Бетонные и железобетонные конструкции: основные виды и характеристики

Разработка такого строительного материала, как бетонный раствор, и возможность его армирования стало настоящим прорывом строительной сферы в ХХ веке. Именно такого рода конструкции сумели просто кардинально поменять человеческое представление о том, какими должны быть прочные и долговечные сооружения.

Благодаря данному открытию у человечества появилась возможность строить высотные здания и небоскребы, которые стали просто символом современной жизни. Железобетон и бетон позволили сэкономить драгоценное пространство и строить более удобные, компактные и безопасные здания для жизни, работы и иных целей.

Изделия из бетона

Основные термины и понятия

Заливная лестница

Бетон представляет собой раствор, состоящий из цемента, воды, различных наполнителей и добавок.

В качестве таких дополнительных компонентов могут выступать:

• Песок;
• Гравий;
• Песчано-гравийная смесь;
• Противоморозные добавки;
• Вещества, ускоряющие процесс схватывания;
• Антикоррозийные присадки и т.д.

Железобетон, как понятно по названию, это строительный материал, который создается путем соединения бетонного раствора и стального арматурного каркаса, что придает конструкциям просто непревзойденную прочность и иные положительные характеристики. Сталь и бетон прекрасно компенсируют недостатки и полностью дополняют друг друга.

Сам же по себе монолит из бетона — это конструкция, прекрасно реагирующая на силы сжатия, но при этом неспособная противостоять силам растяжения. Именно такие параметры служат причиной того, что простые бетонные конструкции практически не применяются в строительстве.

Арматура, используемая совместно с раствором, позволяет улучшить качества конструкции, т. к. стальные стержни обладают высокой сопротивляемостью к силам растяжения. Прочное соединение бетона и металлического каркаса позволяет создавать крепкие, качественные и максимально надежные конструкции.

Изделия из железобетона впервые были запатентованы еще в 19 веке, но путь совершенствования данного строительного материала довольно длителен, сегодня насчитывает уже около 150 лет и все еще не завершен.

Современные строители армируют бетонный раствор, опираясь на следующие расчеты:

• Сила сжатия;
• Сила растяжения;
• Изгиб;
• Осевое сжатие;
• Кручение и др.

Обратите внимание! Подобные расчеты гарантируют максимальный уровень надежности создаваемым конструкциям, уменьшение их массы и габаритных размеров.

Помимо простого армирования производится также армирование с предварительным напряжением. К преимуществам применения данного метода можно отнести возможность использования более прочного металла и раствора более высоких марок.

Обратите внимание! Суть данного метода заключается в том, что арматура перед заливкой растягивается, а бетон сжимают. Таким образом, в процессе схватывания оба этих составляющих приходят в свое нормальное состояние, что исключает возможность деформации созданного изделия и повышает показатели износоустойчивости.

Основные виды конструкций из железобетона

На фото — ферма

СНиП на конструкции из армированного бетона различает несколько типов, в зависимости от метода, согласно которому ведется их создание:

• Монолитные. Данная группа изделий нашла свое применение в особо тяжелых, основательных конструкциях, которые поддаются процессам унификации и членению с огромным трудом. К числу подобных элементов можно отнести: сооружения гидротехнического типа, тяжелые фундаменты для постройки зданий и сооружений, плавательные бассейны, а также строения, выполненные на передвижной или скользящей опалубке;
• Сборные. Такой тип распространен сегодня больше всего благодаря тому, что работы по созданию подобных элементов можно максимальным образом автоматизировать или механизировать. Сборные конструкции производятся на заводах, после чего транспортируются на строительную площадку;

Декоративные изделия

Обратите внимание! Автоматизация процесса изготовления позволяет не только упростить, но и ускорить данный процесс.

• Сборно-монолитные. Они представляют собой сочетание сборных конструкций и монолитного бетона, который укладывается уже непосредственно на строительной площадке своими руками.

