Как работает бетон в железобетонных конструкциях

Обновлено: 31.05.2024

§ 3. Применение бетонов в монолитных железобетонных конструкциях

Монолитные конструкции сооружают в основном из тяжелого и легкого бетона на пористых заполнителях. Стены жилых зданий возводят и из ячеистого бетона. В защитных монолитных конструкциях применяют специальные бетоны: особо тяжелый, жаростойкий, кислотоупорный и др.

Монолитные бетонные и железобетонные конструкции экономически целесообразны при использовании индустриальных методов производства работ. Они предусматривают широкое применение инвентарной металлической, деревянной, фанерной или деревоме-таллической опалубки. В зависимости от типа бетонируемых конструкций и их конфигурации используют различные виды опалубки: разборно-переставную, скользящую (поднимаемую домкратами), катучую (перемещаемую в горизонтальном направлении) и др.

Предусматривается автоматизация приготовления бетонной смеси, комплексная механизация ее транспортировки и уплотнения. Созданы бетонные заводы и установки периодического и непрерывного действия с программным управлением производительностью 15, 30, 60 и 120 м3/ч. Заводы оборудуют автоматическими дозаторами, гравитационными бетоносмесителями или смесителями принудительного действия.

Бетонную смесь транспортируют так, чтобы она не расслаивалась и не изменяла свой состав, вследствие попадания атмосферных осадков или чрезмерного испарения воды при действии ветра и солнечных лучей.

Транспортирование бетонных смесей на строительной площадке осуществляют кранами, транспортерами и по трубам с помощью бетононасосов или пневмонагнетателей. Пневматический способ отличается простотой и позволяет подавать бетонные смеси сжатым воздухом по трубам на расстояние до 150 м.

Бетонирование монолитных конструкций производят непрерывно или с перерывами, т. е. участками или блоками. Непрерывную укладку бетона осуществляют в том случае, когда требуется повышенная монолитность и однородность бетона и поэтому нежелательно наличие рабочих швов. Это относится к предварительно напряженным железобетонным конструкциям, фундаментам, воспринимающим динамические усилия от оборудования и т. п.

Конструкции большой протяженности или большой площади (например, железобетонные перекрытия) бетонируют отдельными участками, причем рабочие швы между ними предусматривают в местах, где при эксплуатации возникают минимальные напряжения.

Массивные сооружения (плотины, шлюзы, массивные фундаменты и т. п.) в проекте разрезают рабочими швами на блоки. Объем блока устанавливают с учетом возникающих в бетоне температурных и усадочных напряжений.

Бетонную смесь подают так, чтобы не было расслоения, поэтому бетонная смесь поступает к месту укладки по вертикальным «хоботам», виброжелобам и наклонным лоткам, при этом высота свободного падения смеси не должна превышать 2 м.

В районах с сухим жарким климатом предусматривают выдерживание верхних горизонтальных поверхностей конструкций под слоем воды (толщиной около 5 см), для чего устраивают верхние водонепроницаемые бортики. При недостатке воды, а также при бетонировании конструкций с большой поверхностью (покрытия автомобильных дорог и аэродромов, облицовка каналов) применяют пленкообразующие составы, отражающие солнечные лучи. Уложенный бетон укрывают полиэтиленовыми или другими пленками. Такие покрытия сберегают влагу в бетоне и предотвращают значительные температурно-усадочные деформации и образование трещин.

Распалубливание бетонных и железобетонных конструкций производят после достижения бетоном установленной прочности.

Что такое монолитная бетонная конструкция

Железобетон стал применяться в строительстве достаточно давно, сам бетон как строительный материал впервые открыли древние римляне. В России бетон стал обретать популярность еще с начала 19-го века, а именно с 1802 года, ведь благодаря данной технологии можно было обеспечить строительство всех необходимых на то время сооружений в тяжелых строительных условиях. И пусть тогда еще не было известно то множество добавок и вариаций бетона, которое мы знаем сейчас, он уже тогда проявлял свои качества в самом лучшем свете, благодаря чему начал стремительно набирать популярность на строительном рынке и сейчас мы знаем, что без монолитных конструкций не обходится практически ни одно современное сооружение. А о том, какие именно характеристики сделали железобетон самым востребованным материалом в строительстве, как происходит армирование и монтаж ЖБК и какие стандарты это регламентируют, мы поговорим далее.

Армирование монолитных железобетонных конструкций

Ну и начнем мы с основ такой науки, как сопротивление материалов. Я думаю, что многие из наших читателей когда-то сталкивались с так называемой «эпюрой» моментов и на всю свою жизнь запомнили основное правило – она рисуется со стороны растянутых волокон. Если мы мысленно представим себе балку на двух опорах, то эпюра моментов будет располагаться снизу от нее, если не заданы никакие дополнительные условия, и функция момента, уже переходя на математический язык будет выпуклой вниз.

