Бетон и железобетон: Бетон и железобетон 2006 №01-04

Содержание

Бетон и железобетон 2006 №01-04

Бетон и железобетон 2006 №1

Бетоны

Баженов Ю.М., Мохов В.Н., Бабков В.В. Количественнаяхарактеристика ударной выносливости цементных бетонов

Пшеничный Г.Н. Влияние давления окружающей среды на твердение и свойства цементного камня

Арматура

Тихонов И.Н., Гуменюк В.С., Мешков В.З., Кириленко О.М. Современные требования к арматуре, поставляемой в мотках

Дьячков В.В. Прочность и деформативность резьбовых механических соединений арматуры

В помощь проектировщику

Изотов Ю.Л., Изотова Т.Ю. Расчет внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения при малых эксцентриситетах

Краковский М.Б. О выборе наиболее опасных сочетаний усилий при расчете железобетонных конструкций

В помощь строительным лабораториям

Манукян Л.А. Определение напряжений в бетонных обделках подземных сооружений, пройденных в сложных геотехнических условиях

Долговечность

Овчинников И. Г., Инамов Р.Р., Гарибов Р.Б. Модель деформирования и расчет сжато-изогнутой железобетонной балки в условиях сульфатной агрессии

Библиография

Батраков В.Г. Новая книга о модификаторах бетона

Бетон и железобетон 2006 №02

Бетоны

Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Дондуков В.Г. Модифицированные высокопрочные мелкозернистые бетоны с улучшенными деформационными характеристиками

Пшеничный Г.Н. К вопросу о контактной зоне бетона и железобетона

В помощь проектировщику

Зулпуев А.М. Построение аппроксимирующей зависимости «напряжение-деформация» для бетона

Попеско А.И., Анцыгин О.И., Дайлов А.А. Инженерный метод расчета усиленных железобетонных стержней с коррозионными повреждениями

Положнов В.И., Трифонов В.И., Положнова.В. Оценка трещинообразования в преднапряженных настилах, армированных мягкими сталями

Грановский А.В., Киселев Д.А., Аксенова А.Г. Об оценке несущей способности анкерных креплений

Теория

Лордкипанидзе М. М. Механизм деформирования бетона и твердых тел при повторных нагрузках в поверхностно-активных средах

Шишов И.И. Определение жесткостей железобетонной плиты

Мирсаяпов Ил. Т. Модель усталостного разрушения железобетонных изгибаемых элементов с большим пролетом среза

Бетон и железобетон 2006 №03

Арматура

Тихонов И.Н., Мешков В.З., Судаков Г.Н. О нормировании анкеровки стержневой арматуры

Конструкции

Мухамедиев Т.А., Кудинов О.В. Увеличение этажности сборных крупнопанельных зданий

Корнилов В.Г. Каркасные здания с преднапряжением в процессе монтажа

Бетоны

Тотурбиев Б.Д., Порсуков А.А. Жаростойкое композитное вяжущее

Зоткин А.Г. Влияние расхода цемента на эффективность минеральных добавок в бетоне

Теория

Попеско А.И., Анцыгин О.И, Дайлов А.А. Новый метод расчета несущей способности железобетонных конструкций, работающих в условиях газовой коррозии

Мирсаяпов Ил. Т. Усталостное сопротивление изгибаемых элементов действию поперечных сил при средних пролетах среза

Косухин М.М., Шаповалов Н.А. Теоретические аспекты механизма действия суперпластификаторов

Зарубежный опыт

Феррари Г, Сурико Ф. Самоуплотняющийся бетон для моста «Калатрава» в Венеции

Коробов Н.В., Евстигнеев А.Ю., Старчуков Д.С. Новыетехнологии в области производства бетонов

Бетон и железобетон 2006 №04

Конструкции

Семченков А.С., Шапатин В.В., Ребров В.Ф., Романчин С.И.Русский дом из ПЭЭЭНДТ бетонов «минеральное дерево»

Арматура

Тихонов И.Н., Гуменюк В.С. Анализ требований СП 52-101-2003 к арматуре класса прочности 500 МПа

Бетоны

Тотурбиев Б.Д., Порсуков А.А. Корундовый жаростойкий бетон с повышенными эксплуатационными свойствами

Пшеничный Г.Н. К вопросу о» саморазрушении” бетона

В помощь проектировщику

Мухамедиев Т.А., Старчикова О.М. Расчет прочности сталежелеэобетонных колонн с использованием деформационной модели

Попеско А. И., Анцыгин О.И., Дайлов А.А. Расчет усиленных под нагрузкой железобетонных стержней с коррозионными повреждениями

Нугужинов Ж.С. Модифицированная расчетная модель железобетонной балочной конструкции

Ярцев В.П., Воронков А.Г., Жариков А.В. Влияние состава на долговечность мелкозернистых бетонов

Наши юбиляры

К 60-летию А.С.Семченкова

В.Г.Батракову — 75 лет

Бетон и железобетон « Строительное производство

Бетоном называется сложный искусственный каменный материал. Он приготовляется в виде смеси: цемента 150 — 300 кг, песка 0,4 — 0,5 м3 и щебня (или гравия) 0,85 — 0,90 м3 на 1 м3 бетона. Вода для затворения смеси добавляется в размере 60 — 90% от веса цемента.

Из бетонной смеси, уложенной в специальные формы (опалубку), получаются бетонные конструкции разнообразных видов и назначения. Если в опалубку перед укладкой бетонной смеси укладывается стальной каркас-арматура, то получается железобетонная конструкция. В зависимости от объемного веса инертных заполнителей, т. е. в зависимости от веса щебня ( или гравия) и песка, бетоны могут быть тяжелыми — от 2200 до 2500 кг/м3, облегченными — 1800 — 2200 кг/м3, легкими — до 1800 кг/м3 и особо легкими и ячеистыми — до 1200 кг/м3.

По прочности тяжелые бетоны разделяются на 10 марок (от 25 до 600 кг/см2), легкие на 9 марок (от 15 до 300 кг/см2) и особо легкие и ячеистые на 9 марок (от 5 до 150 кг/см2). Марка бетона определяется по пределу прочности на сжатие соответствующего образца из бетона в 28-дневном возрасте.
Существенно влияет на прочность бетона соотношение в нем воды и цемента, т. е. водоцементный фактор. От величины водоцементного фактора зависит степень разжижения бетона, т. е. его консистенция. По консистенции бетон разделяется на жесткий, пластичный и литой. Жесткий и пластичный бетоны применяются, как правило, при бетонировании массивных бетонных сооружений или крупных их конструкций. Литой бетон применяется при бетонировании тонких стенок и других густоармированных ажурных конструкций. От консистенции зависит прочность отвердевшего бетона. При равном расходе цемента на 1 м3 смеси бетонные конструкции из жесткого бетона будут иметь на 15 — 20% большую прочность, чем из литого, и на 10 — 15%, больше чем из пластичного.

Количество цемента, инертных заполнителей, а также водоцементный фактор устанавливаются расчетно-опытным путем при проектировании бетонных конструкций. Схватывание бетонной смеси начинается через 0,8 — 1,5 часов и заканчивается примерно через 12 часов после ее затворения. Твердение бетона в конструкциях при плюсовой температуре и нормальных влажностных условиях продолжается до 28 и более дней. Сроки твердения бетона до расчетной прочности принимаются в зависимости от условий производства работ, проектируемых сроков нагрузки на сооружение или его отдельные конструкции и интенсивности твердения применяемых цементов и добавок, ускоряющих или замедляющих процессы схватывания и твердения бетона.

Бетонная смесь может быть приготовлена непосредственно на строительной площадке, либо может быть получена с районных бетонных заводов, принадлежащих совнархозам или строительным организациям. В последнем случае бетонная смесь называется товарным бетоном.

На месте строительства из бетонной смеси изготовляются разнообразные бетонные и железобетонные конструкции и части зданий и сооружений. Бетон и железобетон в этом случае называют монолитным, а конструкции, выполненные на месте, — монолитными.

Опалубка монолитных бетонных конструкций может быть изготовлена из досок непосредственно на месте бетонирования конструкций либо собрана из сборных щитов заводского изготовления. Последняя является более совершенным видом опалубки. Еще более совершенной является металлическая инвентарная опалубка, которая используется обычно при серийном изготовлении бетонных конструкций, т. е. на специальных заводах и полигонах. Опалубка разделяется также на стационарную, т. е. неподвижную, и скользящую. Скользящая опалубка применяется при бетонировании гладких прямоугольных и цилиндрических конструкций: резервуаров, силосных башень, элеваторов и т. п.

