Содержание
Подробно о применении железобетона в строительстве
Железобетон, широко используемый в строительстве, начал применяться еще в 1945 году. Массовая застройка панельными зданиями началась в 1965, но повсеместное внедрение такой строительной технологии приходится на 80-е годы. Тогда же появилась и возможность разнообразить жилые и промышленные здания. Сегодня из железобетона производится строительство промышленных зданий, домов, дорог и других не менее важных объектов.
Архитектурно-планировочные возможности домов из такого материала
В современном строительстве сооружения из монолитного бетона как таковые не используются.
- Условно, здание, в котором несущие элементы монолитные, а сборные конструкции – лестничные пролеты, площадки, вмонтированы в готовый каркас, называются монолитными.
- Если в таком же здании, кроме площадок из плит, собраны стены и перекрытия, или даже только перекрытия, то оно относится к объектам сборно-монолитного строительства.
Разница оказывается довольно расплывчатой.
По сути дела, на строительной площадке имеют дело с конструкциями разной степени сборности, что сказывается как на сроках строительства, так и на архитектурных решениях.
Преимущества
Предпочтение монолитным конструкциям, то есть, с меньшей частью сборных, отдается по нескольким причинам.
- Большие архитектурно-планировочные возможности – панельные здания всегда привязаны к размерам типовых блоков и плит и сложной, особенной планировки не предполагают. Монолитное строительство позволяет более разнообразные решения.
- Изготовление сборного железобетона предполагает развитую индустриальную базу: перевозить на большие расстояния столь крупные и тяжелые конструкции невыгодно. Монолитный железобетон изготавливается прямо на площадке, а, значит, такое строительство возможно даже посреди пустыни.
- Оборудование, необходимое для сооружения каркаса, опалубки и заливки бетона оказывается дешевле, чем обустройство производственной площадки.
- Монолитные здания более прочны и надежны, так как в них отсутствуют стыки.
- По той же причине звуко- и теплоизоляционные их качества выше, чем у панельных конструкций.
Недостатки
Однако такая технология имеет и свои недостатки.
- Наиболее прочными являются блоки напряженного бетона – с растянутой арматурой. Произвести эту процедуру на строительной площадке практически нереально.
- Необходимость ожидать, пока бетон наберет положенную прочность, значительно продлевает сроки сооружения.
- Работы сильно зависят от погодных условий и зимой, по сути, останавливаются.
- Необходимость проводить сантехнические и отделочные работы на площадке снижает их качество.
- Возможность комбинировать монолитное и сборное строительство позволяет сочетать достоинство обоих методов и избавиться от части недостатков.
Про архитектурно-планировочные возможности домов из монолитного железобетона вы уже знаете, поговорим о технологии строительства из него.
Технологии строительства с применением железобетона
Очередность и масштаб строительных работ определяется назначением объекта. Особенности применения железобетона таковы, что при монтаже высотных зданий или промышленного цеха требуются совершенно разные конструкционные схемы и, соответственно, осуществляется разным образом.
Давайте для начала поговорим о технологии поточного возведения зданий из монолитного железобетона.
О технологии строительства дорог при помощи железобетона расскажет следующее видео:
Поточный метод для промышленных зданий
Промышленные здания отличаются отсутствием декоративных архитектурных решений, так как планировка их сугубо функциональная и включает крупные закрытые и открытые площадки. Сооружать такое здание монолитным методом можно только в том случае, если нет возможности привезти сборные конструкции. Во всех остальных случаях рекомендуется сборно-монолитный способ строительства.
Для промышленных объектов приоритетом является скорость возведения и возможность введения в эксплуатацию площадок уже готовых. Для удовлетворения этих нужд используют поточный способ.
Под ним подразумевается такая организация строительных работ, при которой каждый участок обеспечивается своим комплектом строительных машин. При большой площади здания выделяют 2, 3 или больше самостоятельных объектных потока, обеспечивающих каждый свою стройплощадку.
- Продольный метод предполагает поочередное сооружение зданий согласно схеме производственной линии. Это выгодно в тех случаях, когда каждый цех передает следующему готовую до определенной степени продукцию.
- Если изготавливают конструкции разнотиповые, то есть, каждая требует своей производственной линии, то более выгодным является поперечный метод. В этом случае в эксплуатацию вводятся секции, включающие пролеты сооружения и составляющие одну линию.
Кроме того, различают разные способы строительства:
- открытый – когда сначала сооружают всю подземную часть, а затем приступают к наземной;
- закрытый, где сначала формируют фундамент и каркас здания, а затем внутри изготавливают основания для внутренних конструкций;
- совмещенный – фундаменты и каркас монтируют практически одновременно;
- комбинированный, при котором пролеты с развитым подземным хозяйством сооружают закрытым методом, а со слабо развитой – открытым.
Жилые объекты
Одно- и многоэтажные жилые дома чаще относятся к условно-монолитным строениям. Принципиальная схема сооружения здесь та же, хотя и подразумевает более сложный каркас: монтаж арматуры, установка опалубки и заливка бетоном.
Выделяют три конструкционные системы многоэтажных зданий в зависимости от способа отпирания перекрытий:
- поперченные несущие стены;
- продольные несущие;
- комбинированная система, в которой перекрытия опираются и на поперечные и на продольные стены.
Выбор системы зачастую зависит не столько от сложности здания, сколько от типа используемого оборудования.
