44 Вопрос Общие сведения о железобетоне

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура, совместно работающие в конструкции. Как уже указывалось, бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо - растяжению; стальная же арматура хорошо работает на растяжение.

Балка лежащая на двух опорах и нагруженная сверху, испытывает в верхней зоне сжатие, а в нижней растяжение. Прочность балки, изготовленной только из бетона невелика, из-за малой сопротивляемости бетона растяжению. Разрушение балки наступает уже при небольшой нагрузке. При наличии же в нижней растянутой зоне стальной арматуры балка способна выдерживать значительную нагрузку. Совместная работа арматуры и бетона обусловлена большими силами сцепления между ними при равных величинах температурных деформаций. При этом стальная арматура в плотном бетоне хорошо защищена от коррозии.

Железобетонные конструкции по возведению конструкций. При этом строительная площадка превращается в монтажную, значительно сокращается трудоемкость бетонных и железобетонных работ, повышается их качество, а также резко ускоряются темпы строительства и снижается его стоимость.

Железобетонные изделия и конструкции изготовляют как с обычной, так и с предварительно напряженной арматурой. Обычный способ армирования (укладка стальных стержней, сеток или каркасов зону растяжения) не предохраняет изделие в процессе эксплуатации от появления в нем трещин. В эти трещины проникают влага и газы, которые вызывают способу изготовления разделяют на монолитные и сборные. Монолитные железобетонные конструкции возводят непосредственно на строительных площадках. Обычно их применяют в зданиях и сооружениях трудно поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, транспортные и другие сооружения).

Однако при их возведении затрачивается большое количество ручного труда и материалов на изготовление опалубки, подмостей и т.д. Значительные трудности возникают при бетонировании монолитных конструкций в зимнее время.

Сборные железобетонные конструкции значительно экономичнее монолитных, так как их выполняют на специализированных заводах и полигонах с рационально организованным высокомеханизированным технологическим процессом производства. Применение сборных железобетонных конструкций, по сравнению с монолитными, позволяет сократить расход стали , устранить нерациональное использование опалубки и поддерживающих лесов, перенести со строительной площадки на завод большую часть работ коррозию арматуры. Кроме того, с появлением трещин увеличивается прогиб изделия. Однако если до нагружения конструкции расчетными нагрузками предварительно сжать бетон, то опасность появления трещин в растянутой зоне конструкции резко снижается. Предварительное сжатие бетона осуществляют путем натяжения арматуры.

Различают два основных вида железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой: с натяжением арматуры до и после бетонирования. В первом случае арматуру предварительно растягивают и концы ее закрепляют на упорах фермы, затем укладывают бетонную смесь. После того как бетон приобретет определенную прочность, концы арматурных стержней освобождают от упоров, и арматура, стремясь вернуться в первоначальное ненапряженное состояние, сжимает бетон. Во втором случае изготовляют железобетонные конструкции с продольными каналами, куда затем пропускают арматурные стержни, которые растягивают, и их концы закрепляют анкерными устройствами на торцах конструкции. После этого каналы заполняют цементным раствором для защиты стальной арматуры от коррозии.

Применение железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой позволяет снизить массу конструкций, повысить их трещиностойкость и долговечность, а также сократить расход стали.

Производство железобетонных изделий

Технология железобетонных изделий. Производство железобетонных изделий включает следующие основные технологические процессы: приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры и армирование изделий, формование, тепловлажностная обработка и отделка поверхностей.

Изготовление арматуры. Обычную ненапрягаемую арматуру из сварных сеток и каркасов изготовляют в арматурном цехе заводов железобетонных изделий. Арматуру очищают от окалины и режут на стержни заданной длины. Затем стержням гнутьем на станках придают требуемую форму и сваривают точечной сваркой.

Формование изделий. Процесс формования железобетонных изделий состоит из следующих основных операций: очистки, сборки и смазки форм, укладки в форму арматуры, укладки в форму бетонной смеси и ее уплотнения.

Тепловлажностная обработка изделий. Для ускорения твердения бетона свежесформованные изделия подвергают тепловлажностной обработке: пропаривание при нормальном давлении и температуре 70⁰-100⁰С в камерах непрерывного или периодического действия. При этом за 8 - 14 ч бетон изделий приобретает прочность, равную примерно 70 % марочной. Может применяться также контактный обогрев (от нагреваемых поверхностей форм) или запаривание в автоклаве, где создают давление насыщенного пара 0,8 - 1,2 МПа (изб.) - в течение 8 - 10 ч получают изделия с высокой прочностью и долговечностью.

Отделка лицевых поверхностей изделий: фактурная обработка поверхностного слоя конструктивного бетона, отделка цветными растворами и бетонами, отделка слоем песка, дробленого камня и стекла, облицовка керамическими и стеклянными плитками и др.

Способы производства железобетонных изделий

На современных предприятиях производства сборного железобетона применяют следующие способы производства: стендовый, поточно-агрегатный, конвейерный, кассетный и непрерывного вибропроката.

При стендовом способе производства крупногабаритные железобетонные изделия изготовляют в неподвижных формах на плоских стендах или матрицах, а технологические механизмы и агрегаты перемещаются от поста к посту и последовательно на каждом посту выполняют соответствующие операции. Этот способ требует больших производственных площадей.

При поточно-агрегатном способе производства формуемые железобетонные изделия перемещают по потоку от одного технологического поста к другому при помощи транспортных средств. На каждом посту установлено стационарное оборудование - агрегаты, выполняющие отдельные технологические операции. Для этого способа требуются наибольшие производственные площади, капитальные затраты и время.

При конвейерном способе производства формуемые на поддонах-тележках железобетонные изделия перемещаются по технологическому потоку с заданным принудительным ритмом. Этот способ характеризуется максимальным расчленением производственного процесса на отдельные операции и применяется только на заводах большой мощности, выпускающих небольшой ассортимент изделий.

Кассетный способ - качественно новая форма стендовой технологии, получившая широкое развитие в производстве железобетонных изделий для крупнопанельного домостроения. Основной особенностью кассетного способа производства является вертикальное формование изделий в стационарных кассетных установках, состоящих из нескольких вертикальных металлических форм - отсеков. В каждый отсек помещают арматурный каркас, после чего его заполняют бетонной смесью. Уплотняют смесь навесными или глубинными вибраторами

Этот способ обеспечивает более высокую производительность труда, требует меньших производственных площадей, расхода пара и электроэнергии.

Способ непрерывного вибропроката. Это полностью механизированный и автоматизированный процесс производства железобетонных изделий, выполняется на установке непрерывного действия - вибропрокатном стане. Вибропрокатный стан представляет собой движущийся конвейер, состоящий из формующей ленты , натяжной и приводной станций, формующей и калибрующей секции, а также секции тепловой обработки. На непрерывно движущуюся формующую ленту, выполненную из объемных или плоских пластин, распылителем наносят смазку, после чего укладывают арматурные каркасы и подается бетонная смесь. Бетоноукладчик равномерно распределяет ее по ширине формующей ленты. Уплотнение происходит за счет вибрации вибробалки, расположенной под формующей лентой.