Вместо деревянной и металлической опалубки крупных и массивных железобетонных конструкций применяются также железобетонные плиты — оболочки, которые одновременно служат облицовкой этих конструкций.

Длительный период твердения монолитного бетона (28 и более дней) в конструкциях приводит к задержкам в строительном производстве и вызывает некоторое удорожание его стоимости. Поэтому в крупных городах и промышленных центрах, а также на крупных стройках при наличии надлежащих для этого условий целесообразно применять только сборные бетонные детали и конструкции, изготовленные на специальных заводах. Бетонные и железобетонные конструкции заводского изготовления называются сборными, а отсюда возникло и общее их название — сборный бетон и сборный железобетон.

Для улучшения строительных качеств бетона в него закладывают стальной каркас-арматуру, в результате чего бетон превращается в железобетон. Арматура может быть трех видов:
а) штучная,
б) в виде арматурных каркасов (пакетов),
в) в виде арматурных ферм.

Штучная арматура делается из круглых стальных прутков толщиной от 6 до 30 мм. Пруткам придаются предусмотренные проектом конфигурация и размеры. Между собой отдельные прутки скрепляются вязальной проволокой либо соединяются электросваркой.

Арматурные каркасы делаются также из круглых стальных стержней периодического сечения толщиной от 30 до 120 мм. Стержни каркаса соединяются между собой электросваркой. Размеры и конфигурация каркаса определяются проектом.

Арматурные фермы проектных видов и размеров выполняются из профильного стального проката: двутавров, швеллеров, уголков и стальных листов. Отдельные элементы армоферм соединяются между собой также посредством электро или газосварки.

Арматура в бетоне разделяется на обычную и предварительно-напряженную. Стержни последней перед укладкой бетона растягиваются (напрягаются) специальными натяжными устройствами. После затвердения бетона натяжные устройства снимаются. Применение предварительно-напряженной арматуры обеспечивает увеличение прочности конструкций с одновременным уменьшением (примерно на 30%) расхода стали и снижает расход цемента.

Норма армирования бетона определяется проектным расчетом и колеблется в пределах от 25 до 100 кг и более на 1 м3 бетона.

Железобетонные конструкции одинаково хорошо воспринимают как сжимающие, так и растягивающие, изгибающие и другие нагрузки. Поэтому железобетон применяется для изготовления каркасов любых зданий и возведения любых сооружений, а также для изготовления элементов перекрытий, ферм железнодорожных и автодорожных мостов, для возведения зернохранилищ и нефтехранилищ и т. д. Железобетон заменяет металл, древесину и другие дорогие и дефицитные конструкционные материалы. Особенно прогрессивным является сборный железобетон в виде деталей и конструкций (а также целых блок-секций зданий) заводского изготовления.

Категория:Материалы и изделия, применяемые в строительстве

Бетон и железобетон — Бетоны

Бетон и железобетон

Бетон — искусственный камневидный строительный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно перемешанной и уложенной в конструкцию смеси вяжущего вещества, заполнителей, воды и добавок. До затвердевания эту смесь называют бетонной. В строительстве применяют бетоны разнообразного назначения, характеризующиеся различными свойствами. Бетоны классифицируют по ряду признаков: целевому назначению, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре.

В зависимости от назначения (области применения) бетоны подразделяют на конструкционные и специальные.

Конструкционные бетоны предназначены для изготовления несущих и ограждающих конструкций и обеспечивают главным образом механические характеристики конструкций — прочность, упругость, деформационные и другие свойства. Из конструкционных чаще всего применяют тяжелый бетон, легкий и ячеистый.

Специальные бетоны используют для изготовления конструкций, эксплуатируемых в особых условиях, и включают в себя теплоизоляционные, жаростойкие, химически стойкие, радиационно-защитные, декоративные бетоны.

По виду вяжущего бетоны подразделяют следующим образом.

Бет‘оны на цементных вяжущих изготовляют преимущественно на портландцементе, шла-копортландцементе, пуццолановом портландцементе и их разновидностях. Такие бетоны универсальны для изготовления несущих и ограждающих конструкций в промышленном, гражданском и жилищном строительстве, за исключением тех случаев, когда предъявляют особые требования, например по жаростойкости, химической стойкости.

Бетоны на известковых вяжущих применяют только для изготовления сборных бетонных и железобетонных элементов на заводах.

Бетоны на гипсовых вяжущих используют из-за низкой водостойкости вяжущих только для производства внутренних конструкций зданий.

Бетоны на шлаковых вяжущих, изготовляемые на основе молотых шлаков и зол с активизато-рами твердения, употребляют при производстве бетонных (а не железобетонных) изделий и конструкций. Применение местных шлаковых вяжущих позволяет экономить цемент и удешевлять конструкции.

Бетоны на специальных вяжущих (органических или неорганических), к каждому из которых предъявляют определенное требование, представляют собой бетоны на полимерных, фосфатных, магнезиальных связующих, бетоны на жидком стекле.

По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых и специальных заполнителях.

В зависимости от характера структуры выделяют следующие виды бетонов.

В бетонах пл.отной (слитной) структуры пространство между зернами заполнителей полностью занято затвердевшим вяжущим веществом. Допускаемый объем межзерновых пустот в уплотненной бетонной смеси не превышает 6%.

В крупнопористых бетонах (беспесчаных или малопесчаных) значительная часть объема межзерновых пустот остается не занятой мелким заполнителем и затвердевшим вяжущим.

В поризованных бетонах пространство между зернами заполнителей занято вяжущим веществом с пено- или газообразующими добавками.

В ячеистых бетонах искусственно создают ячейки-поры. Бетоны состоят из смеси вяжущего вещества, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразующей добавки.

Бетоны слитной структуры применяют для изготовления несущих конструкций, к которым предъявляют повышенные требования по морозостойкости и водонепроницаемости. Крупнопористые, поризованные и ячеистые бетоны рекомендуется использовать преимущественно для изготовления ограждающих и теплоизоляционных конструкций.

В наименовании бетона указывают все перечисленные классификационные признаки. Для широко применяемых конструкционных бетонов на цементных вяжущих слова «конструкционный» и «цементный» опускают. Введены сокращенные наименования бетонов, характеризуемых наиболее часто встречающейся совокупностью признаков: тяжелый, легкий, мелкозернистый бетон.

Тяжелым называют бетон плотной структуры, изготовляемый на цементном вяжущем и плотных крупных и мелких заполнителях. Средняя плотность тяжелого бетона находится в пределах 2000…2500 кг/м3. Такой бетон используют во всех несущих конструкциях.

Легкий бетон со средней плотностью 500… 2000 кг/м3 изготовляют на цементном вяжущем, пористом крупном заполнителе и пористом или плотном мелком заполнителе. Применяют легкий бетон в основном при производстве ограждающих конструкций либо для несущих конструкций.

Мелкозернистый бетон изготовляют на цементном вяжущем и плотном мелком заполнителе (крупный заполнитель отсутствует). Используют такой бетон при изготовлении тонкостенных железобетонных конструкций, а также для заполнения каналов в предварительно напряженных изделиях.

Свойства бетона во многом зависят не только от вида вяжущих веществ, но и от качества других его компонентов: заполнителей, воды и добавок.

Читать далее:
Легкие бетоны
Железобетон
Бетон для монолитных конструкции
Производственные факторы, определяющие качество бетона
Определение состава бетона
Структура и свойства тяжелого бетона
Добавки к бетону и строительному раствор
Вода
Мелкий заполнитель
Характеристика заполнителей

Журнал «Бетон и железобетон» | Библиотека: книги по архитектуре и строительству

«Бетон и железобетон» – научно-технический и производственный журнал, специализирующийся на публикациях в области теории и технологии получения бетона и железобетона, проектирования, расчёта, производства, возведения и эксплуатации железобетонных конструкций. Учреждён в 1955 году как Орган Государственного комитета Совета министров СССР по делам строительства (Госстрой СССР). В период с апреля 1955 до конца 1993 года ежемесячно издавался Государственным издательством литературы по строительству (Стройиздат). С 1994 года, в связи с недостаточностью средств, журнал «Бетон и железобетон» перешёл на периодичность выхода 1 номер в 2 месяца.

