Жби что это такое. Железобетон – что это такое и для чего он используется

Предприятие, приобретающее оборудование торговой марки Лемакс, предоставляет гарантии на высокое качество своей продукции, а также круглосуточную техническую поддержку, наличие запасных частей и комплектующих.

Железобетон – что это такое и для чего он используется?

Многие потребители интересуются, что представляет собой железобетон, ведь этот строительный материал, разработанный еще в 19 веке, продолжает оставаться наиболее востребованным среди множества современных материалов, которые стали доступны благодаря развитию технологий и научных исследований. Железобетонные изделия, которые объединяют в себе лучшие характеристики стальной арматуры и бетона, применяются как в различных направлениях строительства, так и в промышленности, в области благоустройства и в других сферах народного хозяйства.

Чтобы более ясно понять, что такое железобетон и как он соотносится с арматурой, следует начать с официального определения этого материала. Железобетон представляет собой искусственный строительный материал, который получают путем монолитного сочетания бетона и металлического каркаса. В качестве каркаса используют стальную рабочую и монтажную арматуру или проволоку. Рабочие металлические стержни служат для усиления нижней части железобетонной конструкции, тогда как монтажные прутки предназначены для формирования объемного каркаса железобетонного изделия, фиксации мест размещения рабочей арматуры, а также для крепления монтажных петель и закладных частей. В процессе производства железобетона используется бетон, изготовленный из смеси цемента различных марок (от М150 до М600), воды и заполнителей – песка, гравия или щебня. Для повышения качества и эксплуатационных свойств изделий в бетон также могут добавляться пластификаторы.

Такое взаимодействие материалов обеспечивает создание конструкции, которая под воздействием высоких нагрузок функционирует как единое целое. В этой системе различные материалы, отличающиеся по физико-механическим свойствам и структуре, взаимно усиливают друг друга: стальная арматура увеличивает прочность бетона, который плохо работает на растяжение, тогда как сам бетон защищает металл от коррозии и деформации. При этом несущая способность железобетона зависит от того, сколько арматуры было использовано. Например, армирование всего лишь 2% площади поперечного сечения может увеличить несущую способность в 20 раз по сравнению с бетоном без арматурного каркаса.

Чтобы правильно выбрать данный материал в зависимости от конкретных задач, следует знать, на какие виды его можно разделить, а также как железобетон может называться в разных контекстах.

Виды железобетона и особенности производства

Железобетон, или армированный (конструкционный) бетон, в зависимости от технологии изготовления стального каркаса може делиться на два типа: непреднапряженный (обычный) и предварительно напряженный. Основное различие заключается в том, что в случае предварительно напряженного железобетона армирующая сетка фиксируется с предварительным натяжением. Это приводит к тому, что металлические стержни после того, как бетон затвердевает и натяжители снимаются, начинают работать на сжатие, передавая это состояние всей конструкции. Различия также касаются компонентов, которые используются в каждом из видов:

Вид армирования	Класс бетона	Диаметр арматуры	Класс арматуры
Непреднапряженное	В15	от 4 мм	А240 – А500, В500
Преднапряженное	от В20 до В80	от 10 мм	А540 – А1000, Вр1300 – Вр1500

Кроме того, железобетон различается особенностями выполнения производственного процесса. В соответствии с этим выделяют монолитные и сборные конструкции.

Взаимодействие бетона и арматуры в железобетоне

Совместная работа бетона и арматурной стали в железобетоне обеспечивается рядом факторов:

Надежным сцеплением арматуры с бетоном после его затвердевания, что позволяет обоим материалам деформироваться совместно;
Сходными по величине коэффициентами линейных температурных деформаций (для бетона — 0,7·10^–5 – 1,5·10^–5 °C^–1, для стали — 1,2·10^–5 °C^–1), что исключает дополнительные напряжения в зоне контакта между бетоном и арматурой при изменении температуры в диапазоне от –40 до 50 °C;
Наличием защитного слоя бетона, который защищает арматурную сталь от коррозии, воздействия высоких температур и других негативных факторов.

Базой совместной работы бетона и арматуры является наличие надлежащего сцепления между ними. Уровень сцепления на поверхности арматуры зависит от нескольких факторов: механического зацепления периодического профиля арматуры с бетоном (70-80% от общих сдвиговых усилий) и адгезии арматуры к бетону. Для улучшения сцепления гладкой арматуры с бетоном на концах стержней иногда делают загибы и крюки. Напрягаемую арматуру крепят с помощью специальных анкерных устройств.

Кроме того, важной особенностью работы железобетона в конструкциях является возможность образования трещин в растянутых зонах под воздействием внешних нагрузок. Ширина таких трещин в процессе эксплуатации может достигать 0,1-0,4 мм; однако это не нарушает нормальную функциональность железобетонных конструкций и не приводит к коррозии арматуры. Для повышения жесткости и устойчивости железобетона к образованию трещин, или даже полного их исключения (в зависимости от эксплуатационных условий), применяется обжатие путем предварительного (до приложения внешней нагрузки) натяжения арматуры. Железобетон, подвергнутый такому процессу, называется предварительно напряженным, из него изготавливаются конструкции известные как предварительно напряженные.

Наличие арматуры в железобетоне значительно влияет на последствия усадки и ползучести бетона. Силы сцепления арматуры с бетоном препятствуют деформациям усадки бетона, что вызывает возникновение начальных напряжений: растяжения в бетоне и сжатия в арматуре. С увеличением процента армирования сжимающие напряжения в арматуре уменьшаются, а растягивающие в бетоне возрастут, что может привести к образованию усадочных трещин. Усадка способствует раннему появлению трещин в железобетонных элементах, которые испытывают растяжение под воздействием внешних нагрузок.

Ползучесть бетона, которая возникает под воздействием постоянной нагрузки в течение времени, приводит к перераспределению усилий: бетон частично разгружается, а арматура дополнительно нагружается. Негативное воздействие ползучести заключается в увеличении прогибов в изгибаемых элементах, потере предварительного напряжения в предварительно напряженных конструкциях, а также снижении несущей способности сжатых (гибких) элементов.

Материалы для изготовления железобетона

В железобетонных конструкциях в основном используются тяжелые бетоны, а также легкие бетоны. Применение легких бетонов позволяет уменьшить собственный вес изделий и значительно снизить их тепло- и звукопроводность.

В обычном (непреднапряженном) железобетоне строительные нормы рекомендуют использовать бетон класса прочности на сжатие не ниже В15. Армирование, как правило, выполняется гибкой стержневой арматурой диаметром менее 40 мм, класса А240, А300, А400, А500, В500. Армирование может выполняться в виде плоских сеток или пространственных каркасов. В некоторых случаях также используется жесткое армирование из прокатной профильной стали, такой как уголки, швеллеры и двутавры.

Изготовление преднапряженного железобетона предполагает использование тяжелых бетонов классов прочности на сжатие от В20 до В60 (В80) и высокопрочной напрягаемой арматуры классов А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500 (канаты). Материал, который получается из особых бетонных смесей с дисперсным армированием небольшими металлическими элементами, называется сталефибробетоном.

Как изготавливают ЖБИ

Процесс производства любого типа железобетонных изделий осуществляется по единой технологии и состоит из нескольких этапов, которые можно перечислить следующим образом:

На заранее подготовленную форму, предназначенную для заливки, устанавливается металлический каркас. Эта форма может располагаться на специальных стендах или на конвейере.
Затем в форму заливается теплый бетонный раствор.
Проводится процесс уплотнения, позволяющий удалить излишний воздух.
Форма вместе с бетоном помещается в тепловую камеру, где поддерживается температура около 80-95℃. Это происходит на протяжении 8-12 часов. За этот период бетон успевает набрать около 75% своей прочности – в обычных условиях на этот процесс ушло бы минимум 4 недели.
После достижения необходимой прочности готовое изделие извлекается из формы, и арматура фиксируется как следует.

По завершении рабочего процесса специалисты проверяют несколько образцов из каждой партии на соответствие стандартам. Если изделия полностью соответствуют ГОСТу, партия получает все необходимые сопроводительные документы и может быть отправлена на продажу.

Изделия с цилиндрической формой производятся несколько иначе. В данном случае используется центрифужный метод, который включает следующие этапы:

Полуформа изделия устанавливается на центрифуге.
На ней фиксируются стальные прутья, соединенные между собой проволокой – это образует каркас. Прутья могут быть как напряженными, так и ненапряженными.
Полуформа заполняется раствором и закрывается второй частью формы.
Включается центрифуга. Благодаря центробежной силе, бетон равномерно распределяется по стенкам формы, заполняя весь объем.
Последний этап заключается в сушке изделия в специальной печи.

Как и в предыдущем случае, также проводится проверка качества на несколько изделий.

