Железобетон. Виды и применение. Плюсы и минусы. Особенности
Железобетон – это композитный строительный материал, состоящий из бетона армированного сталью. Железобетонные изделия являются основным стройматериалом при строительстве тяжелых сооружений, таких как мосты, небоскребы, дамбы, бомбоубежища. Также из железобетона делаются ленточные и плитные фундаменты практически всех зданий вне зависимости от их этажности.
Что такое железобетон
Это материал, который состоит из стального каркаса залитого бетоном. Он получил преимущества каждой составляющей, которые перекрывают некоторые их недостатки, проявляемые по отдельности. К примеру, бетон обладает высокой устойчивостью к воздействию на сжатие, но малым противодействием на растяжение. Включение в его состав стального каркаса позволяет повысить крепость материала при разрыве.
Стальной каркас железобетона располагается внутри. Он не виден снаружи, за исключением отдельных элементов, таких как скобы, которыми планируется поднимать изделие, используя кран или другую спецтехнику. Каркас железобетона изготавливается из арматуры. Та в свою очередь делается из специализированных марок стали, обладающих коррозийной устойчивостью к цементу и растяжению. При производстве железобетона проводятся точные расчеты нагрузок на готовое изделие. Отталкиваясь от них, делается выбор в пользу применяемой марки бетона, а также сечения и количества арматуры.
Технологии изготовления железобетона
По технологии производства различают 2 разновидности железобетонных конструкций:
Монолитный производится непосредственно на строительной площадке. Для этого из досок или плитного материала изготавливается опалубка, выполняющая роль формы. В нее укладывается арматура, связываемая в каркас. После этого в опалубку заливается бетон. Для его равномерного распространения и исключения образования пустот используются вибрационные плиты или глубинные вибраторы, позволяющие утрясти материал по всему периметру, выгнав воздух. Данным методом изготавливаются фундаменты под практически любые строения, даже легкие заборы. Отличительным качеством монолитного железобетона выступает его целостность по всему периметру. В результате его заливки получается единое изделие, что гарантирует надежность и долговечность с отсутствием зазоров, способных выступить мостиками холода.
Сборный железобетон делается в условиях производства. Он представляет собой отдельное изделие, применяемое как конструктор для складывания строения. Такие детали транспортируются на стройплощадку, и там из них монтируется фундамент, стены, межэтажное перекрытие, ступени, забор. Для производства сборного железобетона используются специальные формы. В них закладывается стальной каркас и заливается бетон. После застывания последнего, борта формы открываются и готовое изделие вынимается за специально заложенные проушины. При этом освобожденная форма используется повторно для получения аналогичных конструктивных деталей.
В современном строительстве пользуются спросом как монолитная, так и конструктивная технология изготовления железобетона. Также применяется комбинирование данных методов. К примеру, фундамент делается монолитным, а межэтажное перекрытие собирается из изготовленных на заводе плит.
Преимущества и недостатки
Широкое распространение железобетона в военном, промышленном и гражданском строительстве объясняется рядом положительных качеств данного материала:
По уровню долговечности железобетон могут превзойти только конструкции из профессионально обработанного и уложенного природного камня. Фактически правильно рассчитанные ЖБ конструкции вполне способны простоять сотни лет. При верных инженерных расчетах, во время их изготовления, они не растрескиваются и не рассыпаются. Армированный железом бетон не по зубам грызунам, на нем не могут заводиться колонии большинства известных грибков, что вызвано высоким содержанием цемента.
Материал не поддается горению. Защищенная бетоном сталь при сильном температурном воздействии не обжигается, то есть не теряет своих прочностных характеристик. Незначительное разрушение ЖБ поверхности не несет опасности обвала сооружения.
Поверхность из железобетона можно красить, ей не страшен контакт с бензином, большинством бытовых и промышленных кислот. Благодаря гибкости арматуры стальной каркас ЖБ может укладываться под любую форму. В результате готовое изделие соответствует сложным архитектурным требованиям проекта.
Железобетон имеет и недостатки:
При изготовлении железобетона много времени затрачивается на сборку его опалубки, а также увязывания каркаса из арматуры. Также после заливки самого бетона требуется технологическая пауза продолжительностью 28 дней. Именно столько времени необходимо для набора цементом полной прочности. К тому же даже после окончательного застывания материал может еще долго отдавать влагу. В большинстве случаев на строительной площадке это не проблема, но бывают и исключения. К примеру, при заливке армированной сталью бетонной стяжки. В таком случае пока она окончательно не высохнет нельзя переходить к отделочным работам.