Переходя в реальность и рассматривая обычную бетонную плиту, мы с вами можем выделить множество ее положительных характеристик – это и огромная прочность на сжатие, и высокая морозоустойчивость. Даже по водостойкости бетон даст фору многим материалам. Но все же у него есть один серьезный недостаток, который любой опытный строитель или проектировщик всегда закладывает в проект производства строительных работ – бетон обладает весьма низкой прочностью на растяжение и изгиб.

Чтобы покрыть этот недостаток, в бетон на этапе заливки вводится инородный материал, обладающий существенно большими прочностными характеристиками на растяжение. О правилах армирования мы поговорим немного позже, но одно из главных можно цитировать в каждом абзаце – материал необходимо укладывать строго со стороны растяжения волокон.

Теперь непосредственно к самому материалу: он должен также должен соответствовать определенным требованиям, самое главное из которых – устойчивость волокон на растяжение. Далее идет долговечность материала, сопротивляемость коррозии и прочие моменты, четко регламентирующие нам, что для армирования фактически подходят 2 группы материалов: стальные и композитные. И если с первыми мы примерно представляем внешний вид таких изделий )это могут быть стальные уголки, швеллеры, двутавры и стержни), то со второй группой у нас могут возникнуть вопросы. И пусть композит существенно меньше применяется в строительстве, пожалуй, стоит рассказать про него более подробно.

Композит – это не просто какой-то конкретный материал, а целый комплекс материалов. Процесс его изготовления выглядит следующим образом – берутся волокна, например, углеродные, и заливаются полимером, после чего материал застывает и приобретает необходимую форму. У данного метода есть свои плюсы и минусы. Безусловно, стоит выделить повышенную устойчивость к коррозиям, а для стандартного срока службы гражданских и промышленных зданий можно вообще с уверенностью заявить, что композит - вечный материал, который переживет как само здание, так и бетон, в который он монтируется, однако он достаточно сложен в изготовлении и, как следствие, обладает высокой стоимостью, что позволило стальным материалам уверенно занять лидирующие позиции на рынке производства монолитных бетонных конструкций.

Сталь значительно дешевле композита, при этом срок эксплуатации у нее схож с привычным сроком эксплуатации любого здания. Вне бетона она подвержена множеству коррозийных процессов, однако при совместном применении она оказывается надежно защищена от внешних воздействий слоем бетона, в который при необходимости и желании можно добавить гидрофобизаторы и прочие антикоррозийные добавки. Со временем она стала настолько популярна, что выделилась отдельная отрасль строительной науки, занимающаяся конкретно изучением свойств железобетона.

Но не стоит думать, что арматуру можно просто положить на небольшой слой бетона, а после залить оставшимся. Это сложный и трудоемкий процесс, в котором все не так однозначно, как кажется на первый взгляд. Далее мы подробно разберем вопрос армирования фундамента здания и там мы уже столкнемся с наглядными примерами реализации применения арматуры в производстве ЖБК.

Зачем бетону нужна арматура, деформация бетонной конструкции!

Ведя разговор о бетоне, нельзя забывать о железобетоне. За счет исключительных качеств, он широко применяется в современном строительстве. Железобетон – это прежде всего бетон, в который вводятся стальные стержни называемые арматурой. Само слово «арматура» – итальянского происхождения и в переводе на русский означает «вооружение». Зачем же нужно «армировать» бетон?

Деформация конструкции вследствие сжатия и растяжения

На строительные конструкции действуют сжатие и растяжение. Из-за этого конструкции деформируются. Для примера, наглядно можно представить обе силы, если взять обыкновенную резинку, положить ее на две опоры и нажать на нее в середине. Резинка сожмется в верхней части, но зато растянется в нижней. В средней же части длина резинки не изменится. Та условная линия, которая разделяет резинку на две части – сжатую и растянутую, называется нейтральной осью. При работе бетонной конструкции на изгиб получается аналогичная картина ее деформации.

Конструкции из бетона при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня на растяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Значит, если заставить оба материала (бетон и сталь) работать как одно целое, т. е. добиться одинаковой прочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемой конструкции, то можно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб. Для этого в растянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенного сечения. Теперь уже конструкция не ломается при изгибе и может выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.

Может возникнуть вопрос, как же могут совместно работать в одной конструкции два таких разнородных материала, как бетон и сталь?

Все дело в их свойствах: большая прочность на сжатие; высокая прочность арматурной стали на растяжение; большая сила сцепления бетона со сталью; почти одинаковое изменение длины бетона и стали при изменении температуры.

За счет прочного сцепления бетона с арматурой, ее нельзя выдернуть. При твердении бетон уменьшается в объеме и обжимает арматуру, а значит еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления с арматурой будет возрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетон и чем больше шероховатость поверхности арматуры.

Очень малая теплопроводность бетона весьма полезна для железобетонных конструкций: бетон хорошо защищает арматуру от резких изменений температуры.

Что необходимо знать о железобетоне или как сделать железобетон своими руками

Железобетонные конструкции надёжны и долговечны. Их качество зависит от соблюдения технологии при изготовлении. В этой статье мы расскажем, как в домашних (полевых) условиях добиться качества железобетона, близкого к заводскому.

«Домашний» железобетон

Бетон — один из самых распространённых строительных материалов, известный со времён древнего Рима. Принцип устройства железобетонных конструкций (ЖБК) и железобетонных изделий (ЖБИ) с тех пор не изменился. Однако на сегодняшний день разнообразие бетонов огромно, и мы остановимся на тех конструкциях и изделиях, которые можно изготовить и применить в частном строительстве.

Рассмотрим наиболее распространённые ЖБК, которые разумно будет изготовить самостоятельно.

Различают следующие разновидности монолитных фундаментов : свайный (с ростверком или без), ленточный (эконом-вариант, только под стенами), сплошная плита (при плывучести грунта, на песках), сборные фундаменты.

Применяются в каменных домах. Исключительно надёжны и долговечны, но требуют трудоёмкой подготовки опалубки.

Стены, простенки, парапеты

Парапеты могут быть как полудекоративные (бортики, перилла), так и конструктивными (упор для грунта или насыпи). Монолитные стены — довольно сложные по исполнению, поэтому в домашних условиях их делают редко.

Площадки, отмостки

Бетон не боится осадков, напротив, крепчает во влажной среде. Выдерживает высокие нагрузки.

Лестницы, лестничные марши

Дают возможность подогнать ж/б лестницу под местные условия и размеры (то, что не сделает завод).

Неотъемлемый элемент каменного (пено- и газобетонного) дома. По сути — тот же ленточный фундамент, только тоньше и сверху стены.

ЖБИ, которые можно изготовить своими руками:

Перемычки. Оконные и дверные перемычки заливаются по месту.
Тротуарные плиты, колодезные крышки, поребрик, прочие мелкие элементы. Здесь могут понадобиться формы, вибростол, которые также можно сделать самостоятельно. Однако можно обойтись и обычным вибратором.

Качество бетона

Иногда «бетоном» называют как попало набросанные камни, слегка облитые раствором на прошлогоднем цементе и шлаке, но такой раствор далек от качественного бетона. Свойства бетона зависят от трёх факторов: марки цемента, пропорции компонентов и наличия добавок.

Для несущих и самонесущих элементов и ответственных конструкций (перемычки, перекрытия, лестничные марши) рекомендуем использовать цемент марки 500. В остальных случаях подойдёт марка 400.

Оптимальным для ЖБК является щебень фракции 5–20 мм. Для мелких ЖБИ — 5–10 мм.

Внимание! Щебень должен быть условно чистым, без существенной примеси органики.

На качество бетона также влияет состав и происхождение песка: угловатые морские песчинки лучше держатся в растворе, чем гладкие речные.

Внимание! Даже малый процент примеси глины в песке может резко снизить качество бетона.

Наличие глины можно отличить по характерному коричневатому оттенку (чистый песок имеет светло-жёлтый цвет) и липкости (слепленный «снежок» не рассыпается). Обратите на это внимание при выгрузке песка из самосвала — как сильно он прилипнет к кузову.

Классические пропорции бетона: 3 части песка, 3 части щебня, 1 часть цемента, воды — до нужной консистенции.

Внимание! Чересчур «крутой» (суховатый) бетон может не заполнить все пазухи, а слишком жидкий — потрескается («цементное молоко» вытечет через щели опалубки).

Распространённая ошибка: больше цемента — больше прочности. Цемент — химически активное вяжущее вещество. При его повышенной концентрации и дефиците песка он просто реагирует с водой, распадается на составляющие элементы и «не работает». При «передозировке» цементом на поверхности также появляются мелкие и средние трещины, изделие имеет белёсый оттенок.

Сыпучие добавки: шлак, граншлак, керамзит, вермикулит и другие — применяют только для улучшения теплоизолирующих свойств. При этом резко снижается несущая способность и устойчивость к атмосферным явлениям (такие поверхности должны быть защищены). Не добавляйте шлак в фундамент из экономии! Основная функция фундамента — нести нагрузку от стен. Улучшить свойства бетона поможет вискоза (при устройстве полов).

Жидкие добавки в основном бывают трёх разновидностей:

пластификаторы (делают бетон пластичнее)
зимние (ускоряют твердение до потери температуры)
упрочнители (повышают прочность до 15%)

Для изготовления мелких ЖБИ обязательно используйте пластификаторы согласно инструкции.

Железо в бетоне

Распространенные заблуждения: «зачем вообще тратиться на арматуру — бетон и так тяжёлый и прочный» и «арматура нужна только для того, чтобы бетон за неё держался».

Действительно, в ЖБИ и ЖБК бетон воспринимает нагрузку на сжатие. Но в 90% случаев на несущие элементы действуют комбинированные нагрузки — сжатия и растяжения. Арматура выдерживает растяжение в железобетоне, не позволяя конструкции или элементу разломаться. Сам по себе бетон хорошо держит вертикальные нагрузки только в форме правильного куба и в лабораторных условиях.

Выбор диаметра арматуры. Стержни в каркасе делятся на:

рабочие (продольные)
распределительные
монтажные (поперечные, хомуты)

Чтобы не углубляться в расчёты, опишем принцип выбора.

Рабочую арматуру в несущих и самонесущих ЖБК (перекрытия, лестницы, перемычки, упорные стенки, арки, фундаменты, колонны, столбы, сваи) используйте А3 диаметром 16 мм с шагом 150 мм.

Распределительную (поперечные пруты висячих лестничных маршей, дополнительные выпуски и усиления) испольеуйте А3 диаметром 12 мм с шагом 150–200 мм.

Хомуты каркасов — проволока 6–8 мм с шагом 150–250 мм (в зависимости от назначения элемента).

Внимание! В перекрытиях и стенах обе арматуры — и продольная и поперечная — являются рабочими и каркас состоит из двух «зеркальных» сеток.

Для армирования наземных плит, дорожек, отмосток толщиной более 80 мм используйте арматуру любой марки диаметром 10–12 мм с ячейкой 150–200 мм в один слой. При меньшей толщине подойдёт сварная (кладочная) сетка 2,5–3 мм с ячейкой 50–100 мм.

При изготовлении мелких ЖБИ также используйте указанную сварную сетку.

Всё о вибрации

Вибрирование — «момент истины» для железобетона. Многие пренебрегают этой процедурой, сводя на нет достоинства ЖБК и сокращая срок службы ЖБИ в 2–3 раза.

Зачем нужна вибрация и что происходит в этот момент в жидком бетоне? Основной несущий компонент бетона — щебень (крупный заполнитель). Цементно-песчаный раствор лишь распределяет нагрузку между камнями. Вибрация выполняет следующие функции:

Позволяет щебню занять своё место, плотно уложиться камень к камню, чтобы после твердения нагрузка передавалась на него, а не на слабый цементный раствор.
Обеспечивает удаление пузырьков воздуха, чтобы не было пустот после твердения. Это особенно важно для мелких ЖБИ.
Заполняет бетоном все пазухи опалубки ЖБК и мелкие насечки (узоры) форм ЖБИ.
Делает жидкий бетон подвижным, облегчая работу с ним (сгон излишков, установка «горизонта» поверхности).

Для работы с ЖБК, имеющими значимый вертикальный размер, используйте глубинный вибратор с вибробулавой диаметром 40–50 мм. При бетонировании плит и плоскостей подойдёт виброрейка (двигатель с вибрирующим устройством, закреплённый на жёсткой металлической рейке). Такой двигатель можно закрепить на металлическом столе (получится вибростол для мелких форм).

Время вибрирования, как правило, около 10-ти секунд при полном погружении вибробулавы. Пузырьки воздуха должны перестать выходить, а через мелкие щели опалубки должно сочиться «цементное молоко». Поверхность бетона при этом станет ровной и гладкой.

Внимание! Избегайте слишком долгой вибрации (более 20 секунд). Это может привести к осадку крупного и мелкого заполнителя и расслоению, что станет причиной неоднородности и ненадёжности бетона.

Берегите руки: делайте перерывы между сеансами вибрации (не более 10-ти минут непрерывно).

Укладка и уход за бетоном

Укладка бетона в опалубку — не только конец работы, но и начало жизни новой конструкции.

Твердение (схватывание) бетона — химическая реакция при участии воды и положительной температуры. Бетонные работы рекомендуется проводить при температуре воздуха не ниже +5. При более низких температурах используйте специальные жидкие добавки. В зимний период на больших стройках применяют электропрогрев (прогревочный кабель вплетается в арматурный каркас) при помощи специальных электростанций 380 В.

Внимание! Перекрытия, лестницы и перемычки заливаются всегда за один раз, без пауз. Демонтаж опалубки — не раньше 10 дней.

При большом объёме ж/б фундамент допустимо заливать за несколько раз, но послойно с перерывами не более 10-ти часов. Уложенный бетон следует накрыть, чтобы сохранить благоприятную влажную среду.

Опалубку лучше изготовить из ламинированной фанеры, смазанной маслом — это облегчит разборку. Следите, чтобы масло не попадало на арматуру. Демонтируют опалубку висячих лестничных маршей и перекрытий через 10 дней, прочих ЖБК — через 12 часов. Бетон схватывается через 3 часа и в течении 28 суток набирает марочную прочность.

Помните! Соблюдение технологии — залог надёжности и долговечности любых конструкций.

Что такое бетон? Рецептура и модификации смеси + бетонные «болезни»

Особенности типичной бетонной смеси

Название «бетон» является производной латинского языка, где присутствует слово «concretus». Прямой перевод слова означает «расти вместе». Собственно, так это и есть – происходит реальный рост, когда объединяются три составляющих:

Смесь грубых и мелких заполнителей (песок, гравий, камни, крупные куски щебня, переработанное стекло, остатки старого переработанного бетона и т.п.) – обычно в объёме 60–75%.
Цемент (силикаты и алюминаты кальция) – обычно в объёме 10–15%.
Вода – обычно в объёме 15–20%.

Тонкости образования бетона

Как бетон образуется из ингредиентов, не имеющих ничего общего с конечным продуктом? Когда добавляется вода к цементу, активируется рост кристаллов гидрата цемента (кальций-кремнезем-гидрат). Кристаллы плотно соединяют песок и гравий между собой.

Именно это постепенное образование кристаллов (а не фактор твердения смеси) придаёт бетону свойство прочности. Как правило, уже схватившийся бетон смачивают некоторое время (несколько дней). Объясняется такой подход «активизацией» химических реакций, гидратирующих цемент.

Вполне по праву называют популярный строительный материал «жидким камнем». Прежде чем обрести полностью окаменевшую структуру, необходима достаточно большая выдержка времени

Постепенно отвердевший за часы, бетон, между тем, приобретает реальную твёрдость примерно спустя месяц. Но и здесь предел отвердения ещё не достигнут. Как показали исследования, бетон продолжает укрепляться в течение как минимум пяти лет с момента создания.

Будучи не упорядоченными и совершенно неправильными, кристаллы бетона обладают случайной структурой. Подобного рода структуры встречаются, к примеру, у стекла (аморфного твёрдого вещества).

Скопления воздуха между компонентами

Бетон содержит довольно большое количество воздуха (5–10%). Объясняется это наличием некоторого пространства вокруг открытой трехмерной структуры кристаллов гидрата цемента и некоторого количества песка и гравия.

Присутствие воздуха, в свою очередь, объясняет, почему бетон способен изгибаться и напрягаться, растягиваться и сжиматься (в определённой степени).

Подобно любым другим рецептурам, допускается несколько изменять смесь приготовления бетона. Таким способом можно производить бетон:

более текучий,
медленно или быстро схватывающийся,
лучше выветривающийся,
определённого цвета (внешнего вида).

Например, добавление пигмента диоксида титана видится простым способом сделать бетон яркой расцветки или полностью белым.

Такой выглядит структура газобетона – современного, не менее популярного строительного материала, который находит широкое применение в области малоэтажного частного строительства

Почему бетон так популярен в строительстве?

Городских жителей бетон окружает повсеместно. Понять этот факт несложно. Бетон легко изготавливать из дешевых, легко доступных ингредиентов, легко разливать по формам и тем самым создавать образцы разной конфигурации. Этому материалу присущи свойства огнеупорного и (относительно) водонепроницаемого материала.

Однако главная причина обширного применения бетона при строительстве зданий заключается в том, что бетон демонстрирует чрезвычайно высокие параметры на сжатие, способен выдерживать значительную весовую нагрузку. Традиционное использование материала – сооружение стен и фундаментов (вертикальных опор), как лучший способ держать весовую нагрузку.

Вместе с тем, если рассматривать свойство бетона работать на растяжение, здесь отмечается существенный недостаток материала. На растяжение бетон демонстрирует параметры примерно в 10 раз более слабые, чем при сжатии. Материал легко трескается или ломается, работая на сгиб или растяжение, если только не укреплён стальной конструкцией. Поэтому горизонтальные балки редко содержат большой объём бетона.

Обманчивый внешний образ

Внешне бетон выглядит тяжёлой монолитной конструкцией, на самом же деле материал не такой тяжёлый, как можно предположить. Структура материала, примерно, на одну пятую плотнее свинца, на треть плотнее стали, на 10% меньше плотности алюминия и немногим плотнее стекла.

Сборные «модули» существенно облегчают процесс сооружения объектов, тем более сложных и громоздких. Использование сборных модулей часто отмечается на строительстве промышленно-инфраструктурных объектов

Несмотря на то, что бетон часто смешивается на месте и формуется в любые необходимые формы, материал также может поставляться готовыми сборными «модулями». Нередко модулями готовятся:

блоки,
балки,
стены,
тротуары,
облицовка и другие.

Гигантские современные конструкции сегментных мостов, к примеру, быстро собираются из одинаковых бетонных секций, сделанных на заводе и отправленных к месту сборки.

Так обеспечивается экономичное строительство, исполняемое быстрыми темпами, с минимальной трудоёмкостью, чем в случае возведения моста непосредственно на месте. Другим вариантом является создание бетонных конструкций, объединяющих некоторые сборные секции с другими секциями.

Что такое железобетон?

Жидкий бетон укладывают вокруг прочных стальных арматурных стержней (обычно связанных вместе формой клетки). Когда смесь застывает и затвердевает вокруг стержней, получается новый композитный материал – железобетон.

Термин «железобетон» говорит сам за себя. Укреплённая стальной арматурой бетонная структура, представляет собой уже модифицированный, более прочный строительный материал

Железобетонная конструкция характерна высокой сопротивляемостью сдавливанию (обеспечивает прочность на сжатие), в то время как сталь оказывает сопротивление на изгиб и растяжение (обеспечивает прочность на растяжение).

По сути, железобетон использует один композитный материал внутри другого материала. Бетон образует матрицу, а стальные стержни или проволоки обеспечивают армирование.

Стальные стержни (арматурные стержни) обычно изготавливаются скрученными прядями с выступами (гребнями, хребтами) на них. Благодаря выступам, арматура прочно закрепляется внутри бетона без риска скольжения. Теоретически допустимо использовать разные виды материалов под армирование.

Как правило, используется сталь, потому что имеет коэффициент расширения и сжатия примерно сопоставимые с теми же показателями бетона. Этот момент важен, так как сопоставимый по коэффициентам материал не способствует растрескиванию структуры в точках связи, на сто способен другой материал с иными коэффициентами. Однако иногда используются другие материалы, в том числе различные виды пластмасс.

Предварительно напряженный бетон

Несмотря на то, что железобетон является улучшенным строительным материалом по сравнению с обычным бетоном, свойства хрупкости и подверженность растрескиванию остаются актуальными недостатками. Силы растяжения способны повредить железобетон, несмотря на стальную арматуру, если к арматуре возможен доступ воды.

Устройство, при помощи которого выполняется процедура предварительного напряжения материала. Результат такого процесса очевидный – получают ещё один вариант модификации с улучшенными свойствами

Исключить такой недостаток позволяет эффект «постоянного сжатия» железобетона путём предварительного напряжения (предварительного натяжения). Таким образом, вместо того, чтобы укладывать обычные стальные стержни и заливать жидким бетоном, предварительно эти стержни натягивают.

По мере застывания смеси, тугие стержни тянут внутрь, сжимая бетон и увеличивая прочность материала. В качестве альтернативы, арматура в железобетоне может подвергаться нагрузке после того, как смесь начинает затвердевать. Этот метод известен как постнапряжение (натяжение арматуры на бетон).

В любом случае, удерживание материала в сжатом состоянии – это своего рода «хитрая уловка», помогающая остановить растрескивание (предотвращает распространение трещин, если таковые образуются).

Другое преимущество метода состоит в меньшем использовании предварительно напряженного (пост-напряженного) бетона или более мелких, более тонких деталей, чтобы выдерживать те же нагрузки по сравнению с обычным железобетоном.

Что такое бетонная «болезнь»?

«Болезнь» популярного строительного материала обычно начинает проявляться по истечении некоторого времени. Временной период зависит от многих факторов. Например, строения времён Римской Империи до сего дня остаются «здоровыми»

Для современного материала характерным недостатком является «болезнь», основанная на трёх взаимосвязанных проблемах.