В советский период тираж журнала достигал 22000 экземпляров (1970-е), часть тиража (1500 экз.) направлялась иностранным подписчикам. К 1995 году тираж журнала «Бетон и железобетон» составлял 1800 экземпляров. Традиционный объём журнала в формате 60×90/16 – 30-50 страниц до 1991 года, в последующий период – 30.

К работе над материалами издания были привлечены ведущие учёные, проектировщики, специалисты строительной индустрии. Особый вклад в становление журнала внесли сотрудники НИИЖБ Г.И. Бердичевский, А.А. Гвоздев, В.В. Михайлов, В.М. Москвин и Б.Г. Скрамтаев. В советский период журнал публиковал статьи ведущих специалистов строительной отрасли по вопросам исследования, проектирования, производства и применения новых видов бетонов и арматуры, бетонных и железобетонных конструкций, теории бетона и железобетона, вопросам расчёта, проектирования и стандартизации железобетонных конструкций, обеспечения долговечности, развития производства бетонных и железобетонных изделий. В 1960–1980 годы особое внимание уделялось совершенствованию промышленности сборного железобетона в СССР.

Помимо общих вопросов, постоянными рубриками журнала являлись:

Конструкции
Бетоны
Заводское производство
В помощь проектировщику
В помощь заводским лабораториям
Экономия ресурсов
Стандарты и нормативные документы
Вопросы качества
Теория бетона и железобетона

С 1991 года учредителями журнала, помимо Госстроя СССР, были: ЦП ВНТО Стройиндустрии, Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ), Всесоюзный Государственный Научно-исследовательский институт железобетонных деталей и конструкций Министерства промышленности строительных материалов СССР (ВНИИжелезобетон).

В 1992 году в составе учредителей остались ВНИИжелезобетон и НИИЖБ

Из обращения редколлегии журнала «Бетон и железобетон», декабрь 1993 года:
Уважаемые читатели журнала «Бетон и железобетон», руководители организаций и предприятий!
Редколлегия и редакция журнала обращаются к Вам с просьбой поддержать издание журнала, оказавшегося в крайне тяжелом финансовом положении в связи с резким удорожанием бумаги, типографских услуг, ростом расходов по доставке его подписчикам, что может привести к закрытию журнала. Редколлегия, работающая на общественных началах, прилагает много усилий для сохранения издания журнала путем частичной его коммерциализации и поиска спонсоров. На страницах журнала будут указаны спонсоры и организации, оказывающие поддержку журналу, а также публиковаться реклама этих организаций. Для номеров 1994 года редколлегия готовит ряд статей и материалов, представляющих большой интерес для производственников в деле технического прогресса, которые, бесспорно, Вас заинтересуют. Просим Вас рассмотреть наш призыв и активнее осуществить подписку на журнал на 1994 г., а если есть возможность, оказать материальную поддержку для его издания. Средства следует направлять в Стройиздат (структурным подразделением которого является наш журнал).

С 1994 по 1998 гг. учредителями были ВНИИжелезобетон, НИИЖБ, АК «Полимод»

С 1999 по 2016 год – ВНИИжелезобетон и НИИЖБ. В этот период журнал выпускался издательством «Ладья» (Москва). Последний номер журнала № 3(600) вышел в июне 2016 года.

В 2019 году издание восстановлено. Учредителем новой итерации журнала стала Ассоциация «Железобетон». Издателем журнала в 2020 г. выбрано издательство «Стройматериалы».

Главные редакторы журнала

Проскуряков Николай Константинович (1955–1969) – Идеолог основания журнала, один из создателей строительной индустрии в СССР, строитель Днепрогэса, почётный строитель Москвы и Севастополя. Награждён двумя орденами «Знак Почёта», орденом Отечественной войны II степени, медалью «За оборону Москвы».

Михайлов Константин Васильевич (1970–1989) – Основатель научной школы арматуры железобетонных конструкций, дважды лауреат Сталинской премии, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, Почётный член Российской академии архитектуры и строительных наук. Награждён орденами Ленина, Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, орденом Отечественной войны II степени.

Гуща Юрий Петрович (1990–1991)

Серых Роман Леонидович (1992–2008) – Учёный в области теории железобетона; механики деформируемого твердого тела; прочности и деформации бетонов; композиционных материалов, вяжущих и бетонов и энергосберегающих технологий их получения. Действительный член Российской инженерной академии, доктор технических наук, профессор. Советник Российской академии архитектуры и строительных наук. Член главной редколлегии Российской архитектурно-строительной энциклопедии (1998–2008)

Семченков Алексей Степанович (2008–2013) – Доктор технических наук, профессор, директор НИИЖБ

Звездов Андрей Иванович (2013–2016 / 2020–) – Директор НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, академик РИА и МИА, вице-президент РНТО строителей, лауреат премии Правительства РФ, заслуженный строитель РФ, доктор технических наук, профессор.

За время издания журнала, на его страницах опубликовано более 4 тысяч печатных работ учёных, проектировщиков и практиков СССР и позднее из всех стран СНГ. Среди авторов журнала фамилии известных специалистов, внесших значительный вклад в развитие науки о бетоне и железобетоне и в практику применения прогрессивных технологий в строительстве. На страницах журнала своими знаниями и опытом делились академики Российской академии архитектуры и строительных наук и Российской инженерной академии, доктора и кандидаты технических наук, известные учёные и практики, среди которых И. Ф. Пономарёв, В.М. Бондаренко, Ю.М. Баженов, Б.А. Крылов, Н.И. Карпенко, А.Г. Комар, П.Г. Комохов, А.С. Залесов, А.И. Звездов, Т.А. Мухамедиев, Р.Л. Серых, В.Г. Батраков и многие другие.

Основной источник наполнения базы данных журнала «Бетон и железобетон»: Вологодская областная универсальная научная библиотека

Монолитный и сборный бетон и железобетон

В современном строительстве из бетона и железобетона изготавливают основные конструкции промышленных, гражданских, сельскохозяйственных и жилых зданий и сооружений, а также возводят гидротехнические сооружения, устраивают покрытия дорог и аэродромов и т. д. Массовое применение бетона и железобетона во всех отраслях строительства объясняется их преимуществом перед другими материалами: срок службы конструкций в большинстве случаев значительно больший, чем конструкций из металла, дерева и других материалов; большая часть (до 90%) материалов (заполнители, вода), употребляемых для приготовления бетона и железобетона, является местными, в связи с чем стоимость конструкций невысока; используя различные исходные материалы и способы изготовления, можно получить бетон и железобетон с различными физико-механическими показателями; из бетона и железобетона возможно изготовление изделий любых размеров и форм (тонкостенных и крупноразмерных) сводов, оболочек и т. д.

В современном строительстве применяют монолитные бетонные и железобетонные конструкции, возводимые непосредственно на месте их размещения в зданиях и сооружениях согласно проекту, и сборные, изготовляемые на предприятиях или строительных площадках и монтируемые на строительном объекте.

Изготовление монолитных конструкций, осуществляемое на открытом воздухе на вновь осваиваемой территории и зачастую на большой высоте, требует значительных затрат труда и расхода материалов для возведения опалубки, подмостей и других приспособлений. Процесс бетонирования в условиях строительной площадки трудно механизировать и автоматизировать. Кроме того, в зимнее время производство монолитных конструкций связано с серьезными трудностями (подогревом смеси и т. д.).

Производство сборных конструкций в заводских условиях за счет полной механизации и автоматизации технологического процесса позволяет значительно снизить расход материалов (в том числе и на опалубку), трудоемкость изготовления, повысить качество конструкций, а также намного сокращает сроки производства работ на строительной площадке и создает условия для ритмичного строительства в течение всего года независимо от климатических условий, что в конечном итоге приводит к снижению стоимости строительства.

Кроме несомненных достоинств сборные железобетонные конструкции имеют и ряд недостатков. Так, удельный расход арматуры у сборных элементов в ряде случаев больше, чем у монолитных, Объясняется дополнительными затратами металла на установку специальной арматуры, предназначенной для восприятия напряжений, которые могут возникнуть при перевозке и монтаже, а также для соединения сборных конструкций между собой. При организации выпуска сборных конструкций требуются значительные капиталовложения, необходимые для строительства специальных предприятий, оснащенных сравнительно сложным металлоемким и энергоемким оборудованием.

Бетоноведение
Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
Бетонные работы в зимних условиях
Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке

область применения, свойства, характеристики, состав

org/BreadcrumbList»>Главная / Статьи / Железобетон

Железобетон был открыт в 1867 году садоводом Жозефом Монье во Франции. Он решил использовать бетонные кадки для садоводства вместо деревянных. Но корни растений со временем разрушали стенки из бетона, и Монье стал использовать вкладыши из железа, чтобы добавить устойчивости кадкам. Это и был первый официально зарегистрированный образец конструкции из железобетона.

Состав и технические требования

Железобетон — материал, который состоит из арматуры и бетона. Каждый составляющий элемент должен соответствовать определенным нормам, установленным соответствующими СНиПами. Согласно документу СП 63.13330.2012 все типы конструкций из железобетона должны удовлетворять техническим требованиям по эксплуатационной пригодности, безопасности, долговечности и отвечать дополнительным условиям, указанным в задании на проектирование.

Требования к бетону

Согласно установленному своду правил при проектировании конструкций из железобетона рекомендуется использование следующих видов конструкционного бетона:

мелкозернистого средней плотности от 1800 до 2200 кг/м;
тяжелого средней плотности от 2200 до 2500 кг/м включительно;
ячеистого;
легкого;
напрягающего.

Требования к арматуре

Железобетон армируют согласно установленным требованиям. При этом используется следующая арматура:

термомеханически упрочненная периодического профиля диаметром 6–50 мм;
арматурные канаты диаметром 6–18 мм;
горячекатаная гладкая и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный профиль соответственно) диаметром 6–50 мм;
холоднодеформированная периодического профиля диаметром 3–16 мм.

Виды армирования

У бетона достаточно высокая прочность на сжатие и плохая сопротивляемость к растяжению. Чтобы придать ему большую сопротивляемость растягивающим напряжениям, его укрепляют арматурой, которая принимает на себя растягивающие усилия. За счет армирования бетона можно создать конструкции, хорошо работающие на изгиб и растяжение. При изготовлении железобетонных изделий могут использовать два вида армирования:

ненапряженное. Осуществляется с применением плоских сеток и объемных каркасов. Для него задействуют вспомогательную и основную арматуру. В части конструкции, где под нагрузкой будет возникать напряжение на растягивание, помещают основную. В ненапряженных местах располагают вспомогательную;
предварительно напряженное. Используется при изготовлении элементов конструкций, где будут преобладать изгибающие нагрузки. В основном задействуют упрочненную или высокопрочную проволочную сталь. Сначала арматуру натягивают и крепят, затем заливают бетоном. После того как масса затвердеет, крепления снимают и металлический элемент начинает возвращаться в исходное состояние. Существуют и другие способы натяжения арматуры.

Виды по технологии изготовления

Железобетон по технологии изготовления разделяют на следующие виды:

монолитный. Этот железобетон получают на строительной площадке. Примером такой конструкции является фундамент любого здания. Опалубка устанавливается в предварительно подготовленный котлован, затем монтируется арматура в соответствии с нагрузкой и все заливается бетоном;
сборный. Этот железобетон изготавливают на площадке завода. Арматура закрепляется в специальной форме, и туда же заливает бетон. Когда достигается нужная степень твердости, готовое изделие доставляют на строительную площадку и собирают;
сборно-монолитный. Конструкции, которые изготавливаются на заводе, выступают в роли несъемной опалубки. Это вид технологии, когда часть изделия производят монолитным способом, а часть — сборным.

Этапы изготовления ЖБИ

Все железобетонные изделия производят по определенным нормам из разных видов бетона, по разным технологиям и т. д. Но в целом весь технологический процесс состоит из следующей последовательности действий:

подготовки бетонной смеси,
армирования изделий,
придания изделию формы,
достижения материалом нужной степени твердости,
обработки поверхности готовых элементов.

Свойства

В состав железобетона входят элементы с разными характеристиками. Благодаря их сочетанию все ЖБИ обладают следующими основными свойствами:

долговечностью,
прочностью,
пожароустойчивостью,
сейсмической стойкостью,
технологичностью,
высокой сопротивляемостью нагрузкам.

В интернет-магазине «Стройкомплект» предлагается широкий ассортимент изделий из железобетона. Ознакомиться с товаром можно здесь.

Производство ЖБИ (Владимир)

Железобетон и его виды, преимущества железобетона в строительстве

Бетон как искусственный камень хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение. Бетонная балка при изгибе разрушается уже от незначительной нагрузки вследствие разрыва бетона в растянутой зоне, в то время как высокая прочность бетона в сжатой зоне остается неиспользованной.

Совсем другие свойства приобретает балка, если в бетон растянутой зоны, до его отвердения, заложить стальные стержни. В этом случае растягивающие усилия будут восприниматься сталью, хорошо работающей на растяжение, а сжимающие — бетоном, хорошо работающим на сжатие, при этом работой бетона на растяжение пренебрегают.

Что такое железобетон

Железобетон это такие комплексные конструкции, образованные из бетона и стальных стержней, работающих совместно, называются железобетонными, а стальные стержни — их арматурой.

Бетон – искусственный камень отличается высокой стойкостью к сжатию, но низкой к растяжению, что объясняет относительную его хрупкость. Металл обладает прекрасной стойкостью к растяжению, но не отличается стойкостью к сжатию. Стальной каркас, залитый бетоном, обладает устойчивостью и к растяжению, и к сжатию.

Виды железобетоны по технологии изготовления

Различают несколько видов изделия, что связано не столько со свойствами, сколько с технологией изготовления.

Монолитный – железобетон, получаемый непосредственно на строительной площадке – фундамент.
Сборный железобетон изготавливается на заводской площадке.
Сборно-монолитный железобетон означает, что часть конструкций производится монолитным способом, а часть – сборным.

В состав стальной арматуры балки, кроме продольных стержней, расположенных в растянутой зоне и воспринимающих нормальные растягивающие усилия, входят поперечные вертикальные стержни, работающие на главные растягивающие напряжения (ближе к опорам), и монтажные стержни. Все стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой, образуя сварной арматурный каркас.

Необходимая площадь сечения продольных и поперечных стержней арматуры определяется расчетом, а способ их объединения в сварные каркасы и количество таких каркасов в сечении балки — удобствами сварки и установки каркасов, удобствами укладки бетонной смеси и другими условиями.

Принципиально важным условием совместной работы арматуры с бетоном в железобетонных конструкциях является их сцепление, которое обеспечивается:

в арматуре периодического профиля — выступами на поверхности стержней,
в сварной арматуре — за счет сварных пересечений, в каждом из которых стержень одного направления служит анкером для стержня другого направления, и, кроме того,
во всех случаях за счет обжатия стержней арматуры бетоном при усадке.

Изгибаемые железобетонные элементы в строительстве:

жб балки и
железобетонные плиты,

Плиты отличаются от балок большей шириной и меньшей высотой поперечного сечения.

Изгибаемые железобетонные элементы очень часто делают таврового (Т-образного) и П-образного (ребристого) сечения. Смысл таких конструктивных форм в том, чтобы удалить возможно большую часть бетона растянутой зоны (не учитываемого при расчете прочности), оставив лишь часть, необходимую для размещения продольной и поперечной рабочей арматуры и связи ее со сжатой зоной. При этом уменьшается расход бетона и стоимость элементов и достигается очень большое снижение веса (в 5 раз и более).

Схема работы бетонных блоков при изгибе

Высокая прочность стальной арматуры делает целесообразным использование железобетона также и в сжатых элементах — колоннах, так как наличие в них арматуры дает возможность несколько уменьшить их поперечные размеры (по сравнению с бетонными) и повысить их надежность при случайных эксцентриситетах продольных сил и поперечных нагрузках. Продольные стержни арматуры колонн соединяют (также при помощи сварки) поперечными стержнямй во избежание потери устойчивости, вследствие работы на сжатие.

Раньше в железобетоне применялись в основном бетоны марок 100—200, в настоящее время обычными (для сборного железобетона) становятся марки 400—500. Для некоторых видов железобетонных конструкций, например колонн, работающих в основном на сжатие, целесообразно повышение марки бетона до 900. При этом повышение марок бетона в настоящее время лимитируется в основном недостаточно высокими качествами заполнителей.

Варьируя марку бетона и количество арматуры в железобетонном элементе (при сохранении его формы и размеров), можно довольно широко видоизменять его прочность. Это дает возможность в одной и той же форме изготовлять элементы различной несущей способности.

Важными свойствами железобетона являются его огнестойкость и коррозионная стойкость, обусловленные тем, что стальные стержни арматуры укрыты в железобетоне защитным слоем бетона.

Жаростойкий железобетон отличается от обычного особыми свойствами материалов: бетон применяется жаростойкий, арматура только из горячекатаной стали, поскольку холоднотянутая проволока при нагревании теряет наклеп и как следствие свою прочность.

Предварительно напряженный железобетон

Характерной особенностью изгибаемых железобетонных элементов является образование трещин в бетоне растянутой зоны уже при нормальных эксплуатационных условиях, обусловленное малой растяжимостью бетона (относительная предельная деформация εб-пред =0,0001).

Рассмотрим железобетонную балку с арматурой из Ст. 3. При напряжении в растянутой арматуре δ = 1000 кг/см2, т. е. в пределах, допускаемых для Ст. 3 при нормальной эксплуатации, удлинение арматуры на участке длиной 1 м будет равно

В то же время предельное возможное удлинение бетона

Недостаточная растяжимость бетона компенсируется образованием трещин и суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 0,5—0,1=0,4 мм. Однако при большом количестве трещин ширина каждой из них настолько мала, что наличие их не препятствует нормальной эксплуатации конструкции.

Имея в виду экономию металла, повысим марку стали, приняв Ст. 5 при σ = 2000 кu/см2. При этом на длине 1 м

При той же величине ΔLб.пред суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 1,0—0,1 =0,9 мм, т. е. возросла более чем в 2 раза. Вследствие неравномерности раскрытия трещин отдельные из них могут получить такое раскрытие, что это сделает недопустимой нормальную эксплуатацию конструкции (хотя даже и такие трещины в неработающем бетоне растянутой зоны практически не сказываются на несущей способности балки в целом).

При арматуре из стали той же марки Ст. 5, но периодического профиля, будет обеспечиваться надежное сцепление бетона с арматурой по всей ее длине, растянутый бетон будет лучше следовать за деформациями арматуры и при той же суммарной ширине раскрытия трещин количество их будет больше, а наибольшая ширина раскрытия меньше (примерно как при арматуре из Ст. 3).

Однако дальнейшее повышение марки арматурной стали из-за большего раскрытия трещин практически невозможно.

Предварительное напряжение железобетона обеспечивает возможность дальнейшего и очень большого повышения напряжений в арматурной стали вплоть до применения высокопрочной проволоки с пределом прочности до 20000 кг/см2 .

Схема экономии преднапряженного бетона

Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно, т. е. до нагружения балки эксплуатационной нагрузкой, создать сжимающие напряжения в той зоне балки, которая при эксплуатации работает на растяжение. Тогда при нагружении балки эксплуатационной нагрузкой растягивающие напряжения в бетоне появятся лишь после того, как будут погашены предварительные напряжения сжатия. И так как величина усилия предварительного обжатия поддается широкой регулировке, балка может быть запроектирована и выполнена даже так, что в бетоне и при эксплуатационных нагрузках не будет растягивающих напряжений.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций осуществляется двумя способами:

натяжением арматуры на упоры и
натяжением на бетон.

При натяжении на упоры арматура до укладки бетонной смеси натягивается гидравлическими домкратами до определенного напряжения, не превышающего предела упругости, и закрепляется концами в упорах. После этого укладывают бетонную смесь и арматура остается натянутой на протяжении всего времени твердения бетона. После отвердения бетона концы арматуры освобождают и она, стремясь вернуться к первоначальной длине, обжимает бетон.

При стержневой арматуре из горячекатаной стали периодического профиля используют электротермический вариант этого способа, который отличается от описанного выше тем, что необходимое удлинение стержней достигается без помощи домкратов путем нагревания их пропусканием электрического тока. Нагретые стержни закрепляются в упорах, и при остывании получают необходимое натяжение.

При натяжении на бетон арматура натягивается после отвердения бетона. Для этого при изготовлении конструкции в ней оставляют каналы. После отвердения бетона в каналы заводят стержни горячекатаной арматуры или пряди из высокопрочной проволоки и натягивают их домкратом с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон самой конструкции, чем и создается обжатие бетона. По достижении необходимого усилия арматура закрепляется в вытянутом состоянии, домкраты отключаются и в бетоне сохраняется достигнутое при натяжении арматуры предварительное обжатие. Затем канал заполняют (под давлением) цементным раствором.

Монолитный и сборный железобетон

При своем зарождении в промышленном строительстве железобетон применялся только в виде монолитных конструкций, т. е. таких, которые полностью возводятся на том месте и в том положении, как это предусмотрено проектом здания или сооружения.

Процесс возведения монолитных конструкций:

а) заготовка и установка лесов и укрепляемых на них форм, предназначенных для заливки в них бетонной смеси; такие формы, называемые опалубкой, обычно делают из досок;
б) заготовка и установка арматурных каркасов;
в) приготовление и укладка в опалубку бетонной смеси;
г) уход за бетоном в процессе его твердения, имеющий целью обеспечить нормальный температурно-влажностный режим твердения бетона;
д) распалубка, т. е. освобождение отвердевшего бетона от форм после достижения им необходимой прочности.

Большое число отдельных операций, выполнение которых возможно только в последовательном порядке, делает процесс возведения монолитных конструкций весьма длительным, сдерживающим общие темпы строительства, а в зимнее время — требующим дополнительных затрат для обеспечения нормальных условий твердения бетона.

Однако и до настоящего времени некоторые железобетонные промышленные сооружения, например, отличающиеся большой высотой при ограниченных размерах в плане (дымовые трубы, угольные башни коксохимических заводов, силосы для хранения сыпучих материалов, башенные копры каменноугольных шахт), строят монолитными — с применением подвижной (скользящей) или переставной опалубки.

В первом случае пояс опалубки высотой 1 —1,5 м без разборки, медленно (периодически) поднимается вверх, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) посредством выступающих вверх стальных стержней передаются на нижнюю, ранее, забетонированную часть самого сооружения.

Во втором случае пояс опалубки периодически разбирается и в строго организованном порядке собирается на новом, выше расположенном уровне, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) передаются на специальную решетчатую башню.

Сборный железобетон это, в отличие от монолитного, такой бетон, в котором отдельные элементы (колонны, балки, плиты и др.) изготовляются вне места их будущего существования, чаще всего — на заводе. При этом железобетонные элементы называются сборными независимо от того, изготовляются они целиком или из отдельных частей.

Таким образом, например, фундамент под колонну, забетонированный на месте, называется монолитным, а такой же точно фундамент, целиком изготовленный в стороне и потом установленный на место краном, называется сборным, хотя он сам по себе и представляет единый цельный монолит.

Отдельные элементы сборного железобетона соединяют между собой двумя основными способами:

а) из соединяемых сборных элементов выпускают арматуру и стык на монтаже заливают бетонной смесью, после отвердения бетона в стыке конструкция приобретает свойства монолитной;

б) при изготовлении сборных элементов в них предусматривают закладные стальные детали, выступающие на поверхность элемента, но надежно закрепленные в бетоне приваренными к ним анкерами. Соединение сборных элементов достигается в этом случае сваркой закладных деталей. Такие стыки тоже заливают бетоном, однако в основном для защиты от коррозии.

Существуют также сборно-монолитные железобетонные конструкции. Часть сборно-монолитного элемента (например, нижняя часть балки) изготовляется как сборная, а остальной объем бетонируется на месте.

Основные преимущества сборного железобетона:

а) при сборном железобетоне резко увеличивается оборачиваемость опалубки (возможность ее многократного использования) и этим экономятся лесоматериалы, при массовом заводском способе изготовления конструкций вместо деревянных форм применяют стальные. Ускорение оборота форм на заводах достигается ускорением твердения бетона путем пропаривания изделий или применением быстротвердеющих цементов;
б) при применении сборного железобетона резко сокращаются сроки строительства за счет совмещения различных работ во времени, поскольку сборные конструкции изготовляют заблаговременно, а монтаж их при помощи кранов производится быстро и практически почти не зависит от времени года;
в) заводской способ изготовления сборного железобетона дает возможность широко применять механизацию и предварительное напряжение и этим путем резко снижать трудоемкость и уменьшать расход металла.

При этом предварительное напряжение дает возможность изготовлять из железобетона такие изделия, как напорные водопроводные трубы (взамен стальных, подверженных коррозии), железнодорожные шпалы (взамендеревянных, подверженных гниению) и др.

Массовое заводское производство сборного железобетона поставило с особой остротой проблему унификации конструкций, как необходимую предпосылку рентабельности такого производства.

