Классификация железобетонных изделий
Классификация железобетонных изделий основана на следующих признаках: плотность бетона, вид армирования, вид бетона, назначение и внутренне строение.
Общие сведения о железобетоне:
Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и стали,
крайне отличающихся своими механическими свойствами. Бетон, как и всякий каменный материал, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но он хрупок и слабо противодействует растягивающим напряжениям.
Прочность бетона при растяжении примерно в 10… 15 раз меньше прочности при сжатии. В результате этого бетон невыгодно использовать для изготовления конструкций, в которых возникают растягивающие напряжения. Сталь же, обладая очень высоким пределом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонном элементе.
Для строительства элементов, подверженных изгибу, целесообразно применять железобетон. При работе таких элементов возникают напряжения двух видов: растягивающие и сжимающие. При этом сталь воспринимает первые напряжения, а бетон — вторые и железобетонный элемент в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам. Таким образом сочетается работа бетона и стали в одном материале — железобетоне.
Возможность совместной работы в железобетоне двух резко различных по своим свойствам материалов определяется следующими важнейшими факторами: прочным сцеплением бетона со стальной арматурой, вследствие этого при возникновении напряжения в железобетонной конструкции оба материала работают совместно; почти одинаковым коэффициентом температурного расширения стали и бетона, чем обеспечивается полная монолитность железобетона.
Бетон не только не оказывает разрушающего влияния на заключенную в нем сталь, но и предохраняет ее от коррозии. В зависимости от способа армирования и состояния арматуры различают железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженные. Армирование бетона стальными стержнями, сетками или каркасами не предохраняет изделия, работающие на изгиб, от образования трещин в растянутой зоне бетона, так как последний обладает незначительной растяжимостью (1…2 мм на 1 м), тогда как сталь выдерживает без разрушения в 5…6 раз большие растягивающие напряжения, чем бетон.
Появление трещин отрицательно влияет на работу железобетонного элемента: увеличиваются прогибы, в трещины проникают влага и газы, отчего создается опасность коррозии стальной арматуры. Избежать образования трещин в железобетонной конструкции можно предварительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению. В предварительно сжатом бетоне трещины появляются только в том случае, если растягивающие напряжения перерастут напряжения предварительного сжатия. Сжатие бетона достигается предварительным растяжением арматуры.
Различают два вида предварительного напряжения арматуры: до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура растягивается и в таком состоянии закрепляется в форме. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом.
Если же напряжение арматуры производится после затвердения бетона, то в этом случае арматуру располагают в специально оставленном в бетоне канале. После затвердения бетона арматуру натягивают и закрепляют на концах конструкции анкерными устройствами. Затем заполняют канал раствором, который после затвердения сцепляется с арматурой и с бетоном конструкции, обеспечивая монолитность железобетона.
Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в растянутом бетоне, но и позволяет снизить массу железобетонных конструкций, увеличить их жесткость, повысить долговечность и сократить расход арматуры. Поэтому дальнейшее развитие строительной техники направлено на значительное увеличение выпуска тонкостенных предварительно напряженных железобетонных конструкций.
Железобетонные изделия для сборного строительства — относительно новый вид конструктивных элементов.Начало практического применения их относят к концу прошлого столетия. В 20-х и 30-х годах текущего столетия появились первые здания, выполненные в основном из сборных железобетонных изделий и конструкций. Однако широкому и всестороннему применению сборного железобетона в то время препятствовали низкий уровень механизации строительства, отсутствие мощных монтажных кранов и оборудования для производства железобетонных изделий.
С развитием уровня механизации в строительстве увеличился и выпуск железобетонных изделий для сборного строительства. Наряду с увеличением выпуска расширяется номенклатура железобетонных изделий, увеличиваются их размеры. Накоплен некоторый опыт строительства зданий с применением объемных элементов. Основные факторы, обеспечивающие столь быстрый подъем производства сборного железобетона следующие:
1) Максимальная степень заводской готовности, что дает определенный технико-экономический эффект;
2) Универсальность свойств железобетонных изделий; путем определенных технологических приемов изготовления и соответствующего выбора материалов железобетонные изделия могут быть получены с различными механическими и физическими свойствами — высокопрочные, водонепроницаемые, жаростойкие, с низкой теплопроводностью и т. д.;
3) Долговечность;
4) Возможность значительно сократить расход стали в строительстве.
Наряду с достоинствами железобетонные конструкции обладают и недостатками:
1) большая масса;
2) высокая себестоимость изделий;
3) значительные транспортные расходы.
Все это снижает общую технико-экономическуюэффективность строительства из сборных железобетонных изделий.
Первостепенной задачей производственников и конструкторов является уменьшение массы сборных железобетонных конструкций путем применения материалов высокого качества и более рациональных форм изделий, совершенствование организации технологического процесса, более полная его механизация с широким использованием автоматического управления.
Классификация железобетонных конструкций
В основу классификации сборных железобетонных изделий положены следующие признаки: вид армирования, плотность, вид бетона, внутреннее строение и назначение. По виду армирования железобетонные изделия делят на предварительно напряженные и с обычным армированием.
Основная идея предварительного напряжения железобетонных конструкций заключается в том, что при изготовлении бетон искусственно обжимается. Благодаря этому бетон растягивается только тогда, когда будут преодолены созданные обжатием сжимающие напряжения. Если они превосходят растягивающие напряжения от нагрузки, то можно избежать образования трещин в бетоне.
Различают два основных вида железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой: конструкции с натяжением арматуры до бетонирования и конструкции с натяжением арматуры после бетонирования. В первом случае арматуру предварительно растягивают и концы ее закрепляют. После затвердевания бетонной смеси концы арматуры освобождают (отрезают) и арматура, стремясь вернуться в первоначальное состояние, обжимает бетон (рис. 2).
В конструкциях с натяжением арматуры после бетонирования арматура, подлежащая натяжению, располагается в каналах, образованных в бетоне специальными пустотообразователями, и после натяжения анкеруется на концах, а каналы заполняются (омоноличиваются) раствором. Наряду с силовым натяжением арматуры (обычно осуществляемым с помощью специальных домкратов) применяют способ электротермического натяжения.
Рисунок-1. Виды арматуры :
а-гладкая; б-гладкая проволочная;в-горячекатанная периодического профиля; г,д-пряди из проволоки;е-холодносплющенная; ж-сварная сетка.
Для предварительно напряженных конструкций применяют бетон высоких марок и высокопрочную арматурную сталь. Для улучшения сцепления с бетоном используют арматуру периодического профиля (рис. 1). Предварительно напряженные железобетонные конструкции более эффективны, чем обычные. В них более полно используется несущая способность арматуры и бетона, поэтому уменьшается масса изделия. Вместе с тем предварительное обжатие препятствует образованию трещин в растянутой зоне.
Рисунок-2. Бетонная балка, обжатая после отпуска предварительно растянутой стальной арматуры:
1 — стержни арматуры; 2 — бетон, уложенный и затвердевший после натяжений арматуры; 3 — эпюра сжимающих напряжений в бетоне
Железобетонные конструкции подразделяют на сборные и монолитные. Сборные железобетонные конструкции монтируют на строительной площадке из отдельных элементов, изготовленных на заводах и полигонах. Монолитные железобетонные конструкции бетонируют на месте строительства.
По плотности изделия бывают из тяжелых бетонов, облегченного, легкого и из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций зданий — легкий.
По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих различают изделия: из цементных бетонов — тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях:силикатных бетонов автоклавного твердения — плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем;ячеистых бетонов — на цементе, извести или смешанном вяжущем;специальных бетонов — жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.
По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные или двухслойные и многослойные,изготовленные из разных видов бетона или с применением различных материалов, например теплоизоляционных.
Типоразмерные изделия.
Железобетонные изделия одного вида могут отличаться также типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т. д. Изделия одного типоразмера могут подразделяться также по классам. В основу деления на классы положено различное армирование, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.
В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия делят на основные группы:для жилых, общественных,
промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного и гидротехнического строительства, а также изделий общего назначения.
Железобетонные изделия должны отвечать требованиям действующих государственных стандартов, а также требованиям рабочих чертежей и технических условий на них. Изделия массового производства должны быть типовыми и унифицированными для возможности применения их в зданиях и сооружениях различного назначения. Изделия должны иметь максимальную степень заводской готовности.
Составные или комплексные изделия поставляют потребителю, как правило, в законченном, собранном и полностью укомплектованном деталями виде. Железобетонные изделия с проемами поставляют со вставленными оконными или дверными блоками, проолифенными или загрунтованными. Качество поверхности изделия должно быть таким, чтобы на месте строительства (если это не предусмотрено проектом) не требовалось дополнительной их отделки.
*****