Обычный бетон является хрупким материалом, который плохо сопротивляется растяжению или изгибу. Поэтому из бетона чаще всего изготавливаются мелкоштучные материалы (стеновые камни, силикатный кирпич, тротуарные плитки) и конструкции, работающие только на сжатие (фундаментные блоки).

Чтобы компенсировать недостатки бетона его армируют, чаще всего сталью. Строительный материал, в котором объединены бетон и стальная арматура, располагаемая в растянутой зоне конструкции и воспринимающая растягивающие напряжения, называется железобетоном.

Железобетон - один из наиболее распространенных конструкционных материалов. Основные принципы получения конструкций из железобетона состоят в следующем:

Рис. 1. Консоль (балкон) Рис. 2. Балка на двух опорах

Для увеличения несущей способности железобетонных конструкций и предотвращения появления микротрещин в бетоне растянутой зоны изготавливают предварительно напряженные конструкции.

Основная идея предварительного напряжения заключается в том, что при изготовлении конструкции бетон искусственно обжимается (предварительное обжатие - 5-6 МПа, у напорных труб - 10-12 МПа). Под нагрузкой бетон будет растягиваться только тогда, когда напряжения растяжения по величине будут превосходить созданные обжатием сжимающие напряжения.

Рис. 3 Предварительно напряженная балка на двух опорах - без нагрузки и под нагрузкой.

Столетие железобетона отмечалось в 1949 г. Изобретателем железобетона в настоящее время признан французский инженер Ламбо, который в 1855 г. представил на Всемирной выставке в Париже железобетонное гребное судно. Длительное время считалось, что железобетон изобрел французский садовник Жозеф Монье, который в 1867 г. получил патент "на кадки и резервуары из железной сетки, покрытой цементом", а позже занимался сооружением железобетонных мостов, резервуаров и сводов.

Изобретателем предварительно напряженного железобетона является французский инженер Эжен Фрейссине.

Надежная совместная работа бетона и стальной арматуры обусловлена:

Значительными силами сцепления между ними, препятствующими проскальзыванию стержней арматуры в бетоне под нагрузкой.

Для тяжелого бетона R_сц = 15-20 % от R_сж.

Сцепление увеличивают созданием профиля на поверхности арматуры.

Совместимостью температурных деформаций:

_t

Бетон на гранитном щебне 9,5·10^-6 град^-1

Сталь 311·10^-6 град^-1

Бетон не только не оказывает разрушающего действия на сталь, но и предохраняет арматуру от коррозии (благодаря щелочной среде). Достаточной толщиной защитного слоя является 10-30 мм. Для конструкций из ячеистых, силикатных и некоторых других бетонов необходимы специальные защитные покрытия по арматуре. Традиционные покрытия - цементно-битумные мастики, латексно-минеральные. Новые виды - порошковые полимерные покрытия.

Арматура в железобетонных конструкциях:

Проволочная (d = 3-8 мм).

Стержневая (d = 6-80 мм) - гладкая и периодического профиля.

Канатная.

В виде волокон - фибр (сталефибробетон).

В виде:

- Отдельных стержней.

- Сеток.

- Каркасов (плоских и объемных).

- Закладных деталей и монтажных петель.

Для изготовления предварительно напряженных конструкций арматура натягивается (и закрепляется в упорах форм, стендов).

Натяжение может выполняться:

Механическим способом (все виды) - гидравлическими домкратами.

Электротермическим способом (стержневая) - удлинение за счет нагрева при пропускании электрического тока.

Электротермомеханическим способом (канатная, проволочная).

Классификация железобетонных конструкций

1. По условиям изготовления:

Сборные - монтируемые на строительной площадке из отдельных элементов заводского изготовления.

Монолитные - бетонируемые на месте строительства с использование опалубки - съемной (скользящей и переставной) и несъемной.

2. По виду армирования:

С обычной арматурой.

Предварительно напряженные.

По внешнему виду сборные конструкции:

линейные (колонны, фермы, ригели, балки, прогоны);

плоские (плиты покрытия и перекрытия, панели стен и перегородок);

блочные (массивные изделия фундаментов, стен подвалов, цоколей);

элементы пространственного типа (санитарные кабины, объемные блоки комнат, кольца колодцев).

По условиям транспортирования длина изделий не должна превышать 25 м, ширина 3 м, масса 25 т.

4. По назначению:

Изделия для жилых и общественных зданий

Конструкции подземной части зданий (фундаментные плиты, блоки, сваи, блоки стен подвалов, плиты перекрытия подвалов, элементы подпорных стенок, а также внутренних стен);

Конструкции надземной части зданий (колонны, ригели, плиты перекрытий, панели и блоки наружных и внутренних стен, элементы отделки фасадов, диафрагмы жесткости, перегородки, объемные блоки-комнаты);

Конструкции покрытий (плиты и балки покрытий, плиты эксплуатируемых кровель, элементы парапетов и входов на кровлю);

Лестничные марши и площадки, ступени, сантехнические и электротехнические блоки, элементы лифтовых шахт, сантехнические панели.

Изделия для промышленных зданий (конструкции каркаса, ограждающие конструкции и т.д.).

Изделия специального назначения: трубы напорные и безнапорные, опоры ЛЭП контактной и осветительной сети, мостовые конструкции, шпалы, тюбинги тоннелей, дорожные и аэродромные плиты и т.д. Конструкции спец. железобетона изготавливаются в основном из бетона классов В40-В50, с предварительным напряжением арматуры.

железобетонная конструкция арматура бетон

Технология изготовления железобетонных конструкций