Преимущества и недостатки железобетона

Преимущества

Прочность и стойкость к нагрузкам
Долговечность
Пожаростойкость
Химическая инертность
биологическая стойкость
Технологичность, можно придать любую
Низкая стоимость

Недостатки

низкими теплоизоляционные свойства
Скорость изготовления – долго набирает прочность

Видео применения преимуществ сборного железобетона при постройке быстровозводимого частного дома из готовых комплектов:

Бетон и железобетон. Объясните это.

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 2 ноября 2020 г.

Стоунхендж в Англии, Великая пирамида в Гизе, перуанская цитадель в Мачу-Пикчу — три удивительных примера того, как камень
структуры могут простоять сотни или даже тысячи лет. Но хотя
камень – один из старейших и самых прочных строительных материалов, он не
точно удобно работать.Он тяжелый, его трудно транспортировать, и
обычно идет большими кусками, которые должны быть
кропотливо вырезать по форме. Было бы здорово, если бы существовал рецепт камня —
какая-то клейкая смесь для кекса, которую мы могли бы смешать, где бы это ни было необходимо, просто нажав на нее
в формы для изготовления зданий и сооружений любой формы и размера?
Такой «жидкий камень» действительно существует: мы называем его
бетон . Хотя иногда он получает плохую репутацию, потому что многие
ассоциируется у людей с брутальной городской архитектурой середины 20-х гг.
века, бетон — великий, невоспетый герой современного материала.
Мир.От плотины Гувера до Сиднейского оперного театра вы найдете
это в самых высоких небоскребах мира, самый большой
мосты, самые длинные
магистрали, глубочайшие туннели и, вполне вероятно, даже под полом в
свой скромный маленький дом. Бетон — довольно удивительная вещь, но
что это такое и как именно это работает? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Бетон — основа практически каждого современного здания
и основная структура — но это не так уродливо, как многие думают.
Это 12-арочный виадук Калсток, по которому проходит железная дорога через реку Тамар в Корнуолле, Англия.Хотя он выглядит так же элегантно, как старый камень, на самом деле он сделан из бетона.
блоков, которые были собраны на месте и были завершены в 1908 году.

Что такое бетон?

Схема: Рецепт бетона: ингредиенты типичной смеси.

Слово «бетон» происходит от латинского слова concretus ,
смысл расти вместе — и это именно то, что происходит, когда вы
объедините три его ингредиента, а именно:

Смесь крупных и мелких заполнителей (песок, гравий, камни, более крупные куски щебня,
переработанное стекло, кусочки старого переработанного бетона и многое другое.
что-либо эквивалентное) — обычно 60–75 процентов.
Цемент (обычное название силикатов и алюминатов кальция) — обычно 10–15 процентов.
Вода — обычно 15–20 процентов.

Собранные вместе и хорошо перемешанные, эти простые
ингредиенты составляют композит, так мы называем гибрид
материал, который в каком-то важном отношении лучше, чем материалы из
который он сделан. В случае с бетоном «важно» то, что он
прочный, твердый и долговечный. Представление о бетоне как о
композиционный материал, гидрат цемента является фоном, вяжущим
материал (технически называемый «матрицей»), к которому добавляют песок и гравий
дополнительная прочность («армирование»).

Фото: Бетонный композит: Посмотрите внимательно на этот бетон, и вы сможете ясно увидеть, как он работает: более светлый заполнитель (камни разных форм и размеров, который служит армированием) связан цементом более темного цвета (матрицей). . Однако не весь бетон выглядит таким грубым; Мне пришлось довольно долго рыскать, чтобы найти этот пример в бетонном столбе рядом с моим домом.

Как образуется бетон из ингредиентов, которые не имеют ничего общего с конечным продуктом?
Когда вы добавляете воду в цемент, начинают расти кристаллы гидрата цемента (технически это гидрат кальция-кремнезема), которые плотно соединяют песок и гравий.это постепенно
образование кристаллов, которое придает бетону прочность, а не
простой факт, что он высыхает. Действительно, причина, по которой вы должны держать
смачивание бетона в течение нескольких дней по мере его схватывания является «питанием»
химические реакции, приводящие к гидратации цемента. Мягкая слякотная смесь, которая падает из вашего
бетономешалка постепенно получается намного тверже, чем материалы из
который он сформировал. «Жидкий камень» становится настоящим камнем — ну,
хотя бы искусственный камень. И под «постепенно» я действительно имею в виду
постепенно: бетон затвердевает в течение нескольких часов, затвердевает примерно через
в месяц, но продолжает твердеть и укрепляться не менее пяти
лет после этого.

Интересный факт, из
Недавние научные исследования бетона заключаются в том, что «кристаллы» внутри него на самом деле вовсе не кристаллы: они плохо упорядочены и
совершенно правильные, какими и должны быть кристаллы, но на самом деле имеют
некоторые из случайных структур, которые вы найдете в таких материалах, как стекло
(научно известные как аморфные твердые тела). Бетон содержит достаточно
немного захваченного воздуха (целых 5-10 процентов), потому что есть некоторое
пространство вокруг открытой трехмерной структуры гидрата цемента
кристаллы и песок и гравий, застрявшие между ними.И то, в
очередь, объясняет, почему бетон может гнуться и изгибаться, растягиваться и сжиматься
(все-таки немного).

Как и в любом рецепте, смесь для бетона можно несколько варьировать (подробнее
воды, может быть, больше агрегатов, или даже химикатов разных
виды) для производства бетона, который течет быстрее, твердеет или более
быстро, лучше выдерживает погодные условия или имеет определенный цвет или внешний вид.
Добавление пигмента, называемого диоксидом титана, например, является простым
способ сделать бетон ярким и белым — в миллионе миль от
унылое серое вещество, из-за которого у бетонных автостоянок дурная слава.Другой
вариант – газобетон, внешне немного напоминающий очень твердый
губка с массой крошечных воздушных карманов внутри. Это позволяет
бетон расширяется и сжимается в жаркую и холодную погоду без
фатально трескается, а также делает его отличной теплоизоляцией
материал.

Фото: Когда бетон распыляется из шланга на высокой скорости, а не медленно укладывается из
бетономешалка, это называется торкретбетон. Здесь вы можете увидеть тонкий слой торкретбетона, покрывающий
стальная сетка из арматурных стержней (арматура). Фотография Дэвида Парсонса предоставлена Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (US DOE/NREL).

Рекламные ссылки

Почему бетон такой популярный строительный материал?

В городах, по крайней мере, бетон везде, куда ни глянь, и это
не трудно понять почему. Это легко сделать из дешевого и легкодоступного
ингредиенты, легко разливаются по формам и превращаются во все виды
формы (потому что начинает жизнь очень вязкой жидкостью), и это одновременно
огнеупорный и (относительно) водонепроницаемый.Но главная причина, по которой это так
широко используется в зданиях, заключается в том, что он чрезвычайно прочен в
сжатие: вы можете сжать его или выдержать большой вес на
Это. Он широко используется в стенах и фундаментах (вертикальный
другими словами, поддерживает), потому что он отлично подходит для сопротивления весу, сложенному сверху. К несчастью,
очень большой недостаток бетона в том, что он примерно в 10 раз слабее на растяжение
чем при сжатии. Он легко трескается или ломается, если его согнуть или растянуть.
укрепить его сталью внутри, так что это
мало пользы в горизонтальных лучах.Хотя бетон выглядит тяжелым и монолитным, он
на самом деле намного легче, чем вы можете предположить: его плотность составляет примерно пятую часть плотности
вести, треть как
плотный, как сталь, на 10 процентов менее плотный, чем алюминий, и только
незначительно более плотный, чем стекло.

Хотя бетон часто смешивают на месте и формуют во что угодно
формы необходимы в то время, он также может поставляться в сборном виде
«модули»; блоки, балки, секции стен, тротуары и облицовка
все можно сделать так. Гигантский, современный
сегментные мосты, для
например, часто быстро и недорого собираются из одинаковых
бетонные секции, которые были собраны на заводе и отправлены на окончательный
место расположения.Это делает их быстрее и легче построить, чем если бы
весь мост пришлось отливать на месте, что гораздо сложнее сделать в
посреди реки, например, или в неблагоприятных погодных условиях.
Другой вариант – сделать бетонные конструкции, сочетающие в себе некоторые
сборные секции с другими секциями, сформированными на месте.

Работа: Идеи из бетона: Томас Эдисон сразу понял великолепие бетона как материала для создания «мгновенных» зданий. В начале 20-го века он разработал этот метод изготовления монолитных бетонных домов, которые можно было недорого производить серийно в очень больших количествах.Бетон из пары миксеров (синий) подается в резервуар (красный), перемешивается (зеленый), а затем переносится шнеком (оранжевый) наверх огромной трехмерной формы. Вылитая через форму, она образует стены, полы и крышу здания — и даже некоторые детали (например, ванны) внутри! К сожалению, идея так и не прижилась. Изображение из патента США 1 219 272: Процесс строительства бетонных зданий Томасом Эдисоном, 13 марта 1917 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Железобетон

Как мы уже видели, бетон — это композитный материал — цементная матрица с заполнителями.
для армирования — это хорошо работает на сжатие, но не на
напряжение.Мы можем решить эту проблему, заливая влажным бетоном прочные стальные
арматурные стержни (связанные между собой, чтобы получилась клетка).
Когда бетон схватится и затвердеет вокруг стержней,
получаем новый композитный материал, железобетон
(также называемый армированным цементобетоном или RCC), который хорошо работает в
либо на растяжение, либо на сжатие: бетон сопротивляется сжатию
(обеспечивает прочность на сжатие), а сталь сопротивляется изгибу
и растяжения (обеспечивает прочность на растяжение). По сути усиленный
бетон использует один композитный материал внутри другого: бетон
становится матрицей, в то время как стальные стержни или провода обеспечивают
армирование.

Стальные стержни (известные как арматура , сокращение от
арматурный стержень) обычно изготавливаются из скрученных прядей с благородными волокнами.
или гребни на них, которые прочно закрепляют их внутри бетона без
любой риск поскользнуться внутри него. Теоретически мы могли бы использовать
все виды материалов для армирования бетона. Как правило, мы используем сталь
потому что он расширяется и сжимается в жару и холод примерно так же, как
сам бетон, что означает, что он не расколет бетон, который
окружает его, как мог бы другой материал, если бы он расширился более или менее.Однако иногда используются и другие материалы, в том числе различные виды
пластмасс.

Фото: «Жидкий камень» на вынос — заливка бетона из автобетоносмесителя.
Эти строители ВМС США укладывают мокрый бетон
с грузовика на арматуру (сетку из стальных арматурных стержней).
Когда бетон схватится, стальные стержни придадут ему дополнительную прочность:
бетон плюс сталь равняется железобетону. Рисунок лейтенанта Эдварда Миллера, любезно предоставлено
ВМС США.

Предварительно напряженный бетон

Хотя железобетон, как правило, является лучшей конструкцией
материал, чем обычный материал, он все еще хрупкий и подвержен
трещина: при растяжении железобетон может разрушиться, несмотря на его
стальная арматура, пропускающая воду, которая затем вызывает бетон
выйти из строя, а арматура заржаветь. Решение — поставить армированный
бетон постоянно на сжатие с предварительным напряжением это (также
называется предварительным натяжением). Поэтому вместо того, чтобы класть стальные стержни в сырую
бетонные, как они есть, мы сначала натягиваем (натягиваем) их. Как
бетон схватывается, натянутые стержни втягиваются внутрь, сжимая бетон и делая его прочнее.
В качестве альтернативы, арматура в железобетоне может
подвергаться стрессу после того, как он начнет затвердевать, что известно как постстресс
(постнапряжение). В любом случае сохранение бетона в сжатом состоянии является
хитрый трюк, который помогает остановить его растрескивание (и останавливает трещины от
распространение, если они образуются).Еще одно преимущество заключается в том, что
можно использовать менее предварительно напряженный или постнапряженный бетон или меньше,
более тонкие детали, чтобы нести те же нагрузки, по сравнению с обычными,
железобетон.

Фото: Наука исследует бетон — как он схватывается, почему он прочен и почему мы его используем.
Это конкретное слово — одна из деталей военного мемориала округа Онондага в Сиракузах, штат Нью-Йорк.
Предоставлено: фотографии из архива Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, отдел эстампов и фотографий.

«Бетонный рак»

Трещины — это последнее, что вы хотите увидеть в здании или мосту,
особенно относительно новый, сделанный из бетона. Но если у нас есть
бетонные конструкции, относящиеся к римским временам, почему некоторые из
бетонные мосты, небоскребы и другие сооружения, построенные всего несколькими
десятилетия назад, в конце 20 века, уже разваливаются?
Есть несколько объяснений. Старый, римского типа, пуццолановый
бетон, сделанный из вулканического пепла, имеет тенденцию трескаться меньше, чем больше
современные формы бетона, и применялся он в основном на сжатие, поэтому
даже если трещины имели возможность образоваться, вероятность их образования была меньше.
распространять.Железобетон чаще используется на растяжение, что
Вот почему у него внутри есть эти стальные арматурные «стержни». Но, как мы
уже видели, он все еще может треснуть, если он не предварительно напряжен.

Современный бетон разрушается из-за того, что неофициально известно как рак бетона
или конкретное заболевание , которое включает в себя три взаимосвязанные проблемы.
Сначала щелочи из цемента реагируют с кремнеземом в
заполнители, из которых изготавливается бетон. Это делает новые
внутри бетона очень медленно растут кристаллы, которые занимают больше
комнате, чем исходные «кристаллы», поэтому создание
бетон растрескивается изнутри наружу или отслаивается («отслаивается»)
с поверхности, пропуская воду снаружи.На чем-то вроде автомобильного моста любая вода, попадающая внутрь,
также может быть щелочным из-за используемых солей
для обработки дороги зимой. Вторая проблема заключается в том, что вода
который попадает внутрь, в конечном итоге вступает в контакт со стальными арматурными стержнями внутри, вызывая
их ржаветь и разлагаться, возможно, расширяясь, что приводит к фатальным последствиям.
слабые места в конструкции. Грязные коричневые пятна, которые вы видите на
бетон с «раком» часто возникает из-за просачивания ржавой воды через
трещины. Третья проблема заключается в том, что вода, которая просочилась внутрь
бетон через трещины зимой может промерзнуть, а значит будет
расширяться и вызывать дальнейшие трещины, через которые будет поступать еще больше воды.
проникают, вызывая порочный круг вырождения и распада.

Работа: Как железобетон разрушается: (1) Щелочи из цемента реагируют с кремнеземом в заполнителях,
образуя более крупные кристаллы, которые раскалывают бетон изнутри, (2). Вода стекает по щелям (3),
ржавление арматурного стержня (4), которое может развалиться и вызвать большее растрескивание или «выкрашивание» краев (5). В холодную погоду,
вода, попавшая в трещины, будет расширяться при замерзании (6), вызывая появление новых трещин (7). Трещины не
обязательно большие: некоторые из них очень тонкие капилляры, а это значит, что вода может двигаться вверх по ним
простое капиллярное действие, а также стекание через них под действием силы тяжести.

Воздействие бетона на окружающую среду

Фото: Кто-то любит бетон, кто-то его ненавидит. Мнения резко расходятся по поводу «бруталистских» городских зданий, таких как Xerox Tower в Рочестере, штат Нью-Йорк, построенный в середине 20 века. Предоставлено: фотографии из архива Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, отдел эстампов и фотографий.

Растущая озабоченность по поводу окружающей среды и изменения климата в
в частности, выявили еще одну серьезную проблему с бетоном:
после транспорта и энергетики производство цемента занимает третье место
крупнейший источник выбросов углекислого газа.Это отчасти потому, что
процесс изготовления цемента выделяет много углекислого газа, но также,
очень важно, из-за огромного количества цемента и
бетон используется во всем мире. Углекислый газ выделяется в двух довольно
разными способами (разделив их примерно пополам): во-первых,
из-за энергии ископаемого топлива, используемой при производстве
цемент; во-вторых, потому что цемент образуется, когда карбонат кальция
превращается в оксид кальция, выделяя при этом углекислый газ.
Бетон зависит от цемента, так что это совсем не устойчивое
материал, что беспокоит архитекторов, в частности, потому что они склонны
быть очень экологически сознательным.

Фото: Ранний пример экологичного бетона 1953 года: плотина Голодная лошадь на реке Флэтхед, штат Монтана, США.
был построен с использованием 120 000 метрических тонн переработанной летучей золы из мусоросжигательных заводов. Изображение предоставлено Бюро мелиорации США.

Так как углекислый газ выделяется двумя путями при цементировании
производства, отсюда следует, что есть два способа сделать больше
экологически чистый бетон. Исторически, начиная с промышленного
Революция, большая часть энергии человечества поступает от сжигания угля,
который выделяет больше парниковых газов, чем другие виды топлива, и
Традиционно цементные печи также работали на угле.Переключение их с
уголь в природный газ является одним из решений, так как газ выделяет меньше углерода
диоксида на заданное количество энергии. Делаем цементные печи больше
эффективный снижает общую потребность в энергии, что также снижает
их выбросы углекислого газа. Другое решение — уменьшить
количества цемента в бетонной смеси за счет использования вторсырья,
например летучая зола от мусоросжигательных заводов. Еще одна захватывающая перспектива –
разработка бетона, который вообще не использует карбонат кальция.
Вместо этого карбонат получают барботированием углекислого газа из
электростанция через морскую воду.Это имеет общий экологический
выгоду, так как он забирает вредные выбросы CO2 от энергии
растений и вместо этого превращает их в очень полезный бетон. это своего рода
улавливания и хранения углерода (CCS).

Еще один экологический недостаток бетона связан с использованием в нем
заполнители, которые необходимо добывать, часто из экологически
уязвимых мест, таких как речные долины. Использование переработанных заполнителей
(включая переработанный бетон из старых снесенных зданий)
возможное решение здесь.

Краткая история бетона

Ранняя история

~7000 г. до н.э.: неолитическое поселение в
Йифтахель в Галилее, Израиль, имеет грубый «бетонный» пол, сделанный с использованием штукатурки из обожженной извести.
~5600 г. до н.э.: для полов используется бетоноподобный материал.
Мезолитические (среднекаменный век) сербские жилища на
Лепенски Вир, в Сербии,
на берегу реки Дунай.
~3000 г. до н.э.: египтяне используют грубые формы цемента и бетона в
пирамиды.
~200 г. до н.э.: римляне использовали тип бетона, называемый пуццоланом (иногда
называется пуццолановым цементом) на основе вулканического пепла, полученного из
Поццуоли, Неаполь.Он используется в культовых римских сооружениях, таких как
Колизей и Пантеон в Риме.
400 г. н.э.–~1750 г. н.э.: По сути, конкретное Средневековье: знание
бетона полностью утрачена после падения Римской империи.

Повторное открытие

1750-е годы:
Джон Смитон, английский инженер, заново открывает для себя искусство
изготовление «гидравлического» цемента (затвердевающего с водой) с использованием Blue
Lias камень, глина и пуццолана, первоначально для
Маяк Эддистон недалеко от Плимута, Англия.
1824: Англичанин Джозеф Аспидин разрабатывает портландцемент, который
напоминает природный камень, добытый в Портленде в графстве Дорсет, Англия.
Портландцементу суждено стать ключевым компонентом бетона.
1832–1834: Уильям Рейнджер патентует сборный железобетон.
1867: француз
Джозеф Монье
патентует железобетон для использования
в садовых цветочных горшках, демонстрируя их на Парижской выставке.
тот же год.
~ 1850-е годы: французский строитель Франсуа Куанье начинает широкое использование
бетона в зданиях, включая первый железобетонный дом в
Париж, Франция.
1884: английский архитектор, проживающий в Америке.
Эрнест Лесли Рэнсом
патентует витые арматурные стержни, которые обеспечивают лучшее сцепление внутри бетона, поэтому
делая его сильнее.
1870: Француз Франсуа Хеннебик разрабатывает новый эффективный
процесс строительства зданий из железобетона, ведущий
к его широкому распространению.
1880-е: Предварительно напряженный бетон изобретен в Германии, хотя и не
коммерчески разработан.

Современная эпоха

Фото: Запоминающееся современное использование железобетона.Это знаменитая Большая мастерская штаб-квартиры Johnson Wax архитектора Фрэнка Ллойда Райта в
Расин, Висконсин. Крыша поддерживается удивительно тонкими железобетонными колоннами.
которые сужаются с 5,5 м (18 футов) вверху до всего 23 см (9 дюймов) внизу. В соответствии с
Книга Джонатана Липмана о здании, Райт
Идея пришла в голову после того, как он увидел официанта, несущего поднос на руке.
Изображение предоставлено архивом Кэрол М. Хайсмит,
Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

1891: Первая улица в США с бетонным покрытием.
заложен в Беллефонтейне, штат Огайо. Часть его остается на месте, чтобы
этот день.
1917: Томас Эдисон, плодовитый американский изобретатель, патентует идею.
для серийного бетонного дома, но идея не прижилась.
1913: Первая партия товарного бетона доставлена грузовиком
на участок в Балтиморе, штат Мэриленд.
1915: инженер Линн из Чикаго изобретает цветной бетон.
Мейсон Скофилд.
1920-е годы: француз Эжен Фрейсинне превращает предварительно напряженный бетон в
Коммерчески успешный строительный материал.
1936: Бетон используется для завершения строительства мощной плотины Гувера.
Самая большая бетонная конструкция, когда-либо созданная до этого момента.
1956-1959: Американский архитектор Фрэнк Ллойд Райт строит культовый
Музей Гуггенхайма в Нью-Йорке из бетона.
1962: финский архитектор Ээро Саринен строит
знаменитая птичья бетонная крыша Центра полетов Trans World Airlines (TWA) в нью-йоркском аэропорту имени Джона Ф.Международный аэропорт Кеннеди.
Три года спустя он проектирует культовый бетонный небоскреб Нью-Йорка CBS Building.
1970-е: Изобретен железобетон на основе пластиковых волокон.
2010-е: Воздействие бетона на окружающую среду становится все более серьезной проблемой.
Ученые и инженеры начинают обращать внимание на то, как резкое изменение климата может
сократить срок службы бетонных зданий.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Машиностроение

Архитектура

Ээро Сааринен: Формирование будущего Ээро Сааринен и др.Издательство Йельского университета, 2006. Фотогид по конструкциям и зданиям одного из пионеров железобетонной архитектуры 20-го века.
Бетонная архитектура Кэтрин Крофт. Гиббс Смит, 2004. Журнальный столик «Праздник бетона», включая историю материала и фотогид по культовым бетонным зданиям и сооружениям.
Бетонная архитектура: тон, текстура, форма Дэвида Беннета. Birkhäuser, 2001. Подробный обзор 25 известных бетонных сооружений с акцентом на более поздние проекты.

Артикул

Бетон, многовековой материал, получает новый рецепт, Джейн Марголис, The New York Times, 11 августа 2020 г. Взгляд на усилия по разработке более устойчивых форм бетона.
Guardian Concrete Week: Увлекательный сборник статей об экологических и социальных проблемах жизни в мире, сделанном из бетона.
Битва за то, чтобы обуздать наш аппетит к бетону, Тим Боулер. BBC News, 24 октября 2018 г. Каково реальное воздействие бетона на окружающую среду и как его уменьшить?
Ученые объясняют долговечный бетон древнего Рима Мэтта Макграта.BBC News, 4 июля 2017 г. Минерал алюминий тоберморит, кажется, сделал римский бетон более прочным, чем наш современный аналог.
Эксперты предлагают приоритеты исследований для «более экологичного» бетона: NIST Tech Beat, 3 апреля 2013 г. Как мы можем сократить выбросы углекислого газа при производстве бетона?
Старинный рецепт бетона из воды, цемента, песка и камней Сьюзан Хасслер. IEEE Spectrum, 18 июля 2011 г. Могут ли инженеры разработать более экологичный бетон?
Бетонная альтернатива может сделать здания более прочными Александр Джордж.Wired, 12 августа 2011 г. В связи с разрушительным землетрясением 2011 г. японские инженеры разработали новый прочный строительный материал под названием CO2-структура.
Ученые разрабатывают экобетон из рисовой шелухи: BBC News, 13 апреля 2010 г. Исследуется новый тип экологически чистого бетона, при производстве которого выделяется меньше углекислого газа.
Кто несет ответственность за все бетонные карбункулы ?: BBC News, 19 февраля 2009 г. Архитектор «Ле Корбюзье» отдавал предпочтение бетонным зданиям; в этой статье Гай Бут размышляет, должны ли мы любить или ненавидеть его работу.
Сканер, чтобы «видеть бетон изнутри»: BBC News, 25 октября 2005 г. Как обнаружить признаки коррозии глубоко внутри гигантских бетонных конструкций?

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Бетон. Получено с https://www.explainthatstuff.com/steelconcrete.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Больше информации на нашем веб-сайте…