ЖБИ изделия для фундаментов

Преимущества и недостатки ЖБИ конструкций

По сравнению с иными строительными материалами, бетонные или железобетонные изделия обладают рядом преимуществ:

• Долговечность. Использование армированного раствора гарантирует постройке долгий эксплуатационный период благодаря тому, что сталь, заключенная в раствор, не подвергается процессам коррозии и ржавления. Такой материал устойчив к различным атмосферным явлениям и поэтому может быть использован даже для постройки таких открытых сооружений, как мосты, эстакады, стадионы и т.д.;
• Стойкость к открытому пламени. Данный материал обладает прекрасными показателями пожароустойчивости. Обследование бетонных и железобетонных конструкций показало, что всего 1,5-2 см толщины вполне достаточно, чтобы обеспечить устойчивость к пожарам всему зданию;

Совет. На этапе проектных работ, если есть необходимость обеспечить строению большую пожаростойкость, проектировщиком закладываются данные о необходимости увеличения толщины раствора на 3-4 см или об использовании бетонной смеси со специальными заполнителями.

• Сейсмостойкость. Повышенная устойчивость к сейсмическим явлениям объясняется высоким уровнем жесткости подобного строительного материала, а также его целостностью и монолитностью. Именно это и стало причиной широкого применения ЖБИ в сейсмоопасных зонах;
• Эксплуатационные показатели. Подобные конструкции ценятся не только благодаря набору физических параметров, но и благодаря тому, что подобному материалу достаточно легко можно придать любую необходимую форму.

Кроме того, цена ухода и эксплуатации железобетонных конструкций, как и самого материала сравнительно невысока. Тем более что монтаж, сборка и установка подобных изделий не отнимет у вас много времени и сил.

Но помимо множества положительных характеристик, изделия из прочного бетонного раствора со стальной арматурой имеют и некоторые недостатки, упомянуть которых непременно необходимо:

• Большой вес раствора способен достаточно серьезно увеличить нагрузку;
• Возможно, возникновение трещин на изделии еще до начала его эксплуатации, ввиду собственного внутреннего напряжения и усадки, что, естественно, отрицательно сказывается на прочности изделия;
• Железобетон обладает высокой тепло- и энергопроводимостью, что также может негативно сказываться.

Основные физические параметры

Прочные плиты

Каковы же основные требования, предъявляемые к бетону по СНИП РК? В первую очередь строительный материал такого рода должен обладать высоким уровнем прочности и плотности, достаточными для того, чтобы защитить стальные стержни арматуры от коррозии и обеспечить надежное сцепление сними.

В зависимости от того для каких сооружений будут применять железобетонные изделия, к ним могут предъявляться следующие требования:

1. Звуконепроницаемость;
2. Теплопроводность;
3. Водостойкость;
4. Устойчивость к высоким и низким температурам (огню и морозу);
5. Малый вес и пр.

Обратите внимание! Для изготовления железобетона с применением предварительного напряжения используются марки бетона с повышенной прочностью и ограниченной усадкой.

На механические и физические параметры бетона способны оказать серьезное влияние большое количество различных факторов таких, как:

• Состав смеси;
• Используемые заполнители;
• Метод приготовления раствора;
• Метод обработки;
• Возраст;
• Параметры схватывания и твердения.
• Все эти тонкости достойны внимания при выборе того или иного железобетона, в зависимости от типа строящегося сооружения.

Параметры бетона

Процесс заливки

Если говорить только о бетоне, то данный строительный материал разделяют на 4 основные группы:

1. Тяжелый – наиболее популярный и часто используемый в строительстве материал, изготавливаемый с применением достаточно плотных заполнителей;
2. Особо тяжелые – обеспечивают конструкции надежную защиту даже от радиации;
3. Облегченные;
4. Легкие.

Пористая структура легких блоков

Облегченные и легкие бетоны так названы благодаря тому, что обладают малой плотностью. Более легкие или ячеистые смеси получаются, когда при производстве реализуется инструкция изготовления, предусматривающая добавление в раствор пористых наполнителей.

Помимо малого веса, подобные растворы или изделия из них обладают низкой проводимостью звуков и тепла, но после серьезных нагрузок подвергаются деформации и сцепление их с арматурным каркасом будет в разы ниже, чем у более тяжелых смесей. Помимо этого, легкие бетонные изделия в некоторых случаях нуждаются в антикоррозийной обмазке.

Для создания сооружений, выполняющих достаточно специфические задачи необходимо необычный бетон, а раствор, обладающий рядом специфических характеристик и параметров.

Так, к примеру, для создания гидротехнических сооружений понадобится и соответствующий раствор, который будет обладать не только высоким уровнем прочности, но и влагостойкостью, устойчивостью к низким температурам, повышенной непроницаемостью для воды. Помимо этого, для наиболее массивных частей подобного сооружения важна малая экзотермитчность раствора, т. е. малое выделение тепла в процессе затвердения массы.

Тем сооружениям, которые испытывают на себе агрессивные воздействия внешней среды, необходим состав с высокими антикоррозийными характеристиками. Для обеспечения положительных параметров материал покрывают пленкой, созданной из жидкой пластмассы, жидкого стекла, лака или используют метод облицовки керамическими плитками.

Стеновые панели, отделанные мозаикой

Полимеры, введенные в состав бетона, позволяют улучшить его характеристики. В качестве подобных добавок выступают каучуки, термопласты, термореактивные смолы.

Подобное изменение рецептуры приведет к тому, что строительный материал приобретает высокую стойкость к агрессивным воздействиям со стороны внешне среды, но параметры противостояния к коррозии в данном случае будут напрямую зависеть от типа применяемого полимера. Также бетон с полимерными добавками обладает высокой сопротивляемостью к истиранию и вязкостью, что позволяет его использовать для покрытия аэродрома, шоссе, дорог и т. д.

Маркировка

Маркировка железобетонных изделий может содержать следующие знаки:

• «В» — класс прочности на сжатие. Для обычных сооружений из такого материала используется железобетон класса не ниже, чем В7,5. Если предполагается, что нагрузка будет удвоенной, тогда можно использовать В15. При повышенных нагрузках рекомендуется использовать бетон класса В25 и выше;
• «Р» — определяет такой параметр, как морозостойкость. Точный коэффициент данного параметра определяется опытным путем, проведением конкретного числа циклов заморозки и разморозки раствора;
• «W» — водонепроницаемость раствора. Данный коэффициент указывает способность бетона не пропускать в толщу раствора воду.

Основные виды арматуры

Арматура

Так как железобетон — это соединение раствора и арматуры, его качество напрямую зависит не только от характеристик бетона, но и от физических параметров арматуры.

По методу изготовления арматуру делят на:

• Горячекатанная;
• Стержневая;
• Холоднокатанная.

По внешнему виду и типу прочности можно разделить стержни на:

• Гладкие;
• С надсечками, которые улучшают сцепление раствором.

Виды надсечек

В современном строительстве зачастую применяют горячекатаную арматуру с надсечками. Такая форма стержней позволяет добиться максимального уровня сцепления с бетоном, что позволяет снизить вероятность возникновения трещин на поверхности.

Для арматуры существует следующая маркировка:

1. Класс А – горячекатаная;
2. Класс Ат – термомеханически или термически упрощенная;
3. Класс А-Шв –вытяжная упрочненная.

Обратите внимание! Помимо стальных стержней, для армирования используют рифленую или высокопрочную проволоку, которую изготавливают методом холодного волочения.

В заключение

Ассортимент ЖБИ изделий

Бетонный раствор и железобетонные конструкции на сегодняшний день нашли широчайшую сферу применения в жизни человека. Достаточно сложно представить строительный процесс без использования подобных строительных материалов, как на большом промышленном уровне, так и при постройке небольших загородных домиков.

А экономичность, легкость монтажа и высокая надежность позволяет применять такие материалы даже не слишком опытным строителям. Видео в этой статье расскажет вам еще больше интересной информации о том, как и где применяются конструкции, созданные из бетонного раствора и металлической арматуры.