какое свойство железобетона является его преимуществом
Какое свойство железобетона является его преимуществом
Железобетон один из самых популярных современных строительных материалов. Почему железобетон стал популярным среди строителей? А все дело в оптимальном сочетании цены и качества. Цены доступны, несмотря на высокое качество.
Бетон превосходно сопротивляется сжатию, но при растяжении в 12-15 раз прочность бетона уменьшается, а сталь имеет очень высокую прочность и отлично сопротивляется как сжатию, так и растяжению. Основная специфика железобетона состоит в том, что при сочетании двух металлов они работают вместе вплоть до разрушения. Бетон защищает арматуру от воздействия негативных климатических условий.
В современном строительстве выделяют такие виды железобетонных изделий:
Данные виды железобетона изготавливаются в зависимости от цели строительства, особенностей объекта и условий строительства.
Во время капитального строительства железобетон является основным материалом, и он пользуется значительным спросом. Поэтому мы постоянно сталкиваемся с изделиями из железобетона: лестничные площадки в многоэтажных домах, мосты, различные перекрытия в домах. Во время строительства дорог используются тоже железобетонные конструкции: бордюры, специальные тротуарные плитки, разнообразные плиты, к примеру, для взлетной линии аэродрома. Во время жилищного строительства используют кольца, трубы, панели.
Возведение стен из железобетона – это легкий и дешевый способ постройки зданий. И при возведении коммерческих зданий чаще всего используют данный строительный материал, потому что это быстрый вид строительства.
Но, несмотря на популярность данного строительного материала, в его использовании есть свои преимущества и недостатки.
Преимущества железобетона:
1. Изделия из железобетона долговечны.
2. Высокая сопротивляемость атмосферным воздействиям.
3. Изделия из железобетона отличаются высокой прочностью.
4. Конструкции из ЖБИ огнеустойчивы.
5. Высокая сейсмостойкость.
6. Низкая себестоимость.
Недостатки железобетона:
1. Изделия из железобетона имеют очень большой вес.
2. Высокая тепло- и звукопроводность.
3. Трудно что-то изменить или укрепить.
4. Нужны квалифицированные рабочие для работы с таким материалом.
5. Появление трещин на бетоне.
6. Повышенные затраты во время транспортировки.
Плиты из железобетона – это самый популярный из строительных материалов как в жилищном строительстве, так и в промышленном строительстве, даже, несмотря на выше перечисленные недостатки. Плюсы просто перекрывают все минусы данного материала.
Во время изготовления железобетона используют бетон различной марки. Он бывает легким, тяжелым, специальным и ячеистым. Все эти компоненты придают железобетонным изделиям различные свойства. При возведении зданий из железобетона, обязательно следует учитывать текучесть грунта или продумать плавающий фундамент, либо не использовать такие конструкции.
Железобетон, его характеристики
Одним из популярнейших строительных материалов на современном рынке считается железобетон.
Компания «ОтКом» является производителем железобетона уже более 10 лет. Возможности завода этой компании позволяют железобетон купить на самых выгодных для вашего предприятия условиях. Став постоянным клиентом компании «ОтКом», можно воспользоваться индивидуальной схемой сотрудничества и оптимизировать свои затраты.
Запатентованный в 19 веке, железобетон не только не утратил своей актуальности, а еще более расширил сферу своего использования. Сегодня его активно применяют при возведении мостов, во время работ по ремонту и укладке дорог, при монтаже теплотрасс и вентиляционных шахт. И уж совсем невозможно представить себе строительный процесс жилых или же промышленных зданий без использования какого-либо вида железобетонных конструкций. Даже в частном строительстве он применяется на этапе укладки фундамента, ведь его устойчивость к высоким нагрузкам достаточно велика.
Надежность сцепления бетона и арматуры является залогом высокого показателя сопротивления высоким нагрузкам, именно поэтому для достижения максимального сцепления используют стальные прутья с рифленой поверхностью, что позволяет бетону плотнее сцепиться с арматурой, защищая ее тем самым от воздействия внешней среды.
Секрет такой популярности очень прост: великолепное сочетание цены и качества, что позволяет сократить затраты на проект и гарантировано получить превосходное качество и долговечность.
