Про залізобетон

Зілізобетонні вироби разом із стіновими матеріалами становлять основу сучасного будівництва. Будинок починають зводити із фундаменту, який викладають із фундаментних блоків, прорізи вікон і дверей закріплюють залізобетонними перетинками, перекриття роблять із залізобетонних плит. Звідкіля взялася така практика?

Залізобетон - це матеріал, у якому з'єднані в єдине ціле сталева арматура і бетон. Бетон частково захищає метал арматури від корозії і сприймає в цьому композиті стискаючі напруги, а арматура - розтяжні зусилля: відомо, що метал добре працює на розтягнення, а відносно делікатний бетонний камінь - на стиск.

Цемент і вода є активними складового бетону - в результаті реакції між ними утворюється цементний камінь, що скріплює зерна заповнювачів у єдиний моноліт. Між цементом і заповнювачем не відбувається хімічної взаємодії, тому заповнювачі часто називають інертними матеріалами. Однак, великий заповнювач (щебінь гірських порід або вапняку) і дрібний заповнювач (кварцовий, або річковий пісок) істотно впливають на структуру і властивості бетону.

Для арматури використовують сталеві прути або пучки дроту. Арматура поділяється на робочу і монтажну. Робоча арматура розташовується в нижній частині залізобетонних виробів, що працюють на вигин: плит перекриття, балок, у підошвах фундаментних блоків. Монтажна арматура створює об'ємний кістяк залізобетонного виробу, фіксує розташування стрижнів робочої арматури, сприяє фіксації і закріпленню закладних деталей і монтажних петель.

Одним з різновидів залізобетону є напружений залізобетон. За рахунок застосування спеціальних технологічних прийомів у процесі виготовлення матеріалів з напруженого залізобетону арматура знаходиться в бетоні в частково розтягнутому виді.

Річ у тому, що плити перекритя і балка, яка несе основне навантаження в конструкції, працюють на вигин. По-перше, вони сприймають навантаження конструкції підлоги (у тому числі і власна вага); по-друге - навантаження від побутових предметів, розміщених на поверсі; по-третє - навантаження, що передається від стін на каркас будинку. Як результат, нижні шари плити перекриття або балки знаходяться в ледь розтягнутому стані, що негативно позначається на їхній надійності.

Якщо ж нижні шари панелі або балки в процесі виготовлення були штучно стиснуті („напружений” залізобетон), то під побутовим і конструкційним навантаженням вони будуть знаходитися в нейтральному стані, напруга в них буде мінімальна, що значно покращує надійність і експлуатаційні характеристики.

Виробництво Залізобетонних виробів

Плити перекриття (пустотні і ребристі), перетинки, елементи огорож, підвалів і фундаментів, плити дорожніх покрить, деталі колодязів і стовпи освітлення - усе це вироби з залізобетону. Очевидно, що кожен залізобетонний виріб має характерну для нього систему армування, рецептуру бетону і технологію виготовлення.

Плити перекриття і перетинки, що працюють на вигин, виготовляють з попередньо напруженого залізобетону. У підготовлену форму на спеціальні опори встановлюють арматурні стрижні, натягають їх (механічно, за допомогою домкратів, або термомеханічно, за допомогою розігріву електричним струмом) і закріплюють у натягнутому положенні на оснащенні форми.

При проектуванні залізобетонної конструкції головним завданням є розрахунок армування, яке виконується сталевими стрижнями. Діаметр стрижнів і характер їх розташування визначається розрахунками, арматура встановлюєтся в розтягнуті зони або в перенапружені стислі зони. Ці зони виникають при вигині будь-якого елемента. Виникає згинальний момент і поперечна сила. У типовому випадку армування виконується поздовжньою і поперечними арматурами (див. малюнок).

