пористых заполнителях, ячеистого бетона или из тяжелого бетона с теплоизоляционным слоем; — панели наружных стен неотапливаемых зданий и внутренних несущих стен, изготовляемые из тяжелого или легкого бетона; — панели перегородок, обычно изготовляемые из гипсобетона.

Классы тяжелых бетонов для панелей наружных стен — не ниже В15, для внутренних — не ниже В12,5, легкие бетоны всех видов должны иметь класс не ниже В3,5.

Панели выпускают с наружной защитно-декоративной отделкой (керамической плиткой, декоративными бетонами, водостойкими красками и т.п.) и внутренней, подготовленной под отделку. Окрашенные и остекленные оконные и дверные блоки должны быть установлены на место.

5. Элементы междуэтажных перекрытий. В зданиях всех типов используют железобетонные панели перекрытий. Размер панелей: длина 2,4–12,0 м, ширина 1,2–3,6 м, толщина 220 мм. Панели изготовляют из бетона класса не менее В15 и армируют обычной или предварительно-напряженной арматурой.

Панели перекрытий кроме несущей способности должны удовлетворять требованиям звукоизоляции. Для повышения звукоизоляционных свойств и снижения массы панели делают с пустотами (главным образом круглого сечения) или из легких бетонов на пористых заполнителях; применяют ребристые панели перекрытий со звукоизоляционными прослойками. Нижняя сторона панели выпускается в готовом к отделке виде и служит потолком, а верхняя — основанием пола.

6. Панели и плиты покрытий. В зависимости от конструкций кровли они должны удовлетворять помимо несущей способности требованиям гидро- и пароизоляции, а для совмещенных (теплых) кровель- и теплоизоляции.

Панели покрытий изготовляют однослойными из тяжелого и легкого бетона на пористых заполнителях; слоистыми с несущей конструкцией из тяжелого бетона и теплоизоляционным слоем из ячеистого бетона или другого утеплителя; комбинированными в виде плиты из ячеистого бетона с ребрами из тяжелого бетона. Класс тяжелого бетона должен быть не менее В15, легкого на пористых заполнителях — не менее В10 и ячеистого — не менее В3,5.

7. Санитарно–технические изделия. Элементы водоснабжения, канализации, вентиляции и т.п. могут быть также выполнены в виде железобетонных изделий заводского изготовления. Водопроводные и канализационные трубы замоноличивают в тело специальных панелей; таким же образом получают отопительные панели. Для устройства вентиляции применяют специальные блоки со сквозными каналами. Применение таких блоков существенно упрощает санитарно-технические работы на стройке.

8. Лестничные марши и площадки изготовляют из бетона класса не ниже В15. Ступени лестниц должны иметь отделанную поверхность. Лестничные площадки, как правило, покрывают керамической плиткой. Лестничные марши и площадки могут быть выполнены в виде одного цельного элемента. Применяют лестницы как в зданиях из сборного железобетона, так и в кирпичных зданиях.

9. Железобетонные перемычки для перекрытия оконных и дверных проемов в кирпичных зданиях бывают брусковые, плитные и балочные с отформованной четвертью для опирания панелей перекрытия. Перемычки изготовляют из тяжелого или легкого (на пористых заполнителях) бетона. Класс бетона не менее В15; марка по морозостойкости в зависимости от климатических условий F35–F200.

10. Изделия для инженерных сооружений. Железобетонные изделия широко применяют в дорожном строительстве (плиты покрытий дорог, бортовые камни, элементы мостов и путепроводов, шпалы, осветительные столбы и столбы контактной сети); при строительстве городских инженерных сетей (напорные и безнапорные железобетонные трубы диаметром от 0,5 до 3 м, элементы коллекторов и др.); при строительстве гидросооружений и мелиоративных систем.

Служба контроля качества
Как вы оцениваете работу нашей компании?
Отзывы и предложения