Бетон и железобетон в современном строительстве
Обновлено: 15.05.2024
Применение бетона и железобетона в строительстве. Общая информация.
Без бетонных и железобетонных изделий невозможно себе представить ни одну современную стройку. В строительстве активно используются ЖБИ заводского производства, но они также могут быть изготовлены непосредственно на объекте строительства в соответствии с требованиями для конкретного объекта и нормативными документами на изделие, ГОСТ, серия, ТУ.
Популярность железобетона связана с исключительными свойствами составляющих его материалов при совместном их использовании. Железобетон отличается невысокими затратами на производство благодаря использованию местного сырья и применимостью для любых строительных конструкций. Жидкая структура бетонной смеси позволяет создавать объекты даже самой сложной геометрической формы.
Железобетон представляет собой конструкцию из стержневой либо проволочной арматуры специально подобранного сечения и отвердевшей бетонной смеси. Совместное использование этих материалов возможно благодаря тому, что они обладают отличной сцепляемостью, только повышающейся при затвердении бетона, а при колебаниях температуры их длина изменяется одинаковым образом.
Конструкции, выполненные только из бетона, имеют низкие показатели на растяжение, поэтому могут разрушиться даже при небольшой нагрузке такого рода. Арматура же спокойно воспринимает растягивающие усилия, что позволяет в сотни раз повысить прочность изделия из железобетона на изгиб.
Бетоном является искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения специально подобранной для целей строительства, тщательно перемешанной и уплотнённой бетонной смеси, которая состоит из воды, вяжущего материала, заполнителей и при необходимости добавок. В роли вяжущего материала чаще выступает цемент, но это также может быть гипс, силикат, шлак и специальные вяжущие, применяемые, например, для асфальтобетона и полимербетона. В качестве заполнителей используется щебень, гравий, керамзит и песок. Широкое разнообразие добавок позволяет влиять практически на все свойства бетона – водопроницаемость, теплопроводность, скорость твердения, пористость, плотность, и т.д.
БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Бетонные и железобетонные работы являются одним из основных видов строительных работ, а профессии бетонщика и арматурщика — массовыми строительными профессиями.
Бетони железобетон в современном строительстве занимают ведущее место.
Масштабность применения бетона и железобетона обусловлена их высокими физико-механическими показателями, долговечностью, хорошей сопротивляемостью температурным и влажностным воздействиям, возможностью получения конструкций сравнительно простыми технологическими методами, использованием, в основном, местных материалов (кроме стали), сравнительно невысокой стоимостью.
По способу выполнения бетонные и железобетонные конструкцииразделяют на сборные, монолитные и сборно-монолитные.
Сборные конструкции изготовляют на заводах и полигонах, затем доставляют на строящийся объект и устанавливают в проектное положение.
Монолитные конструкции возводят непосредственно на строящемся объекте.
Сборно-монолитные конструкции выполняют из сборных элементов заводского изготовления и монолитной части, объединяющей эти элементы в единое целое.
Наряду с увеличением объема применения сборного бетона и железобетона возрастает число сооружений, выполняемых с применением монолитных конструкций. Так, в промышленном и гражданском строительстве применение монолитного железобетона эффективно при возведении массивных фундаментов, подземных частей зданий и сооружений, массивных стен, различных пространственных конструкций, стенок
и ядер жесткости, дымовых труб, резервуаров, зданий повышенной этажности (особенно в сейсмических районах) и многих других конструкций и инженерных сооружений.
Бетонные работы состоят из следующих основных технологических процессов:
· приготовления бетонной смеси;
· транспортирования ее к месту укладки;
· укладки в опалубку;
· ухода за бетоном в период его твердения.
НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ОПАЛУБКИ.
Опалубочная система– понятие, включающее опалубку и элементы, обеспечивающие ее жесткость и устойчивость – крепеж, леса, поддерживающие конструкции.
Опалубка– это форма, в которую укладывается бетонная смесь при возведении бетонных и железобетонных конструкций непосредственно на месте их расположения в возводимом здании или сооружении. Конструкция опалубки должна гарантировать необходимую точность запроектированных размеров бетонируемых конструкций. Внутренние поверхности опалубки, контактирующие с бетоном, должны обеспечить требуемое качество лицевых бетонируемой конструкции.
Для этого опалубка должна:
· точно соответствовать проектным размерам;
· сохранить эти размеры и форму под воздействием собственного веса, веса арматуры и бетонной смеси, ветровых нагрузок, нагрузок, возникающих в процессе производства работ (вибрация, вес монтажников, механизмов, температурные нагрузки в случае применения термоактивной опалубки);
· иметь гладкие внутренние поверхности с минимальной адгезией к свежеуложенному бетону;
· быть технологичной и экономичной, т.е. простой в сборке и разборке, нетрудоемкой и недорогой.
Прочность и жесткость опалубки обеспечивается расчетом при ее проектировании. Качество поверхности, а также снижение адгезии к забетонированной конструкции достигается применением смазок.
Смазки бывают от самых простых (отработанное моторное масло) до экзотических, одноразовых и многоразовых, в зависимости от материала опалубки и возможностей строительной организации.
В качестве материала для устройства опалубки используют древесину, сталь алюминиевые сплавы, влагостойкую фанеру и древесные плиты, железобетон, армоцемент, стеклопластик, полипропилен с наполнителем повышенной прочности, прорезиненные ткани.
Находят применение пластмассовые опалубки, особенно армированные стекловолокном. Они обладают высокой прочностью при статической нагрузке, химически совместимы с бетоном. Опалубки из полимерных материалов отличаются небольшой массой, стабильностью формы и устойчивостью против коррозии. Возможные повреждения легко устраняются нанесением нового покрытия. Недостаток пластмассовых опалубок – их несущая способность резко снижается при термообработке с повышением температуры до 60 град. С.
Появились комбинированные опалубки, когда на металлическую палубу наносится листовой полипропилен. Использование композитов с токопроводящим наполнителем позволяет получать греющие покрытия с регулируемыми режимами теплового воздействия на бетон.
По признаку повторяемости использования различают опалубку инвентарную, т.е. многократно используемую, и стационарную, используемую только для одного сооружения.
В конструктивном отношении опалубка может быть: разборно-переставная мелко щитовая и крупно щитовая, объемно-переставная (блочная), скользящая; катучая; несъемная и индивидуальная.
Разборно-переставную опалубку используют при бетонировании фундаментов, перекрытий, колонн, балок, реже стен и других конструкций. Это, пожалуй, наиболее универсальный тип опалубки. Чаще всего в качестве материалов для такой опалубки применяются пиломатериалы, металлопрокат и их сочетания. Элементы, из которых собирается сборно-переставная опалубка, - щиты, короба, кружала, стойки, а также отдельные бруски и стойки. Элементы деревянной опалубки собираются из досок и брусков и сшиваются гвоздями. Доски берут воздушно-сухие, толщиной не менее 25 мм с обрезанными кромками. Для получения ровной и гладкой поверхности бетона опалубку со стороны, прилегающую к бетону, строгают. Эта же поверхность перед бетонированием смазывается олифой, известью или окрашивается красками (лаками).
Представление о конструкции такой опалубки дают примеры, представленные на рис. 2.1 и 2.2.
Рисунок 2.1. Опалубка для фундаментов
Рисунок 2.2 – Опалубка балок и плит перекрытия (а) и колонн (б)
Деревянная разборно-переставная опалубка не отличается длительным сроком службы. Отдельные ее элементы редко выдерживают более 10-15 оборотов. Поэтому естественно стремление создать конструкции более долговечные, например, с использованием металлопроката, т.е. деревометаллической и металлической опалубки. В настоящее время на строительных площадках страны находят применение множество опалубочных систем различных иностранных фирм («Дока», «Мева», «Далли», «Тиссен», «НОЕ», «Утинор» и др.). Особенностями таких систем являются следующие конструктивные отличия. В качестве несущих элементов используется металлический каркас (стальной или алюминиевый), а в качестве материала палубы – водостойкая фанера или стальные оцинкованные листы с порошковым покрытием. Тщательная обработка поверхности материала палубы дает возможность эксплуатировать ее до 200 оборотов, легко и быстро очищать от остатков бетонной смеси, обеспечивая высокое качество поверхности бетонируемых конструкций. Простота крепления щитов к каркасу позволяет быстро заменить изношенную палубу. Кроме того, для соединения элементов опалубки между собой применяются быстродействующие и универсальные зажимные приспособления (Рис. 2.3).
Увеличение срока службы до 100 и более оборотов влечет за собой стремление к созданию опалубочных систем, которые можно использовать для различных видов конструкций. Так, возникает унифицированная разборно-переставная опалубка, отличающаяся от обычной большей взаимозаменяемостью элементов, повышенной жесткостью и наличием инвентарных приспособлений, облегчающих собираемость опалубки. Например, мелкощитовая опалубка «Фрамэко» фирмы «Дока», разработанная для бетонирования колонн, позволяет опалубить колонны с поперечным сечением до 75х75 см с шагом 5 см., или разборно-переставные опалубки для бетонирования перекрытий любых размеров.
Рисунок 2.3. Опалубка перекрытия в сборе:/ — стойки телескопические; 2 — тренога;3 — балка продольная; 4 — балка поперечная; 5 — листыламинированной фанеры; 6 — ограждение
Наличие на стройплощадке грузоподъемных механизмов и больших объемов работ приводит к естественному укрупнению элементов и превращению разборно-переставной опалубки в просто переставную, т.е. опалубки, переставляемой целиком. Среди такой опалубки можно выделить блочно-переставную для фундаментов, колонн, объемно-переставную П-образную для бетонирования одновременно стен и перекрытий, подъемно-переставную для бетонирования высотных сооружений, в том числе конусных или другого изменяющегося по высоте сечения.
