2. Виды железобетонных конструкций

По методу выполнения железобетонные конструкции могут быть:

- сборными;

- монолитными;

- сборно-монолитными.

Сборные железобетонные конструкции больше распространены, так как их применение дает возможность индустриализации и максимальной механизации строительства. При изготовлении сборных конструкций в заводских условиях можно широко применять наиболее прогрессивную технологию приготовления укладки и обработки бетонной смеси, автоматизировать производство, значительно упростить строительные работы. Применение сборных унифицированных железобетонных изделий заводского изготовления позволяет значительно снизить расход лесоматериалов и затраты труда на дорогостоящие опалубку и леса, но требует тяжелых транспортных и подъемных механизмов, тщательного выполнения стыков и узлов сопряжении элементов, высокой культуры монтажных работ.

Монолитные железобетонные конструкции широко применяют в сооружениях, трудно поддающихся членению и унификации, например в некоторых гидротехнических сооружениях, тяжелых фундаментах, плавательных бассейнах, в сооружениях, выполняемых в передвижной или скользящей опалубке (оболочки покрытий, силосы и т. п.).

Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой сочетание сборных элементов и монолитного бетона, укладываемого на месте строительства. Обычно сборные элементы образуют опалубку для монолитного бетона, что ведет к уменьшению расхода леса на опалубку. Сборно-монолитные конструкции по сравнению со сборными отличаются большей монолитностью и более простым устройством стыков. Сборно-монолитный железобетон применяется в конструкциях покрытий зданий, в гидротехническом и транспортном строительстве и особенно, если сооружению необходимо придать неразрезность и жесткость.

По виду арматуры различают железобетон:

- с гибкой арматурой в виде стальных стержней круглого или периодического профиля сравнительно небольших диаметров (до 40 мм);

- конструкции с несущей арматурой. В последних арматурой служат либо профильная прокатная сталь - уголковая, швеллерная, двутавровая (жесткая арматура), либо пространственные сварные каркасы из круглой стали больших диаметров, воспринимающие нагрузку от подвесной опалубки и веса свежеуложенной бетонной смеси.

При изготовлении конструкций с несущей арматурой не требуются поддерживающие леса, однако расход стали на эти конструкции увеличивается. Поэтому основным видом арматуры для железобетона, особенно в промышленном и гражданском строительстве, служит гибкая арматура из стержней диаметром до 40 мм, которая может быть распределена в сечении элемента более целесообразно. Для конструкции гидротехнических, транспортных и некоторых других видов сооружений применяется также круглая арматура больших диаметров.

Особая разновидность железобетона – армоцемент. Армоцементные конструкции – тонкостенные конструкции из мелкозернистого бетона, армированные по всей толщине сетками из тонкой стальной проволоки. Армоцемент отличается хорошей сопротивляемостью растяжению и изгибу, высокой трещиностойкостью, упругостью и др.

В последние годы проводятся эксперименты по разработке неметаллической арматуры (например, арматура из стеклопластиков, не уступающая по прочности высокопрочной стальной арматуре), применение которой позволило бы не только экономить сталь, но и создать такие конструкции, которым по условиям эксплуатации следует придать диэлектрические и антимагнитные свойства, а также увеличить стойкость против атмосферной и электрохимической коррозии.

В зависимости от плотности бетоны бывают:

- особо тяжелые – средняя плотность более 2500 кг/м³. Используются для защиты от радиации и приготовляются с применением особых видов заполнителей с повышенной объемной массой (магнетит, лимонит, барит, чугунная дробь и др.);

- тяжелые – средняя плотность от 2200 до 2500 кг/м³. Нашли наиболее широкое применение в строительстве;

- облегченные – средняя плотность от 1800 до 2200 кг/м³;

- легкие – средняя плотность от 500 до 1800 кг/м³.

Снижения массы бетона достигают использованием пористых заполнителей (керамзита, аглопорита, пемзы, туфа, известняка-ракушечника и др.) или введением в состав бетонной смеси порообразующих добавок.

В зависимости от вида заполнителя различают железобетон:

- на плотных заполнителях;

- на пористых заполнителях;

- на специальных заполнителях (жаростойкий).

По структуре железобетон бывает:

- плотной структуры – пространство между зернами заполнителя полностью занято вяжущим;

- крупнопористые;

- поризованные с искусственной пористостью вяжущего;

- ячеистые – с искусственно созданными замкнутыми порами.

Бетоны на пористых заполнителях и ячеистые бетоны по сравнению с тяжелыми бетонами отличаются не только меньшей собственной массой, но и пониженной звуко - и теплопроводностью. Однако они склонны к повышенной деформативности под нагрузкой, отличаются более высокой усадкой и ползучестью», а сцепление их с арматурой хуже, чем обычных бетонов. Для этих бетонов. нередко требуется антикоррозионная обмазка арматуры.

Обычный бетон на цементном вяжущем применяют в конструкциях, подвергающихся длительному воздействию температуры не свыше 50° С. Для экс­плуатации конструкций при более высоких температурах используют жаростойкие бетоны, приготовленные на жаростойких заполнителях с малым коэффициентом температурного расширения (шамот, металлургические шлаки, хромит и др.) и глиноземистом цементе или на портландцементе с тонкомолотыми добавками (шамот, кварц, вулканические породы и др.), или же на жидком стекле с кремнефтористым натрием и тонкомолотой добавкой. Такие бетоны способны выдержать длительное действие температуры до 1200° С.

Тяжелый железобетон, получаемый из бетона с объемной массой, более 2200 кг/м³, наиболее распространен и применяется для несущих конструкций. Прочность тяжелого бетона достигает 60-80 МПа и выше.

Железобетон на пористых заполнителях получают из бетона с объемной массой не более 2200 кг/м³. Прочность таких бетонов обычно не превышает 40-50 МПа, их широко применяют в гражданском строительстве, так как они отличаются низкой звуко - и теплопроводностью. Благодаря малой массе применение железобетона на пористых заполнителях целесообразно также при строительстве инженерных сооружений (автодорожные и железнодорожные мосты, гидротехнические сооружения и др.). Применение железобетона на пористых заполнителях в несущих конструкциях позволяет снизить собственную массу сборных элементов на 20-30%, что ведет к уменьшению расхода арматуры на 8-15%, сокращению транспортных расходов и стоимости сооружения.

Ячеистый железобетон изготовляют из газо- или пенобетона. Прочность их достигает 15 МПа. Ячеистый железобетон при низкой прочности бетона применяют для ограждающих конструкций, а при прочности выше 10 МПа – для панелей стен, междуэтажных перекрытий и др.

Армосиликатобетонные конструкции автоклавного твердения изготовляют из плотного бетона на известково-песчаном вяжущем, что позволяет экономить более дорогой клинкерный цемент. Прочность силикатных бетонов достигает 30-40 МПа.

Жаростойкий железобетон получают на основе жаростойкого бетона с применением термически стойких заполнителей и специальных вяжущих. Его используют в фундаментах при строительстве доменных и мартеновских печей, в дымовых трубах и других сооружениях, подверженных действию высоких температур.

Кроме перечисленных в последние годы в строительстве применяют армо-пластбетонные конструкции, изготовляемые из бетона на основе полимерных вяжущих. Армопластбетон отличается высокой химической стойкостью и исполь­зуется преимущественно в сооружениях, подвергающихся воздействию агрессивных сред.

Из всех видов железобетона наиболее распространен в строительстве тяжелый железобетон с гибкой стальной арматурой. Быстро развивается производство сборного предварительно напряженного железобетона.

Лекция 2

Физико-механические свойства бетона, арматурной стали и железобетона