Важной частью строительства выступает тип опалубки.
- Объемно-переставная – используется если и стены, и перекрытия являются монолитными. После отвердения бетонной смеси опалубка придвигается вдоль поперечной или продольной стены.
- Скользящая щитовая – наиболее эффективна при монолитных стенах, когда в первую очередь выполняются вертикальные конструкции – внутренние и наружные стены. Для перекрытий в этом случае оставляют отверстия. Плиты лоджии и балкона могут быть как монолитными – опалубка с заведением в опорные пазы, так и сборными – используются плиты специальной формы.
Мы уже поговорили про монтаж одноэтажных промышленных зданий и высотных домов из сборного железобетона, далее речь пойдет о коттеджах из него.
Из следующего видео вы узнаете о том, как происходит строительство железобетонных высотных домов:
Сооружение коттеджа
Современные технологии позволяют применять монолитный железобетон и в частном строительстве. Схема сооружений здесь такая же, но стоит отметить, что для заливки бетона, даже при возведении одноэтажного коттеджа, требуется бетононасос. Это специальная строительная техника и, как правило, в частном хозяйстве не встречается.
Применяют две технологии.
- Сооружение со съемной опалубкой – она изготавливается для каждого проекта из фанеры, пластика или дерева. Поскольку речь идет о малоэтажном строительстве, то рекомендуется использовать бетон с минимально возможной теплопроводностью – опилкобетон, керамзитобетон, шлакобетон. Обычный бетон плохо сохраняет тепло, а арматура в стене служит мостиками холода, поэтому такой дом нуждается в очень качественном утеплении.
- Строительство с несъемной опалубкой привлекает тем, что снижает трудозатраты – не тратится время на демонтаж и установку форм, и тем, что опалубка может служить неплохим утеплителем.
Декоративная отделка наносится прямо на плиты пенополистирола. Никакого дополнительного утепления в этом случае не нужно.
Утепление зданий
Главный недостаток бетона – высокая теплопроводность. Материал значительно уступает кирпичу по этому показателю, а введение стальной арматуры в конструкцию только ухудшает дело: металл прекрасно проводит тепло. Поэтому утеплению домов из железобетона отводится немалое внимание.
При строительстве относительно легких или декоративных строений хороший эффект дает применение специальных бетонов: керамзитового, опилочного и, конечно, теплоизоляционного. Их показатели намного лучше. Однако при строительстве многоэтажных зданий этот способ не годится.
- Сборно-монолитный метод позволяет в качестве «скорлупы» применять легкий бетон, в том числе, и теплоизоляционный. Это значительно повышает показатели, но и сказывается на стоимости здания.
- При малоэтажном строительстве сооружают пустотные стены – с воздушной прослойкой. Пустоты заполняют утеплителем – керамзитом, брикетированной минеральной ватой во влагонепроницаемой оболочке и прочим.
- Частые небольшие дома утепляют снаружи привычными методами, одинаково подходящими и для блочного, и для монолитного, и даже деревянного здания.
- Плитный утеплитель – пенопласт, пеноплекс, фиксируется на стену с помощью клея и дюбель-грибков. При ровной поверхности стен нет надобности даже в сооружении каркаса. Нанесению декоративного слоя или покрытия утеплитель не препятствуют.
- Минеральную вату крепят двумя способами: мокрый фасад и утепление под сайдинг. Последний метод обеспечивает большую долговечность, так как препятствует конденсации влаги между стеной и слоем утеплителя.
- Штукатурка – при небольших размерах дома это вполне подходящий способ. Штукатурка наносится слоем в 2 см и заметно уменьшает теплопроводность. Этот метод используют и для квартир в многоэтажном здании.
Роль бетона и железобетона в современном строительстве трудно переоценить. Монолитное и сборно-монолитное строительство применяют при сооружении самых разнообразных объектов – от одноэтажного коттеджа до высотного здания или промышленного цеха. Объяснение одно – самая высокая надежность и долговечность.
Следующее видео покажет вам, как происходит утепление железобетонных перемычек и балок:
Виды железобетонных конструкций: фундамент, колонны, панели, плиты и балки. Армирование
Основными преимуществами использования железобетонных конструкций являются быстрота и удешевление возведения домов различной сложности. Это обеспечивается, в том числе простотой изготовления ЖБИ.
Общие сведения
Что такое железобетон
Бетон, как известно, отличаются высокой прочностью на сжатие, однако, его сопротивление на растяжение не велико – в 10-15 раз меньше прочности на сжатие. Поэтому неармированные бетонные конструкции используются очень редко. Чтобы устранить этот недостаток, в его структуру добавляют стальную проволоку или прутья, отлично работающие на растяжения (читайте также статью «Асфальтобетонные смеси: основные разновидности, особенности приготовления и использования»).
Таким образом, железобетон представляет собой материал, образованный бетоном и металлической арматурой, расположенной внутри него. В совокупности получается единая конструкция, которая обладает высокой прочностью, благодаря совокупности свойств бетона и металла.
Впервые железобетонные изделия стали патентовать в конце ХIX века. С тех пор прошло более 150 лет, и за это время, конечно же, железобетон серьезно усовершенствовался. Однако, можно с уверенностью сказать, что его «эволюционный» процесс еще не завершен.
Схема армирования изделий
Виды армирования
В наше время железобетонные конструкции армируются не только для увеличения прочности бетона на растяжение, но и на внецентренное и осевое сжатие, кручение и пр. Кроме того, рабочая арматура позволяет уменьшить размер сечения элементов, а также снизить вес конструкций.
Наряду с обычным армированием, на сегодняшний день широко распространены предварительно напряженные железобетонные конструкции. Их особенностью является то, что при изготовлении бетон подвергается обжатию, а сама арматура – предварительному растяжению.
Предварительное напряжение позволяет существенно повысить трещиностойкость, а также снизить деформации элементов конструкций. С предварительным напряжением обычно выполняют большепролетные железобетонные конструкции, а также другие элементы, на которые предполагается большая нагрузка на растяжение.
Заливка железобетонного фундамента
Почему стоит обратиться в “Инновационные Конструкции”?
Все этапы проектирования должны быть тщательно спланированы и проводиться по требованиям ГОСТа, СНиП. Работа выполняется специалистами с профильным высшим образованием и большим опытом. “Инновационные Конструкции” Возьмет на себя решение любых вопросов проектирования фундаментов, а также других ЖБИ-конструкций. Мы разработаем качественный и многофункциональный проект. Составляем договор. Предлагаем комплекс услуг, включающий составление пакета чертежей, смет и пояснительных записок. Выполняем согласование проекта в вышестоящих органах. Предоставляем полный отчет по окончании работы.
Особенности железобетонных конструкций
Достоинства
Среди достоинств железобетонных конструкций можно выделить:
- Долговечность – благодаря надежной сохранности арматуры, которая находится под слоем бетона, железобетон обладает исключительной долговечностью. Кроме того, материал отлично справляется с атмосферными воздействиями.
- Прочность – со временем прочность железобетона не уменьшается, а даже увеличивается.
- Возможность изготовления своими руками, к примеру, при возведении фундамента. Для этого надо лишь выполнить опалубку и изготовить металлический каркас из арматуры, после чего опалубка заливается бетонным раствором.
- Пожаростойкость – железобетон отлично противостоит огню. Причем, для повышения огнестойкости, в состав добавляют специальные заполнители, такие как базальт, шамот, доменные шлаки и др. Кроме того, повысить огнестойкость можно путем увеличения защитного слоя до 3-4 см.
- Сейсмостойкость – в отличие от других строительных материалов, железобетон, благодаря монолитности, хорошо противостоит сейсмической активности.
- Хорошие эксплуатационные качества – железобетон может принять любые архитектурные или конструктивные формы.
- Учитывая прочность и долговечность материала, его цена вполне доступная.
Недостатки
К недостаткам железобетонных конструкций относятся следующие моменты:
- Большой вес;
- Высокая тепло- и звукопроводность;
- Склонность к растрескиванию.
Совет! Чтобы утеплить железобетон, используют теплоизоляционные материалы, такие как пенополистирол и минеральная вата. Инструкция по монтажу теплоизоляции довольно простая.
Сборные железобетонные конструкции
Свойства материала
Сущность железобетона заключается в выгодном тандеме 2-х материалов, бетона, что образовывает сжимающий эффект, и металлургической арматуры, которой отведена роль растягивающего напряжения. Конструкционный состав железобетонных элементов, согласно общепринятым стандартам, такой:
- Бетон. Состоит из цемента, воды и вяжущего вещества.
- Арматура. Представлена в виде металлургических прутьев или проволоки.
Материалы из железобетона могут быть использованы в таких целях:
- возведение жилых и гражданских зданий;
- отстрой сооружений, входящих в промышленный разряд;
- изготовление инженерных деталей;
- производство элементов, имеющих широкий спектр назначения.
Из таакого материала получается жилье отменного качества.
Материал популярен у застройщиков промышленных конструкций.Виды конструкций из железобетона
Все существующие железобетонные конструкции можно условно поделить на три типа:
Сборные В последнее время пользуются большой популярностью, так как их использование позволяет максимально механизировать строительство. Кроме того, изготовление ЖБИ в заводских условиях позволяет применять прогрессивную технологию приготовления раствора, а также его укладки и обработки. Монолитные Используются при возведении сооружений, которые не поддаются разделению и унификации. К таким относятся некоторые гидротехнические сооружения, тяжелые фундаменты, сооружения, выполняемые в скользящей опалубке и пр. Сборно-монолитные Как не сложно догадаться, являются сочетанием монолитного бетона и сборных элементов, которые укладываемого на объекте. Закладные детали для железобетонных конструкций позволяют соединить между собой сборно-монолитные изделия не только при помощи бетона, но и путем сварки металлических элементов. По области применения конструкции могут быть:
- для общественных сооружений и жилых домов;
- для промышленных строений;
- для зданий общего назначения.
Совет! Книга Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий – Заикин А.И. позволит детально ознакомиться с особенностями и выполнением расчета фундаментов, колонн, плит перекрытий и прочих железобетонных конструкций, применяемых при строительстве промышленных сооружений.
Как уже было сказано выше, ЖБИ также делятся на:
- Предварительно напряженные;
- Ненапряженные.
Вывод
Железобетонные конструкции применяют в строительстве различных зданий и сооружений, и не только. Разновидности ЖБИ (панели, объемные блоки, фермы, сантехнические кабины) за счет своих габаритов, масс и условий, которые нужно соблюдать в процессе перевозки, требуют узкой специализации подвижного состава.
Транспортировка балок, колонн, опор и стоек линий электропередач, ригелей и свай имеет схожие требования к перевозочному процессу, поэтому схемы подвижного состава для их перевозки могут совпадать.
Наиболее распространенные виды конструкций из железобетона
Теперь ознакомимся с наиболее распространенными типами железобетонных конструкций, которые повсеместно применяются в строительстве.
К таким относятся:
- Фундаменты;
- Панели;
- Балки и плиты перекрытий;
Каждый из этих элементов обладает своим предназначением и конструктивными особенностями.
Ленточный монолитный фундамент
Фундамент
Фундаменты из железобетона устраивают под стены строений, колонны и столбы, а также под тяжелые станки и машины.
Фундаменты бываю двух типов:
- Сборными;
- Монолитными.
Кроме того, они различаются по типу конструкции на:
- Ленточные – под несущие стены;
- Ступенчатые и пирамидальные – под отдельные опоры.
Колонны
Чаще всего применяются в промышленных зданиях, в которых перекрытия подвергаются большим нагрузкам от оборудования. В этом случае выполняют каркас, состоящий из колонн, балок и прочих элементов.
Кроме того, широко распространены каркасно-панельные сборные здания, в которых колонны являются одним из основных несущих элементов. Они воспринимают на себя нагрузки и через фундамент передают их на грунт.
На фото – железобетонная панель
Панели
При возведении каркасно-панельных строений, для изготовления стен используют панели. Их площадь может составлять до 25 квадратных метров.
Также следует отметить, что существуют бескаркасные панельные здания. В этом случае всю нагрузку воспринимают на себя стены и перегородки, т.е. сами панели.
Плиты и балки
Данные конструкции относятся к изгибаемым элементам. Плитами называются плоские изделия, длина и ширина которых значительно больше толщины. Балки же являются линейными элементами, длина которых существенно больше поперечных размеров.
Плиты и балки чаще всего используют для устройства плоских перекрытий и покрытий. Как уже было сказано выше, обычно их выполняют предварительно напряженными. Кроме того, имеются и другие некоторые конструктивные особенности железобетонных изгибаемых элементов, что связано с областью их применения.
Армирование
Армирование – комплекс работ, направленных на увеличение надежности и прочности бетонных изделий в жилом и промышленном строительстве.
Безусловно, одним из лучших примеров применения армирования является создание прочного и долговечного основания для полового покрытия.
Основная работа заключается в создании металлической основы при стяжке.
С помощью армирования можно уменьшить количество используемого бетона. Основными материалами для армирования являются:
- Армирующие проволочные сетки и прутья.
- Стекловолокнистые изделия.
- Сетки из полимерных материалов.
Имея такой широкий выбор материалов, в любое время можно подобрать лучший вариант, отвечающий высокому качеству производимой конструкции.
Основные компоненты и производство
Связующее вещество
Изготовление железобетонных конструкций предполагает использование четырех основных компонентов: связующего, наполнителя, арматуры и воды. Кроме того, для улучшения качества материала в сырье часто добавляют модификаторы – вещества, оптимизирующие состав, улучшающие пластичность, ускоряющие отвердение и т.д.
Пропорции смесей для производства раствора
Связующе является одним из наиболее важных компонентов:
- В качестве вяжущего материала, отвердевающего после гидратации (взаимодействия с водой) обычно используется портландцемент. Для него характерны высокие показатели прочности и вполне доступная цена.
Обратите внимание! Отдельную группу составляют так называемые безусадочные цементы, объем которых при гидратации не изменяется. С их помощью обычно выполняют ремонт железобетонных конструкций.
- Для производства бетонов, которые используются в массовом строительстве, обычно применяются цементы марки М400 или М500. Именно на эти виды материала обычно ориентируются, рассчитывая пропорции других компонентов смеси для изготовления ж/б изделий.
Наиболее распространенные марки цемента
- Однако в ряде случаев от конструкции требуются повышенные механические характеристики. При этом может быть задействован более высокомарочный цемент (М600 – М800). Однако следует помнить, что использование подобных составов существенно удорожает конструкцию. Кроме того, после застывания такие изделия хуже поддаются обработке.
Наполнитель
Вторым по важности компонентом является наполнитель. И если для строительного бетона без внутреннего армирования могут применяться самые разные материалы, вплоть до вспененных полимеров, то при производстве ж/б конструкций обычно задействуются только те вещества, которые обеспечат составу высокую плотность и прочность.
Наполнители разного размера
Их можно условно разделить на несколько групп, которые приводятся в таблице ниже:
Группа наполнителей Примеры и характеристики Природные материалы Наиболее часто применяемая группа. К ней относятся различные пески, гравий, щебень и т.д. Как правило, при заливке армированного бетона используются заполнители, полученные путем дробления отходов плотных горных пород — кварцитов, гранитов и т.д. Искусственные материалы Производятся путем совместной обработки природного сырья и синтетических компонентов. Для изготовления железобетона искусственные заполнители задействуются очень редко, исключение составляет лишь чугунная дробь для укрепления высокопрочных монолитных конструкций. Отходы производства Шлак, зола и т.д. Обычно не обладают достаточной прочностью, потому используются в качестве добавок. Металлическая дробь для особо прочных конструкций
При выборе наполнителя обычно придерживаются таких правил:
- Для производства бетона марки М400 и ниже используется гравий, для более прочных материалов – щебень.
