Бетон и арматура

Во многом прочность железобетонной конструкции обусловлена видом используемого в нем материала (конструкционного бетона и арматуры).

Среди конструкционных бетонов различают:

· тяжелый, средней плотности свыше 2200 кг/м³ включительно;

· мелкозернистый, средней плотности свыше 1800 кг/м³;

· легкий, плотной и поризованной структуры;

· ячеистый;

· специальный бетон (напрягающий).

Основным показателем бетона является класс прочности на сжатие, который устанавливается на основании испытаний стандартных образцов (бетонных кубов) в возрасте 28 суток. В зависимости результатов от полученных испытаний различные бетоны имеют различную степень сопротивления сжимающим нагрузкам, что и определяется их классом. Чем выше класс бетона, чем прочнее будет конструкция.

Большинство несущих конструкций выполняют из тяжелого бетона класса прочности В 15-В30.

По способу изготовления ж/б конструкции можно разделить на сборные, монолитные и сборно-монолитные. Наиболее распространены монолитный и сборно-монолитный способ возведения железобетонных конструкций, значительно сокращающие транспортные и монтажные расходы, а также исключающие простои из-за несвоевременного поступления сборных элементов на строительную площадку.

Монолитные железобетонные конструкции возводят с использованием специальных форм – опалубки, в которую и помещают арматуру и бетон. Опалубка снимается после того как бетон застынет и наберёт достаточную прочность. Использование современных опалубочных систем позволяет создавать конструкции практически любых конструктивных и архитектурных форм. Широко распространено использование монолитного железобетона в многоэтажных зданиях башенного типа.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой сочетание сборных элементов (колонн, панелей, ригелей и др.), изготавливаемых на заводах (рис.3) и монолитного бетона укладываемого на месте строительства. Часто сборные элементы служат опалубкой для монолитного бетона. Пример сборно-монолитного строения представлен на рис.4. В этом случае вертикальные конструкции здания выполнены из сборного железобетона, а горизонтальные – перекрытия из монолитного.

Рис.3. Изготовление сборных железобетонных элементов на заводах ЖБИ

Рис.4. Строительство здания методом сборно-монолитного возведения

Арматура в железобетонных конструкциях принимается в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также условий эксплуатации зданий и сооружений.

В основном используется арматура следующих видов:

· горячекатная гладкая и периодического профиля диаметром 6-40мм (класс А);

· термомеханически упрочненная периодического профиля диаметром 6-40 мм (класс А);

· холоднодеформируемая периодического профиля диаметром 3-12 мм (класс В);

· арматрурные канаты диаметром 3-15 мм (класс К).

Многообразие видов конструкций определяет необходимость выбора для каждой из них соответствующей стали для изготовления арматуры. Арматурная сталь отличается прочностью и пластичностью. По прочности различают арматуру 7 классов. Чаще всего используется следующая арматура: А400(А-III, А400С), А500(А500С), А300 (А-II).

Классификацию арматуры в железобетоне можно рассмотреть по ряду признаков.

По виду арматуру можно разделить на гибкую и жесткую.

Гибкая арматура представляет собой стальные стержни круглого или периодического профиля. Сваренные или связанные сетки и объемные каркасы из отдельных прутьев тоже считаются гибкой арматурой (рис.5.).

Рис.5. Примеры гибкой арматуры

Несущая (жесткая) арматура представляет собой прокатную профильную сталь (обычно используются профили-уголок, двутавр, швеллер), которая используется в особо ответственных сооружениях, где возникают значительные нагрузки (рис.6, в).

Рис.6.Виды арматуры, используемой при армировании ж/б элементов: а) каркасы и сетки; б) сварка стержней арматуры; в) балка с жесткой арматурой (двутавр); г) колонна с несущим арматурным каркасом; д) сварной несущий арматурный каркас балки.

По характеру работы, и соответственно по расположению в элементе, различают рабочую арматуру, устанавливаемую в конструкцию по расчёту для восприятия основной части растягивающих усилий (располагается по длине элемента, поэтому её называют также продольной), и распределительную (поперечная, конструктивная), которая устанавливаются по конструктивным соображениям и предназначена для образования каркасов и сеток совместно с рабочей арматурой (рис.7).

N

Продольная арматура

N

поперечная арматура

продольная арматура

Рис.7. Расположение рабочей и конструктивной (продольной) арматуры в колонне квадратного сечения

Таким образом, в зависимости от воспринимаемых нагрузок арматура может быть:

• продольной, воспринимает растягивающие напряжения, и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне железобетонных конструкций. В конструкциях, воспринимающих сжимающие усилия, продольная арматура воспринимает часть нагрузки, работая с совместно с бетоном.
• поперечной, препятствует образованию наклонных трещин от возникающих косых скалывающих напряжений вблизи опор; а также и связывающая бетон сжатой зоны с арматурой в растянутой зоне.
• напрягаемой, подвержена предварительному натяжению. Натяжение арматуры предотвращает образование трещин; уменьшает прогибы; снижает расход арматурной стали и собственную массу железобетонной конструкции. Используется в предварительно-напряженных конструкциях.

В последние годы обычная стальная арматура частично заменяется новым видом арматуры – стеклопластиковой композитной арматурой (базальтопластиковая). Идея применения новых материалов для армирования бетонных элементов появилась по причине некоторых недостатков стальной арматуры, среди которых - подверженность обычной и химической коррозии, значительный большой вес, электропроводность, высокая теплопроводность, стоимость металла.

По своему составу, композитная полимерная арматура делится на стеклопластиковую и базальтовую. Композитная базальтопластиковая арматура имеет ещё большую прочность, чем стеклопластиковая, но она значительно дороже.

Преимущества композитной арматуры:

1. Прочность на разрыв в 3 раза выше прочностных характеристик стальной арматуры класса АIII (показатель предела прочности металлической арматуры - 390 МПа, композитной − не менее 1000 МПа);

2. Не подвержена коррозии.;

3. Стойкая к агрессивным средам;

4. Высокие упругими свойствами;

5. Диэлектрична;

6. Легче металлической арматуры в 9 раз, при равнопрочной замене.

7. Удобна при изготовлении конструкций (возможность использования любой длины).

Интерес к неметаллической арматуре возник в середине XX столетия в связи с необходимостью совершенствования существующих материалов. Конструкции, находившиеся в агрессивных средах, требовали поиска новых решений, для обеспечения большей долговечности конструкций. По этой и другим причинам появились первые идеи о замени стали на
неметаллическую арматуру. Для этих целей было разработано щелочестойкое стеклянное волокно диаметром 10-15 микрон, пучок которой объединялся в монолитный стержень посредством синтетических смол (эпоксидной, эпоксифенольной, полиэфирной и др.). В СССР (Минск, Москва, Харьков) была разработана непрерывная технология изготовления такой арматуры диаметром 6 мм из щелочестойкого стекловолокна малоциркониевого состава марки Щ-15 ЖТ, подробно исследованы ее физико-механические свойства. Были исследованы элементы, работающие в различных напряженно-деформируемых состояниях и сделаны выводы о перспективах применения такой арматуры в реальных конструкциях.

Так, в 70-х годах XX века неметаллическая арматура была применена в конструкциях из лёгких бетонов (ячеистых бетонов, арболита и др.), а также в фундаментах, сваях, балках и ригелях эстакад, плитах крепления откосов и ряде других конструкций. На данный момент полимерная арматура (FRP-Rebar-Fiber Reinforced Plastic Bar – полимерная арматура, упрочненная непрерывным волокном) используется в различных видах строительных объектов (здания различного назначения, мосты, дорожное строительство), как нашей страны, так и ряда преуспевающих в строительной отрасли стран.

Однако ей присущи и недостатки. Стеклопластиковую арматуру нельзя применять в несущих конструкциях и перекрытиях к которым предъявляются требования по огнестойкости. Предельная длительная рабочая температура стеклопластиковой арматуры в толще бетона составляет 200 C°. Ввиду этого, ее применение ограничено областями строительства, не подверженных воздействию фактора высокотемпературного нагрева. Ограничительным фактором базальтопластиковой арматуры является присущая ей капиллярная гидро деструкция (происходит разрушение стеклянных волокон арматуры поверхностным натяжением воды на соединении двух сред вода/воздух). Это свойство ограничивает использование стеклопластиковой арматуры в укреплении береговой линии, бетонных емкостных сооружений и других конструкциях которые используются в условиях соприкосновения двух сред воды и воздуха.

Железобетонные конструкции

По способу возведения бывают: 1) Монолитные 2) Сборные 3) Сборно-монолитные

По виду используемой арматуры: 1) С гибкой арматурой (стержневой) 2) С жесткой арматурой (жесткой) из прокатной профильной стали

По виду используемого бетона: 1) С использованием тяжелого бетона (на тяжелых заполнителях) 2) С использованием легкого бетона (на пористых заполнителях) 3) Ячеистые бетоны (пено и газобетон)

Дата добавления: 2014-01-07