Свойства железобетона
Основными характерными показателями для этого строительного материала служат:
Долговечность и прочность, обеспечивающие целостность здания, которая достигается благодаря физическим и механическим качествам взаимодействующих в железобетоне материалов.
Способность выдерживать различные нагрузки, ведь бетон не дает конструкции сжиматься под влиянием нагрузки, а арматура защищает от растягивания.
Огнеупорность и способность выдерживать низкие температуры.
Технологичность и легкость монтажа.
Устойчивость к влиянию атмосферных явлений.
Сочетание цены и качества.
Такие качественные характеристики позволяют железобетону быть лидером стройматериалов и использоваться в проектах по возведению плотин, аэродромов, электростанций. Особого внимания заслуживает возможность использования железобетона в зонах с повышенной сейсмичностью, где этот материал просто незаменим.
Виды железобетона
Железобетонные изделия традиционно представлены в 2 видах:
В зависимости от вида используемой арматуры, железобетонные конструкции могут быть предварительно напряженными или обычными. Именно первые являются более практичными и долговечными, так как они позволяют выдерживать высокие нагрузки и предотвращают образование микротрещин в процессе растяжения от нагрузок. Кроме того, предварительно напряженные конструкции экономят до 50% стали.
Преимущества и недостатки железобетона
Свойства железобетона говорят о его бесспорных преимуществах перед другими строительными материалами, позволяя использовать его на строительной площадке в любое время года, не опасаясь за целостность возводимой конструкции.
Бесспорно, плюсов у железобетона много и его востребованность говорит сама за себя. Однако, как любой стройматериал, железобетон имеет и обратную сторону своих неоспоримых преимуществ.
Так, из недостатков в его использовании можно выделить следующие:
Значительная масса. Хотя сейчас современные способы изготовления строительных материалов и позволяют заменить заполнители в используемых стальных конструкциях на более легкие, однако, проблему полностью это решить не может.
Несмотря на невысокую стоимость самого железобетона, затраты на его поставку и монтаж весьма высоки, поскольку есть прямая необходимость использования специальной техники и квалифицированных специалистов.
Какими бы прочными ни были конструкции из железобетона, все же и для них имеется определенный порог нагрузки, выходить за рамки которого не следует.
Во время усадки конструкции железобетонные блоки могут дать трещину, а это потребует дополнительных затрат на усиление сооружения или что еще хуже, на его переделку.
Железобетон — разновидности, преимущества и свойства материала
Железобетон появился в 19 веке. Тогда его изобретателем был Жозеф Монье. Как ни странно, он не был строителем, архитектором или инженером. Он был простым садоводом, и пришел к созданию такого материала, когда искал замену стандартным кадкам из дерева. Он решил попробовать сделать их из бетона, однако корни растений разрушали его. Затем у него появилась мысль использовать металлический вкладыш. Так он дал начало понятию железобетонных конструкций.
Давайте подробно разберемся в особенностях, характеристиках и разновидностях железобетона.
Что представляет собой железобетон?
В целом он является композиционным материалом, который изготавливается из стальной арматуры и бетона. Объединение этих материалов позволяет компенсировать их недостатки, и получить новые полезные свойства.
Несмотря на то, что бетон обладает высокой прочностью, и сравним по этому показателю с камнем. Он имеет очень низкую стойкость к растяжению, и быстро разрушается от нагрузок такого типа. Стальные конструкции хорошо справляются с растяжением, однако плохо переносят сжатие. Железобетон отлично справляется с растяжением и сжатием.
В этом ролике можно подробно узнать об истории создания материала:
Разновидности железобетона
Вид такого материала принято определять по технологии его изготовления:
Плюсы и минусы материала
Главными преимуществами железобетона являются прочность и сопротивление различным нагрузкам. Помимо этого, следует также отметить:
Как и любого материала, у железобетона есть и минусы:
Как бы ни было, железобетон является основой современного строительства. Из него делаются высотные дома, фундамент, промышленные сооружения, в том числе гидротехнические, и т. д.
Свойства и виды арматуры из которой производится материал
Две главные составляющие — это бетон и арматура. Причем металлический каркас располагается в тех местах, где есть самое большое растяжение.
Какие виды арматуры применяются при производстве железобетона?
Каркас устраивают таким образом, чтобы он мог противодействовать температурным и усадочным нагрузкам.
Классификация по способу изготовления арматуры, выглядит так:
Арматура может быть гладкой и рифленой.