- И щебень, и гравий перед внесением в состав подвергают фракционированию – разделению в соответствии с размером частиц. Использование материалов одной фракции способствует повышению однородности состава и улучшению его свойств.
- При расчете механических характеристик нужно учитывать, что прочность каменного заполнителя должна быть примерно в 1,5 – 2 раза выше, чем прочность цементного состава.
Арматурный каркас
Наконец, важным элементом является арматурный каркас:
- Для улучшения механических характеристик материала используется стальная арматура – проволока, прутья, трубы или другие элементы, соединенные в каркасы определенной формы. Конфигурация каркаса определяется очертаниями и габаритами самого сооружения, а также расчетными требованиями по прочности.
- Инструкция допускает как сварное соединение элементов каркаса, так и связывание их использованием специальной проволоки. Второй метод является менее надежным, однако его проще реализовать самостоятельно, потому он широко используется в частном строительстве.
Фото скобы для вязки арматуры
- По особенностям закладки арматуру разделяют на напряженную и ненапряженную. Напряжением арматуры называют ее предварительно растягивание с помощью специальных устройств: после полимеризации бетона такой каркас сохраняет упругость, и его способность компенсировать нагрузки многократно повышается.
Устройство для предварительного напряжения каркаса
Технология изготовления
Сборные элементы
Схема, по которой осуществляется производство железобетонных конструкций, зависит от того, какой результат мы планируем получить.
При этом методики заливки отдельных блоков и монолитных конструкций существенно различаются:
- Для производства сборных модулей нам понадобятся формы. Если нужно сделать только несколько штук (например, для формирования перекрытия), то можно собрать форму из досок и толстой фанеры. В противном случае оптимальным выбором будет покупка сборной металлической конструкции с достаточным запасом прочности.
- Изнутри обрабатываем форму машинным маслом. Деревянные конструкции также можно выстелить полиэтиленом во избежание набухания от влаги.
Промышленная формовка блоков
- Далее собираем арматурный каркас, который устанавливаем в емкости на расстоянии примерно 30-50 мм от нижней плоскости. Для дистанцирования лучше всего использовать специальные стойки.
Обратите внимания! Не забываем о закладных для крепления и транспортировки модулей с использованием автокрана!
- Затем заливаем подготовленный раствор на основе цемента, песка и заполнителя. Пропорции основных компонентов определяем в зависимости от требуемой прочности бетона.
- Используя глубинный вибратор или вибростол, уплотняем материал. При этом из него удаляется лишний воздух, за счет чего плотность повышается и улучшается сцепление гидратированного цемента с арматурой и гравием.
На последнем этапе выполняется сушка изделия, причем в промышленности для этого используют специальные высокотемпературные камеры. Постоянный нагрев выше 500С способствует более быстрому набору прочности. В быту же придется выдерживать блок до использования минимум 28 суток.
Перед использованием в строительстве изделия промышленного производства обязательно проходят многоступенчатую проверку. Тесты по железобетонным конструкциям позволяют определить соответствие параметров прочности запланированным, а также выявить возможные дефекты.
Инструментальное обследование железобетонных конструкций для контроля качества
Заливка монолита
Производство монолитных конструкций является более быстрым, но в то же время – более трудоемким:
- Вначале собирается арматурный каркас, который устанавливается на определенном заранее участке и сварным способом крепится к уже возведенным элементам.
- Затем вокруг каркаса возводится опалубка, мощность которой позволяет выдерживать массу залитого раствора без деформации и разрушения.
Заливка монолита по арматуре
- В опалубку заливаем бетон, распределяя его таким образом, чтобы избежать образования «воздушных карманов». Уплотняем материал, повышая его прочность.
- Далее выполняем просушивание бетона, следя за тем, чтобы он сохранял достаточное количество жидкости для гидратации. Для этого покрываем материал полиэтиленом, периодически увлажняя поверхность.
Обратите внимание! Сушка должна проходить при положительных температурах. Если же планируется заливка монолита в зимний период, то в конструкцию дополнительно закладываются электропроводящие кабели для нагрева смеси, либо же обустраивается теплоизоляционная опалубка.
После набора прочности желательно выполнить инструментальный контроль качества материала. Это позволит нам с уверенностью использовать его расчетную несущую способность, не опасаясь обрушения.
Железобетон — разновидности, преимущества и свойства материала
Железобетон применяют практически во всех областях строительства, начиная от глобальных промышленных объектов и заканчивая возведением частных построек.
В чем же секрет продолжительной популярности ЖБИ, и почему они пользуются большим спросом и в наши дни? Прежде всего, дело в значительных технических и экономических преимуществах в сравнении с другими аналогичными материалами. При относительно демократичной цене железобетонные конструкции отлично выдерживают долговременную эксплуатацию.
В железобетонных изделиях бетон и стальная арматура замоноличиваются, образуя единый композит. В результате оба материала работают совместно, совмещая в ЖБИ свойства стали и бетона, что позволяет получить новый высококачественный материал, в котором достоинств гораздо больше чем недостатков.
Отрицательные качества ЖБИ
Основной недостаток изделий из железобетона – это большой вес, что заметно затрудняет их монтаж и транспортировку. Поэтому производители стараются выпускать ЖБИ стандартного веса и размера. Также из-за внутренних напряжений, возникающих в железобетоне появляется риск образования трещин еще до эксплуатации.
Все эти недостатки не мешают ЖБИ оставаться востребованными и популярными. Именно железобетон является основным компонентом при изготовлении большого количества различных предметов. Практически каждый человек ежедневно сталкивается с разнообразными изделиями, сделанными на основе этого материала, потому что сегодня трудно найти отрасль, где бы ни использовали ЖБИ.
Преимущества и недостатки железобетонных изделий
Сегодня железобетонные изделия (ЖБИ) пользуются большой популярностью. Однако, как и любая продукция, они имеют свои отрицательные и положительные стороны.
Достоинства железобетона
Среди многих достоинств железобетонных изделий можно выделить долговечность. Благодаря длительной сохранности арматуры, которая окружена бетоном, ЖБИ отличаются исключительной долговечностью. Стоит отметить, что изделия обладают хорошей сопротивляемостью. Они прекрасно выдерживают агрессивные атмосферные воздействия. Это очень важно при строительстве мостов, труб, мачт, эстакад и прочих сооружений. Для высверливания в таких материалах отверстий, Вам понадобятся алмазные коронки.
Также железобетонные изделия являются пажаростойкими. Они обладают очень высокой огнестойкостью. Поэтому, как показывает практика, защитный слой бетона, толщина которого примерно 2 сантиметра, достаточен, чтобы обеспечить при пожаре огнестойкость железобетонных конструкций. Для увеличения жаро- и огнестойкости используют специальные заполнители, а также увеличивают до 4 сантиметров толщину защитного слоя.
Еще одно достоинство железобетонных изделий – это сейсмостойкость. Благодаря своей монолитности и большей жесткости, в отличие от конструкций из прочих материалов, железобетонные изделия обладают высокой сейсмостойкостью.
Помимо этого, ЖБИ изделия имеют высокие эксплуатационные качества. Изделия могут создаваться любой архитектурной и конструктивной формы. Уход за конструкциями и эксплуатационные расходы весьма низки. Конструкции из железобетона можно приравнять к конструкциям из стали по затратам времени, которое потрачено на монтаж и изготовление конструкций способом проката или кассетным методом.
Недостатки железобетона
Недостатков у железобетонных конструкций гораздо меньше, чем преимуществ. Основной недостаток – это большой собственный вес. Также к недостаткам железобетонных изделий относиться высокая звуко- и теплопроводность, могут появиться трещины еще до начала эксплуатации. Чаще всего они образуются по техническим причинам от собственного напряжения в железобетоне или от усадки, из-за низкого сопротивления материала, а также от воздействия внешних нагрузок.
Для железобетонных и бетонных изделий необходимо использовать бетон, который обладает высокой прочностью, хорошей плотностью и сцеплением с арматурой. Благодаря хорошей плотности бетона, арматура остается защищенной от коррозии. А это обеспечивает долговечность всей конструкции.
Предметы из железобетона
В процессе жизнедеятельности мы каждый день ходим по железобетонным лестницам. Возведение новых жилых и производственных зданий, строительство автомобильных и железнодорожных дорог, эстакад и мостов, прокладка инженерных коммуникаций это далеко не полный список, где применяются железобетонные изделия. Например: различные плиты и блоки, кольца, трубы, бордюры, тротуарная плитка.
Основные особенности материала
В первую очередь следует разобраться, чем различаются бетон и железобетон. Основная разница заключается в присутствии в структуре металлического каркаса, который придает изделиям свойства совершенно нового уровня.
И если бетон отлично выдерживает огромный вес, но слабо противостоит нагрузкам на изгиб, то армированный вариант способен выдержать даже самые высокие нагрузки без какого-либо ущерба структуре и целостности изделий.
Достоинства железобетонных конструкций
Популярность железобетонных изделий (сокращенно ЖБИ) обусловлена целым рядом факторов:
- Цена данного варианта намного ниже любого другого материала с аналогичными свойствами прочности и долговечности. Даже учитывая значительные затраты на транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и монтаж,стоимость будет достаточно демократичной. Особенно заметна экономия на крупных сооружениях, где используется большое количество элементов и конструкций.
- Скорость возведения строений с использованием сборных железобетонных конструкций позволяет возводить огромные здания за рекордно короткие сроки. Главное – чтобы работы осуществляли квалифицированные монтажники, это гарантирует качество и безопасность возводимых конструкций, так как любая ошибка может привести к возникновению трещин, а то и вовсе к разрушению конструкций.
На фото: для обеспечения надежности конструкции все работы должны производить профессиональные монтажники
- Собранные конструкции после заделки швов не требуют проведения особых защитных мероприятий. Изделия обладают высочайшей долговечностью, которая с годами только возрастает. При этом ЖБИ устойчивы к атмосферным воздействиям и могут использоваться практически во всех климатических зонах, они хорошо переносят как жару, так и отрицательные температуры.
- Как известно, бетон обладает высокими свойствами огнестойкости, благодаря чему не требуется дополнительная огнезащита, так как материал отлично противостоит даже открытому огню и способен выдерживать его воздействие на протяжении длительного периода времени. ЖБИ рекомендуются к использованию во всех зданиях и строениях, где пожаробезопасность особенно важна.
- Металлический каркас, который отвечает за стойкость изделий к деформациям, сохраняет свои свойства на протяжении многих лет, так как он надежно защищен слоем бетона и не подвергается губительному воздействию коррозии. Именно поэтому особенно важно, чтобы все элементы были целостными, без трещин и сколов, открывающих металлический каркас.
На чертежах обязательно указывается расположение и диаметр элементов армирующей системы
Важно! Благодаря свойствам двух основных компонентов: бетона и металла -строения одинаково хорошо справляются как со статическими, так и с динамическими нагрузками. Это значительно повышает устойчивость зданий, что является немаловажным фактором в районах с неблагоприятной сейсмической обстановкой.
Как происходит производственный процесс
Чтобы лучше разобраться в вопросе, рассмотрим, почему сочетание армирующего стального каркаса и бетона настолько долговечно:
Сочетаемость Физико-механические свойства материалов очень близки, что исключает повреждение конструкции вследствие разных показателей деформации Надежность После застывания бетон создает с арматурными элементами очень прочное сцепление, что исключает их сдвиг в процессе установки и эксплуатации Долговечность Тяжелые марки бетона, используемые при производстве, отлично противостоят неблагоприятным атмосферным воздействиям и надежно защищают арматуру от влаги Стабильность Ввиду схожих коэффициентов линейного расширения даже нагревание конструкций до температуры 100 градусов не вызывает дополнительного напряжения и сдвига арматурного пояса относительно бетона Все виды железобетона обладают высокими характеристиками прочности и деформационной устойчивости
Важно! О прочности ЖБИ говорит тот факт, что с добавлением металлического каркаса жесткости прочность конструкций на изгиб возрастает в 15-20 раз.
Прочность и стабильность изделий даже под высокими нагрузками обеспечивается особенностями технологического процесса:
- Применение самого качественного цемента марки не ниже М400. Именно качество вяжущего компонента во многом обуславливает его прочностные характеристики, поэтому используются смеси без добавок.
- Использование в качестве наполнителя щебня с фракцией не более 10 мм. Это позволяет уплотнить каждое изделие максимально качественно, без пузырьков воздуха в структуре. Кроме того, такой состав хорошо проникает даже в самую густую арматурную решетку.
Мелкий щебень подходит для производства ЖБИ изделий лучше всего
- После заливки раствора в форму и его уплотнения конструкция отправляется в пропарочную камеру, в которой в течение 8-12 часов (в зависимости от размера) проводится обработка. Это позволяет достичь высоких характеристик прочности уже через 12 часов, в то время как при обычной сушке процесс занял бы как минимум 4 недели.
Помните! Особые рецепты растворов позволяют придать дополнительную прочность готовым изделиям. Также создается эффект дополнительного напряжения, когда в процессе высыхания бетон находится под давлением в форме, которая не дает ему разбухать, после высыхания готовое изделие способно выдерживать огромные нагрузки.
На всех крупных компаниях (таких как ПКФ Железобетон в Москве) имеются свои секреты придания изделиям дополнительной прочности, которые не разглашаются. Тем не менее, сущность железобетона остается неизменной: он предназначен для создания сборных конструкций с повышенными характеристиками надежности и долговечности.
Производство ЖБИ носит масштабный характер
Технология предварительного напряжения – что это такое
Для изделий, которые в процессе эксплуатации подвергаются значительным деформационным нагрузкам, предусмотрена специальная технология. Ее суть заключается в придании изделию дополнительного напряжения, благодаря чему арматура, словно пружина, дополнительно сжимает бетон, что повышает показатели устойчивости к воздействию на изгиб в разы.
Процесс производства осуществляется следующим образом:
- В специальной форме арматурные стержни предварительно натягиваются и закрепляются в таком положении специальной оснасткой. Натяжение может производиться либо механическим способом (когда используются мощные гидравлические домкраты), либо термомеханическим способом (когда металл разогревается с помощью электрического тока).
Арматура фиксируется с помощью специальных устройств
- После натяжения металлических элементов производится наполнение формы бетоном с последующим виброуплотнением. Главное на данном этапе – качественное наполнение форм и удаление из структуры материала пузырьков воздуха.
- Далее следует тепловая обработка, после чего изделие вынимается из формы, вследствие чего арматурные стержни сжимаются, образую в прилегающей структуре бетона напряженность.
Предварительно напряженные балки отлично подходят для возведения мостов
Виды железобетонных изделий
Железобетонные изделия в зависимости от технологии их производства бывают следующих видов.
- Монолитный железобетон – основной особенностью данной разновидности ЖБИ является тот факт, что изделие нужной формы заливается бетоном непосредственно на месте строительства объекта.
- Сборные конструкции – данные изделия производятся промышленным способом и доставляются на место монтажа уже в готовом виде.
- Сборно-монолитные ЖБИ — в них совмещены первый и второй продукции.
Необходимость применения любого из вышеперечисленных видов изделия принимают в зависимости от целей и условий строительства того или иного объекта.
Свойства и виды бетона, из которого изготавливается материал
Если арматура определяет прочность при нагрузках, то бетон определяет физические и химические свойства железобетона. Есть несколько классификаций бетона.
Плотность
Бетон может иметь разную плотность:
- Сверхтяжелый бетон, с показателем плотности в 2500 кг/кубометр. Его основное применение — фундаменты, колонны, стенки бункеров и т. д.
- Тяжелый бетон — плотность до 2200 кг/кубометр. Материал применяется в строительстве несущих стен на жилых и промышленных объектах.
- Облегченный бетон — 1800 — 2200 кг/кубометр. Это мелкозернистый раствор.
- Легкий бетон имеет плотность до 800 кг/кубометр.
- Сверхлегкий — до 600 кг/кубометр.
Последние два типа бетона относятся к растворам с легкими наполнителями. К примеру, опилкобетон и пористый бетон.
Тип заполнителя
Этот компонент определяет свойства будущего бетона:
- пористый;
- морозостойкий;
- огнестойкий;
- с веществами, повышающими устойчивость к биологическим процессам.
Величина зерна
Для бетона может использоваться разная величина зерна:
- крупный наполнитель;
- крупный с мелким заполнителем — отличается высокой плотностью;
- мелкозернистый с мелким заполнителем.
Условия затвердевания
- Естественные условия. Чаще всего это монолитный железобетон, который применяется в частном строительстве.
- Термовлажная обработка. Сборные конструкции, которые делаются на заводах.
- Твердение в автоклавах.
Чем более однородный состав имеет бетон, тем более плотным и прочным он становится. Чтобы привести раствор к однородности, используются вибраторы и вибрабалки.
Типы бетона для изготовления ЖБИ
Для изготовления самого железобетона применяют разные типы бетона, которые отличаются наличием вяжущих и специальных компонентов входящих в его состав.
- Тяжелые и легкие — цементные и силикатные бетоны.
- Ячеистый бетон – цемент, известь, смешанный состав.
- Специальные виды бетонов – химически стойкий, огнестойкий, декоративный и т. д.
Такой широкий выбор видов бетона дает производителям ЖБИ хорошую возможность придать изделиям разнообразные, порой уникальные свойства.
Дополнительно по теме:
- Как правильно установить ЖБИ кольца;
- Как выбрать кольца ЖБИ;
- Основные виды колец для колодцев;
Плюсы и минусы материала
Главными преимуществами железобетона являются прочность и сопротивление различным нагрузкам. Помимо этого, следует также отметить:
- Долговечность. Сталь и застывший каменный раствор, вместе дают прочную комбинацию. Такие конструкции могут служить в течение очень долгого времени, и при благоприятных условиях эксплуатации могут сохранять свойства на протяжении десятилетий.
- Огнестойкость. Ни бетон, ни металл не горят. Они также предотвращают распространение огня.
- Инертность. Бетон и сталь не вступают ни в какие реакции. Это важно не только для промышленного строительства, но также и для частного. Дом из железобетона не будет выделять каких-либо вредных веществ. Кроме того в материале не появляется грибок и другие вредные микроорганизмы.
- Возможность придать материалу любую форму. Установка каркаса и его последующая заливка, позволяют свободно выбирать геометрию изделий.
- Малая цена. Производство монолитного и сборного железобетона обходится довольно недорого. По этой причине он стоит дешево.
Как и любого материала, у железобетона есть и минусы:
- Относительно малая прочность. Из-за большой массы, отдельные виды нагрузок могут оказаться губительны для материала.
- Низкая скорость производства. На застывание сборных и монолитных изделий уходит довольно много времени. Оно может меняться в зависимости от марки бетона. Но это все равно долго.
- Высокая теплопроводность. Материал не отличается хорошей теплоизоляцией, и нуждается в дополнительной обработке и отделке.
Как бы ни было, железобетон является основой современного строительства. Из него делаются высотные дома, фундамент, промышленные сооружения, в том числе гидротехнические, и т. д.
Монолитное возведение зданий
Отличается высокими показателями качества конструкций. Здания из монолитного железобетона считаются самыми прочными, устойчивыми и долговечными. Однако для выполнения монолитных работ нужно больше времени, так как опалубку, каркасы из металла и другие элементы необходимо собирать на строительной площадке.
Преимущества монолитного строительства:
- высокие физико-механические показатели, сейсмическая и оползневая устойчивость зданий;
- технология производства работ для любого цикла идентична;
- при бетонировании не нужен кран;
- территория застройки не включает специальные площадки для техники, хранения железобетонных изделий;
- для выполнения бетонных работ достаточно бригады бетонщиков;
- цена на материалы по отдельности значительно ниже, чем стоимость готовых элементов.
Сложности монолитного бетонирования:
- необходима бригада квалифицированных бетонщиков, сварщик, с допусками к работам на высоте;
- сборка металлических каркасов и опалубки требует постоянного контроля от технадзора, ГИПа и прораба;
- при самостоятельном замесе бетона необходим специальный крытый склад, где можно будет хранить цемент пц 500 ;
- при заказах заводских бетоновозов необходима срочная доставка смеси на площадку (в течение 20 минут после приготовления);
- бетонирование конструкций необходимо выполнять в течение двух часов с момента замеса бетона.
Вывод из сказанного: монолитное бетонирование конструкций выгодно при наличии специалистов узкого профиля и бетонного завода поблизости. Желательно, чтобы в строительной компании был собственный цех деревянных конструкций, – опалубка из древесины считается наиболее дешевой среди аналогов.
Источник http://stroyres.net/beton/zhelezobeton/primenenie-pri-stroitelstve.html
Источник https://bulze.ru/raznovidnosti/betonnye-i-zhelezobetonnye-konstrukcii.html
Источник https://bastion-centre.ru/tipy/preimushchestva-i-nedostatki-zhelezobetona.html