При сравнении прочности и массы бетона наблюдается существенный дисбаланс между данными показателями. Зачастую для достижения материалом необходимой механической устойчивости требуется существенное утяжеление конструкции. Это может стать проблемой при использовании ЖБ для изготовления межэтажного перекрытия. Оно создает колоссальные нагрузки на фундамент, при этом является менее крепким, чем более легкое перекрытие из стальных балок.
Железобетонные поверхности всегда холодные. Это делает нахождения в строениях из него дискомфортным. Для решения данной проблемы требуется применение теплоизоляционных материалов.
Классификация железобетона
Железобетон можно классифицировать на виды по:
Нормативная плотность ЖБ: бывает особо тяжелый, тяжелый, облегченный и легкий. Он отличается в зависимости от того какой бетон использовался для изготовления. Его плотность измеряется весом на 1 м³. У особо тяжелого железобетона плотность бетона составляет более 2,5 т на 1 м³, у легкого 0,8 т.
По типу заполнения ЖБ может быть плотным, пористым, жаростойким со шлаком или со специальными добавками, для увеличения биологической стойкости. Важным отличием железобетона является его величина зерна, которая зависит от размера применяемого заполнителя. По данному критерию он может быть крупнозернистым и мелкозернистым. По условиям твердения материал бывает естественного затвердевания, после термовлажной обработки и застывающий в автоклаве.
Изделия из сборного железобетона
Сборный железобетон позволяет собирать необходимые конструкция по месту строительства в минимальные сроки.
По данной технологии изготавливается много изделий, например:
Крайне широкое распространение получили ЖБ плиты для межэтажного перекрытия. Они укладываются на коробку строения, формируя его перекрытие между этажами или потолок перед настилом плоской кровли. Это облегченные плиты с пустотами внутри, пространство которых может применяться для скрытой прокладки электропроводки. Плиты перекрытия из железобетона используется как в многоэтажном, так и одноэтажном строительстве.
Из железобетона делают фундаментные блоки. Они укладываются в траншею по периметру будущей кладки стен и используются как силовая основа. Их применение позволяет добиться более скорого начала кладки, чем при заливке монолитного фундамента.
Дорожные плиты похожи на межэтажные, но обычно не имеют пустот. Они используются для отмостки дорог. Плиты укладываются вплотную друг к другу, формируя ровное прочное дорожное полотно. По уровню износоустойчивости они превосходят асфальт, как и по скорости строительства трассы.
Железобетон используют для изготовления заборных плит. Они применяются преимущественно для ограждения промышленных объектов. Такой забор полностью перекрывает обзор на загражденную территорию, отличается высокой механической прочностью.
Из ЖБ делают столбы для линий электропередач, заборов, а также сваи для столбчатого фундамента. Их высота может превышать 10 м. Обычно столбы имеют выходы арматуры наружу для возможности приваривания к ним стальных деталей.
Стеновые панели из ЖБ используются для возведения панельных зданий. Из них формируются несущие стены и межкомнатные перегородки. В панелях изначально предусматриваются проемы под двери, окна, вентиляционные выходы. Их применение обеспечивает самую высокую скорость строительства.
Из железобетона делаются трубы и колодезные кольца. Они применяются для строительства подземной системы канализации, колодцев с питьевой водой, кессонов для скважин. Форма труб и колец позволяет их стыковать, получая канал любой длины.
Что такое железобетон, его достоинства и недостатки
Практически все здания сооружаются с использованием такого композитного материала, как железобетон. Он обладает рядом качеств, выделяющих его перед другими строительными материалами, именно поэтому применяется во всех сферах народного хозяйства.
Состав железобетона
Железобетон производится из двух составных элементов: стальной арматуры, выполняющей функцию каркаса, и бетона, который получают путем смешивания нескольких компонентов:
При затвердевании бетона получается прочная конструкция заданной формы – от железобетонных колец до фундамента дома или междуэтажных перекрытий. В России действует целый свод ГОСТов и ТУ, регламентирующих как сам процесс производства, так и характеристики ЖБИ. Это ГОСТ 13015-2012 (Изделия бетонные и железобетонные для строительства), 8829-94 (Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления), СП 52-103-2007 (ЖБИ монолитные конструкции зданий) и другие.
Характеристики железобетона, его преимущества
Главное достоинство ЖБИ – его повышенная стойкость к нагрузкам. Из других преимуществ выделяют:
При затвердевании бетона получается прочная конструкция заданной формы – от железобетонных колец до фундамента дома или междуэтажных перекрытий. В России действует целый свод ГОСТов и ТУ, регламентирующих как сам процесс производства, так и характеристики ЖБИ. Это ГОСТ 13015-2012 (Изделия бетонные и железобетонные для строительства), 8829-94 (Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления), СП 52-103-2007 (ЖБИ монолитные конструкции зданий) и другие.
Характеристики железобетона, его преимущества
Главное достоинство ЖБИ – его повышенная стойкость к нагрузкам. Из других преимуществ выделяют:
Все эти характеристики зависят от разновидности железобетона, а также от применяемых для его производства составляющих.
Виды железобетона
Если говорить в общем, то ЖБИ делят на:
При более конкретном рассмотрении можно заметить, что ЖБИ могут различаться по многим другим параметрам. Во-первых, это уровень прочности, который определяется маркой цемента. Для строительства обычного фундамента жилого малоэтажного коттеджа подойдет цемент М300, М400. Тогда как для сложных инженерных конструкций применяют марки от М600 и выше. Во-вторых, вид арматуры, применяемой в производстве, в роли которой выступают:
Чаще применяют стержни диаметром от шести до 40 миллиметров. Они производятся в соответствии с ГОСТ 34028-2016 (Прокат арматурный для железобетонных конструкций). Поверхность арматуры, как правило, рифленая (арматура периодического профиля) для лучшего сцепления с бетоном. Есть также стальная арматура с гладким профилем.
Область применения ЖБИ
Железобетон используется не только для промышленного или жилого строительства, у него есть и другие сферы применения:
Преимущества ЖБИ изделий в строительстве
Появления конструкций из железобетона позволило не только упростить процесс возведения жилых и производственных зданий и помещений, но повысить их качество, надежность, долговечность. ЖБИ совместили в себе прочностные качества двух материалов – стали и бетона. Такие изделия получили широкий спектр применения в самых различных сферах, начиная от легких загородных строений, заканчивая массивными многоэтажными зданиями с мощным и массивным основанием.
Виды железобетонных изделий
Конструкционно строительные элементы на основе железобетона представляют собой продукцию общего и целевого назначения, которая состоит из арматурного каркаса, который залит цементным раствором. Формы и вид каркаса, а также изделия в целом определены их сферой применения. В виде ЖБИ ныне промышленно изготавливаются:
По виду конструкций ЖБИ бывают монолитными, сборными или сборно-монолитными.
Типы армирования каркаса
Принцип армирования бетона отличается в зависимости от того, какие нагрузки тот или иной строительный элемент способен длительно выдерживать в процессе эксплуатации. Так, например, многие изделия работают на сжатие, некоторые на растяжение, другие имеют способность противостоять скручиванию и т. д. В связи с этим дифференцируют разные виды армирования каркаса для железобетонных изделий. Вместе с обычным армированием распространена технология формирования основания с предварительным напряжением. Это позволяет улучшить характеристики готовой продукции в области трещиностойкости и устойчивости к деформациям. Для получения нужного эффекта в основу ЖБИ закладывается стальная арматура, подверженная предварительному натяжению.
Достоинства и недостатки ЖБИ
С тех пор, как железобетон стал основой практически всех зданий и сооружений, достоинства его успел оценить каждый, кто проживает в современных жилых комплексах, пользуется комфортом повседневной инфраструктуры, работает в условия производства и т. д. Среди основных преимуществ ЖБИ необходимо отметить такие факторы, как:
Прочность железобетона определяется электронным методом микроскопического анализа.
Среди недостатков изделий на основе железобетона можно выделить:
В совокупности своих характеристик в любом проявлении железобетон оказался вне конкуренции, явно превосходя любые другие материалы.
Сфера применения ЖБИ
В зависимости от конструкции, изделия востребованы в различных сферах строительства. Сборные модули позволяют механизировать процесс строительства, в то время как монолитные ЖБИ востребованы там, где сооружения не могут быть построены благодаря какому-либо разделению или унификации. Сборно-монолитные конструктивы являются универсальными в применении.
На основе ЖБИ блоков ныне строится более 80% зданий и сооружений. Большинство жилых домов по типовым проектам предполагает применение модульных конструкций, соответствующих нормам государственных стандартов. На основе железобетона возводятся не только несущие конструкции и перекрытия, стены, этажи, но и фундамент. Разнообразие форм и размеров изделий делает их универсальными элементами для любого вида строительства, позволяя снижать его себестоимость без ущерба качеству.