Железобетон – главный современный строительный материал

Изобретателем железобетона в 1867 году стал французский садовод Жозеф Монье. Его не устраивали деревянные кадки для растений, и Монье решил использовать бетонные. Однако последние надежд не оправдали, поскольку корни растений разрушали стенки.

Что такое железобетон?

Понятие и историческая справка

Железобетон – композиционный материал, получаемый путем соединения стального каркаса и бетона. Такая комбинация позволяет использовать достоинства обоих материалов и компенсировать недостатки.

Бетон – искусственный камень отличается высокой стойкостью к сжатию, но низкой к растяжению, что объясняет относительную его хрупкость. Металл обладает прекрасной стойкостью к растяжению, но не отличается стойкостью к сжатию. Стальной каркас, залитый бетоном, обладает устойчивостью и к растяжению, и к сжатию.

Виды по технологии изготовления

Различают несколько видов изделия, что связано не столько со свойствами, сколько с технологией изготовления .

  • Монолитный – железобетон, получаемый непосредственно на строительной площадке. Типичный пример такой конструкции – фундамент, причем как дачного домика, так и высотного здания. В подготовленный котлован устанавливают опалубку, монтируют арматуру в соответствии с нагрузкой и заливают бетоном. Характеристики конструкции зависят от марки бетонной смеси и количества арматуры.
  • Сборный железобетон изготавливается на заводской площадке. Для этого арматуру закрепляют в специальной форме и туда же заливают бетон. Готовое изделие, уже достигшее нужной степени твердости, транспортируется на строительную площадку и собирается.
  • Сборно-монолитный железобетон означает, что сборные конструкции, изготавливаемые на заводе, играют роль несъемной опалубки. На практике так называют строительство, где часть конструкций производится монолитным способом, а часть – перекрытия, например, сборным.

Преимущества и недостатки

Прочность и стойкость к нагрузкам – главное достоинство материала. Монолитная или сборная конструкция намного превосходит каркасную и по прочности, и по надежности. Есть и другие достоинства.

  • Долговечность – соединение стали, и строительного камня создает крайне устойчивую конструкцию. Железобетонные строения относятся к самым долговечным.
  • Пожаростойкость – оба материала не горят и не поддерживают горения.
  • Химическая инертность – весьма немаловажное качество не только для промышленных объектов, но и для жилых. Не менее значима и биологическая стойкость: ни бетон, ни сталь, никогда не станут жертвами грызунов и большинства грибков.
  • Технологичность – железобетонной конструкции можно придать любую, физически возможную форму.
  • Низкая стоимость – и монолитные, и сборные конструкции имеют минимальную себестоимость.
  • Наличествуют и недостатки.
  • Невысокая прочность – показатель неудовлетворителен именно по сравнению с массой. Такая же конструкция, например, отлитая из металла, прочность имела бы намного выше.
  • Скорость изготовления – сборные элементы достигают твердости на заводе, монолитные – прямо на строительной площадке. И в том, и в другом случае процесс занимает немало времени.

Введение арматуры заметно повышает теплопроводность. При прочих равных условиях железобетон обладает более низкими теплоизоляционными свойствами.

Сказать, что железобетон – основа современного строительства. значит, ничуть не преувеличить положение вещей. Высотные здания и коттеджи, фундамент гаража и гидротехнические сооружения, бассейн и промышленный цех – везде в основе лежит железобетон.

Следующее видео содержит примеры расчета монолитного железобетона и построение в КП модели будущего изделия из него:

Состав и свойства

Железобетон состоит из железа и бетона. Однако эти две его составляющиеся распределены неравномерно.

Главным образом каркас должен размещаться на участках, подвергаемых максимальному растяжению. Соответственно, перед изготовлением какой-либо продукции – фундамент, свая, плита, колонна, необходимо рассчитать нагрузку на будущую конструкцию и ее распределение.

Виды арматуры

По назначению

По назначению арматуру разделит на следующие группы:

  • рабочая арматура;
  • воспринимающая нагрузку, то есть, подвергающаяся наибольшему растяжению;
  • распределительная, позволяющая передать часть нагрузки равномерно по всей арматуре.

Кроме того, устройство каркаса должно учитывать температурные, усадочные, транспортные и другие нагрузки.

По технологии изготовления

По технологии изготовления используют следующую классификацию:

  • стержневая – к ней относится арматура любого диаметра и вида – собственно стержень, прутки, мотки, которую допускается подвергать упрочнению в холодном или нагретом состоянии. Изготавливается горячей прокаткой;
  • арматурная проволока – производится волочением в холодном состоянии. Используется для нее низкоуглеродистая сталь – B-1, или прочная высокоуглеродистая класса В-П. Последнюю обычно применяют для получения блоков напряженного бетона. Оба вида арматуры могут быть гладкими или рифлеными.

Также может использоваться и канатная проволока, свитая из 2 или 3 прядей.

Особая категория

В особую категорию стоит выделить сборные конструкции из напряженного бетона. Понятно, что для максимально качественного взаимодействия материалов друг с другом сталь должна быть плотно охвачена бетоном. Это достигается за счет уплотнения смеси при заливке.

Но ведь коэффициент растяжения у стали и камня разный, и при возникновении нагрузки, сталь, растягиваясь, волей-неволей растягивает и бетон. Камень при этом трескается. Явление это закономерное, и если трещины не превосходят стандартные размеры, недостатком не считаются.

Однако стойкость к растяжению можно повысить, если устанавливать арматуру растянутую. Для этого в форму стержни и прутки закладываются под соответствующей нагрузкой – механической, электротермической, электромеханической. Когда бетон отвердеет, нагрузка снимается.

Сталь при этом в некоторой степени сжимается, сжимая заодно и схватившийся бетон. В результате, когда конструкция попадает под настоящую расчетную нагрузку, уже адаптированный бетон не трескается. Такой материал используют на объектах, где от железобетона требуется особо высокая прочность на сжатие и стойкость.

Общее количество арматуры характеризуется коэффициентом армирования и вычисляется как соотношение площади сечения арматуры на площадь сечения бетона.