Заливання бетонної суміші з наступним віброущільненням можуть здійснюватися на стендах (із уведенням пустотоутворювачів) або на конвеєрних лініях, у тому числі й способами прокату або роликового формування, після чого виріб у формах відправляють на теплову обробку в спеціальні камери. Мета теплової обробки - прискорення твердіння бетону, і через 8..12 годин пропарювання при температурі середовища 80..95°C виріб набирає 65..75% своєї марочної міцності, еквівалентній 28 добі твердіння в природних умовах. Після того, як виріб затвердів, напружені арматурні стрижні звільняють від кріплення на стінках форми. Стрижні частково стискуються по довжині і напруга від них передається бетонові у виробі - у прилягаючих до арматурних стрижнів областях бетону формується напружений стан.

ЗБВ циліндричної форми (стійки, кільця і т.п.) виготовляють методом центрифугування. Попередньо в напівформу, розміщену на стенді центрифуги, укладаються арматурні стрижні (при необхідності їх натягають), на які навивається металевий дріт - формується каркас залізобетонного виробу. За допомогою ложкового бетонороздільника по всій довжині напівформи розподіляється бетонна суміш, одну напівформу накривають зверху іншою і вмикають центрифугу. На першому етапі бетонна суміш за рахунок відцентрових сил розподіляється на зовнішній поверхні циліндричної форми, яка її обгороджує. На другому етапі, за рахунок частоти обертання центрифуги, яка змінюється, відбувається ущільнення бетонної суміші й формування залізобетонного виробу. Далі виріб (у напівформах або розпалублені) відправляють на теплову обробку.

Монтаж

Будь-який будівельний виріб, у тому числі і залізобетонний, розрахований на певні навантаження, перевищення яких небажано або неприпустимо. Для ЗБВ, що працюють на вигин, будівельними нормами й правилами встановлені нормативно-допустимі навантаження. Зазначимо, що величина цих навантажень забезпечує досить значний запас надійності і, при правильному монтажі конструкції, руйнування залізобетонного виробу практично неможливе.

Кожна будівельна конструкція (у тому числі й плита перекриття) розрахована на певні схеми монтажу. Ці схеми відомі будівельникам, а порушення їх може призвести до небажаних наслідків. Дуже часто виникає необхідність зробити отвір у панелі перекриття, і якщо при його формуванні буде порушена цілісність арматурного каркасу панелі, або, що не менш важливо, будуть розрізані арматурні стрижні, що забезпечують опорну здатність цієї панелі, то позитивний ефект перенапруження буде практично повністю усунутий. Подібна ушкоджена панель не буде відповідати шкалі нормативно-припустимих навантажень.

Якщо ж зробити отвір у панелі все-таки треба, то необхідно передбачити консольне закріплення панелей, що розрізаються, на проміжну опору (наприклад, на внутрішню опорну стіну або на перемичку) і виконати обв'язку з металевого профілю по периметру вирізаної частини плити з закріпленням (різьбовому або зварюванням) на цьому профілі кінців арматурних стрижнів.

Зберігання

Уже згадувалося, що заводські залізобетонні вироби мають високий ступінь надійності і лише від самих споживачів залежить, чи знизиться ця надійність надалі. ЗБВ, до того, як потраплять у конструкцію і займуть призначене їм місце, можуть бути піддані дії зайвих механічних навантажень або зберігатися в умовах підвищеної вологості. Крім того, бетон піддається біологічній корозії (появі цвілі, грибка й ін.), що необхідно враховувати при його зберіганні.

Ушкодження ЗБВ можуть відбуватися як при їхньому транспортуванні (доставці), так і при їхньому складуванні (проміжному збереженні). Волога звичайно попадає у вироби при контакті з землею (капілярне підсмоктування) або атмосферними опадами, що може призвести як до погіршення механічних характеристик ЗБВ, так і до розвитку на ньому корозіюючої мікрофлори.

Найбільш розповсюджений вид ушкоджень - механічні. Наприклад, при транспортуванні плит перекриття (покладених, як і потрібно, на дерев'яні бруски-прокладки) зверху них були поставлені бетонні блоки. Як результат, плита була доставлена на об'єкт деформованою: з розкриттям тріщин шириною більш 1 мм по нижній частині, з відколами бетону й оголеною арматурою. Якщо недбале транспортування відбулося з вини постачальника, то подібні ЗБВ повинні бути замінені. Але постачальники, як правило, дотримуються умов перевезення, і таких випадків практично не виникає.

Але коли залізобетонні вироби надходять на місце проміжного складування, коли за них уже сплачені кошти і вони прийняті замовником, то господар повинен сам належним чином піклуватися про зберігання залізобетонних виробів. Навіть якщо ЗБВ придбані з метою використання через декілька тижнів або місяців, то однаково для них необхідно забезпечити певні комфортні умови зберігання. Майданчик для їхнього складування повинен бути рівним; між залізобетонними виробами і ґрунтом не повино бути контакту; бажана наявність навісу або плівки, що укриває виріб. Плити перекриття бажано зберігати горизонтально (у “робочому положенні”), прокладаючи між ними дерев'яними бруски для провітрювання і для зняття напруг, які виникають.

Дефекти

Іноді в придбану партію попадають ЗБВ з явними дефектами. Деякі з цих дефектів легко усуваються і не можуть вплинути на якість залізобетонних виробів, деякі - не підлягають ремонту і мають "летальний" характер. Іноді дефекти мають заводське походження, часто вони виникають через неправильне транспортування, особливо коли їх вивозять самостійно.

Якщо ЗБВ зовні не зруйнований, а присутні лише незначні пошкодження, то їх досить нескладно відремонтувати цементно-піщаним розчином або спеціальними ремонтними сумішами. Якщо ж дефект серйозний (зсув арматурного каркаса, невірна анкеровка заставних деталей і монтажних петель, тонкий захисний шар бетону), то подібні залізобетонні вироби підлягають поверненню виробникові і їх наступній заміні. Але, як правило, подібні "дефектні" ЗБВ виявляють ще під час прийомки технічним контролем, і, якщо вони і виходять за межі заводу, то тільки як некондиційні.

Деякі заводські дефекти (наприклад, сітка поверхневих тонких тріщин на плиті перекриття) не носять "летального" характеру і не впливають на надійність ЗБВ. Подібні дефекти усувають у процесі монтажу залізобетонних виробів.

Класи

По щільності бетони підрозділяють на такі класи: особливо важкі, важкі (щільність D = 1800..2500 кг/куб.м ), легкі й особливо легкі. За розмірами заповнювача важкі бетони підрозділяють на бетони на великих заповнювачах і дрібнозернисті бетони. Плити перекриття, плити дорожніх покрить, перемички, елементи огорож, підвалів і фундаментів, деталі колодязів і стовпи освітлення виготовляють на основі важкого бетону.

Класи бетону по міцності на стиск (B), осьове розтягання (Вt ), розтягання при вигині (Btb), характеризуються відповідною міцністю бетонів базового розміру у встановленому проектному віці (як правило - 28 діб). Залежність показників міцності важкого бетону від його класу визначається по відповідних таблицях.

Марка бетону по середній щільності (D) визначається фактичним показником маси бетону в сухому стані в одиницях об'єму зразків (кг/куб.м).

Марка бетону по морозостійкості (F) визначається кількістю поперемінних циклів заморожування і розмерзання в різних середовищах, що витримують контрольні зразки без зниження міцності на стиск більше регламентованої (F повинна бути не меншою 35).

Марка бетону по водонепроникності (W) визначається величиною тиску води, при якому не спостерігається її просочування через контрольні зразки.

Нормовані показники якості бетону повинні бути забезпечені підбором його складу, виконанням технологічних режимів готування, ущільнення бетонних сумішей, затвердіння бетонних виробів і контролюватися на виробництві.