4.2. Железобетон
Железобетоном называется сочетание бетона со стальной арматурой, монолитно соединенных и совместно работающих в конструкции. Его использование в промышленных масштабах началось с конца XIX века, а в настоящее время это основной конструкционный материал современного индустриального строительства.
Железобетон – типичный армированный материал, в котором различают основу (матрицу) и армирующий материал. В железобетоне матрицей является бетон, который хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже – растяжению. Стальная арматура, монолитно соединенная с бетоном, воспринимает основную нагрузку при работе железобетонного элемента на растяжение. Совместная работа в железобетонных изделиях этих двух материалов возможна потому, что бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой, предохраняя сталь от коррозии. Важно и то, что бетон и сталь обладают примерно одинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения, благодаря чему обеспечивается долговечная эксплуатация железобетонных конструкций.
4.2.1. Классификация железобетонных изделий
а) В зависимости от вида армирования железобетон подразделяется на изделия:
1) с обычным армированием – арматурными стержнями, сетками или объемными арматурными каркасами;
2) с предварительно-напряженным армированием, при котором арматуру перед бетонированием изделий растягивают, закрепляя по концам различным образом. Затем изделие бетонируют, а после достижения бетоном определенной прочности арматуру отпускают. Арматура сокращается и вызывает сжатие бетона. В результате предельная растяжимость бетона в конструкции под действием эксплуатационной нагрузки увеличивается, так как деформации от предварительного сжатия суммируются с деформациями растяжения.
б) По средней плотности применяемых бетонов железобетонные изделия подразделяются на изготовляемые из:
1) особотяжелых бетонов со средней плотностью более 2500 кг/м3;
2) тяжелых со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м3;
3) облегченных бетонов со средней плотностью 1800-2200 кг/м3;
4) легких бетонов со средней плотностью 500-1800 кг/м3;
5) особолегких бетонов со средней плотностью менее 500 кг/м3.
По виду применяемых вяжущих железобетонные изделия бывают на:
1) портландцементе и его разновидностях;
2) известково-кремнеземистом вяжущем (силикатные бетоны);
смешанных вяжущих (например, цементно-известковых);
специальных вяжущих, отвечающих специальным требованиям.
в) По внутреннему строению железобетонные изделия могут быть:
- сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида (рис. 26);
Рисунок 26 - Плиты перекрытий:
а) сплошные;
б) пустотелые.
- однослойными или двух-трехслойными, изготовленными из бетонов разных видов или с применением различных материалов (например, теплоизоляционных).
г) В зависимости от назначения железобетонные изделия подразделяются на:
- изделия для жилых и общественных зданий, к которым относятся элементы фундаментов, стеновые блоки и панели, колонны, ригеля, плиты перекрытий, перегородки, элементы крыш, лестничные марши и площадки, архитектурные детали, а также объемные элементы, такие как блоки комнат и квартир (рис. 27, 28, 29 );
Рисунок 27 - Фундаментные элементы
а) блоки ленточного фундамента;
б) блоки стен подвалов.
Рисунок 28 - Виды стеновых панелей
Рисунок 29 - Типы колонн: а) колонна прямоугольного сечения;
б) колонна двутаврового сечения; в) двухветвевая колонна.
- для промышленных зданий, к которым относятся фундаменты, колонны, балки, фермы, арки, элементы перекрытий и покрытий, панели стен и перегородок, элементы крыш, сваи и др. (рис. 30);
- для инженерных сооружений, в том числе для санитарно-технических устройств (вентиляционные блоки, сантехкабины, мусоропроводы и др.), для водопроводно-канализационных сооружений (трубы, коллекторы, колодцы, резервуары и др.), для транспортного строительства (пролетные строения мостов, плитвы дорожных покрытий, элементы платформ, шпалы, опоры и др.);
- изделия общего назначения. К ним относятся трубы, опоры линий электропередач и связи, фонарные столбы, элементы оград и др.
Рисунок 30 - Фермы (а) и балки (б)