Общие сведения о железобетоне и его свойствах

Железобетоном называют составной метериал из бетона и стали, которые при воздействии внешних сил или других факторов, вызывающих внутренние напряжения, работают совместно, как одно целое. Будучи искусственным камнем, бетон хорошо сопротивляется сжатию и много хуже (в 8—20 раз) растяжению. Это значительно ограничивает область применения неармированного бетона.

Неармированный бетон избегают применять в тех конструкциях или их элементах, которые работают на растяжение или изгиб, так как размеры таких элементов были бы непомерно большими. Для того чтобы избежать таких нерациональных конструкций, в растянутой зоне бетонного элемента помещают стальные стержни (арматуру), которые и воспринимают растягивающие усилия. Сжимающие усилия обычно воспринимаются бетоном. Армирование во многих случаях может оказаться выгодным и в сжатых элементах.

Совместная работа таких различных по своим механическим и физическим свойствам материалов, как сталь и бетон, возможна по следующим причинам:

1. При затвердении бетон прочно сцепляется с арматурой, в результате чего образуется монолитный железобетонный элемент, в котором при работе смежные волокна бетона и стали получают одинаковые деформации.

2. Бетон и сталь обладают почти одинаковыми коэффициентами температурного удлинения (в бетоне он колеблется от 7-10-6 до 14-10-6, а в стали он равен 12-10-6), вследствие чего колебания температуры не нарушают монолитности железобетона.

3. Бетон, обволакивающий стальную арматуру, в обычных условиях является хорошей и надежной защитой стали от коррозии.

Однако низкая прочность бетона на растяжение и малая растяжимость его до разрыва являются крупными недостатками этого материала, значительно снижающими строительные качества железобетона.

Наиболее полного использования несущей способности высокопрочных материалов можно достичь лишь созданием в железобетонных конструкциях предварительного сжатия бетона в растянутой зоне до приложения основных нагрузок. Такие конструкции называются предварительно напряженными.

При применении предварительно напряженного железобетона можно рационально использовать высокопрочные стали и бетоны, что дает большой экономический эффект за счет уменьшения веса и размеров железобетонных элементов.

Предварительные напряжения в бетоне достигаются следующим образом: перед бетонированием конструкции арматуру специальными натяжными приспособлениями растягивают и закрепляют на упорах или формах, затем бетонируют конструкцию. Арматуру удерживают в натянутом состоянии до тех пор, пока бетон не приобретает достаточную прочность (обычно 70% полной требуемой прочности). После того как бетон достигнет достаточной прочности, арматуру освобождают от упоров, и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Передача усилий от арматуры бетону происходит вследствие сцепления между арматурой и бетоном, а также, если этого сцепления недостаточно, при помощи специальных анкерных устройств.

Железобетон как строительный материал обладает рядом ценных свойств. Прочность бетона в железобетонных конструкциях с течением времени не только не уменьшается, но даже увеличивается. Железобетон обладает значительной упругостью и хорошо сопротивляется динамическим нагрузкам. Он является одним из наиболее огнестойких материалов. В случае пожара сравнительно небольшой защитный слой бетона предохраняет арматуру от быстрого нагрева до опасной температуры и коррозии.

К недостаткам железобетонных конструкций следует отнести их большой собственный вес и малую трещиноустойчивость в растянутой зоне. Наличие трещин в железобетоне может привести к коррозии арматуры и разрушению конструкции.

По способу выполнения железобетонные сооружения разделяются на монолитные, сборные и сборно-монолитные.

При сооружении монолитных железобетонных конструкций на месте работ возводится деревянная опалубка, в нее помещается стальной арматурный каркас и затем производится бетонирование. Сооружения из монолитного бетона просты по конструкции, но им свойственны такие недостатки, как большая трудоемкость работ, сложность изготовления в зимнее время, большой расход лесоматериалов и необходимость длительного выдерживания бетона в опалубке. Все это снижает темпы строительства и удорожает его.

В настоящее время монолитными выполняются лишь сооружения, трудно поддающиеся расчленению, или сооружения с большим числом нестандартных элементов. К ним относятся железобетонные фундаменты под специальные опоры, а также защитные сооружения для линий электропередачи в горных районах.

При возведении сооружений из сборного железобетона на рабочих площадках производится сборка конструкций из элементов, изготовленных на специальных заводах или полигонах. Основным преимуществом сборных конструкций является возможность высокой механизации и индустриализации изготовления элементов и монтажа всей конструкции. Массовое механизированное производство сборных элементов дает возможность применять более совершенную технологию их изготовления (вибропрессование, вакуумирование, центрифугирование, предварительное напряжение арматуры и т. п.).

При монтаже элементов опор линий электропередачи из сборного железобетона стали возможными такие наиболее прогрессивные методы строительства, как строительство ЛЭП специализированными колоннами и др. Кроме того, при сборном железобетоне отпадает надобность в опалубке, упрощается производство работ в зимнее время. Особенно эффективен сборный железобетон при возможности сооружения типовых конструкций из отдельных многократно повторяющихся элементов. В настоящее время значительная часть оснований опор линий электропередачи, а также значительная часть опор выполняются из сборного железобетона. Сборно-монолитные сооружения, где сборные железобетонные конструкции выполняют роль опалубки или отдельных несущих элементов, применяются при строительстве гидротехнических сооружений или на уникальных переходах ВЛ через большие реки.

Оставить комментарий

Преимущества железобетона
Железобетонные работы