Одна из разновидностей переставной опалубкиопалубка пневматическая. Ее успешно используют для возведения коллекторов, покрытий купольных сооружений и сводчатых тонкостенных конструкций.
Этот вид опалубки выполняют в виде гибкой оболочки из высокопрочной прорезиненной ткани или прочной полимерной пленки, пленки из резинолатексных материалов. Армирование используют либо дисперсное рубленым стекловолокном, либо тонкими арматурными сетками. Бетон наносят набрызгом или послойно. Рабочие располагаются на автогидроподъемнике, толщина слоя контролируется с помощью заранее установленных маяков проектной толщины.
Для бетонирования линейно протяженных сооружений, имеющих постоянное поперечное сечение, таких как подпорные стенки, тоннели и коллекторы подземных сооружений и коммуникаций, возводимых открытым способом, используется катучаяопалубка с механическим устройством для складывания опалубки внутри забетонированной конструкции и установленная на рельсовой тележке внутри бетонируемой конструкции. (Рис. 3.4).
Рисунок3.4 –Катучая опалубка для бетонирования прямоугольноготуннеля (разрез):1 – боковые щиты; 2 – центральная стойка с домкратом; 3 – продолговатое отверстие; 4 – горизонтальные щиты; 5 – тележка; 6 – уголок, соединяющий рамы; 7 – катки; 8 – рама наружной опалубки; 9 – накладка; 10- направляющая доска
Скользящая опалубка подвижна, ее поднимают вверх без перерыва в бетонировании и применяют при возведении высотных железобетонных сооружений с монолитными вертикальными стенами постоянного, а в последнее время и переменного сечения.
Применение такой опалубки особенно эффективно при возведении сооружений, в стенах которых отсутствуют или присутствуют в незначительных количествах проемы (силосы, дымовые трубы, градирни, ядра жесткости высотных зданий, резервуары, радио- и телевизионные башни). Опалубка состоит из двух одинаковой высоты внутренних и наружных щитов неизменяемой конструкции.
Перемещается опалубка с помощью домкратов с полыми винтами, опирающимися на домкратные стержни с помощью специальных букс. Домкратные стержни могут быть оставлены в бетоне в качестве дополнительной арматуры, могут извлекаться из специально для этого предназначенных труб, могут располагаться в стороне от опалубки. Расстояние между домкратными стержнями 1.2-2.0 м. Бетонирование может осуществляться непрерывно по мере перемещения опалубки вверх со скоростью 1-4 см в минуту, или послойно с цикличным подъемом щитов опалубки на 70-80 см.
Рациональным направлением в строительстве является разумное сочетание монолитного железобетона и сборных конструкций. Часто эффективными оказывается комбинированное применение сборных и монолитных ограждающих конструкция стен, цоколей, фундаментов и других конструктивных элементов.
Несъемная опалубка после укладки монолитного бетона и завершения последующих процессов остается в теле забетонированной конструкции и работает с ней как одно целое. Опалубка не только образует форму сооружения, его архитектурное оформление, но и защищает поверхность от атмосферных воздействий, повышает прочностные характеристики конструкции, улучшает режим твердения бетона. Выпуски арматуры и неровная, шероховатая внутренняя поверхность опалубки способствуют лучшему контакту с укладываемым монолитным бетоном. Применение несъемной опалубки способствует существенному повышению производительности труда.
В зависимости от функционального назначения опалубку используют как формообразующую конструкцию, опалубку-облицовку, и опалубку-изоляцию, часто совмещая все или часть этих функций. В любом случае эти элементы являются наружной поверхностью возводимой конструкции, поэтому могут иметь как различную фактуру, так и отделку различными плитками и другими материалами, наносимыми в заводских условиях.
Учитывая заводское или полигонное изготовление опалубки, ее размеры, форма, конфигурация могут быть различны в зависимости от требований проекта.
В качестве материала несъемной опалубки можно применять стальной профилированный настил, различный листовой материал, керамические и стеклянные боки и даже металлические сетки. Опалубку можно выполнить также из плоских, ребристых и корытообразных профильных плит, изготовляемых из железобетона, бетона, армоцемента, стеклоцемента, фиброцемента.
АРМАТУРНЫЕ РАБОТЫ
Известно, что бетон, как материал конструкции плохо сопротивляется растягивающим напряжениям, которые возникают в конструкциях неизбежно. Для восприятия растягивающих напряжений используют арматуру из материалов, хорошо сопротивляющихся растяжению.
В качестве таких материалов используют в первую очередь сталь и в ограниченных размерах – неметаллическую арматуру. Надо кстати заметить, что иногда в тяжелонагруженных конструкциях, особенно при невозможности увеличивать размер их сечений, арматура воспринимает также и сжимающие усилия.
В качестве материала неметаллической арматуры используются стеклопластиковые прутья для стержневого армирования и рубленое синтетическое или асбестовое волокна при дисперсном армировании. Эти материалы прочны, не подвержены коррозии, но некоторые их свойства делают проблематичным их массовое использование для армирования бетона.
Исключение – асбестоцементные конструкции. Особенно незначителен опыт использования неметаллической арматуры в построечных условиях, которые рассматриваются в настоящем разделе курса. Поэтому пока исключим неметаллическую арматуру из нашего рассмотрения.
Стальная арматура может быть использована для:
линейного армирования – отдельными прутьями, арматурными прядями, канатами, отдельными проволоками и проволочными пучками;
плоского армирования – плоскими арматурными каркасами или сетками;
объемного армирования – объемными арматурными каркасами;
дисперсного армирования – рубленой проволокой диаметром до 2,5 мм.
При изготовлении железобетонных конструкций применяют отдельные арматурные изделия – закладные детали и монтажные элементы.
Для армирования железобетонных конструкций применяется арматура, отвечающая требованиям одного из следующих нормативов: СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции (старая НТД) или ГОСТ 10884-94 (новая НТД).
Согласно СНиП используется:
- стержневая арматурная сталь горячекатаная гладкая класса A-I;
- стержневая арматурная сталь горячекатаная периодического профиля классов A-I, A-II, A-III, A-IV, A-V и А-VI;
- стержневая арматурная сталь термически и термомеханически упрочненная периодического профиля классов Aт-IIIС, Aт-IV, Aт-IVС, Aт-IVК, Aт-VAт-VAт-VК Aт-VСК Aт-VС, Ат-VIК, Aт-VII;
- арматурная холоднотянутая проволока обыкновенная периодического профиля класса Вр-I;
- арматурная холоднотянутая проволока высокопрочная гладкая класса В-II;
- арматурная холоднотянутая проволока высокопрочная периодического профиля класса Вр-II;
- арматурные канаты спиральные семипроволочные класса К-7;
- арматурные канаты спиральные девятнадцатипроволочные класса К-19.
Допускается применять также арматуру других видов, в том числе после упрочнения вытяжкой на предприятиях стройиндустрии, класса А-IIIв.
В обозначении классов термически и термохимически упрочненной стержневой арматуры с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением добавляется буква «К», к свариваемой – буква «С».
В обозначении горячекатаной стержневой арматуры буква «в» употребляется для арматуры, упрочненной вытяжкой, а буква «с» – для арматуры специального назначения.
Сталь арматурную термохимически упрочненную, изготавливаемую по межгосударственному стандарту, также подразделяют на классы в зависимости от механических свойств и эксплуатационных характеристик. Арматурную сталь изготавливают классов Ат400С, Ат500С, Ат600, Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат800К, Ат1000, Ат100К, и Ат1200.
Классам арматурной стали по ГОСТ 10884-94 соответствуют следующие обозначении по СНиП 2.03.01-84: Ат400С – А-I, Ат500С – А-II, Ат600 – Ат-IV, Ат600С – Ат-IVС, Ат600К – Ат-IVК, Ат800 – Ат-V, Ат800К – Ат-VК, Ат1000 – Ат-VI , Ат1000К – Ат-VIК, Ат1200 – Ат-VI .
Арматурную сталь изготавливают с периодическим профилем согласно ГОСТ. Она представляет собой круглые стержни с двумя продольными ребрами или без них и с расположенными под углом к продольной оси стержня поперечными серповидными ребрами, идущими по многозаходной винтовой линии, имеющей на сторонах профиля разное направление. Профилирование арматуры осуществляется с целью увеличения сцепления ее с бетоном в конструкции.
Холоднотянутая арматура – проволока, упрочняемая в процессе протяжки через фильеры за счет получения наклепа, предел прочности такой арматуры зависит от ее диаметра – чем он меньше, тем выше предел прочности.
Для закладных деталей используется лист, прокатный профиль.
Заводами изготавливаются рулонные и тканые сетки.
В соответствии с требованиями ГОСТа арматурную сталь диаметром 10 мм и более изготавливают в виде стержней длины, оговоренной в заказе.
Арматурная сталь диаметром 6 и 8 мм поставляют в бухтах, что также допускается для стали классов Ат400С, Ат500С и Ат600С диаметром 10 мм.
Стержни изготавливают мерной длины от 5,3 до 13,5 м. Допускается изготовление стержней мерной длины до 26 м по требованию потребителя. Стержни упаковывают в связки массой до 10 т, перевязанные проволокой, по требованию потребителя – до 3 т. При поставке стали диаметром 5-8 мм в бухтах, каждая бухта должна состоять из одного отрезка арматурной стали, масса бухты – до 3 т.
Все арматурные работы можно объединить в две группы: предварительное изготовление арматурных элементов и установка их в проектное положение. Изготовление арматурных элементов производится, как правило, в заводских условиях централизованно и включает работы подготовительные и сборочные.
В состав подготовительных работ входят очистка, правка, резка, гнутье.
Очистка, правка и резка на нужные размеры арматуры, поставляемой в бухтах, осуществляется на правильно-отрезных станках. Арматура из пачек режется арматурными ножницами различных конструкций. Гнутье арматурных заготовок осуществляется гибочными станками различных конструкций, начиная от ручных и заканчивая станками с компьютерным управлением.
При подготовке арматуры к сборке желательно пользоваться безотходными технологиями – из отдельных прутьев сваривается бесконечная плеть на стыкосварочной машине, а затем от нее отрезаются заготовки необходимых размеров.
Сборочные работы – это сборка плоских сеток и каркасов и сварка закладных деталей. Сетки и каркасы варятся контактной сваркой на одноточечных и многоточечных сварочных станках. Закладные детали – дуговой сваркой или контактной под слоем флюса.
На строительной площадке производится укрупнительная сборка арматурных элементов и подготовка арматуры, монтируемой отдельными стержнями, устанавливают (монтируют) арматурные блоки, пространственные каркасы, сетки, стержни, соединяют монтажные единицы в проектное положение в единуюармоконструкцию.
При установке арматуры в опалубку особое внимание необходимо уделять обеспечению проектной толщины защитного слоя арматуры, для чего используются подкладки бетонные или проволочные (лягушки), металлические или пластмассовые фиксаторы (Рис. 7.5, 7.6). Стальные фиксаторы в виде удлиненных стержней и скобок выходя на поверхность бетона и поэтому коррозируют. Пластмассовые подвержены старению, деформируются под нагрузкой, что приводит к образованию трещин.
Рисунок3.5. «Лягушка» и «козелок» для обеспечения защитного слоя бетона
а — «лягушка», дляобеспечении защитного слоя нижней арматурной сетки;
б — «коэелки», для обеспечении защитного слоя верхней арматурной сетки
Рисунок 3.6 - Способы обеспечения защитного слоя арматуры:а, б – в балках иребрах плит при помощи упоров; в— в балках посредством бетонной подкладки с проволочной скруткой; г — бетонной пробкой с пружинной скобой; д — упругим пластмассовым фиксатором; е — металлическими штампованными подставками
Этих недостатков лишены растворные фиксаторы, но они при вибрации могут менять положение, вызывая нарушение толщины защитного слоя.
Армирование предварительно напряженных конструкций производится либо с натяжением арматуры на бетон, либо на форму (электротермическое или механическое с использованием домкратов, гаек, зажимов различных конструкций).
Одним из видов предварительного напряжения арматуры является непрерывное армирование арматурной проволокой или проволочными прядями с помощью навивочных машин.
Рекомендуемые страницы:
Где применяется монолитный железобетон: достоинства и недостатки
Монолитный железобетон – это конструкция, которая заливается непосредственно на строительном объекте, позволяя создавать постройки любой архитектуры, с разнообразными элементами, прямыми и изогнутыми линиями. Ввиду экологичности и прекрасных эксплуатационных характеристик железобетон сегодня используется в возведении зданий разного назначения, высотности.
Благодаря использованию технологии монолитного железобетона удается реализовывать проекты многоэтажных домов, которые демонстрируют прекрасные показатели прочности и надежности, стойкость к нагрузкам на изгиб, требуют меньших трудозатрат, возводятся быстрее. Немаловажным преимуществом является и снижение стоимости строительства.
Особенности материала
Основное отличие железобетонного монолита заключается в том, что его изготавливают прямо на строительной площадке. В то время, как сборные изделия производят в заводских условиях в специальных формах и доставляют на объект уже готовыми.
Монолитный железобетон производят таким образом:сначала строят арматурный каркас, потом сооружают опалубку вокруг каркаса, заливают в форму предварительно приготовленный бетон, уплотняют поверхностными и глубинными вибраторами, выжидают нужное время и продолжают строительство.
Конфигурация возводимого сооружения может быть любой, но находится в прямой зависимости от возможностей по монтажу опалубки и прочности застывшего бетона. Стоит учесть, что за способность выдерживать нагрузки разного типа и механические характеристики в ответе внутреннее армирование конструкции. Каркас готовят из толстой арматуры, в несколько рядов, прямо перед закладкой бетона.
Бетон могут готовить прямо на объекте либо транспортировать с завода (тут необходимо применение спецтехники). Во втором случае значительно повышается цена раствора, но зато можно осуществлять масштабную заливку бетоном непрерывно, что существенно улучшает эксплуатационные характеристики всего железобетонного монолита.Достоинства и недостатки
Монолитный железобетон обладает определенными особенностями, которые объясняются как свойствами каждого из материалов по отдельности (бетон и стальная арматура), так и технологий его производства. Качество раствора (пропорции компонентов) и технологический процесс во многом влияют на прочность и плотность железобетона.
Основные преимущества монолитного железобетона:- Уменьшение временных и трудозатрат на возведение сооружения в сравнении со строительством его из камня или кирпича.
- Уменьшение толщины стен (соответственно, увеличение внутренней площади помещения).
- Возможность реализовать любую идею при создании проекта.
- Высокий уровень прочности.
- Сейсмоустойчивость на уровне 8 баллов без разрушения.
- Отсутствие или уменьшение количества швов в монолите, что улучшает теплоизоляционные характеристики.
- Стойкость к разнообразным химическим воздействиям, окислению, коррозии.
- Длительный срок эксплуатации
Технические характеристики
Бетон отличается прекрасной сопротивляемостью на сжатие и не любит растяжение, что с успехом компенсирует железобетонный каркас, обладающий прекрасной стойкостью на растяжение, но плохо выдерживающий сжатие. Таким образом, тандем этих двух материалов в железобетоном монолите позволяет добиться наилучших результатов, ввиду чего такая технология повсеместно используется при строительстве мало- и многоэтажных зданий.
В большой мере технические характеристики монолитной конструкции определяются характеристиками металлической арматуры (правильность вязки, количество прутов, их диаметр) и типом самого бетона.
1) Легкие бетоны (к их числу относятся опилкобетон, керамзитобетон и т.д.) – актуальны для облегченных монолитов, где нужно добиться уменьшения теплопроводности.
2) Тяжелые бетоны, плотность которых составляет от 2200 до 2500 кг/м3 – выдерживают нагрузки несущих конструкций и фундамента. Классы смеси (В1, В2, В1.5) выбираются в соответствии с тем, какую прочность нужно обеспечить.
В бетон могут вводить разнообразные компоненты для улучшения тех или иных свойств – повышения уровня теплоизоляции, уровня прочности, стойкости к морозу и т.д.Теплопроводность итоговой конструкции зависит от наполнителя – так, максимальный показатель 1.75 Вт/(м•град) демонстрирует бетон без присадок, раствор с щебнем или гравием показывает 1.51 Вт/(м•град), со шлаком, песком или силикатами обеспечивает 0.3-0.81 Вт/(м•град). Наилучшие теплоизоляционные характеристики дают специальный теплоизоляционный бетон (0.18) и смесь на основе вулканического шлака (0.2-0.5).
Качество материалов, технология, заливка монолитных железобетонных конструкций регулируется ГОСТом и требованиями СНИП: в указанных документах прописаны разные схемы и изделия, по которым осуществляется заливка бетонным раствором тех или иных элементов зданий и сооружений.
Среда применения
Монолитный железобетон используют в индивидуальном и крупном строительстве, для выполнения самых разных задач – с применением данной технологии строят коттеджи, частные одноэтажные дома, здания с большим количеством этажей, многие другие сооружения. Перед сооружением фундамента, перекрытий, стен обязательно проводят все расчеты, определяют предполагаемые нагрузки, верно выбирают стальную арматуру и состав бетона.
Что сооружают по технологии монолитного железобетона:- Ленточный фундамент – обычно укладывают под стены и колонны.
- Монолитная плита под основанием всего строения – самый простой вариант. Возможны модификации с использованием коробчатых и ребристых плит.
- Свайный фундамент – актуальный выбор для слабых грунтов.
- Несущие внутренние и наружные конструкции.
- Колонны разной формы сечения, использующиеся в качестве вертикальных опор со стенами или вместо них.
- Производство ребристых, пустотных или сплошных плит монолита для перекрытий с балками.
- Разнотипные лестничные марши – могут выполняться винтовыми, прямыми, комбинированными.
- Широкое разнообразие декоративных архитектурных элементов – благодаря хорошей пластичности бетона можно проектировать разные колонны, фронтоны, арки.
- Туннели – для метро, проложенные под проезжими частями, сложными мостами.
- Мосты – монолитный железобетон идеален в строительстве таких объектов.
- Площадки, которые будут выдерживать серьезные нагрузки – испытательные полигоны, аэродромы и другие.
Документы для приемки
Возведение железобетонных монолитов входит в перечень строительных работ и принимается в соответствии с определенными требованиями. С учетом того, что конструкция должна будет выдерживать серьезные нагрузки и несоответствие каких-то параметров установленным может повлечь обрушение зданий, все должно осуществляться в строгом соответствии с правилами и значениями ГОСТ и СНИП.
До заливки зданий из монолитного железобетона обязательно реализуют лабораторный анализ приготовленного бетонного раствора с указанием в акте показателей водонепроницаемости, морозостойкости, средней прочности, выведенной из серии образцов для контроля. Проверяют и стальную арматуру. После выдается акт освидетельствования и приемки, которые выполняются при сдаче готовых промежуточных этапов (не всего здания, этажа или стены).
В акте по приемке монолитного железобетона указывают:- Номера рабочих чертежей и осуществленных работ из журналов строительства и авторского надзора
- Результаты лабораторных исследований
- Акты приемки предварительных работ (в случае, если они проводились)
- Геометрические размеры конструкции, данные об отклонениях от плановых
- Соответствие конструкции СНИП и рабочему проекту
- Непосредственно освидетельствование с указанием возможных дефектов, оценкой состояния поверхности и т.д.
Расчет монолитных железобетонных конструкций
Самым важным параметром монолитной железобетонной конструкции является величина расчетной нагрузки – речь идет о максимальном значении веса, который в состоянии выдержать плиты (ее собственная масса не считается). Величина определяется в соответствии с: толщиной перекрытия или стены, классом прочности бетона, включением в конструкцию арматурного каркаса.
Так, если пустотная монолитная плита может выдерживать нагрузку, равную 800 кг/м2, то сплошная аналогичная плита из напряженного бетона демонстрирует показатель в 1250 кг/м2. Расчеты проводятся до начала строительства, предполагают тщательные вычисления и учет всех параметров: общие нагрузки, сопротивление деформациям, степень разрушений оснований и т.д.
Если заливается фундамент, то его площадь высчитывают по формуле S > γn F/γc Ro, где:- γn – обозначает коэффициент надежности (1.2)
- F – это нагрузка: вес здания, полезная нагрузка (техника, мебель, люди, отделка), для обычного жилого дома составляет 150 кг/м2
- γc – коэффициент условий в соответствии с типом грунта: для пластичной глины равен 1.0, для крупного песка 1.2
- Ro – условный уровень сопротивления грунта, берется из таблицы сопротивлений (там учитываются тип здания и грунта)
После определения величины выбирают значения ширины и длины в соответствии с конфигурацией здания. Глубина основания определяется по справочнику СНИП и таким ключевым параметрам: глубина фактического промерзания (произведение глубины для той или иной местности по нормативам и коэффициента отопления, для зданий отапливаемых коэффициент меньше 1, для неотапливаемых 1.1), уровень залегания грунтовых вод (выше/ниже точки промерзания на 2 метра), тип грунта.
Зная указанные данные, можно определить нужное количество арматуры, бетона и возвести прочную монолитную железобетонную конструкцию.
Принцип работы арматуры в монолитных ж/б конструкциях
Арматура в монолитном железобетоне – это стальные прутья определенного диаметра, связанные в несколько слоев по всему периметру конструкции, которые полностью заливаются бетонным раствором и призваны повысить прочность бетона и его стойкость к растяжению. Выбор диаметра стальных прутьев зависит от предполагаемых нагрузок и особенностей зданий, типа элементов и т.д.
Балки
Монолитные железобетонные балки устраивают для соединения отдельностоящих элементов вместо монолитных ленточных фундаментов. Такие балки опираться на фундамент могут двумя способами – лишь концами (когда зона растяжения проходит по нижней половине балки, где закладывается рабочая арматура) или на нескольких фундаментах, стоящих отдельно (зоны растяжения меняются, места укладки в соответствии с этим корректируются).
Монолитная плита
Представляет собой монолитное основание, когда из прутьев арматуры формируется железная сетка, ее вяжут в шахматном порядке между стержнями специальной вязальной проволокой. Часто собирают две сетки, которые располагают внизу и вверху плиты.
Диаметр арматуры и количество прутьев определяют в соответствии с предполагаемыми нагрузками, рассчитывая до начала работ.
История возникновения
Железобетон появился во второй половине девятнадцатого столетия, в 1850-1885 годах, когда Ламбо во Франции и Уилкинсон в Британии, а также Гнатт в США начали применять самые первые изделия из монолита. Далее железобетон активно эксплуатировали в Германии, США, Франции, Великобритании, России для строительства стен, путепроводов, мостов, фортификационных сооружений.Но наибольшее распространение монолитный железобетон получил в начале двадцатого столетия, когда было создано фундаментальное учение про материал, определившее его преимущества и доказывающее прекрасную стойкость при пожарах. Сегодня монолитный железобетон используется повсеместно, что объясняется его эксплуатационными характеристиками и свойствами.
Процесс заливки бетонных конструкций
Монолитный и сборный железобетон выполняются в точном соответствии с технологией. Обязательно нужно уделить внимание каждому из этапов создания конструкции, чтобы добиться нужных параметров и свойств.
Возведение опалубки
Создание монолитной железобетонной конструкции начинается с монтажа опалубки, которая не позволит растечься жидкому раствору и будет опорой бетону на всех этапах застывания.
Какие бывают виды опалубки:
- Щитовая разборная – включает несколько отдельных блоков для жесткости, может изготавливаться самостоятельно на объекте.
- Блочная – используется для единой заливки не одной, а сразу нескольких стен без перекрытий с несущей конструкцией.
- Пневматическая – с прочной оболочкой, пропускает воздух, ее делают для сложных полостей маленьких объемов.
- Объемно-переставная – для монтажа монолитных перекрытий, стен в многоэтажках, сооружается с привлечением крана.
- Скользящая – используется для создания многоэтажек, устанавливается по периметру, в процессе застывания монолита на разных уровнях постепенно поднимается вверх домкратами.
- Несъемная – для выполнения декоративной отделки.
- Туннельная – для заливки раствором двух стен с перекрытием.
Приготовление раствора
После монтажа опалубки готовят раствор, который для заливки монолитного железобетона должен включать такие компоненты: часть цемента марки минимум М350, 2 части просеянного мелкого песка, 3 части наполнителя (щебень, гравий), вода в достаточном количестве для получения раствора нужной консистенции. Сначала смешивают все сухие субстанции, только после тщательного перемешивания по чуть-чуть добавляют воду.
Для улучшения характеристик раствора в него добавляют моющие средства (чайная ложка средства против жира на ведро жидкого бетона увеличит прочность, уменьшит усадку), клей ПВА (200 миллилитров на ведро для улучшения текучести и повышения адгезии материалов), жидкое стекло (для повышения термостойкости и ускорения схватывания на начальных этапах заливки).
Цементный раствор можно готовить в бетономешалке самостоятельно или заказывать нужный объем и организовывать его непрерывную подачу к объекту.
Армировка и заливка
Армировочный каркас монолитного железобетона создается из стальных ребристых прутьев разного диаметра. В формировании крупных элементов применяют стержни сечением 15-25 миллиметров, для обычных стен берут сечением до 10 миллиметров. Каркас связывают вязальной проволокой, опускают в опалубку. Арматура должна стоять на специальных фиксаторах на высоте минимум 30-50 миллиметров от поверхности бетона.
После того, как армирование завершено, заливают бетон: постепенно заполняют опалубку, подавая из желоба жидкий бетон. Небольшие объекты заливают за один раз, крупные делят на захватки (по горизонтали) и ярусы (по вертикали). Первым делом заполняют захватки одного яруса, потом последовательно заливают железобетонную конструкцию дальше.
После завершения заливки раствор уплотняется вибрационным инструментом. Сушат бетон, накрыв пленкой, чтобы вода не испарялась быстро и бетон был прочным. Первые дни желательно его периодически брызгать водой для исключения трещин.
Чем отличается фактическая плотность от реальной
При выполнении проекта нужно помнить о существовании разницы между реальным значением плотности и расчетным. Расчетная плотность высчитывается при идеальных условиях. Реальная получается в процессе заливки бетона, когда в сборной или монолитной конструкции может оставаться воздух, создавая полости внутри. От этих полостей можно и нужно избавляться, уплотняя бетон специальными инструментами и методами.
Вибропрессование позволяет существенно улучшить качество монолитного железобетонного изделия, но все равно внутри остается определенный объем воздуха (до 1%), что несколько меняет параметры плотности, но на прочности не сказывается.Демонтаж конструкций
Для выполнения демонтажа монолитных железобетонных конструкций используют разные материалы и способы.
Методы демонтажа монолитного железобетона:- Взрывной – актуален в процессе сноса здания, но опасен и должен выполняться профессионалами
- Механический – с применением спецтехники и соответствующего инструмента
- Полумеханический – с использованием электрического и пневматического инструмента (канатная, механическая пила, алмазный бур, отбойный молоток и т.д.)
- Мини-роботы – для небольших помещений и опасных условий
- Электрогидравлический способ – гидроклинами, безопаснее взрыва, по воздействию идентичен
- Комбинированный – используются разные способы, в соответствии с текущими задачами и условиями
Демонтаж выполняют после полной разборки и отключения коммуникаций. Если сносят постройку, обязательно вокруг нее возводят временное ограждение.
Монолитный железобетон используется в современном строительстве повсеместно, что объясняется прекрасными характеристиками прочности, надежности, долговечности, другими плюсами. Монолит из бетона и стальной арматуры актуален при возведении самых разных зданий и элементов. При условии правильного выполнения всех этапов, соблюдения технологии и использования в работе лишь качественных материалов железобетон монолитный демонстрирует прекрасные свойства и позволяет создавать самые разные конструкции.
Читайте также: