ГлавнаяСтатьи

Железобетон

Железобетон — это сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединенных и работающих как единое целое.

Бетон хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению. Это затрудняет его применение в ряде строительных конструкций —плитах перекрытий, прогонах, балках. В сечениях таких конструкций возникают не только сжимающие, но и растягивающие напряжения (рис. 34,а). Если в растянутую зону поместить стальную арматуру (рис. 34,6), несущая способность конструкции увеличится в 10…20 раз. Сталь значительно превосходит бетон по прочности не только на растяжение, но и на сжатие. Поэтому армируют и элементы, работающие на сжатие, например колонны.

Рис. 34. Балка прямоугольного сечения под нагрузкой:
а — бетонная, б — железобетонная; 1 — сжатая зона, 2 — нейтральный слой, 3 — растянутая зона, 4 — арматура, 5 — трещины

Материалы в железобетоне работают совместно благодаря прочному сцеплению бетона с арматурой и близости значений температурных коэффициентов расширения обоих компонентов. Кроме того, плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает стальную арматуру от коррозии, а также от непосредственного действия огня при пожаре. Это делает железобетонные конструкции весьма стойкими и долговечными.

Из железобетона выполняют разнообразные строительные конструкции и изделия. Их классифицируют по способу производства, виду применяемого бетона, виду напряженного состояния.

По способу производства различают монолитные, сборные и сборно-монолитные конструкции. Монолитные конструкции изготовляют непосредственно на месте строительства, укладывая бетонную смесь в опалубку. Сборные изделия и конструкции производят в виде крупноразмерных элементов на специализированных заводах, транспортируют к месту строительства и затем монтируют в сооружение. Сборно-монолитные конструкции представляют собой сочетание сборных элементов с монолитным бетоном.

По виду применяемого бетона различают конструкции из тяжелого бетона, легкого бетона на пористых заполнителях. Кроме того, изготовляют конструкции из ячеистого бетона, специальных бетонов, например жаростойкого.

В зависимости от вида напряженного состояния конструкции могут быть обычными и предварительно напряженными. В обычных железобетонных конструкциях стальная арматура и бетон не испытывают заметных напряжений до начала приложения к конструкции расчетных нагрузок. После на-гружения внешними силами в бетоне растянутой зоны железобетонных элементов образуются трещины. Растягивающие напряжения воспринимает стальная арматура, обеспечивая заданную несущую способность конструкции. Поэтому в ряде случаев допускается небольшое раскрытие трещин в бетоне, не препятствующее нормальной эксплуатации конструкций.

На практике необходимо предотвращать образование трещин. Это относится к конструкциям резервуаров для хранения жидкостей и газов, к частям сооружений, подверженных агрессивному влиянию окружающей среды. Кроме того, экономически целесообразно использовать в железобетонных конструкциях высокопрочную арматурную сталь. Чтобы сократить расход стали и увеличить несущую способность изделий, применяют предварительное напряжение железобетона.

Предварительно напряженными называют железобетонные конструкции, в которых бетон заранее, до приложения внешней нагрузки, подвергнут интенсивному обжатию. Поэтому в таких конструкциях под воздействием эксплуатационных нагрузок растягивающие напряжения либо совсем не возникают, либо появляются настолько небольшие, что трещины не образуются. Предварительное напряжение также позволяет свести к минимуму раскрытие трещин в конструкциях.

Сжимающие напряжения в конструкциях создают путем натяжения арматуры. Для этой цели применяют высокопрочную арматурную сталь в виде стержней, проволоки, канатов или пучков. Вначале арматуру растягивают до напряжений, не превосходящих предела упругости стали. Далее укладывают бетон, который, затвердевая, прочно сцепляется с арматурой. После того, как бетон достигнет проектной прочности, снимают нагрузку. В результате стержни стремятся вернуться к первоначальной (до натяжения) длине и обжимают прочно сцепленный с ними бетон. Таким образом, после передачи предварительного напряжения бетон оказывается сжатым, а арматура — растянутой.

Применяют два способа создания предварительного напряжения: натяжение арматуры на упоры и натяжение на бетон. В первом случае арматуру помещают в форму, один конец ее закрепляют в упоре, а другой натягивают домкратом или другим приспособлением до заданного напряжения (рис. 35, а). Затем производят бетонирование. После приобретения бетоном заданной прочности арматуру освобождают из упора; происходит так называемый отпуск натяжения. В результате усилие натяжения арматуры передается на бетон (рис. 35,6).

Стержневую арматуру можно натягивать на упоры не только механическим, но и электротермическим способом. Для этого разогревают стержни до температуры 300…500 °С, пропуская через них электрический ток, заводят в форму и закрепляют в упорах. В процессе остывания длина стержней сокращается, что приводит к возникновению в арматуре необходимого натяжения.

При натяжении на бетон сначала изготовляют бетонную или слабоармированную железобетонную конструкцию, в которой предусмотрены каналы или пазы для напрягаемой арматуры (рис. 35, в). После того как бетон наберет необходимую прочность, в каналы вводят арматуру и натягивают ее непосредственно на бетон конструкции (рис. 35,г). Затем под давлением вводят в каналы цементное тесто или мелкозернистый бетон, которые после затвердевания создают необходимое сцепление арматуры с основным массивом бетона в конструкции.

Рис. 35. Способы создания предварительного напряжения:
а — принципиальная схема натяжения на упоры, б, г — готовые элементы, в — принципиальная схема натяжения на бетон; 1 — форма, 2 —арматура, 3 — упоры, 4 — домкрат, 5 — анкер, 6 — канал, 7 — инъекционный раствор для омоноличиванпя элемента

Защитный слой бетона создают размещением арматуры на некотором удалении от поверхности конструкций. Он обеспечивает совместную работу арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, предохраняет арматуру от агрессивной среды, высокой температуры. Толщину защитного слоя бетона назначают в зависимости от вида и диаметра арматуры, размера сечения конструкции, вида и класса бетона, условий эксплуатации. В частности, при изготовлении обычных (ненапрягаемых) конструкций или с натяжением арматуры на упоры толщину защитного слоя принимают не менее диаметра стержня (каната). В плитах и стенках толщиной до 100 мм защитный слой должен быть не менее 10 мм; при большей толщине плит, стенок и в балках защитный слой составляет 15…20 мм; в сборных фундаментах — не менее 30 мм.

Железобетонные изделия и конструкции значительно превосходят бетонные по несущей способности и другим механическим свойствам. Особенно эффективны предварительно напряженные конструкции. В сравнении с обычными они обладают более высокой тре-щиностойкостью, лучше сопротивляются динамическим нагрузкам, хорошо противостоят коррозионным воздействиям.



Читать далее:
Легкие бетоны
Бетон для монолитных конструкции
Производственные факторы, определяющие качество бетона
Определение состава бетона
Структура и свойства тяжелого бетона
Добавки к бетону и строительному раствор
Вода
Мелкий заполнитель
Характеристика заполнителей
Бетон и железобетон



Ваш отзыв