Для каркаса подходит и канатная проволока из 2-3 прядей.
Есть отдельная категория арматуры — напряженная. Она применяется в сборном железобетоне, поскольку в полевых условиях соблюсти технологию изготовления невозможно. Суть в том, что стержни или пруты, используемые в изделии, закладываются в форму при определенной нагрузке. Она может быть механической, электротермической или электромеханической. Таким образом она находится в рабочем состоянии.
Пока арматура напряжена, ее заливают бетоном. Нагрузка снимается только после полного застывания раствора. После снятия нагрузки, сталь сжимается, сжимая при этом и бетон. Когда изделие подвергается настоящей рабочей нагрузке, бетон уже адаптирован к ней. Он не треснет при растяжении арматуры, и сохранит свою плотность.
Такой способ изготовления железобетона и работы с арматурой при производстве, применяется когда материалу предстоит работать с большими нагрузками.
Свойства и виды бетона, из которого изготавливается материал
Если арматура определяет прочность при нагрузках, то бетон определяет физические и химические свойства железобетона. Есть несколько классификаций бетона.
Плотность
Бетон может иметь разную плотность:
Последние два типа бетона относятся к растворам с легкими наполнителями. К примеру, опилкобетон и пористый бетон.
Тип заполнителя
Этот компонент определяет свойства будущего бетона:
Величина зерна
Для бетона может использоваться разная величина зерна:
Условия затвердевания
Чем более однородный состав имеет бетон, тем более плотным и прочным он становится. Чтобы привести раствор к однородности, используются вибраторы и вибрабалки.
Сферы применения железобетона
Способы использования такого материала определяются в соответствии с тем, какими параметрами он обладает. Тут важна прочность, плотность и сопротивление внешнему воздействию. В целом, железобетон может использоваться в таких работах, как:
Стоимость железобетона может отличаться. В среднем цена одного кубометра начинается примерно от 3 тыс. рублей.
Заключение
Железобетон является невероятно востребованным материалом на современном строительном рынке. Он позволяет создавать различные объекты, и может иметь самые разные свойства в зависимости от используемого сырья и требований, предусмотренных в проекте. Железобетон может производиться как заводах, так и на строительной площадке. Выбор типа материала зависит от того, какие работы предстоит выполнить. Стоимость железобетона и его качества, делают материал очень популярным в различных областях строительства.
Железобетон: свойства, виды и преимущества
Бетон как искусственный камень хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение. Бетонная балка при изгибе разрушается уже от незначительной нагрузки вследствие разрыва бетона в растянутой зоне, в то время как высокая прочность бетона в сжатой зоне остается неиспользованной.
Совсем другие свойства приобретает балка, если в бетон растянутой зоны, до его отвердения, заложить стальные стержни. В этом случае растягивающие усилия будут восприниматься сталью, хорошо работающей на растяжение, а сжимающие — бетоном, хорошо работающим на сжатие, при этом работой бетона на растяжение пренебрегают.
Железобетон это такие комплексные конструкции, образованные из бетона и стальных стержней, работающих совместно, называются железобетонными, а стальные стержни — их арматурой.
В состав стальной арматуры балки, кроме продольных стержней, расположенных в растянутой зоне и воспринимающих нормальные растягивающие усилия, входят поперечные вертикальные стержни, работающие на главные растягивающие напряжения (ближе к опорам), и монтажные стержни. Все стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой, образуя сварной арматурный каркас.
Необходимая площадь сечения продольных и поперечных стержней арматуры определяется расчетом, а способ их объединения в сварные каркасы и количество таких каркасов в сечении балки — удобствами сварки и установки каркасов, удобствами укладки бетонной смеси и другими условиями.
Принципиально важным условием совместной работы арматуры с бетоном в железобетонных конструкциях является их сцепление, которое обеспечивается:
Изгибаемые железобетонные элементы в строительстве:
Плиты отличаются от балок большей шириной и меньшей высотой поперечного сечения.
Изгибаемые железобетонные элементы очень часто делают таврового (Т-образного) и П-образного (ребристого) сечения. Смысл таких конструктивных форм в том, чтобы удалить возможно большую часть бетона растянутой зоны (не учитываемого при расчете прочности), оставив лишь часть, необходимую для размещения продольной и поперечной рабочей арматуры и связи ее со сжатой зоной. При этом уменьшается расход бетона и стоимость элементов и достигается очень большое снижение веса (в 5 раз и более).