Классификация железобетонных изделий

Система классификации железобетонных изделий (ЖБИ) довольно обширна. Существует множество параметров, на основании которых ЖБИ можно разделить на разные виды. Например, в зависимости от типа армирования выделяют следующие группы изделий:

С обычным армированием. В этом случае арматура используется для улучшения прочности конструкции в целом. Готовое изделие обладает хорошими прочностными характеристиками и устойчивостью к механическим нагрузкам. Однако не может обеспечить защиту от появления трещин при максимальном растяжении бетона, что может привести к разрушению изделия из-за попадания воды в трещины и, как следствие, — коррозии металла.
С напряженной арматурой. Технология изготовления заключается в предварительном натяжении арматуры с использованием гидравлического домкрата; после заливки раствора натяжение ослабляется. Это приводит к увеличенной прочности, жесткости и устойчивости к деформациям за счет уплотнения бетона и одновременно стягивания металлических прутков.

Изделия второго типа производятся в большом объеме, так как они имеют длительный срок службы, высокую прочность и стойкость к различного рода повреждениям.

Вторым параметром для классификации является объемный вес бетона, который делит все существующие ЖБИ на несколько категорий:

Из особо тяжелых бетонов с весом более 2 500 кг/м³.
Из тяжелых бетонов с весом от 1 800 до 2 500 кг/м³.
Из легких ячеистых бетонов с весом от 500 до 1 800 кг/м³.
Из очень легких бетонов с весом менее 500 кг/м³.

Еще одним критерием классификации является назначение изделий. Различают ЖБИ для строительства жилых домов, промышленных объектов, инженерных сооружений и общего назначения.

Методы изготовления ЖБИ изделий

Представим общее описание довольно сложного технологического процесса изготовления железобетонных изделий (ЖБИ). Изделия, работающие на изгиб, создаются из предварительно напряженного железобетона. В специальную форму устанавливаются стержни из стальной арматуры и заливается бетон. Эти стержни перед этим подвергаются растяжению — их нагревают или просто растягивают домкратом. Далее наступает сложный процесс выпаривания железобетона в специализированных термокамерах. Выпаривание происходит при температуре 85-90 градусов на протяжении 7-12 часов, в результате чего изделие получает около 70% своей прочности. Лишь после этого стержни ослабляют, что вызывает их сжатие и создает напряжение внутри конструкции в участках, прилегающих к арматуре.

Несмотря на то, что в последние годы объемы монолитного строительства значительно возросли, популярность железобетонных изделий (ЖБИ) не снижается. Наоборот, все большее количество людей стремится построить собственный загородный дом и отдаёт предпочтение именно железобетонным конструкциям при этом процессе.

В почти любой стадии строительства находят применение железобетонные конструкции. Универсальность ЖБИ позволяет использовать их в самых разнообразных областях. Хотя использование заводских железобетонных изделий может показаться проблематичным в частном секторе из-за трудностей, связанных с доставкой и монтажом, они всё же прочно вошли и в эту сферу. Быстрота возведения зданий благодаря использованию практически готовых к сборке элементов, их необходимая прочность и соблюдение стандартов перевешивают незначительные неудобства, связанные с доставкой и монтажом.

Монтаж железобетонных изделий (ЖБИ)

При монтаже любого железобетонного изделия важно учитывать допустимую максимальную нагрузку, так как её превышение недопустимо. Кроме того, необходимо учитывать способы и схемы монтажа. Каждый из нас, вероятно, видел вздыбленные бетонные дороги — это результат неправильной укладки дорожных плит с слишком маленькими швами между ними. Поэтому важно быть внимательным на стадии проектирования, а во время монтажа это внимание должно быть удвоено.

Разумеется, рассказать обо всех видах железобетона невозможно, но мы постараемся выделить основные и наиболее востребованные виды на сегодняшний день. К основным железобетонным изделиям можно отнести дорожные и перекрывающие плиты, фундаментные блоки (ФБС) и, безусловно, сваи. Основное назначение свай ЖБИ заключается в создании крепкого и устойчивого фундамента, причем сваи бывают разных видов. Фундаментные блоки (ФБС) широко применяются, но преимущественно для устройства фундаментов. Они монтируются на цементный раствор, разбежкой и в несколько рядов.

Плиты перекрытия, наряду со сваями, являются одним из наиболее часто используемых элементов в строительстве. Они бывают пустотными, ребристыми или нарезными. Дорожные плиты активно используются в аэропортах и при создании временных дорог; стоит отметить, что такие дороги могут быть сделаны разборными, что позволяет их в дальнейшем заново проложить в другом месте.

Виды железобетонных конструкций

Существуют три основных разновидности железобетонных конструкций (ЖБК). Каждая из них имеет свои плюсы и минусы и используется для определенных строительных задач.

Монолитные

Монолитные конструкции производятся непосредственно на месте строительства. Самым простым примером служит фундамент, который создается следующим образом: выкапывается котлован, устанавливается арматурный каркас, который затем заполняется жидким бетоном. После затвердевания бетон превращается в прочный камень. Прочностные характеристики основания фундамента зависят от качества использованной арматуры и типа бетона.

К основным преимуществам монолитных конструкций относятся небольшая материалоемкость, высокая огнестойкость, долговечность и прочность, а также легкость в формировании. Однако среди недостатков можно выделить возможность образования трещин на монолитном фундаменте из-за усадки или чрезмерных нагрузок, высокую звукопроводность и теплопроводность, а также сезонность выполнения работ — они допускаются только в теплый период года.

Сборные

Сборные конструкции изготавливаются на заводах: бетон заливается в специальные формы, где он затвердевает при определенных условиях. После этого элементы доставляются на строительную площадку, где они используются в монтаже. Производство сборных ЖБКонструкций на специализированных предприятиях позволяет снизить их бюджет и повысить производительность.

Сборные железобетонные изделия (СЖБ) характеризуются универсальностью, что позволяет использовать их в строительстве круглый год. Единственным недостатком таких конструкций является высокая трудоемкость их установки.

Сборно-монолитные

В практике строительства нередко применяется комбинация сборного и монолитного железобетона. Качество соединения составляющих имеет важное значение в этой технологии. Для достижения наилучшего результата укладываются элементы различной формы и размеров.

Если поверхность СЖБ шершавая, их можно укладывать без использования шпонок. На участках соприкосновения сборных элементов с бетоном важно предусмотреть выпуск поперечной арматуры. В монолитных участках дополнительно проводится анкеровка. Комбинированный железобетон может использоваться в качестве опалубки для монолитных частей конструкции.

Сборно-монолитные конструкции обладают всеми преимуществами вышеупомянутых разновидностей, что делает их экономичными и эффективными для быстрого и качественного строительства.

Видео описание

Стены из монолитного железобетона

Производители выпускают огромное количество ЖБ изделий, предназначенных для реализации конкретных задач, что значительно упрощает процесс строительства различных объектов. Среди наиболее популярных ЖБ элементов следует выделить:

Панели

Панели пользуются огромным спросом в строительстве как жилых, так и производственных объектов. Они имеют плоскую прямоугольную форму и могут содержать оконные и дверные проемы, а также выступы для подоконников. При транспортировке панельные изделия устанавливаются вертикально под небольшим углом. При перевозке несколько панелей важно избегать их соприкасаний, чтобы не повредить поверхности.

Фермы

Фермы используются для организации перекрытий в производственных и культурных зданиях. Внешне они представляют собой плоские прямоугольные конструкции с решетками. Транспортировка таких элементов должна осуществляться в вертикальном положении.

Фермы могут быть изготовлены из различных видов бетона (как тяжелого, так и легкого конструкционного). При их использовании крайне важно точно рассчитать несущую способность здания.

Балки и ригели

Эти элементы широко применяются при создании фундаментов и покрытий, выполняя функцию несущих конструктивных элементов. Железобетонные балки могут иметь разную форму: они бывают прямоугольными и одно- или двускатными. Перевозят балки и ригели исключительно в вертикальном положении, так как при горизонтальной транспортировке существует риск их повреждения.

Сваи

Сваи необходимы для строительства сооружений на нестабильных грунтах. Их транспортировка осуществляется горизонтально с обязательным применением специальных подкладок. На транспортное средство сваи укладываются в несколько ярусов.

Стойки

Стойки представляют собой прочные опорные элементы, используемые для установки линий электропередач, освещения и пр. Они перевозятся в горизонтальном положении. Основное предназначение железобетонных стоек – поддержание проводов на заданной высоте над землёй.

Колонны

Колонны служат несущими элементами для культурных, промышленных и жилых строений и могут иметь как прямоугольную, так и двутактную форму. Последняя форма используется для зданий, где необходимо выдерживать значительные нагрузки. Колонны транспортируются штабелем: первый ряд изделий укладывают непосредственно на грузовое место, последующие ряды помещаются поверх предыдущих.