6. Сборные бетонные и железобетонные изделия. Материаловедение: конспект лекций litres

Сборные и монолитные железобетонные конструкции

Сборные железобетонные конструкции и монолитные ЖБИ – базовый элемент современного строительства. Две эти технологии используются для возведения зданий, устройства фундаментов, строительства мостовых переходов, дамб, тоннелей, авиадуков, сетей коммуникаций и других инженерных сооружений.

Распространённость железобетонных конструкций ЖБК в строительстве объясняется их эксплуатационными свойствами.
Монолитные и сборные железобетонные системы:

долговечны, огнестойки, отлично сопротивляются негативным факторам внешним среды (снег, дождь);
воспринимают сжимающие и растягивающие нагрузки без разрушения и получения необратимых деформаций;
обладают высокой сопротивляемостью динамическим нагрузкам (проезжающие автомобили, железнодорожные составы);
при возведении зданий из монолитных и сборных железобетонных конструкций дальнейшая эксплуатация этих сооружений не требует значительных денежных средств.

Сборные железобетонные конструкции

Ключевой особенностью сборных жб конструкций является то, что их изготавливают в виде отдельных железобетонных изделий (ЖБИ), транспортируют на стройплощадку и уже здесь собирают в единую конструкцию. Возведение инженерных сооружений при использовании готовых сборных железобетонных конструкций в конечном итоге сводится к последовательному монтажу отдельных жб элементов сборной системы.

Примеры сборных железобетонных конструкций:

сборные железобетонные лестницы;
блок-комнаты и блок-квартиры;
конструкции для устройства канализации;
шахты лифтов;
железобетонные стеновые блоки;
фундаменты;
каркасы зданий.

Сборный железобетон, а точнее жб изделия, из которых состоят сборные ЖБК конструкции, скрепляются сваркой или проволочной скруткой. Для этого в ЖБИ предусмотрены специальные выступы арматуры – стальные проушины. С их помощью железобетонные элементы надежно скрепляются друг с другом, обеспечивая прочное соединение.

Достоинства железобетонных сборных конструкций

сжатые сроки возведения, сокращение времени и трудовых затрат на стройплощадке;
строительство железобетонных конструкций практически не зависит от погодных условия;
сборные ж б конструкции возможно изготовить с внешней отделкой (придать фактуру, отделать плиткой) в заводских условиях и не проводить отделочные работы на объекте;
конструкции из сборного железобетона можно оперативно вводить в эксплуатацию, так как время на набор прочности бетона не требуется.

Недостатки сборных жб конструкций

стоимость сборных конструкций из железобетона на 60-100% дороже, чем монолитное строительство;
при возведении железобетонных зданий требуется тяжелая грузоподъемная техника;
необходимость заделки стыков и швов при строительстве здания из сборных железобетонных изделий;
возведение конструкций из жби имеет ограничения по массе и размерам;
сборный железобетон в строительстве отличается низкой устойчивостью к динамической нагрузке.

Сборные бетонные сооружения оправданы в случае, если в конкретных условиях строительства конструкции из ЖБИ – максимально эффективный вариант; если требуется большое количество однотипных элементов, а максимальная масса каждого не превышает 10 тонн; если сроки строительства поджимают.

Монолитные железобетонные конструкции

Монолитная железобетоннаяконструкция – это технология, при которой элементы здания или сооружения изготавливаются непосредственно на стройплощадке с использованием опалубки, установкой арматурных каркасов и послойной укладкой бетона. После того как бетон наберет достаточную прочность, опалубку удаляют.

6. Сборные бетонные и железобетонные изделия

Применение сборных бетонных и железобетонных изделий составляет основу капитального строительства во многих отраслях хозяйства страны. В жилищно—гражданском строительстве используется большой ассортимент сборных бетонных и железобетонных изделий: фундаменты железобетонные монолитные, стеновые блоки, железобетонные панели перекрытий, лестничные марши и площадки, панели стен и перегородок, подоконные плиты, ригели, балконы, блоки санитарных узлов, парапеты и другие изделия. Железобетон – это основной строительный материал, в котором объединены вместе бетон (различных видов – легкий, тяжелый и т. д.) и стальная арматура (из специальных сталей марки 35ГС—АП, А – III, А – IV классов), располагаемая в растянутой зоне конструкции и воспринимающая растягивающие напряжения На бетон в таком изделии передаются сжимающие напряжения. Железобетонные конструкции бывают монолитные, бетонируемые на месте строительства (заливные монолитные железобетонные фундаменты, а также несущие стены зданий – с применением специальной опалубки – по новой технологии строительства жилых домов), и сборные, монтируемые на строительной площадке из отдельных элементов (панелей стеновых или блоков в крупнопанельном домостроении).

Для промышленного строительства также используется большая номенклатура сборных бетонных и железобетонных изделий: фундаментные блоки (ФБС–4, ФБС–5 и т. д.), подушки, балки, ригел, сборные бетонные и железобетонные сваи, фермы, арки, подкрановые балки, лестничные марши и площадки и др. В транспортном строительстве широко используются железобетонные шпалы (взамен деревянных), элементы пассажирских и грузовых платформ, водопропускные железобетонные лотки и трубы, а также сборные бетонные и железобетонные пролетные строения мостов.

Много разнообразных сборных бетонных и железобетонных изделий применяется в сельскохозяйственном строительстве: фундаментные блоки (ФБС1, ФБС–2, ФБС–3 и т. д.), фундаментные подушки, заливные монолитные железобетонные фундаменты, фермы, сваи—колонны, балки, панели перекрытий, стен и перегородок, элементы теплиц, парников, силосных сооружений, лотки железобетонные (Л–3, Л–4, Л–5), элементы сборных железобетонных колодцев.

Для систем мелиорации изготавливаются такие сборные бетонные и железобетонные изделия, как трубы для напорных трубопроводов с предварительно напряженной арматурой, трубы безнапорные гладкие, лотки железобетонные (Л–4, Л–5, Л–6), железобетонные кольца и крышки, железобетонные плиты (укладывают в русла открытых оросительных каналов).

В городских системах канализации также применяются трубы железобетонные безнапорные раструбные, трубы безнапорные гладкие, железобетонные кольца и крышки.

Для обустройства ограждения важных промышленных объектов (атомные электростанции, военные заводы и полигоны и т. д.) применяются элементы сборных железобетонных оград. При прокладке воздушных линий электропередач и связи широко используются железобетонные опоры различных форм – круглые, квадратные, прямоугольные, эти же изделия применяются и при электрификации железных дорог.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Какими бывают ЖБ конструкции

В 99% случаев при строительстве различных промышленных, военных и бытовых объектов используются разные виды железобетонных конструкций. Такое положение вещей существует еще с середины XX века, когда применение ЖБ изделий постепенно начало завоевывать весь мир. Это не случайно, так как прочность такого композитного материала для строительства зданий и сооружений практически вне конкуренции, а по стоимости это один из самых дешевых материалов.

Особенности ЖБИ

Использование железобетонных конструкций сегодня актуально во всех сферах строительства Источник 1beton.info

Слово «железобетон» на сегодняшний день стало именем нарицательным, и когда его произносят, не всегда подразумевают строительный материал, но под этим непременно кроется определение какой-либо прочности и незыблемости. И в самом деле, если учитывать качества, которыми обладают монолитные и сборные железобетонные конструкции, такое сравнение не лишено смысла.

Армирование бетона

Армирование бетона позволяет укрепить его структуру, и сделать ее более устойчивой к большим нагрузкам Источник vseoarmature.ru

Создание любых конструкций из железобетона предусматривает армирование стальными прутьями того или иного сечения, о чем упоминается уже в определении самого строительного материала. Для этой цели используется стальная проволока сечением 6 мм, но это чаще всего идет как вспомогательный элемент для общего каркаса. В основном армирование монолитных, сборных и монолитно-сборных конструкций производится стальным прутком диаметром от 10 до 16 мм. При этом используют разную арматуру, то есть, она может быть либо гладкой, либо рифленой (AIII).

Для монолитных и сборных конструкций армирующие каркасы соединяются при помощи вязальной проволоки Источник dom-s-ymom.org

Армирующие каркасы собираются «мягким» способом, то есть, на соединении не используется сварка, так как такой метод себя не оправдал – он не выдерживает внутреннего напряжения и деформации, которой подвергаются различные бетонные конструкции. Соединения производятся при помощи:

Вязальной проволоки. Это самый распространенный метод в строительстве и его внедряют либо вручную, либо при помощи каких-то приспособлений, как то: вязального крючка, шуруповерта или специального пистолета.
Скрепок. Этот метод достаточно быстрый, так как там нет вязального узла, но его нельзя назвать распространенным.
Пластмассовых хомутиков. На первый взгляд методика заслуживает внимания, как не подверженная воздействию коррозии, но из-за невысокой прочности на разрыв не пользуется популярностью у профессионалов.
Клипсов. Своеобразные фиксаторы, соединяющие арматуру, используется крайне редко.

Примечание: вязальная проволока, используемая в 90% случаев, может быть с цинковым покрытием либо без него, но учитывая чуть ли не полное отсутствие доступа кислорода и влаги внутрь цементного камня, это практически не имеет значения.

Виды ЖБ конструкций

Под видом железобетонных конструкций подразумевается их тип изготовления, и они бывают:

монолитными или состоящими из одного цельного блока;
сборными, которые изготавливаются на ЗЖБИ, транспортируются на стройплощадку для сборки;
сборно-монолитные конструкции подразумевают два типа сразу и укладываются на объекте, как единое целое.

Монолитные конструкции

Монолитный железобетон активно используется при возведении высотных построек, а также сооружений частного и производственного типа Источник znaybeton.ru

На сегодняшний день монолитные железобетонные конструкции приобретают все большую и большую популярность, как надежный эффективный и недорогой вид строительства. Его используют в жилой, промышленной и даже в военной сфере. Процесс создания монолитного железобетона достаточно прост. Если это большое промышленное строительство каких-либо зданий или сооружений, то сначала идет сборка армирующего каркаса, затем выставляется опалубка, в которую шлангом подается бетонная смесь того или иного класса прочности и марки (зависит от производственных расчетов).

В домашних условиях (в частном секторе) монолитные конструкции из железобетона – это широко распространенные ленточные фундаменты для строительства домов, хозпостроек и заборов. В данном случае армирующий каркас вяжется в виде прямоугольного куба, опускается в предварительно вырытую траншею и заливается бетоном. Бетон чаще всего изготавливают на стройплощадке в бетономешалке, но иногда (если есть возможность), делают заказ на каком-либо частном или государственном предприятии и раствор доставляется в автобетономешалке в готовом состоянии. Если есть потребность, то над траншеей устанавливают опалубку, как на верхней фотографии, и ленточный фундамент заливают одновременно с цоколем.

Такие конструкции изготавливаются на заводах ЖБИ и транспортируются на стройплощадку для сборки Источник 1beton.info

Сборные конструкции

Сборные конструкции из железобетона известны у нас еще со времен Советского Союза как жилые дома брежневского периода или «брежневки». Но СССР не был новатором в подобном строительстве, и первые проекты появились у нас при содействии чехословацких инженеров, которые стали известны как «чешки». Тем не менее, суть заключалась в следующем: на заводе ЖБИ по заданным чертежам отливаются какие-либо детали (плиты, перекрытия, колонны и т.д. и т.п.), и все это транспортируется на стройплощадку по железной дороге и/или автотранспортом. На месте из привезенных деталей собирается конструкция по заранее разработанному проекту. Среди обывателей такое жилье обычно называют «блочным домом».

Монолитно-сборные конструкции

Сборно-монолитные конструкции чаще всего применяются при возведении мостов и путепроводов. Источник stroyone.com

По большому счету, сборно-монолитные железобетонные конструкции используются для строительства мостов, хотя это не является какой-то монополией, а просто прерогативой. Из монолитных деталей здесь, как правило, одни опоры, да и то не полностью, но, тем не менее, они есть – все остальной относится к сборным деталям, которые изготавливаются на ЗЖБИ по проектным чертежам. В современном строительстве такого типа к железобетону добавляются пластмассы и ячеистые материалы, улучшающие механические характеристики бетона на противостояние механическим нагрузкам. Самое важное в таких сооружениях, это прочность и надежность соединения сборных и монолитных элементов, в данном случае – несущих опор и остальных блоков.

Видео описание

ЖБ изделия

Для сборных железобетонных конструкций применяется целый ряд изделий, которые изготавливаются на ЗЖБИ на пару путем вибрации. Безусловно, в домашних условиях такое сделать, невозможно, так как не позволят технические условия (элементарное отсутствие необходимого оборудования). Единственное, что может хоть как-то напоминать заводское ЖБ изделие, это то, что в бытовых условиях можно сделать на импровизированном вибростоле. Но в данном случае из-за невозможности применять пар, изделие будет иметь просадку, так как вода при выпаривании освобождает объем.

Железобетонные плиты

Железобетонные плиты перекрытия в современном строительстве можно назвать самым востребованным материалом, так как из них делают не только потолки, но и полы, либо одно перекрытие выполняет двойную функцию. Такая заливка имеет полую конструкцию, где внутренние отверстия не только значительно понижают массу изделия (почти вдвое), но также могут послужить в качестве кабель-каналов для прокладки различных коммуникаций. Как правило, это разводка проводов для потолочного (верхнего) освещения, но иногда это могут быть кабеля сигнализации, ТВ или Интернета.

Транспортировка железобетонных перекрытий на ЖД или специализированных автомобильных платформах осуществляется в лежачем положении (плашмя). Каждая плита укладывается на деревянные бруски, чтобы толчки, которые неизбежно возникают при перевозке, не нанесли ущерб изделиям. Для погрузочно-разгрузочных работ у перекрытий предусмотрены специальные петли из стальной проволоки сечением 6 мм, которые фиксируются к армирующему каркасу плиты.

Железобетонные фермы

Железобетонные фермы используют для перекрытий в производственных сооружениях и культурных зданиях Источник 1beton.info

Железобетонные фермы выполняют функцию стропильной системы только в больших масштабах, то есть, их используют для перекрытия производственных цехов, торговых комплексов, спортзалов и т.д. Изделие имеет арочную или прямоугольную форму с решетками жесткости, то есть, без проблем несет на себе любую кровлю. Фермы делают из тяжелого, легкого или конструкционного бетона, но в любом случае, это жесткий элемент, не рассчитанный на какую-либо деформацию. Транспортировка железобетонных ферм любыми видами транспорта осуществляется только в вертикальном положении без уклона и с деревянными прокладками между элементами.

Балки и ригели

Ригелем называется железобетонное изделие с армированием, которое служит горизонтальным соединителем вертикальных конструкций Источник 1beton.info

Железобетонные балки и ригели служат в качестве перемычек для соединения колонн, подвесов или стен (перегородок) и бывают односкатными, двухскатными или прямоугольными. Такие элементы служат в качестве поддерживающей части крыши или пола здания. Транспортировка изделий осуществляется на боковой грани, но, ни в коем случае не плашмя, так как это может привести к разрушению.

Железобетонные сваи

Сваи могут быть, абсолютно, разные в зависимости от формы, объема, области применения или типа конструкции Источник ustanovkasvai.ru

Все железобетонные сваи следует классифицировать по их конструкционным особенностям и в современном строительстве можно выделить:

набивные сваи, как правило, делают непосредственно на стройплощадке и опускают в заранее заготовленную яму;
монолитные сваи делают на ЗЖБИ, но в грунт их погружают при помощи специального молота;
пустотные сваи выглядят, как обсадная труба и после установки их укрепляют бетоном.

Железобетонные опоры (стойки)

Железобетонные стойки известны абсолютно всем, так как они служат концевыми, промежуточными, угловыми или анкерными опорами для линий электропередач и связи. В народе чаще всего эти опоры называют бетонными столбами, но суть от этого не меняется. Стойки бывают с квадратным, трапециевидным и круглым сечением, причем последние делают полыми, чтобы компенсировать массу ЖБИ. Транспортировка опор осуществляется в горизонтальном положении с деревянными прокладками, чтобы исключить критические удары при перевозке.

Железобетонные колонны

Колонна представляет собой несущий элемент жилых, культурных, промышленных и бытовых сооружений Источник kladembeton.ru

Прежде всего, железобетонные колонны служат в качестве несущих конструкций зданий различного типа, но одновременно могут являться одним из декорирующих элементов архитектурного ансамбля. По своей структуре они очень похожи на стойки, но в данном случае сечение столба может быть либо круглым, либо квадратным. Транспортировка осуществляется в горизонтальном положении с деревянными защитными прокладками.

Объемные железобетонные блоки

Объемные железобетонные блоки представляют собой готовые помещения, для которых остается только наружная и внутренняя отделка (облицовка). С экономической точки зрения это чрезвычайно выгодный вариант, так как трудовые затраты уменьшаются в два раза, а время, потраченное на строительство помещения, вообще сокращается в три-четыре раза. Жилье может состоять, как из одного блока, так и из нескольких конструкций, соединенных между собой.

Видео описание

Напряженный железобетон – принцип работы, описание технологий.

Заключение

Единственным недостатком железобетонных монолитных и сборных конструкций является большая масса, причем, это распространяется не только на тяжелые, но и на легкие бетоны. В остальном, это сплошные плюсы, а любая железобетонная конструкция вне зависимости от погодных условий имеет эксплуатационный ресурс не менее 100 лет.

Сборные железобетонные и бетонные изделия

Железобетонные конструкции по способу изготовления разделяются на монолитные и сборные.

Монолитные железобетонные конструкции возводят непосредственно на том месте, где, согласно проекту, они должны быть установлены; при их возведении затрачивается большое количество ручного труда и материалов на изготовление опалубки, подмостей и т.д.

Сборные железобетонные конструкции во многих случаях значительно экономичнее монолитных, так как их изготовляют на специализированных заводах и полигонах с рационально организованным высокомеханизированным технологическим процессом производства.

Бетонные и железобетонные изделия широкой номенклатуры в настоящее время применяют во всех областях строительства. Эти изделия классифицируют по назначению, виду бетона, строению, способу армирования, размерам, объемному весу и другим признакам.

По назначению сборные железобетонные изделия разделяют на четыре основные группы: изделия для жилых и гражданских зданий, изделия для промышленных зданий, изделия для инженерных сооружений и изделия различного назначения.

Изделия из железобетона для жилых и гражданских зданий

При возведении жилых и гражданских зданий применяются следующие виды сборных железобетонных изделий: изделия для фундаментов и подземных частей зданий, изделия для каркасов зданий, стеновые блоки и панели, изделия для перекрытий, изделия для сборных лестниц и др.

Изделия для фундаментов и подземных частей зданий. Для возведения фундаментов и подземных частей зданий применят фундаментные блоки, блоки стен подвала, сваи и другие изделия.

Фундаментные блоки изготовляют из тяжелого бетона марки 150 – 200, армируют их плоскими сварными сетками.

Блоки стен подвала сплошные и пустотелые изготовляют из тяжелого бетона марки 150. Они имеют прямоугольную форму и следующие размеры: длина до 3 м, толщина 38 – 580 мм и высота 580 мм. На торцевых сторонах блока делают пазы. Заполняемые раствором при монтаже стен подвала. Пустотелые блоки экономичнее сплошных, так как при этом требуется меньше бетона.

Сваи имеют квадратное поперечное сечение 300*300 мм и длину 6 – 12 м. Изготовляют их из бетона марки 300. применение свайных фундаментов при возведении крупноблочных и крупнопанельных зданий значительно ускоряет сроки строительства и снижает его стоимость.

Изделия для каркасов зданий. Каркасы жилых и гражданских зданий возводят из железобетонных колонн, ригелей и прогонов и других элементов, которые изготовляются из тяжелого бетона марок 200 – 300. Длину колон обычно принимают равной высоте двух этажей здания. Колонны соединяют между собой, с ригелями и прогонами сваркой закладных деталей.

Стеновые блоки и панели. Стеновые блоки изготовляют из легкого ботона объемным весом не более 1600 кг/м 3 , при этом используют бетон марки 50, 100,150 и 200. Блоки наружных и внутренних стен изготовляют сплошными и пустотелыми. Толщина блоков наружных стен в зависимости от климатических условий от 300 до 500 мм. Толщина блоков внутренних стен- от 200 – 400 мм. Блоки наружных стен разделяют по конструктивным элементам стены на простеночные, угловые, подоконные, перемычечные, карнизные и цокольные.

Стеновые панели по назначению разделяют на панели для наружных стен и для внутренних стен.

Панели наружных стен отапливаемых зданий изготовляют слоистыми из тяжелого цементного бетона марки 200 с теплоизоляционным слоем и однослойными из ячеистого бетона или легкого бетона на пористых заполнителях.

Высоту панелей принимают равной высоте этажа здания, а ширину — от 3200 до 7200 мм ( на одну или две комнаты).

Изделия для междуэтажных перекрытий. К этой группе изделий относят настилы и панели перекрытий, которые должны обладать необходимой несущей способностью и достаточной звукоизоляцией. Изделия шириной на всю комнату обычно называются панелями, а более узкие- настилами. Длина изделий колеблется от 3 до 6,5 м.

Настилы перекрытий изготовляются с круглыми и овальными пустотами. Пустоты снижаю вес настила, повышают звукоизоляцию перекрытий и уменьшают расход бетона. Длина настила до 6 м, толщина 200 – 220 мм, ширина их обычно 0,81,6 м. Настилы изготовляют из тяжелого бетона марок 200 – 300.

Панели перекрытий по конструкции могут быть плоские сплошные и пустотелые с круглыми и овальными пустотами, а также ребристые. Их изготовляют из тяжелого и легкого бетона марок 200 – 300 с обыкновенным или предварительно напряженным армированием размерами на комнату и толщиной 140 мм.

Читайте также:

Размеры блока из керамзитобетона

Панели и плиты покрытий бывают ребристые, плоские и пустотелые, а также однослойные из тяжелого бетона или легкого бетона на пористых заполнителях. Марка бетона должна быть не менее 200, длина панелей и плит 6 м, а ширина 1,5 – 3м.

Изделия для сборных лестниц. К изделиям этой группы относят лестничные марши, площадки, марши с полуплощадками и др.

Лестничные марши и площадки изготовляются из бетона марки 200 и армируют сварными сетками и каркасами. Размеры маршей и площадок устанавливаются в соответствии с высотой этажа и шириной лестничной клетки.

Изделия из железобетона для промышленных зданий

Изделия для фундаментов и подземных частей зданий промышленного назначения включают фундаментные блоки, железобетонные сваи, специальные фундаменты под колонны, фундаментные балки и др.

Фундаменты под колонны, называют иногда башмаками, изготавливают с размером подошвы от 1300 до 1900 мм и высотой 600 мм из бетона марок 150 – 200. В центре фундамента имеется углубление (стакан) для установки колонны. Башмаки армируют сварными каркасами.

Фундаментные блоки изготовляют с трапецеидальным или тавровым поперечным сечением. Высота сечения 400 – 600 мм, длина балок 4450 и 10700 мм. Изготавливают их из бетона марок 200 – 400 с обычным и предварительно напряженным армированием.

Изделия для каркасов зданий. К изделиям, применяемым при возведении каркаса промышленного здания, относят колоны, подкрановае балки, фермы, балки покрытий и арки.

Колонны изготовляются с квадратным, прямоугольным тавровым поперечным сечением размерами от 300*300 до 400*600 мм и более из бетона марок 200 – 400. Для опирания подкрановых балок колонны крайних рядов в здании снабжают одной консолью, а колонны средних рядов- двумя.

Подкрабовые балки таврового сечения служат для опирания рельсовых путей мостовых кранов. Их изготовляют длиной 12 м из бетона 400 и с предварительно напряженной арматурой.

Балки покрытий по форме бывают трапецеидальные и сегментные. Их изготовляют из бетона марок 300 – 400 и длиной 12,18,24 м.

Фермы и арки применяют в качестве несущих элементов покрытий пролетов 18 м и более. Фермы могут иметь трапецеидальную, треугольную или криволинейную сегментную форму.

Изделия из железобетона для инженерных сооружений

Изделия для транспортного строительства характеризуются большим разнообразием. К ним относятся сборные железобетонные строения мостов. Трубы больших диаметров, опоры контактной сети электрифицированных железных дорог, шпалы, тюбинги и др. В большинстве случаев перечисленные изделия изготовляются из тяжелых бетонов марок 300 – 400 и выше с предварительно напряженной арматурой. Кроме высокой прочности, к бетону изделий предъявляются повышенные требования морозостойкости (100 – 200). Шпалы например изготовляются из бетона марки 500 высокой морозостойкости (100 – 200). Их армируют предварительно напряженной высокопрочной проволокой периодического профиля.

Виды ЖБИ и их использование

Материалы

Железобетон поменял представление всего человечества о прочных сооружениях. Сейчас он – символ современной жизни, удобства и уверенности.

Сборные железобетонные конструкции — что это такое, общие сведения

Прежде чем железобетон появился в том виде, котором его знаю сейчас, прошло два столетия. Строители XIX века использовали металл с бетоном отдельно. Без отделки железо быстро подвергалось коррозии. Бетон использовался только в качестве перегородок. В конструкциях перекрытий не применялся, потому что самостоятельно не может работать на растяжение.

Открыт был железобетон случайно садоводом Жозефом Монье, но это был еще не тот железобетон.

Монье не был инженером, в его изделиях арматура была расположена не внизу конструкции, а в середине.

Бетонные конструкции исправил и усовершенствовал немецкий инженер Вайс. Изобретение железобетона позволило произвести новый виток в истории мостостроения, а также строительства зданий в целом.

Железобетон – это прочный материал из бетона (работает на сжатие), усиленный арматурой (работает на растяжение). Состав бетона рассчитывают технологи на заводах ЖБИ, однако на каждые железобетонные конструкции и изделия он разный. Армирование высчитывается в зависимости от заданной нагрузки.

Материал обладает рядом свойств:

Прочность – способность сопротивляться разрушению определенной силы.
Морозостойкость – несколько циклов очередного замораживания и оттаивания конструкции без её разрушения.
Водонепроницаемость – устойчивость бетона к влаге, дождю. Особенно важный показатель для конструкций фундамента в грунте, систем водоснабжения, изделий, находящихся в воде. Определяется по методу «мокрого пятна».

Тяжелый — применяется для формовки изделий с предварительно напряженной и ненапряженной арматурой.
Мелкозернистый, для тонкостенных конструкций.
Лёгкий, ячеистый – в основном изготавливают блоки.
Жаростойкий применяют в промышленности, при высоких температурах, в печах и др.

Почему стоит предпочесть ЖБИ другим строительным материалам

Номенклатура плит перекрытий и других изделий в Советском Союзе ограничивала проектировщиков в создании свободных планировок квартир, что делало железобетонные изделия не очень привлекательными для создания архитектурных сооружений.

На современных заводах крупнопанельного домостроения производят высококачественные сборные железобетонные элементы, детали любой формы и размеров.

Конструктивно формы бывают сборно-разборными, неразъемными, матрицами. Полет фантазии, возможностей архитекторов, конструкторов, стал гораздо свободнее с данными изделиями.

К достоинствам ЖБИ можно отнести:

Прочность.
Долговечность, жб конструкции имеют большой эксплуатационный срок – 150 лет. К примеру, газобетон – 60 лет, кирпич – 50 лет.
Сейсмостойкость, т. к. железобетон хорошо работает на изгиб, растяжение и сжатие.
Свободные планировки строений.
Возможность возводить многоэтажные и одноэтажные здания.
Монолитные и панельные дома возводят быстрее кирпичных, что сокращает срок строительства.

Затраты на транспортировку, монтаж. ЖБ изделия громоздкие, тяжелые, требуется спецтехника.
Плохая звукоизоляция в здании.

Нормативные и расчетные характеристики конструкций из железобетона

Бетонные конструкции рассчитывают по ГОСТ 27751 по предельным состояниям 1-й, 2-й группы.

Расчет бетонных ж/б конструкций по предельным состояниям 1-й, 2-й групп проводят по напряжениям, деформациям, усилиям и перемещениям (СП 63.13330.2018).

При расчете сборных конструкций учитывается прочность стыковых и узловых соединений. Соединяются выпуски арматуры, закладные детали заливаются бетоном.

Основные нормативные значения прочности бетона (данные берутся из таблицы СП 63.13330.2018):

Сопротивление бетона осевому растяжению R_bt_,_n.
Сопротивление бетона осевому сжатию R_b_.

R_b и R_bt вычисляют по следующим формулам:

Принимается прочность по стандартным испытаниям на производстве.

Главный показатель качества арматуры, принятый при проектировании, – класс по прочности на растяжение.

Наиболее распространенные виды конструкций из железобетона

Среди самых распространенных видов ЖБ конструкций выделяют следующие:

Сборно-монолитный железобетон включает в себя сборные элементы и монолитный бетон. Основа таких зданий – каркас. В него входят колонны, ригели и плиты, замоноличенные в единое целое на месте строительства. Стены в таких зданиях не являются несущими. Преимущество такого вида конструкции – меньший вес на фундамент. При монтаже не нужна сварка закладных изделий, как в монолитном ЖБИ. Меньший расход арматуры и бетона.
Сборный железобетон производятся на заводах, удовлетворяя требованиям ГОСТ 13015-2012. Собирают изделия на поддонах, в специальных формах. После укладки каркасов и заливки бетона, изделие проходит тепло-влажностную обработку. Что позволяет на 3–7 сутки отгружать изделие на стройку. Также применяется кассетный тип формования.
Монолитные ЖБИ выполняются по месту строительства. Требует устройство опалубки, в которую уже устанавливается готовый каркас. Заливается конструкция бетоном. За таким бетоном нужен специальный уход (укрыв бетона, прогрев, увлажнение) и время на набор прочности.

фундаментные блоки,
сваи,
внутренние стеновые панели,
наружные трехслойные панели (с утеплителем внутри),
перегородки,
цоколь,
лестничные марши,
балки,
дорожные плиты.

Также изготавливаются изделия для различных сфер:

Обслуживание населения (котельные): емкостные сооружения, которые используют в канализации и водоснабжении. Круглые изделия (крышки колодцев), трубы различного диаметра.
Индустриальное строительство – панельные дома.
Частные секторы – как правило это: фундаментные блоки, оконные перемычки, железобетонные кольца для септиков, лестничные пролеты, плиты перекрытия, ступени для крыльца.

Читайте также:

Светильники в детскую

Применение железобетонных изделий

Строительство монолитных домов выросло в несколько раз, спрос потребителей на жб изделия растет. Сегодня ЖБИ применяют для строительства фундаментов – это фундаментные блоки и железобетонные забивные сваи.

Сваи подходят для строительства любой этажности.

В свайный фундамент входят две составляющие: свайные опоры и обвязка – ростверк. Обладает повышенной несущей способностью, в отличие от ленточного.

Стены зданий возводят из жб панелей. Перекрытия выполняют из жб плит. Дороги устраивают дорожными жб плитами. Не редкость сегодня и железобетонные заборы.

На современных заводах освоено производство ПБ (плит перекрытий безопалубочных) с армированием предварительно напряженной арматурой. Плиты перекрытия бывают разной длины, с вырезами. К примеру, обычные ПК, которые производились по старым стандартам, в опалубке, бывают только определенных типоразмеров и имеют непримечательный внешний вид.

Главное достоинство железобетона — это удобство применения, как в массовом строительстве, так и частном. Каждому по силам изготовить самостоятельно бетон, нужны лишь природные материалы и цемент.

Сборные бетонные и железобетонные конструкции и изделия

Массовое изготовление продукции в заводских условиях эффективно лишь при большом числе одина ковых изделий. Поэтому все сборные изделия унифицируют по конструкции, типоразмерам, несущей спо собности и некоторым другим признакам. Размер унифицированных деталей назначают с таким расче том, чтобы можно было применять их в зданиях и со оружениях различного назначения. Для этого стан-ч дартизируют основные параметры зданий: расстояние между осями колонн, высоту этажей и т.д.

Сборные бетонные и железобетонные изделия классифицируют по виду армирования, виду бетона, конструктивному решению, типоразмерам, маркам и назначению.

По виду армирования различают изделия с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой.

С напрягаемой арматурой изготовляют фермы покрытий, балки и ригели пролетом более 6 м, напорные трубы, опоры контактной сети и линий электропередачи, а также изделия, испытывающие динамическую нагрузку—подкрановые балки, железнодорожные шпалы.

С ненапрягаемой арматурой делают панели наружных и внутренних стен, колонны, фундаментные блоки, балки пролетом менее 6 м.

По виду бетона изделия подразделяют в соответствии с принятой классификацией бетонов. Несущие элементы каркаса зданий— фундаментные блоки и плиты, колонны, плиты перекрытий, лестничные площадки и марши — выполняют из тяжелого бетона. В ограждающих конструкциях — наружных стенах, плитах покрытий — предпочтительны изделия из легких, ячеистых или поризованных бетонов. В необходимых случаях для изготовления железобетонных конструкций применяют специальные бетоны, например жаростойкие, химически стойкие.

По конструктивному решению изделия могут быть однослойными и многослойными.

Однослойные изделия выполняют из бетона одного вида. Примером такого изделия служит керам-зитобетонная наружная стеновая панель. Благодаря применению керамзитобетона с плотностью 800… …1000 кг/м3 панель совмещает функции несущей и ограждающей конструкций.

В многослойных изделиях сочетают бетоны разных видов или используют другие материалы. Так, комплексная плита покрытия зданий состоит из железобетонной несущей оболочки, поверх которой нанесен слой газо- или пенобетона, выполняющего теплозащитные функции. Наружную поверхность такой плиты покрывают гидроизоляционным материалом, предотвращающим попадание атмосферных осадков. В жилищном строительстве широко используют трехслойные стеновые панели, выполненные в виде двух тонких железобетонных оболочек, между которыми помещен эффективный утеплитель (пенопласт, мине-раловатные плиты).

Рис. 36. Железобетонные и бетонные изделия для жилых зданий:
а — лестничный марш, б — бетонный блок стены подвала, в — бетонный блок Ленточного фундамента, г — плита настила междуэтажного перекрытия, б — прогон, е— наружная стеновая панель

По типоразмерам выделяют изделия одинаковых конструктивных форм, но разных размеров. Так, стеновые блоки одной формы могут быть различной толщины в зависимости от расчетной нагрузки и клима-, тических условий эксплуатации здания.

Марки железобетонных изделий назначают в за’-висимости от характера армирования, диаметра и

класса арматурной стали, класса бетона. Изделия одного и того же типоразмера, но разных марок характеризуются различной несущей способностью.

По целевому назначению различают бетонные и железобетонные изделия для зданий и для сооружений.

Изделия для зданий используют при возведении жилых, общественных и производственных построек.

Рис. 37. Фрагмент одноэтажного промышленного здания:
1 — фундаменты, 2 — колонна наружного ряда, 3 — фундаментная балка, 4 элемент стены, 5 — подкрановая балка, 6— панель покрытия, 7 — балка, 8 — торцовая колонна, 9 — колонна внутреннего ряда

Для строительства жилых и общественных зданий применяют бетонные и железобетонные изделия нескольких сот типоразмеров. Чаще всего используют фундаментные блоки, колонны, ригели и балки, настилы междуэтажных перекрытий, лестничные марши и площадки, внутренние несущие перегородки, панели и крупные блоки наружных стен, плиты покрытия.

Настил междуэтажных перекрытий изготовляют из бетона классов В15…В25; балки и ригели — В25;

по показателям прочности и однородности. В необходимых случаях оценивают морозостойкость, плотность и другие свойства.

Правила контроля прочности конструкционных бетонов (тяжелого, легкого, ячеистого, плотного силикатного) в сборных и монолитных изделиях и конструкциях установлены ГОСТ 18105—86 (СТ СЭВ 2046—79). Контролируемым показателем служит прочность на сжатие, в некоторых случаях определяют прочность на осевое растяжение и на растяжение при изгибе.

Предусмотрено проводить контроль и приемку бетона по прочности с учетом однородности. Контролируют нормируемую прочность, т. е. заданное в нормативно-технической или проектной документации значение прочности бетона в изделиях и конструкциях. Различают следующие виды нормируемой прочности: отпускную прочность бетона в сборных предварительно напряженных и обычных конструкциях, если она выше передаточной; передаточную прочность бетона в предварительно напряженных конструкциях; прочность бетона в промежуточном возрасте,, например при снятии опалубки, устанавливаемую проектной документацией для монолитных конструкций; проектную прочность бетона в сборных и монолитных конструкциях, которую необходимо обеспечить в проектном возрасте.

Отпускная прочность бетона в сборных изделиях— это та прочность, после достижения которой изделие можно поставлять потребителю. Ее назначают в зависимости от технологии изготовления конструкций, возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в конструкции, сроков ее загружения полной расчетной нагрузкой. Как правило, в изделиях из тяжелого и легкого бетонов отпускная прочность должна составлять 70…80% от класса или марки бетона по прочности на сжатие. При поставке изделий в холодный период года значения отпускной прочности повышают до 80…90%.

Морозостойкость бетона контролируют только в тех конструкциях, которые в период эксплуатации подвержены попеременному замораживанию — оттаиванию в водонасыщеином состоянии: наружных стеновых панелях, плитах покрытий городских дорог, тротуарных плитах, бордюрных камнях, лотках оросительных систем. Морозостойкость должна быть не ниже установленной в проекте.

Средняя плотность, влажность и теплопроводность — важнейшие показатели качества легких и ячеистых бетонов, применяемых в ограждающих конструкциях. Значения плотности должны соответствовать маркам бетонов по средней плотности, установленным в проектной документации. Влажность бетонов также ограничивают, поскольку она увеличивает теплопроводность. В помещениях с влажными стенами наблюдаются большие теплопотери и, как следствие, нарушен санитарно-гигиенический режим. Поэтому установлены верхние пределы влажности легкого бетона при отпуске изделий потребителю: 13% — для жилых, общественных и вспомогательных зданий; 15% — для производственных зданий. Влажность ячеистого бетона не должна превышать 25% по массе.

Истираемость бетона нормируют для тротуарных плит, лестничных маршей и площадок, плит полов. В зависимости от интенсивности движения она не должна превышать 0,7…0,9 г/см2.

Качество арматуры должно соответствовать установленным в стандартах требованиям к видам, классам и маркам стали, а также к форме и размерам арматурных и закладных изделий.

Концы напрягаемой арматуры не должны выступать за торцевые поверхности конструкций более чем на 10 мм. В конструкциях из ячеистого бетона и легкого бетона крупнопористой структуры арматурные изделия должны быть защищены антикоррозионными покрытиями.

Внешний вид конструкций контролируют по каче-ву отделки, трещинам, степени загрязненности поверхностей.

Качество отделки поверхностей зависит от размера раковин, местных наплывов и впадин, сколов ребер конструкций. По этим параметрам устанавливают категорию поверхности — от АО до А7. Лучшей считается поверхность категории АО, получаемая в изделиях полной заводской готовности. На ней Допускаются раковины диаметром до 0,2 мм, местные наплывы и впадины до 0,2 мм, околы бетона глубиной до 2 мм и протяженностью до 10 мм на 1 м длины ребра конструкции. Поверхность категории А7 — нелицевая, невидимая при эксплуатации конструкции. На такой поверхности допустимы раковины диаметром до 15 мм, наплывы и впадины до 5 мм, крупные околы бетона.

Число раковин ограничивают на лицевых поверхностях конструкций, предназначенных под отделку красками. Такие конструкции применяют в интерьерах зданий. Контролируют только поверхности высших категорий, подсчитывая число раковин на произвольном участке размерами 200×200 мм. На поверхности категории АО допускается не более одной раковины, категории А1—не более двух, категории А2 — не более пяти.

Трещины в бетоне конструкций, как правило, не допускаются. Исключение составляют поверхностные усадочные трещины, предельная ширина раскрытия которых установлена равной 0,1…0,2 мм в зависимости от вида и условий эксплуатации конструкций. Кроме того, разрешаются поперечные трещины, образовавшиеся при обжатии бетона в предварительно напряженных конструкциях.

Степень загрязненности поверхности конструкций контролируют визуально. Жировые и ржавые пятна на лицевых поверхностях недопустимы. Наплывы бетона или раствора, образовавшиеся в результате бетонирования на поверхностях закладных деталей, выпусках арматуры или в строповочных отверстиях, должны быть удалены.

Точность изготовления оценивают по отклонениям от заданных геометрических параметров конструкций и отклонениям толщины защитного слоя бетона.

К геометрическим параметрам изделий и конструкций относят линейные размеры, прямолинейность реального профиля поверхности, плоскостность и перпендикулярность поверхностей, равенство диагоналей. Допускаемые отклонения от заданных геометрических параметров зависят от класса точности изготовления конструкций. Таких классов девять. Наименьшие допуски установлены для класса 1. В сборных изделиях допускаемые отклонения от линейных размеров назначают обычно по классам 5…9. Значения допуска зависят от размера конструкции. К примеру, в железобетонной панели длиной 6, шириной 2,8 и толщиной 0,3 м, изготовленной по классу точности 5, отклонения по длине должны быть не бо лее 12 мм, по ширине — не более 10 мм, по толщине — не более 4 мм. Для класса точности 9 эти же допуски составят соответственно 80; 60 и 24 мм.

Защитный слой бетона создается прежде всего установкой арматуры в проектном положении. Допускаемые отклонения зависят от толщины защитного слоя, а также от размеров поперечного сечения конструкции и, как правило, не должны превышать ± (3…5) мм. Лучше сделать защитный слой бетона толще, так как слишком тонкий слой бетона не предохраняет стальную арматуру от коррозии.

Прочность железобетонных изделий оценивают в соответствии с требованиями ГОСТ 8829—85 по результатам контрольных испытаний, которые проводят на специально оборудованных для этой цели стендах. Изделия загружают расчетными усилиями в том положении, в котором они будут работать в сооружении. Соответствие изделий техническим требованиям проверяют по показателям прочности, жесткости и трещиностойкости.

Готовые изделия, принятые ОТК, маркируют. Для этого на них наносят несмываемой краской обозначения марок, товарные знаки, штамп технического контроля и другие информационные данные. Хранят изделия на подготовленных площадках рассортированными по видам и маркам. Строповать изделия можно только в местах, обозначенных соответствующими надписями. Нельзя допускать сильных ударов и падения изделий при погрузочно-разгрузочных работах — это может вызвать их поломку.