Щёлочи цемента реагируют с кремнеземом в заполнителях, что приводит к очень медленному росту новых кристаллов внутри бетона. К тому же новые кристаллы занимают больше места, чем исходные «кристаллы». В результате бетон трескается на части изнутри или отслаивается (откалывается) от поверхности, пропуская воду снаружи.
Вода, попадающая внутрь, в конечном итоге проникает к арматурным стержням, вызывая ржавчину и разрушение, что приводит к фатальным слабостям всей конструкции. Грязные коричневые пятна, характерные для «больного» бетона, часто вызваны ржавой водой, проникающей через трещины.
Вода, просочившаяся внутрь бетонной структуры через трещины, замерзает в холодное время года, образовавшийся лёд расширяется и способствует образованию трещин. Сквозь новые трещины внутрь проникает больше воды, чем увеличивается эффект дегенерации и разложения.

Воздействие цемента на окружающую среду

Растущая обеспокоенность по поводу окружающей среды, в частности, изменения климата, высветила еще одну серьезную проблему. Как выясняется, после сфер транспорта и энергетики, сфера производства цемента занимает третье место по выбросам углекислого газа в атмосферу.

Вредные выбросы на производствах цемента отмечаются значительными. Отрасль занимает третье место среди «лидеров» по выбросам углекислого газа

Технологический процесс производства цемента сопровождается выделением больших объёмов углекислого газа. Если учесть, насколько огромное количество цемента используется во всём мире, можно представить объёмы выделения карбона.

Углекислый газ выделяется двумя совершенно разными путями, в количествах, примерно, равноценных:

От ископаемого топлива, используемого в производстве цемента.
От реакции превращения карбоната кальция в оксид кальция.

Поскольку при производстве цемента диоксид углерода выделяется двумя способами, логичными видятся два способа изготовления более экологически чистого бетона.

Повышение эффективности цементных печей снижает общую потребность в энергии, что также приводит к снижению выбросов углекислого газа. Также допустимо уменьшить количество цемента в бетонной смеси, используя переработанные материалы, например, летучую золу мусоросжигательных заводов.

Одной из интересных перспектив видится производство бетона, когда совсем не используется карбонат кальция. Вместо этого карбонат производится путем барботирования углекислого газа электростанций через морскую воду. Этот способ имеет общую экологическую выгоду, так как принимает вредные выбросы CO₂ от электростанций, превращая карбон в строительный материал.

Еще один экологический недостаток связан с использованием заполнителей. Этот материал необходимо добывать на территории экологически чувствительных районов, таких как речные долины. Использование переработанных заполнителей (включая переработанный материал старых зданий под снос) видится возможным решением.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Бетон и железобетон

Без наличия определённых знаний не обходится ни одно строительство своими руками. Будь то загородный дом, жилой комплекс или добротная пристройка к жилому помещению – нужно иметь определённый базис знаний, который исключит ошибки при строительстве. Ведь дом – на десятилетия, и любая ошибка может стать фатальной, особенно если это касается котлована, фундамента, стен, перекрытий и материалов используемых для всего этого.

К одним из наиболее популярных в строительстве материалам относятся бетон и железобетон, которые на территории нашей страны применяются в подавляющем большинстве построек. Именно о них и пойдёт речь в нашей статье.

Бетон и железобетон, их особенности

Бетон – это искусственно созданный каменный материал, применяемый в строительстве.

Бетон – затвердевший материал искусственного происхождения, образовавшийся после соединения специальной смеси из вяжущего материала, разного заполнителя и воды. Чтобы улучшить качество самой бетонной смеси, было придумано делать всевозможные добавки. Заполнители бетона бывают разными, в зависимости от назначения бетона. О том, как самостоятельно приготовить бетон - мы рассказывали в прошлых статьях.

Мы не ошибёмся, если назовём бетон главным строительным материалом, так как он является основой дома. Из него заливают фундамент, делают пол в погребе и на первом этаже постройки, используют для производства различных одноимённых перекрытий и т.п.

Бетон непрочный материал, поскольку не обладает высоким показателем устойчивости к растяжению. Даже при небольшой нагрузке на данную строительную конструкцию, состоящую исключительно из одного бетона, она может не выдержать и разрушиться. А вот внедрённые стержни, изготовленные из стали - имеют довольно большую прочность и при растяжении не подвергаются сильной деформации.

Железобетон – прочный строительный материал, объединяющий воедино затвердевший бетон и арматуру из стали.

По сути, железобетон это бетон, внутри которого сооружён металлический каркас из прутьев. Производится он следующим образом: монтируется стальной каркас (прутья между собой соединяются сваркой или проволокой), затем данный каркас приподнимается (он должен будет находиться в центре конструкции) и затем заливается бетон. В зависимости от типа бетонной конструкции каркас может быть двухъярусным.

Бетон и сталь, соединенные вместе, могут выдерживать достаточно большие нагрузки, повышая в изгибе прочность сооружения в несколько раз. В связи с этим, в конструкцию из бетона помещена стальная арматура с определенным сечением стержня, благодаря чему выдерживается большая нагрузка. Арматура препятствует деформации, которой постоянно подвергается плита: сжатию или растяжению. Кроме того, она создаёт прочную основу, которая позволяет выдерживать большие нагрузки.

Почему конструкция совмещает в себе именно эти материалы? Это зависело от свойств бетона и стали. Высокая прочность на растяжение и сжатие арматуры, а также высокая степень сцепления стали и бетона. И при колебании температур происходит идентичное удлинение обоих материалов. Как известно, начав твердеть, бетон уменьшит свой объем и прочно сжимает арматуру, отлично соединяясь с ней.

Всей железобетонной конструкции необходима низкая теплопроводность, которой обладает бетон. Он прекрасно предохраняет помещенную в него арматуру от температурных перепадов.

Эти строительные материалы широко используются в разных видах строительства. Положительной стороной железобетона и бетона считается их экономичность при получении железобетонного изделия. Поскольку материал получается из местного сырья и используется во многих конструкциях самого разного назначения. Пластичная бетонная масса способствует изготовлению изделий необходимой формы.

Полученный материал обладает хорошими свойствами: непожароопасен и долговечен. При необходимости можно поменять прочность и плотность бетона в довольно больших параметрах. Бетон, как говорилось ранее, имеет небольшую прочность на растяжение, но при сжатии выдерживает большие нагрузки, а при соединении с арматурой этот недостаток компенсируется.

Виды бетона

Гипсовый;
Цементный;
Силиконовый;
Смешанный;
Специальный (для специальных требований).

Каждый вид бетона применим для разного рода задач. Именно поэтому перед применением его в строительстве необходимо ознакомиться с характеристиками его видов, чтобы использовать наиболее подходящий вариант относительно ваших условий и требований.

Очень лёгкий. Пригоден для изоляции, его плотность не больше 600 кг/куб.м;
Лёгкий. Подразделяется на крупнопористый и ячеистый, плотность около 1000 кг/куб.м;
Облегченный. Один из самых применяемых видов. Плотность 2100 кг/куб.м;
Тяжёлый. В его состав входит гравий и песок. Плотность 2300 кг/куб.м;
Особо тяжёлый. Применяется в специальных видах конструкций защитного типа. Плотность 2400 кг/куб.м.

Ячеистый бетон состоит из неорганических составляющих. Говоря об этом бетоне, имеют в виду материал неприродного происхождения. Его основа — воздух, который заполняет большую часть объёма. Получить его можно, если вспучивать строительным порообразователем затвердевшую смесь из воды и вяжущего компонента. В процессе такого вспучивания внутри смеси и образуется ячеистая основа бетона, имеющая большое количество пор, состоящих из воздуха. После изготовления такой бетон имеет низкую плотность и обладает низкой теплопроводностью.

Изготавливая ячеистый бетон, можно изменить его плотность. Она зависит от того, где его будут применять. Ячеистый бетон – один из видов лёгкого бетона. Пористая основа бетона зависит от применённого метода, вяжущих свойств вещества и условий формирования.

Устойчивость к низким температурам, водонепроницаемость;
Марка бетона и его прочность.

На этом собственно и всё, что мы хотели рассказать о бетонных и железобетонных материалах.

ЖЕЛЕЗОБЕТО́Н

ЖЕЛЕЗОБЕТО́Н, строительный материал, состоящий из бетона и стали, которые работают под нагрузкой как единая система. Сочетание в Ж. двух различных по структуре и физико-механич. свойствам материалов обеспечивает усиление слабо работающего на растяжение бетона стальной арматурой, которая одинаково хорошо сопротивляется и растяжению, и сжатию, восполняя недостатки бетона как конструкц. материала. Несущая способность Ж. зависит от количества арматуры: армирование 1–2% от площади поперечного сечения изгибаемого элемента позволяет увеличить его несущую способность примерно в 20 раз по сравнению с чисто бетонным. Наличие арматуры в жел.-бетон. сжатых колоннах (стойках) даёт возможность уменьшить их поперечные размеры.

БЕТО́ННЫЕ РАБО́ТЫ

БЕТО́ННЫЕ РАБО́ТЫ, комплекс строительных работ, выполняемых при возведении бетонных и железобетонных конструкций и сооружений. Б. р. включают в себя следующие осн. процессы: приготовление бетонной смеси, её транспортирование на строительную площадку, подачу смеси к месту укладки и собственно бетонирование, т. е. укладку смеси в опалубку, уплотнение и создание необходимых условий для твердения бетона («уход» за бетоном).

Читайте также: