Бетон и железобетон в современном строительстве

Бетон ижелезобетон в строительстве России занимает 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 конструкции разделяют 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.

Состав и структура комплексного технологического процесса

Возведение монолитных бетонных и железобетонных конструкцийтребует выполнения комплекса процессов, включающегоустройство опалубки, армирование и бетонирование конструкций, выдер живание бетона, распалубливание, а также при необходимости отделку поверхностей готовых конструкций.

Технологический процесс по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций состоит из заготовительных и мон-тажно-укладочных (основных) процессов, связанных между собой транспортными операциями.

В состав заготовительных процессов входят операции по изготовлению элементов опалубки, арматуры, сборке арматурно-опалубочных блоков, приготовлению бетонной смеси. Они выполняются, как правило, в заводских условиях или в специализированных цехах и мастерских. Основные процессы, которые выполняют непосредственно на строительной площадке — установка опалубки и арматуры в проектное положение, монтаж арматурных и арматур-но-опалубочных блоков, укладка и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном в процессе твердения, натяжение арматуры (при бетонировании монолитных предварительно-напряженных конструкций), демонтаж опалубки после достижения бетоном требуемой прочности.

Источник

Что такое железобетон: виды, область применения

Железобетонные конструкции — достаточно распространенный вид материалов в строительстве, без которого не обходится сегодня ни одна современная стройка по всему миру.

Что такое железобетон?

Железобетон это – композитный строительный материал, для производства которого используется сталь и бетон. При его изготовлении, заранее подготовленный железный каркас заливается раствором из цемента, песка и воды. После его затвердевания и получается железобетон, обладающий прочностью стали и стойкостью к факторам окружающей среды бетона, компенсируя при этом их недостатки. В частности стойкостью к сжатию и растяжению.

Понятие и историческая справка

Первым железобетон изготовил французский садовник, выращивающий экзотические растения в оранжерее Версаля — Жозеф Монье. Он занимался продажей саженцев пальмы, получая при этом мало дохода. Большую часть выручки приходилось отдавать бондарю, который готовил для будущих пальм деревянные горшки.

Дешевым вариантом стал керамический сосуд, но он является очень хрупким изделием, и при случайном падении садовника, не заметившего на полу мешок с цементом, попросту разбился. Но данный случай навел его на мысль изготавливать горшки из цемента и песка. И здесь наш герой потерпел фиаско — материал легко разрушали со временем, обладающие большой силой роста корни растений. Для укрепления конструкции он зашил ее в металлический каркас, но изделие при этом, потеряло эстетический внешний вид, поэтому садовник покрыл его еще одним внешним слоем бетона.

В результате подобные горшки получились практичными и недорогими. После этого, Жозеф Монье запатентовал свою технологию и не прогадал, ведь свойства подобного материла стали востребованными в строительстве. Железобетон стали использовать повсеместно для создания зданий и сооружений, которые отличались прочностью и надежностью, стойкостью к разным факторам окружающей среды.

Виды по технологии изготовления

Железобетонные изделия бывают:

Монолитными. Их создают на месте ведения строительных работ. Ярким примером этого вида является фундамент. Производится он следующим образом – вырывается котлован, в котором создается опалубка, монтируется армирующая сетка, которая впоследствии, заливается непосредственно бетонным раствором.
Сборными. Элементы будущей сборной конструкции производятся в цеху, не на месте строительства. После достижения ими готовности, они транспортируются к месту сборки.
Сборно-монолитные. Зачастую несущее основание конструкции заливается на месте, а его верхняя часть собирается из элементов, заранее изготовленных промышленным способом.

Технология изготовления напряженного бетона достаточно проста и ничем особо не отличается от применяемой при производстве обычного. Единственным отличием является то, что армирующая сетка предварительно натягивается, и после затвердевания бетона при снятии натяжителей энергия напряжения работает на сжатие, передается всему изделию, обеспечивая ему повышенную стойкость, компенсацию весовым растягивающим нагрузкам.

железобетонные трубы (Т, ТБР, ТСП);
колодезные кольца (К);
дорожные плиты (ПД);
сваи (С);
сваи с прямоугольным сечением (СГ);
плиты для ленточных фундаментов (ФЛ);
блоки стен подвалов (ФБС);
прогоны (ПРГ);
брусковые перемычки (ПБ);
пустотелые плиты перекрытий (Пк).

Преимущества и недостатки

Он представляет собой плотный, прочный, тяжелый материал, который плохо впитывает влагу и пропускает воздух, устойчив к влиянию температур в широком диапазоне.

Прочность и износостойкость.
Самоуплотняемость. Со временем он становится тверже и прочнее.
Стойкость к нагрузкам.
Долговечность.
Пожаростойкость. Изготовленные из этого материала конструкции не возгораются, не способствуют горению.
Химическая нейтральность.
Технологичность. Можно производить изделия любой формы, придавать им при помощи добавок любой цвет.
Небольшая стоимость.

Сравнительно с чистым металлом небольшая прочность.
Для производства изделий и их составных элементов требуется достаточно большое количество времени.
Приличная масса. Даже использование легких бетонов не позволяет существенно снизить вес.
Вероятность появления трещин после усадки, которые необходимо отметить не влияют на свойства изделия и не обеспечивают его разрушение.
Низкий уровень тепло- и звукоизоляции.
Плохая воздухопроницаемость. Созданные из него здания требуют обустройства системы вентиляции, в случае если планируется длительное пребывание в них людей.

Свойства и состав

В состав железобетона входят цемент, вода, песок и железо. В изделии используется больше бетона, чем металла. При этом удельный вес железа и конструкция стального каркаса может быть разной. Все зависит от изделия, которое планируется создать – плита, колона, свая, фундамент и т.д.

Виды арматуры

1) в зависимости от назначения:

рабочей;
выдерживающей максимальные нагрузки на растяжение;
распределяющей нагрузки по всей плоскости изделия.

2) в зависимости от технологии производства:

стержневой. В эту категорию входят прутки, стержни любого диаметра, изготовленные по технологии горячей прокатки;
армирующая проволока. Производится, как из низкоуглеродистой, так и из высокоуглеродистой стали.

Поверхность армирующих элементов может быть гладкой или рифлёной.

Виды бетона

При производстве избыточных железобетонов применяются бетоны, которые имеют прочность на сжатие не ниже класса В15. В состав изделия включается стержневая арматура классов А240, А300, А400, А500, В500, диаметр которой должен быть не меньше 40 мм. Созданная для заливки конструкция имеет вид пространственных каркасов и плоских сеток. Нередко может быть использовано жесткое армирование с применением профилированных стальных заготовок – швеллеры, уголки, двутавры.

Для изготовления перенапряженных железобетонов применяются марки бетонов В20 — В60 (относятся к тяжелым), арматурная сталь — А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500.

Сталефибробетоны изготавливаются из специальных бетонных смесей с применением для армирования металлических пластин небольшого размера.

Характеристики

Что такое железобетон? Это удачное сочетание свойств двух разных материалов, которые можно объединить в одну монолитную конструкцию. Вначале создается форма для заливки. После этого из стали каркас. Далее замешивается раствор, который заливается в форму. Изделие должно определенное время выстояться, чтобы приобрести требуемые свойства. В процессе затвердевания между арматурой и бетоном возникают существенные силы сцепления, поэтому под определенной нагрузкой оба материала деформируются совместно.

В число полезных и востребованных в современном строительстве свойств этого материала входит:

высокая плотность;
способность выдерживать очень большие весовые и ударные нагрузки;
стойкость к воздействию влаги, повышенных и пониженных температур, их резким колебаниям.

Как тот, так и другой материал имеют приблизительно одинаковый коэффициент линейного расширения. По этой причине даже при воздействии повышенных температур не наблюдается внутренних разрывов и разрушения, сохраняется изначальная целостность.

Прочное соединение входящих в железобетон материалов обеспечивается:

специальными выступами, которые обеспечивают 75 % общей величины сцепления;
силами трения;
адгезией (склеиванием) бетона и металлических элементов

Область применения

Железобетонные изделия являются широко используемым в строительстве материалом, в частности при создании:

гражданских, жилых зданий;
промышленных зданий;
сооружений, инженерных конструкций и т.д.

Все используемые в строительстве элементы железобетонных изделий разделяются на следующие группы – предназначенные для создания:

фундаментов, подземных объектов – колодцев;
каркасов – балок, прогонов, ригелей, перемычек;
стен – блоки, перегородки;
межэтажных конструкций – плиты перекрытия;
лестниц – марши.

Кроме этого, железобетон имеет узконаправленное применение. Его используют для создания:

мостов разных размеров;
гидроэлектростанций не зависимо от того, в каком месте планируется их расположение;
сооружений, которые будут контактировать с водой;
ядерных реакторов;
аэродромов и т.д.

Для обеспечения повышенной стойкости к воздействию влаги в бетон при создании подобных конструкций добавляют специальные вещества, которые отталкивая воду, обеспечивают ему антикоррозийные свойства.

Источник

Вариации на тему бетона – ученые совершенствуют привычную ЦПС

У бетона хоть и не столь долгая история, как у кирпича и древесины, но без него сегодня не обходится ни одна стройка – фундамент, перекрытия, дорожки и многое другое. И если для большинства из нас бетон – это смесь цемента, песка, щебня и воды в определенных пропорциях, то для ученых – плацдарм для опытов. Что интересно, результаты многих опытов реально применять на практике, а не только в лабораториях. В нашей подборке собраны как раз такие, усовершенствованные бетоны с необычными характеристиками.

Гибкий бетон

В сингапурском научно-исследовательском центре при Наньянском технологическом университете группа ученых во главе с профессором Чу Цзянем разработала принципиально новый вид бетона – гибкий (ConFlexPave).

Обычный бетон отличается повышенной прочностью, особенно когда речь о ЖБИ, усиленных арматурой. Однако от хрупкости его не избавляет даже армирование, и изгиб вызывает растрескивание и постепенное разрушение. Кроме того, железобетон тяжелый, что создает определенные сложности в процессе укладки плит.

К стандартному песку, щебню и цементу добавлены полимерные микроволокна – эти тончайшие синтетические нити равномерно распределяют нагрузку и позволяют изготавливать тонкие и облегченные дорожные плиты. При этом по прочности полученный бетон можно сравнить с металлом. Будучи гибким, он практически не подвержен истиранию. Это особенно актуально на трассах или пешеходных дорожках в зонах повышенной проходимости. Гибкие плиты прошли испытания на стенде, в ходе которых была доказана повышенная гибкость материала и его устойчивость к прямому физическому воздействию.

Немаловажно, что использование гибкого бетона значительно упростит жизнь дорожным службам – сократится трудоемкость процесса укладки, частичная замена полотна не будет требовать остановки движения. Тест-драйв новинка проходит прямо на территории университетского комплекса – там громадная пешеходная нагрузка, да и дорожный трафик впечатляющий. В дальнейшем ученые планируют подбирать состав плит, исходя из конкретных условий эксплуатации, еще на этапе производства добиваясь оптимальных характеристик.

Бетон с подсветкой

А мексиканца доктора Хосе Карлоса Рубио, из университета Мичоакана, больше заинтересовали свойства цемента, как важнейшего компонента бетона. Он разработал принципиально новое вяжущее, со сроком службы около века, да еще со светоизлучающей способностью. За десятилетие исследований он сумел изменить микроструктуру цемента, введя в него флуоресцентные добавки. На таком цементе получается не только более однородный раствор, без характерных «хлопьев». Эти кристаллические структуры, образующиеся на поверхности, ухудшают характеристики бетона и способствуют ускоренному разрушению верхнего слоя. Чтобы предотвратить кристаллизацию, Рубио и ввел в цемент добавку, а заодно получил бонусную декоративную подсветку.

В отличие от пластика, из которого изготавливается большая часть флуоресцентных материалов, со сроком службы в несколько лет, бетонная подсветка устойчива к УФ лучам и прослужит век.

Новый цемент может применяться как самостоятельно, так и в смесях с другими материалами, для строительства различных объектов и дорожных покрытий. В плане экологичности светящийся цемент выигрывает у обычного – в его составе, в основном, мел и глина, а «отдача» при его производстве – в виде водяного пара. Цветовая гамма материала на данный момент представлена синим и зеленым цветом, а яркость подсветки можно регулировать, чтобы дорожки не слепили пешеходов и велосипедистов. В планах исследователя – попробовать соединить светящиеся частицы с другими строительными основами и получить новые стройматериалы, с эффектом подсветки.

Бетон из отходов

Утилизация осадков после очистки стоков давно превратилась в глобальную проблему для многих стран, которую усугубляют строгие экологические нормативы. Самый дешевый вариант – захоронение отходов – нелегален, так как в осадке большое количество химических веществ, способных ухудшить показатели почв. Очистным предприятиям Малайзии решить проблему помогли ученые, решившие, что пропадать такому количеству полезных веществ, в которых остро нуждаются другие отрасли, глупо.

Процесс получения заготовок простейший: осадок формуют в виде лепешек, которые просушивают и, для окончательного удаления жидкости, обжигают. Сухие заготовки тщательно измельчают и просеивают, получая однородный порошок, который в дальнейшем добавляют в бетонную смесь. Пропорции варьируются, исходя из желаемой марки бетона – максимальная доля порошка в цементе составляет 15 %, реально получить как бетон средней прочности, так и высоких классов. Ученые считают, что замена части цемента порошком из сточных осадков (DSWP – domestic waste sludge powder) повышает прочность бетона и снижает его проницаемость и засоленность. Разработка признана перспективной, так как с учетом потребностей строительной отрасли в цементе, даже незначительная доля стороннего вещества, да еще продукта переработки отходов, и экономически, и экологически выгодна.

Блоки из костробетона

Естественно, не осталась в стороне и Америка – на базе Массачусетского технологического института была организована краудсорсинговая платформа (ресурс для привлечения свежих идей и широкого круга исполнителей). Там и появился интересный с практической точки зрения проект Чада Нутсена. Частный дизайнер разработал строительные блоки из костробетона, производимые методом 3D-печати.

Основу блока составляет конопляная пенька (костра), в качестве минерального наполнителя – песок, вяжущее – портландцемент. Используя органику в качестве основного компонента, позволяющего значительно сократить долю вяжущего, реально уменьшить выбросы в атмосферу углекислого газа. Что касается технических характеристик, блоки получаются прочными, с высоким коэффициентом шумопоглощения и низким коэффициентом теплопроводности, да еще и с антисептическими свойствами (устойчивы к плесени и гнили).

Если бы речь шла только о сырьевой составляющей блока, ничего принципиально нового дизайнер не изобрел: и соломенный саман известен несколько веков, и от более современного арболита на древесной щепе костробетон недалеко ушел.

За счет этого блок получается легким, но максимально прочным, и в процессе печати реально заложить полости под все инженерные сети (электропроводка, коммуникации). Форма блоков также произвольная – они могут быть изготовлены как типовыми брусками, так и фигурными.

Применяемая Нутсеном ультразвуковая кавитация позволяет использовать в качестве основы не только конопляную костру, но и любой органический композит, так как сырье в процессе переработки максимально измельчается. Чтобы доказать, что костробетон действительно не уступает более привычным материалам в прочности, превосходя многие из них в плане экологичности, разработчик с единомышленниками планирует использовать их для строительства большого дома. Учитывая, что уже упомянутый арболит с успехом используется в частном домостроении, вряд ли блоки на базе костры потерпят фиаско. В любом случае, чем больше будет экологически чистых материалов, тем лучше для всех нас.

Инновации затрагивают все сферы нашей жизни – можно вырастить шезлонг, а вместо громоздкого дивана установить в маленькой квартире универсальный модуль. Вместо люстры и бра уже используют светящиеся обои, а в качестве дачи – картонный дом. И посмотрите видео о стеклянном доме, тоже не самом типовом, но от этого не менее привлекательном строении.

Источник

Бетон и железобетон в современном строительстве

Технология монолитного бетона и железобетона