Схема работы бетонных блоков при изгибе
Высокая прочность стальной арматуры делает целесообразным использование железобетона также и в сжатых элементах — колоннах, так как наличие в них арматуры дает возможность несколько уменьшить их поперечные размеры (по сравнению с бетонными) и повысить их надежность при случайных эксцентриситетах продольных сил и поперечных нагрузках. Продольные стержни арматуры колонн соединяют (также при помощи сварки) поперечными стержнямй во избежание потери устойчивости, вследствие работы на сжатие.
Раньше в железобетоне применялись в основном бетоны марок 100—200, в настоящее время обычными (для сборного железобетона) становятся марки 400—500. Для некоторых видов железобетонных конструкций, например колонн, работающих в основном на сжатие, целесообразно повышение марки бетона до 900. При этом повышение марок бетона в настоящее время лимитируется в основном недостаточно высокими качествами заполнителей.
Варьируя марку бетона и количество арматуры в железобетонном элементе (при сохранении его формы и размеров), можно довольно широко видоизменять его прочность. Это дает возможность в одной и той же форме изготовлять элементы различной несущей способности.
Важными свойствами железобетона являются его огнестойкость и коррозионная стойкость, обусловленные тем, что стальные стержни арматуры укрыты в железобетоне защитным слоем бетона.
Жаростойкий железобетон отличается от обычного особыми свойствами материалов: бетон применяется жаростойкий, арматура только из горячекатаной стали, поскольку холоднотянутая проволока при нагревании теряет наклеп и как следствие свою прочность.
Предварительно напряженный железобетон
Характерной особенностью изгибаемых железобетонных элементов является образование трещин в бетоне растянутой зоны уже при нормальных эксплуатационных условиях, обусловленное малой растяжимостью бетона (относительная предельная деформация εб-пред =0,0001).
Рассмотрим железобетонную балку с арматурой из Ст. 3. При напряжении в растянутой арматуре δ = 1000 кг/см2, т. е. в пределах, допускаемых для Ст. 3 при нормальной эксплуатации, удлинение арматуры на участке длиной 1 м будет равно
В то же время предельное возможное удлинение бетона
Недостаточная растяжимость бетона компенсируется образованием трещин и суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 0,5—0,1=0,4 мм. Однако при большом количестве трещин ширина каждой из них настолько мала, что наличие их не препятствует нормальной эксплуатации конструкции.
Имея в виду экономию металла, повысим марку стали, приняв Ст. 5 при σ = 2000 кu/см2. При этом на длине 1 м
При той же величине ΔLб.пред суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 1,0—0,1 =0,9 мм, т. е. возросла более чем в 2 раза. Вследствие неравномерности раскрытия трещин отдельные из них могут получить такое раскрытие, что это сделает недопустимой нормальную эксплуатацию конструкции (хотя даже и такие трещины в неработающем бетоне растянутой зоны практически не сказываются на несущей способности балки в целом).
При арматуре из стали той же марки Ст. 5, но периодического профиля, будет обеспечиваться надежное сцепление бетона с арматурой по всей ее длине, растянутый бетон будет лучше следовать за деформациями арматуры и при той же суммарной ширине раскрытия трещин количество их будет больше, а наибольшая ширина раскрытия меньше (примерно как при арматуре из Ст. 3).
Однако дальнейшее повышение марки арматурной стали из-за большего раскрытия трещин практически невозможно.
Схема экономии преднапряженного бетона
Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно, т. е. до нагружения балки эксплуатационной нагрузкой, создать сжимающие напряжения в той зоне балки, которая при эксплуатации работает на растяжение. Тогда при нагружении балки эксплуатационной нагрузкой растягивающие напряжения в бетоне появятся лишь после того, как будут погашены предварительные напряжения сжатия. И так как величина усилия предварительного обжатия поддается широкой регулировке, балка может быть запроектирована и выполнена даже так, что в бетоне и при эксплуатационных нагрузках не будет растягивающих напряжений.
Предварительное напряжение железобетонных конструкций осуществляется двумя способами:
При натяжении на упоры арматура до укладки бетонной смеси натягивается гидравлическими домкратами до определенного напряжения, не превышающего предела упругости, и закрепляется концами в упорах. После этого укладывают бетонную смесь и арматура остается натянутой на протяжении всего времени твердения бетона. После отвердения бетона концы арматуры освобождают и она, стремясь вернуться к первоначальной длине, обжимает бетон.
При стержневой арматуре из горячекатаной стали периодического профиля используют электротермический вариант этого способа, который отличается от описанного выше тем, что необходимое удлинение стержней достигается без помощи домкратов путем нагревания их пропусканием электрического тока. Нагретые стержни закрепляются в упорах, и при остывании получают необходимое натяжение.
При натяжении на бетон арматура натягивается после отвердения бетона. Для этого при изготовлении конструкции в ней оставляют каналы. После отвердения бетона в каналы заводят стержни горячекатаной арматуры или пряди из высокопрочной проволоки и натягивают их домкратом с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон самой конструкции, чем и создается обжатие бетона. По достижении необходимого усилия арматура закрепляется в вытянутом состоянии, домкраты отключаются и в бетоне сохраняется достигнутое при натяжении арматуры предварительное обжатие. Затем канал заполняют (под давлением) цементным раствором.
Монолитный и сборный железобетон
При своем зарождении в промышленном строительстве железобетон применялся только в виде монолитных конструкций, т. е. таких, которые полностью возводятся на том месте и в том положении, как это предусмотрено проектом здания или сооружения.
Процесс возведения монолитных конструкций:
Большое число отдельных операций, выполнение которых возможно только в последовательном порядке, делает процесс возведения монолитных конструкций весьма длительным, сдерживающим общие темпы строительства, а в зимнее время — требующим дополнительных затрат для обеспечения нормальных условий твердения бетона.
Однако и до настоящего времени некоторые железобетонные промышленные сооружения, например, отличающиеся большой высотой при ограниченных размерах в плане (дымовые трубы, угольные башни коксохимических заводов, силосы для хранения сыпучих материалов, башенные копры каменноугольных шахт), строят монолитными — с применением подвижной (скользящей) или переставной опалубки.
В первом случае пояс опалубки высотой 1 —1,5 м без разборки, медленно (периодически) поднимается вверх, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) посредством выступающих вверх стальных стержней передаются на нижнюю, ранее, забетонированную часть самого сооружения.
Во втором случае пояс опалубки периодически разбирается и в строго организованном порядке собирается на новом, выше расположенном уровне, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) передаются на специальную решетчатую башню.
Сборный железобетон это, в отличие от монолитного, такой бетон, в котором отдельные элементы (колонны, балки, плиты и др.) изготовляются вне места их будущего существования, чаще всего — на заводе. При этом железобетонные элементы называются сборными независимо от того, изготовляются они целиком или из отдельных частей.
Таким образом, например, фундамент под колонну, забетонированный на месте, называется монолитным, а такой же точно фундамент, целиком изготовленный в стороне и потом установленный на место краном, называется сборным, хотя он сам по себе и представляет единый цельный монолит.
Отдельные элементы сборного железобетона соединяют между собой двумя основными способами:
а) из соединяемых сборных элементов выпускают арматуру и стык на монтаже заливают бетонной смесью, после отвердения бетона в стыке конструкция приобретает свойства монолитной;
б) при изготовлении сборных элементов в них предусматривают закладные стальные детали, выступающие на поверхность элемента, но надежно закрепленные в бетоне приваренными к ним анкерами. Соединение сборных элементов достигается в этом случае сваркой закладных деталей. Такие стыки тоже заливают бетоном, однако в основном для защиты от коррозии.
Существуют также сборно-монолитные железобетонные конструкции. Часть сборно-монолитного элемента (например, нижняя часть балки) изготовляется как сборная, а остальной объем бетонируется на месте.
Основные преимущества сборного железобетона:
При этом предварительное напряжение дает возможность изготовлять из железобетона такие изделия, как напорные водопроводные трубы (взамен стальных, подверженных коррозии), железнодорожные шпалы (взамендеревянных, подверженных гниению) и др.
Массовое заводское производство сборного железобетона поставило с особой остротой проблему унификации конструкций, как необходимую предпосылку рентабельности такого производства.
Видео применения преимуществ сборного железобетона при постройке быстровозводимого частного дома из готовых комплектов: