Железобетон - это... Понятие, определение, производство, состав и применение

Одним из самых популярных строительных материалов является железобетон. Это прочные плиты, которые применяются в ходе строительства высотных зданий. Материал способен выдерживать значительные нагрузки. Он не подвержен разрушительному влиянию внешних неблагоприятных факторов. Особенности железобетона, технология его производства и применение будут подробно рассмотрены в статье.

Общее определение

Железобетон – это комплексная конструкция, созданная из бетона и стальных прутков. Они работают совместно, создавая прочный, долговечный материал. Бетон является искусственным камнем. Он хорошо выдерживает нагрузки на сжатие, но плохо реагирует на растяжение. По этой причине балка, изготовленная из бетона, при изгибе легко разрушается. В сжатой зоне потенциал этого материала огромен.

Каким строительным материалом является железобетон? Это более совершенный вариант искусственного камня из бетона. Он приобретает совсем иные качества, если в его растянутую зону уложить до застывания стальные прутки. В этом случае арматура будет принимать на себя такое усилие. Сжимающие нагрузки на себя принимает бетон. Его работой на растяжение в этом случае пренебрегают.

Железобетон – прочный материал, который выдерживает большие нагрузки. Этого удается достичь благодаря наличию в структуре материала не только продольной, но и поперечной арматуры. Такие вертикальные стержни способны выдерживать растягивающие напряжения ближе к опорам.

В составе железобетона все армирующие металлические прутки соединяются при помощи точечной сварки, в результате чего образуется прочный каркас.

Площадь сечения поперечных и продольных стержней определяется в ходе расчетов нагрузок, а способ объединения таких элементов в каркас, а также количество таких армопоясов зависит от удобства сварных работ, укладки цементного раствора и прочих факторов.

Сцепление арматуры с бетоном является важным условием для совместной работы этих двух материалов. Оно обеспечивается следующими факторами:

1. На поверхности стальных стержней есть специальные выступы.
2. В процессе создания стальной конструкции на пересечении арматуры стержень одного типа служит анкером для изделия иного направления.
3. Обжатие прутков производится цементным раствором в процессе его заливки путем усадки.

Типы изделий

В ходе различных строительных работ применяется представленный материал. Железобетон выпускают в двух основных вариациях:

• балки;
• плиты.

Плиты, в отличие от балок, имеют большую ширину и меньшую высоту поперечного сечения.

Стальная арматура, которая входит в состав железобетона, отличается высокой прочностью. Поэтому этот материал становится целесообразно применять не только в растянутых, но и в сжатых элементах. Например, это могут быть колонны. Наличие в таких конструкционных элементах арматуры позволяет уменьшить их поперечное сечение. Если же колонна состоит только из бетона, она будет гораздо толще и, соответственно, тяжелее.

Такая особенность материала позволяет снизить стоимость строительных работ, повысив их качество. Даже при случайных эксцентриситетах продольных сил и нагрузках поперечного типа получается сохранить целостность изделия или строения. Это делает материал надежным и долговечным.

Арматура в железобетоне позволяет применять материал в виде панелей при высотном строительстве. Если раньше для изготовления таких панелей применяли бетон марки М100-М200, то сегодня используется цемент М400-М500. Для создания колонн нужен материал марки М900.

Арматура защищена от коррозии слоем бетона. Поэтому плиты и балки применяются для уличного монтажа, например линий электропередач, панельных домов. При строительстве объектов, которые будут подвержены высоким нагревам, применяется жаростойкий железобетон. Он изготавливается из термостойкого цемента и горячекатаной арматуры.

Преимущества и недостатки

Железобетон – это современный, надежный материал.

У него есть как достоинства, так и недостатки. К преимуществам железобетона относится:

1. Долговечность. При правильном расчете нагрузки и эксплуатации конструкции в условиях, установленных производителем, материал служит неопределенно долгое время. При этом его несущая способность не снижается.
2. Меньший вес. Чтобы добиться таких же показателей прочности, конструкция из монолита должна иметь массу в 5 раз больше. Поэтому вес железобетона гораздо меньший, что позволяет снизить затраты на строительство.
3. Огнестойкость.
4. Надежность. Хорошо сопротивляется статическим и динамическим нагрузкам.
5. Приемлемая стоимость. В процессе строительства и эксплуатации объекта из железобетона расходы будут максимально низкими.

Есть у представленного материала и недостатки. Стоит отметить, что хоть вес железобетона значительно меньше, чем у изделий из чистого бетона, весит он все равно довольно много. Поэтому в ходе современного производства стали применять легкие заполнители. Также строители предпочитают тонкостенные и пустотелые конструкции, выбирая при этом рациональную форму конструкционных элементов.

Железобетон может покрываться трещинами. До определенного момента это обстоятельство не снижает несущую способность материала.

Кроме того, бетон обладает повышенной звуко- и теплопроводностью. Поэтому в ходе строительных работ требуются дополнительные затраты на создание слоя утеплителя и шумозоляции.

Еще одним недостатком представленного материала является невозможность контроля в процессе производства железобетона армирования изделия. При реконструкции здания усилить конструкцию будет довольно трудно.

Монолитный бетон

Производство бетона и железобетона регламентировано соответствующими стандартами. Это позволяет обеспечить необходимые эксплуатационные качества материала. По способу монтажа железобетон делится на две группы:

1. Монолитный.
2. Сборный.

Раньше в ходе строительных работ применяли исключительно монолитные конструкции. Их полностью с нуля создавали на стройплощадке. Они имели точно такое расположение, которое было предусмотрено проектом. Монолитные железобетонные конструкции создаются в несколько этапов:

1. Установка заготовленных предварительно лесов, форм, которые на них укрепляются. Эти конструкции предназначены для заливки в них цементного раствора. Формы называют опалубками, которые собирают из досок.
2. Монтаж каркасов из арматуры.
3. Приготовление цементного раствора и его заливка в опалубку.
4. Уход за материалом в процессе его отвердения. Поддерживается оптимальный температурный режим, уровень влажности. Это позволяет бетону набрать требуемую прочность. В противном случае на его поверхности появляются трещины, а несущая способность снижается.
5. Снятие опалубки, освобождение затвердевшего цемента из подготовленной формы по достижении им требуемых прочностных характеристик.

Это довольно длительный процесс, который имеет множество нюансов и тонкостей. В зимнее время строительный процесс требует дополнительных затрат.

Сборные конструкции

Производство сборного железобетона имеет несколько отличительных особенностей. Это наделяет материал особыми преимуществами. В этом случае отдельные элементы, например колонны, плиты, балки и т. д., изготавливают в условиях производства. Затем их транспортируют на стройплощадку. Поэтому все изделия из железобетона, которые производятся на заводе, называют сборными. Это справедливо даже для цельных элементов, которые не состоят из отдельных частей.

Стоит понимать, что фундамент под колонной, залитый непосредственно на стройплощадке, является монолитной железобетонной конструкцией. Но сама колонна – это сборная разновидность материала. Ее привозят на объект и устанавливают на фундамент при помощи крана.

Существует два способа соединить сборные конструкции на месте строительства:

1. Из конструкционных элементов выступает арматура. Стык на месте соединяют при помощи бетонного раствора. Когда он отвердеет, место соединения приобретает свойства монолитной конструкции.
2. В сборных элементах при производстве предусматривается наличие закладных стальных элементов для фиксации. Они выступают на поверхности. Такие фиксаторы надежно закреплены в бетоне и имеют приваренные анкеры. При сборке конструкции применяется сварка. После этого места соединений тоже заливают бетоном. Это защищает закладные элементы от коррозии.

Преимущества сборных конструкций

Существует несколько преимуществ применения сборного железобетона. Эта методика более современная. При использовании этой технологии оборачиваемость опалубки резко увеличивается. Она применяется многократно, что позволяет экономить лесоматериалы. Если железобетонные конструкции применяются при массовом заводском изготовлении, в ходе производства используют не деревянные, а металлические опалубки.

Ускорение оборота форм для производства достигается путем ускорения процесса отвердения бетона. Изделия пропаривают или применяют быстро отвердевающие цементные растворы.

При использовании сборных железобетонных конструкций значительно сокращается срок строительных работ. Этого удается достичь благодаря совмещению разных работ во времени. Это объясняется заблаговременным изготовлением всех конструкционных элементов. Их монтаж производится при помощи строительных кранов. Эта процедура может проводиться практически в любое время года.

При этом в процессе применения сборного железобетона активно используется механизация. Можно создавать конструкционные элементы с предварительным напряжением. Это повышает качество и долговечность изделий из железобетона. Снижается трудоемкость процесса и расход материалов.

Преднатяженный материал

В ходе производства изделий из железобетона может применяться метод создания преднатяженного материала. В некоторых случаях образование трещин в месте растяжения недопустимо. Это требование выдвигают при создании резервуаров, конструкций, которые будут подвергаться воздействию агрессивных сред, и другого.

Чтобы исключить вероятность появления трещин в месте растяжения, изготавливают конструкции, которые были предварительно напряжены. При эксплуатации снижается вероятность появления трещин, деформаций. Это повышает безопасность эксплуатации систем.

Технология производства железобетона преднатяженного типа предполагает создание значительного давления и сжатия в зоне растяжения. Так получаются круглые заготовки, изделия, на поверхности которых нет трещин. В конструкции применяется предварительно растягиваемая прочная арматура. Это увеличивает трещиностойкость, жесткость.

Стоит отметить, что применение в конструкции высокопрочных стальных стержней позволяет снизить стоимость изделия. Дело в том, что цена такой арматуры снижается с возрастанием ее показателя прочности. Но применять ее можно только в конструкциях с преднатяжением.

Способы

Преднатяжение бетона может осуществляться двумя способами:

1. Натяжение арматуры на специальные упоры.
2. Натяжение непосредственно на бетон.

В первом случае при помощи гидравлических домкратов арматура натягивается на упоры до определенного напряжения. Этот показатель не должен превышать установленный предел упругости. Арматура закрепляется концами в упорах. Дальше на подготовленный каркас выкладывают цементный раствор. Арматура остается натянутой до того момента, пока бетон твердеет. Далее концы арматуры высвобождают из упоров. Она стремится занять первоначальное положение, обжимая при этом бетон.

Если применяется горячекатаная сталь, ее не натягивают домкратами, а нагревают. Для этого по металлу проходит электрический ток. Нагретые стержни прочно фиксируются в упорах. Их заливают бетоном и отпускают только после отвердения раствора.

Натяжение на бетон

Арматура может натягиваться уже после отвердения бетона. Для этого в растворе оставляют каналы. Они остаются и после отвердения смеси. Стержни заводят в каналы. Для этого применяется горячекатаная арматура. Такие прутья натягивают домкратом при помощи реактивной передачи. Это позволяет создать обжатие бетона.

Когда необходимое усилие будет достигнуто, арматура фиксируется в таком положении. Оборудование отключают, но в бетоне натяжение арматуры сохраняется. Канал впоследствии заполняют под давлением цементным раствором.

Обработка материала

В ходе строительных или ремонтных работ может потребоваться резка железобетона. В подобном случае применяется специальное оборудование. Это алмазные буры, которые позволяют создать дверные или оконные проемы. В некоторых случаях резка железобетона применяется с целью демонтажа перегородок. Так при ремонте создают квартиры-студии.