Железобетон является материалом, который состоит из стальной арматуры и бетона. Задачей бетона является защита арматуры от коррозионных процессов. Также он принимает на себя сжимающие напряжения, а арматура – растягивающие усилия. Как известно, металл устойчив к нагрузкам на растяжение, а более хрупкий бетон лучше воспримет нагрузку на сжатие.
Вода и цемент – это две основные активные составляющие любого вида бетона. За счет реакции между ними образуется цементный камень, который скрепляет зерна заполнителей в единый монолит. Между заполнителем и цементом нет никакого химического взаимодействия, поэтому заполнители также относят к инертным материалам.
Заполнитель делится на мелкий и крупный. Мелкий представляет собой щебень горных пород или известняка, а мелкий – кварцевый песок, называемый также речным. Оба типа заполнителя оказывают непосредственное влияние на структуру и свойства бетона.
В роли арматуры выступают стальные прутики или пучки проволок. Сама арматура делится на монтажную и рабочую. Рабочая располагается в нижней части изделий, которые работают на изгиб:
- Балки;
- Плиты перекрытий;
- Подошвы фундаментных блоков.
Монтажная арматура является объемным скелетом конструкции и предназначается для фиксации стержней рабочей арматуры, а также фиксации и закрепления закладных деталей и монтажных петель.
Одной из разновидностей железобетонных изделий является так называемый напряженный железобетон. Благодаря применению специальных технологических приемов в ходе производства материалов из напряженного железобетона арматуру замоноличивают в бетоне в частично растянутом виде.
Особо отметим, что несущие балки и плиты перекрытий в конструкции работают на изгиб. Прежде всего, на них приходится нагрузка конструкции пола (включая собственный вес). Также они воспринимают нагрузку от стен на каркас здания и от бытовых предметов, которые размещены на этаже.
Таким образом, нижние слои плиты перекрытия или несущей балки располагают в несколько растянутом виде, что может негативно отразиться на их надежности.
Если нижние слои панели или балки в ходе производства искусственно сжимаются, то под бытовой и конструкционной нагрузкой они находятся в нейтральной состоянии, а напряжение в них минимальное. Соответственно, проблемы, связанные с эксплуатацией конструкции, тоже сводятся к минимуму.
Процесс изготовления железобетонных изделий
Ребристые и пустотные плиты перекрытий, элементы оград, перемычки, элементы фундаментов и подвалов, а также плиты дорожных перекрытий, столбы освещения и детали колодцев изготавливаются из железобетона. Соответственно, каждое изделие будет иметь характерную для него армировочную систему, технологию изготовления и рецептуру бетона.
Плиты перекрытия и перемычки, которые работают на изгиб, производят из предварительно напряженного железобетона. Арматурные стержни устанавливаются на специальные крепления в подготовленную форму. Затем их натягивают механически с помощью домкратов, или термомеханическим путем за счет разогрева электрическим током. После этого стержни закрепляются на бортоснастке формы в натянутом положении.
Заливку бетона с последующим виброуплотнением проводят на стендах с введением газообразователей, а также на конвейерных линиях, включая способы проката или роликовое формование. После этого изделия в формах отправляют на тепловую обработку в специальные камеры. Тепловая обработка необходима для ускорения твердения бетона. Через срок от восьми до двенадцати часов после пропаривания при температуре среды от 80 до 95 градусов по Цельсию бетон набирает от 65% до 75% своей марочной прочности. 100% прочности бетон набирает через 28 суток после приготовления.
Когда бетон затвердел, напряженные арматурные стержни освобождаются от крепления на стенках формы. Стержни частично сжимают по длине, а напряжение от них передается бетону в изделии. Таким образом, в прилежащих к арматурным стержням областях появляется напряженное состояние.
Цилиндрические изделия типа стоек или колец изготавливаются методом центрифугирования. Прежде всего, в полуформу, которая размещается на стенде центрифуги, укладывают арматурные стержни. При необходимости их можно натянуть. На стержни навивают металлическую проволоку. Теперь каркас изделия готов. При помощи ложкового бетонораздатчика по всей длине полуформы бетонная смесь распределяется. Одна полуформа накрывается сверху другой, после чего центрифуга включается.
На первом этапе бетонная смесь благодаря центробежной силе распределяется у внешней ограждающей поверхности, которая имеет цилиндрическую форму. Далее наступает второй этап, в ходе которого благодаря изменяющейся частоте вращения центрифуги происходит уплотнение бетонной смеси, а также формирование изделия. Затем само изделие в распалубленном виде или в полуформах отправляют на тепловую обработку.
Ошибки, которых следует избегать при монтаже ЖБИ
Любая строительная конструкция, в том числе железобетонная, рассчитана на определенные нагрузки. При их превышении изделие может разрушиться или деформироваться. Если изделие работает на изгиб, то строительные нормы и правила устанавливают нормативно-допустимые нагрузки. При этом сама эта нагрузка предусматривает определенный запас прочности, являющийся достаточно значительным. Поэтому если ЖБИ правильно смонтировать, его разрушение полностью исключается.
Каждая строительная конструкция, включая и плиты перекрытия, рассчитана на ту или иную схему монтажа. Схемы известны строителям, и при их нарушении могут возникнуть нежелательные ни для кого последствия.
Часто требуется сделать отверстие в панели перекрытия. Если при его формировании нарушается целостность арматурного каркаса или будут разрезаны арматурные стержни, которые обеспечивают несущую способность этой панели, положительный эффект «преднапряжения» полностью исчезает. Соответственно, эта панель уже не выдержит нормативно-допустимые нагрузки.
Если сделать отверстие в панели все же необходимо, предусмотрите консольное закрепление разрезаемых панелей на промежуточную опору. В качестве такой опоры выступает перемычка или внутренняя несущая стена. После этого проведите обвязку из металлического профиля по периметру вырезанной плиты и закрепите при помощи сварки или резьбы концы арматурных стержней на этом профиле.
Транспортировка и промежуточное хранение
Как упоминалось ранее, заводские железобетонные изделия обладают высокой степенью надежности. Она зависит только от самих потребителей. До того, как изделия попадут в конструкцию и займут место, которое им предназначается, их могут подвергнуть механическим нагрузкам. Также железобетонные конструкции могут попасть в зону повышенной влажности. Также бетон подвержен биологической коррозии, а именно – образованию грибка и плесени. Учтите это при его хранении.
Повреждения могут появиться не только при транспортировке, но и при складировании или промежуточном хранении. Влага часто попадает в изделия при контакте с землей (так называемый процесс капиллярного подсоса) при атмосферных осадках (дождь, град, снег). Это приводит к ухудшению механических характеристик изделия и к развитию микрофлоры, которая вызывает коррозию.
Механические повреждения относятся к числу наиболее распространенных. При транспортировке плит перекрытия, располагающихся на деревянных брусках-прокладках, поверх них ставят бетонные блоки. Естественно, что изделие прибудет на строительную площадку уже деформированным. Это может быть раскрытие трещин шириной более 1 мм по нижней части, обнаженная арматура или отколы бетона. Если в этом виноват поставщик, изделие можно заменить. Впрочем, в большинстве случаев поставщики стараются соблюдать условия перевозки, а потому такие ситуации крайне редки.
Когда изделия попадают на склад промежуточного хранения, и когда за них уже заплатили деньги, хозяин берет на себя ответственность за условия хранения ЖБИ и их целостность. Даже если изделия куплены для применения в течение нескольких месяцев, обязательно создайте для них наиболее комфортные условия хранения.
Площадка для их складирования выравнивается, а между самой конструкцией и грунтом не должно быть контакта. Неплохо будет, если ЖБИ будут храниться под навесом или под специальной пленкой. Рекомендуется хранить плиты в горизонтальном положении, а между ними прокладывать деревянные бруски для того, чтобы снять возникающие напряжения и проветрить их.
Явные и неявные дефекты
В некоторых случаях в партии железобетонных изделий можно обнаружить плиты или блоки с явными дефектами. Некоторые виды дефектов можно устранить, а потому на качество материала они не оказывают влияния. Другие дефекты неустранимы и приведут к разрушению плиты. Часть дефектов образуется на заводе при изготовлении, часть – при транспортировке.
Если конструкция внешне не разрушена, а в ней есть лишь небольшие сколы, их можно просто заделать с помощью цементно-песчаного раствора или специализированных строительных смесей. Если дефект более серьезный (например, неправильная анкеровка монтажных петель и закладных деталей, смещение арматурного каркаса, тонкий защитный слой бетона), такие изделия лучше вернуть производителю и заменить на исправные. Впрочем, подобные дефекты обнаруживаются еще на стадии приемки техническим контролем. Если они и покидают территорию завода, то только в качестве некондиционных.
Часть заводских дефектов, как поверхностные тонкие трещины на плите перекрытия, не являются серьезными и не окажут влияния на надежность и несущую способность изделия. Такие трещины можно заделать в процессе монтажа конструкций.
Классы бетона и его свойства
В зависимости от степени плотности бетоны подразделяются на особо тяжелые, тяжелые (плотность которых колеблется от 1800 до 2500 килограмм на кубический метр), легкие и особо легкие. В зависимости от размеров заполнителя тяжелые бетоны делятся на бетоны на крупных заполнителях, а также мелкозернистые бетоны. На основе тяжелого бетона изготавливают:
- Плиты перекрытий;
- Плиты дорожных покрытий;
- Детали колодцев;
- Перемычки;
- Элементы оград;
- Элементы фундаментов и подвалов;
- Столбы освещения.
По прочности на сжатие классы бетона обозначаются коэффициентом В, по прочности на осевое растяжение – Bt, по растяжению при изгибе – Btb. Все эти показатели подразумевают 100% прочность бетона, которая достигается через 28 суток после его изготовления.
Марка бетона по средней плотности D определяется фактическим показателем массы бетона в сухом состоянии в единице объема образцов.
Марку бетона по морозоустойчивости (обозначается литерой F) определяют по количеству циклов замораживания и оттаивания бетона без изменения основных физико-технических характеристик. Минимальный показатель морозоустойчивости для бетона – 35 циклов.
Марку бетона по степени водонепроницаемости (W) нужно определять по величине давления воды, при котором не происходит ее просачивания через контрольные образцы. Нормируемые показатели качества бетона обеспечиваются подбором его состава, а также выполнением технологических режимов изготовления, уплотнения бетона и его твердения.