Железобетонные конструкции и изделия: Сборные железобетонные элементы (изделия и конструкции)

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ИЗДЕЛИЯ • Большая российская энциклопедия

Авторы: А. И. Звездов

ЖЕЛЕЗОБЕТО́ННЫЕ КОНСТРУ́КЦИИ И ИЗДЕ́ЛИЯ, эле­мен­ты зда­ний и со­ору­же­ний, из­го­тов­ляе­мые из же­ле­зо­бе­то­на. Вы­со­кие тех­ни­ко-эко­но­мич. по­ка­за­те­ли Ж. к. и и., воз­мож­ность срав­ни­тель­но лег­ко по­лу­чать кон­ст­рук­ции тре­буе­мых форм и раз­ме­ров при со­блю­де­нии за­дан­ной проч­но­сти обу­сло­ви­ли их ши­ро­кое при­ме­не­ние прак­ти­че­ски во всех об­лас­тях строи­тель­ст­ва и сде­ла­ли же­ле­зо­бе­тон са­мым мас­со­вым стро­ит. ма­те­риа­лом.

Ж. к. и и. под­раз­де­ля­ют на две осн. груп­пы: мо­но­лит­ные и сбор­ные. Мо­но­лит­ные Ж. к. и и. вы­пол­ня­ют не­посред­ст­вен­но на стро­ит. пло­щад­ках в про­цес­се строи­тель­ст­ва; сбор­ные – из­го­тав­ли­ва­ют в за­во­дских ус­ло­ви­ях на спе­циа­ли­зир. обо­ру­до­ва­нии. Для со­еди­не­ния с др. кон­ст­рук­ция­ми они име­ют спец. за­клад­ные де­та­ли или ар­ма­тур­ные вы­пус­ки. Со­от­но­ше­ние ме­ж­ду объ­ё­ма­ми при­ме­няе­мых мо­но­лит­ных и сбор­ных кон­ст­рук­ций в за­ру­беж­ной и отеч. прак­ти­ке по­сто­ян­но ме­ня­ет­ся в за­ви­симо­сти от раз­ви­тия тех­но­ло­гии и фор­ми­рую­щих­ся пред­став­ле­ни­ях о строи­тель­ст­ве из же­ле­зо­бе­то­на. Кро­ме то­го, Ж. к. и и. из­го­тав­ли­ва­ют без пред­ва­ри­тель­но­го на­пря­же­ния и с пред­ва­ри­тель­ным на­пря­же­ни­ем ар­ма­ту­ры (пред­ва­ритель­но на­пря­жён­ные кон­ст­рук­ции). Сре­ди жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций вы­де­ля­ют осо­бую груп­пу, имею­щую внеш­нее ар­ми­ро­ва­ние ме­тал­лич. про­фи­ля­ми (напр., сталь­ные тру­бы с бе­тон­ным за­пол­не­ни­ем) или лис­та­ми (напр., бе­тон­ная пли­та по сталь­но­му на­сти­лу). Та­кие кон­ст­рук­ции на­зы­ва­ют­ся ста­ле­бе­тон­ны­ми.

В 1-й пол. 20 в. в Рос­сии, как и во всём ми­ре, в осн. при­ме­ня­ли мо­но­лит­ный же­ле­зо­бе­тон. В кли­ма­тич. ус­ло­ви­ях Рос­сии с дли­тель­ным хо­лод­ным пе­рио­дом его ис­поль­зо­ва­ние ос­лож­ня­лось не­об­хо­ди­мо­стью про­ве­де­ния спец. ме­ро­прия­тий про­тив преж­де­вре­мен­но­го за­мер­за­ния же­ле­зо­бе­то­на при от­ри­ца­тель­ной темп-ре на­руж­но­го воз­ду­ха. Это не толь­ко тре­бо­ва­ло вы­со­кой тех­но­ло­гич. куль­ту­ры бе­то­ни­ро­ва­ния, но за­мет­но сни­жа­ло тем­пы строи­тель­ст­ва и по­вы­ша­ло его тру­до­ём­кость и стои­мость. По­это­му ха­рак­тер­ной осо­бен­но­стью раз­ви­тия ка­пи­таль­но­го строи­тель­ст­ва в СССР ста­ло пред­поч­те­ние кон­ст­рук­ций из сбор­но­го же­ле­зо­бе­то­на др. жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ци­ям. В 1950-х гг. зна­чит. ка­пи­та­ло­вло­же­ния бы­ли вы­де­ле­ны на на­уч. ис­сле­до­ва­ния в этой об­лас­ти, на раз­ра­бот­ку зда­ний и со­ору­же­ний из сбор­ных жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций, их ти­пи­за­цию и уни­фи­ка­цию. Сфор­ми­ро­ва­лась на­уч. шко­ла, за­слу­ги ко­то­рой по­лу­чи­ли ми­ро­вое при­зна­ние. В от­но­си­тель­но ко­рот­кие сро­ки бы­ла соз­да­на вы­со­ко­ме­ха­ни­зир. пром-сть сбор­но­го же­ле­зо­бе­то­на с про­ект­ной про­из­во­ди­тель­но­стью до 180 млн. м³ в год. За пе­ри­од с 1955 по 1985 объ­ём при­ме­не­ния сбор­но­го же­ле­зо­бе­то­на воз­рос с 6,2 до 151 млн. м³ в год, т. е. уве­ли­чил­ся в 25 раз. Зна­чит. вни­ма­ние уде­ля­лось раз­ви­тию пред­ва­ри­тель­но на­пря­жён­ных кон­ст­рук­ций. Поя­ви­лись но­вые ме­то­ды на­тя­же­ния ар­ма­ту­ры и тех­но­ло­гии пред­ва­ри­тель­но на­пря­жён­но­го ар­ми­ро­ва­ния, в ча­ст­но­сти не­пре­рыв­ное пред­на­пря­жён­ное ар­ми­ро­ва­ние на ав­то­ма­ти­зир. стен­дах.

Па­рал­лель­но с про­из-вом сбор­ных Ж. к. и и. раз­ви­ва­лось и строи­тель­ст­во из мо­но­лит­но­го же­ле­зо­бе­то­на. Бла­го­да­ря раз­ви­тию тех­но­ло­гий мо­но­лит­но­го же­ле­зо­бе­то­на к кон. 20 в. сло­жи­лась си­туа­ция, при ко­то­рой ис­поль­зо­ва­ние мо­но­лит­ных жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций не име­ет тех­нич. пре­пят­ст­вий для ши­ро­ко­го строи­тель­ст­ва и оп­ре­де­ля­ет­ся толь­ко це­ле­со­об­раз­но­стью.

Ж. к. и и. за­во­дско­го из­го­тов­ле­ния со­хра­ня­ют за со­бой ли­ди­рую­щее по­ло­же­ние при строи­тель­ст­ве в го­ро­дах про­из­водств., жи­лых и об­ществ. зда­ний, при про­из-ве спец. де­та­лей (тру­бы, шпа­лы, сваи, опо­ры ЛЭП и др.), а так­же эле­мен­тов бла­го­ус­т­рой­ст­ва на­се­лён­ных мест.

Об­лас­тя­ми при­ме­не­ния мо­но­лит­ных Ж. к. и и. тра­ди­ци­он­но яв­ля­ют­ся гид­ро­тех­нич. со­ору­же­ния, транс­порт­ное и под­зем­ное строи­тель­ст­во, со­ору­же­ния на шель­фе, мно­го­этаж­ные адм. зда­ния, а так­же ма­ло­этаж­ные жи­лые до­ма в го­род­ских и за­го­род­ных ус­ло­ви­ях.

На прак­ти­ке час­то при­ме­ня­ют сбор­но-мо­но­лит­ный ва­ри­ант жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций: отд. эле­мен­ты, из­го­тов­лен­ные в за­во­дских ус­ло­ви­ях, со­еди­ня­ют ме­то­дом мо­но­лит­но­го бе­то­ни­ро­ва­ния в еди­ную кон­ст­рук­цию (про­лёт мос­та, обо­лоч­ка по­кры­тия) или кон­ст­рук­тив­ную сис­те­му (кар­кас зда­ния).

К жел.-бе­тон. из­де­ли­ям от­но­сят­ся эле­мен­ты ма­лой ар­хи­тек­ту­ры, бла­го­ус­т­рой­ст­ва, инж. ком­му­ни­ка­ций и т. п.

Совр. жи­лищ­ное строи­тель­ст­во в ми­ре осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в зна­чит. ме­ре в ви­де ин­ду­ст­ри­аль­но­го до­мо­строе­ния на ба­зе при­ме­не­ния сбор­ных эле­мен­тов за­вод­ско­го из­го­тов­ле­ния. Од­но­вре­мен­но с этим рас­тёт ис­поль­зо­ва­ние мо­но­лит­но­го бе­то­на при воз­ве­де­нии не толь­ко разл. объ­ек­тов об­ществ. на­зна­че­ния, но и жи­лых зда­ний. Всё бо­лее ши­ро­кое при­ме­не­ние на­хо­дит де­ко­ра­тив­ное оформ­ле­ние сбор­ны­ми жел.-бе­тон. эле­мен­та­ми фа­са­дов зда­ний из мо­но­лит­но­го же­ле­зо­бе­то­на.

Уро­вень тех­но­ло­гии бе­то­на и же­ле­зо­бе­то­на по­зво­ля­ет по­лу­чать ком­по­зи­ци­он­ный ма­те­ри­ал с за­ра­нее за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми по мно­гим по­ка­зате­лям, а мно­го­гран­ность тех­но­ло­гич. приё­мов при­го­тов­ле­ния и ук­лад­ки бе­то­на тре­бу­ет при­ме­не­ния вы­со­ко­ме­ха­ни­зир. и ав­то­ма­ти­зир. про­из­водств, ко­то­рые це­ле­со­об­раз­но ор­га­ни­зо­вы­вать в ста­цио­нар­ных ус­ло­ви­ях. Для совр. строи­тель­ст­ва ха­рак­тер­на кон­цен­тра­ция зна­чит. объ­ё­мов на срав­ни­тель­но не­боль­ших тер­ри­то­ри­ях. Всё это де­ла­ет це­ле­со­об­раз­ным соз­да­ние за­во­дских про­из­водств Ж. к. и и., объ­ём ко­то­рых до 50 тыс. м³ в год; рас­стоя­ние пе­ре­воз­ки го­то­вой про­дук­ции не бо­лее 100 км.

Ж. к. и и. вы­пол­ня­ют в осн. с гиб­кой ар­ма­ту­рой в ви­де отд. стерж­ней, свар­ных се­ток и пло­ских кар­ка­сов (см. Ар­ма­ту­ра же­ле­зо­бе­тон­ных кон­ст­рук­ций). На­ря­ду со стерж­не­вой и про­во­лоч­ной ар­ма­ту­рой всё ча­ще при­ме­ня­ют дис­перс­ное ар­ми­ро­ва­ние из сталь­ных, стек­лян­ных и ба­заль­то­вых фибр. Для осо­бо слож­ных ус­ло­вий экс­плуа­та­ции це­ле­со­об­раз­ны кон­ст­рук­ции с вы­со­ко­проч­ной не­ме­тал­лич. ар­ма­ту­рой на ос­но­ве уг­ле­род­ных во­ло­кон или спец. пла­ст­масс.

Спо­со­бы рас­чё­та и кон­ст­руи­ро­ва­ния Ж. к. и и. по­сто­ян­но со­вер­шен­ст­ву­ют­ся; в ча­ст­но­сти, ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся ме­то­ды, учи­ты­ваю­щие фи­зич. не­ли­ней­ность, ани­зо­тро­пию и др. спе­ци­фич. осо­бен­но­сти ис­поль­зуе­мых ма­те­риа­лов.

О ремонте и содержании Ж. к. и и. см. в ст. Техническая эксплуатация.

Железобетонные конструкции и изделия — Студопедия

Железобетон — строительный материал, в котором рационально объединены цементный бетон и стальная арматура. Арматура воспринимает в основном растягивающие напряжения, упрочняет бетон.

Железобетонные конструкции и изделия подразделяют на сборные, изготовляемые на железобетонных заводах и монтируемые на строительных площадках, и монолитные, бетонируемые в опалубке на месте строительных работ. Кроме того, они могут быть с обычной или с предварительно напряженной арматурой.

Различают железобетонные изделия из бетонов на основе портландцемента и его разновидностей; из силикатных бетонов, получаемых на основе известково-кремнеземистого вяжущего; из специальных видов бетона. Железобетонные изделия могут быть сплошными и пустотелыми, а также иметь различные типоразмеры.

По назначению железобетонные изделия и детали разделяют на четыре основные группы: изделия для жилых и общественных зданий; промышленных, зданий; инженерных сооружений; изделия общего назначения.

Рассматривая перспективы развития производства и применения сборного железобетона, можно выделить следующие основные направления: разработку и применение эффективных и крупноразмерных конструкций и изделий из сборного железобетона; применение высокопрочных и предварительно напряженных бетонов; более широкое использование легких бетонов и тонкостенных пространственных конструкций; уменьшение числа типоразмеров и снижение стоимости массового производства их на специализированных заводах.

Эффективность сборного железобетона значительно возрастает при использовании в строительстве унифицированных элементов, конструкций, допускающих комбинирование изделий и деталей в различных сочетаниях. Унификация изделий из сборного железобетона позволяет уменьшить число типоразмеров, повысить качество продукции и совершенствовать технологию их производства. Так, например, благодаря разработке единого каталога унифицированных деталей для жилищного строительства число элементов для полносборного домостроения сократилось на 20% по сравнению с ранее существовавшими типовыми решениями. В строительстве промышленных зданий и сооружений также разработаны проекты зданий различного назначения, возводимых из унифицированных элементов.

Широкое применение сборного железобетона обеспечивает экономию металла и леса, повышение производительности труда и темпов индустриализации строительства; снижение трудовых затрат и значительно упрощает строительные работы в зимний период. В настоящее время наша страна по выпуску сборного железобетона занимает первое место в мире.

Цементный бетон, как и большинство камневидных конгломератных материалов, хорошо сопротивляется сжимающим усилиям, но плохо работает на растяжение. Предел прочности бетона при растяжении примерно в 10… 18 раз ниже предела прочности при сжатии. Поэтому для восприятия растягивающих напряжений возникла необходимость введения в бетон стальной арматуры. Сочетание бетона со стальной арматурой и совместная их работа в конструкции основаны на следующем:

· сталь и бетон при изменении температуры в интервале от 0 до 80°С имеют практически одинаковые коэффициенты линейного расширения

· между бетоном и арматурой возникают значительные силы сцепления, препятствующие скольжению арматуры в бетоне, при этом стальная арматура достаточно надежно защищается бетоном от коррозии

При обычном армировании в железобетоне под действием внутренних напряжений в растянутой зоне возможно образование микротрещин вследствие малой предельной растяжимости бетона. При этом микротрещины появляются задолго до разрушения конструкции, что делает нецелесообразным применение высокопрочной арматуры. Избежать появления микротрещин при эксплуатационных нагрузках возможно путем обжатия бетона предварительным натяжением арматуры. Напряжение бетона натянутой арматурой не только ликвидирует опасность образования и раскрытия микротрещин, но и позволяет значительно экономить металл, сокращать расход составляющих материалов в бетоне, уменьшать массу конструкции, повышать долговечность и снижать стоимость строительства.

Предварительное натяжение арматуры осуществляют либо до бетонирования конструкции или изделия, либо после этого. В первом случае арматуру вначале натягивают, концы ее прочно закрепляют в бортах формы изделия, после чего приступают к бетонированию. После затвердевания уплотненной бетонной смеси арматуру освобождают от натяжного устройства. Вследствие упругости арматура стремится вернуться в прежнее ненапряженное состояние и, будучи прочно сцеплена с бетоном, обжимает его. В результате этого в железобетоне создаются взаимно уравновешивающие усилия растяжения в арматуре и сжатия в бетоне. Во втором случае арматуру располагают в каналах бетонной конструкции, ранее образованных с помощью специальных пустотообразователей, и натягивают ее после того, как бетон приобретает заданную прочность. Затем натянутую арматуру анкеруют на концах конструкции, а каналы замоноличивают цементным раствором или бетонной смесью. Натяжение арматуры производят с помощью специальных домкратов или методом электротермического воздействия.

Таким образом, сущность предварительного напряжения бетона состоит в том, что, используя силы упругого последействия натянутой арматуры (при условии ее прочного закрепления), достигается обжатие бетона в той зоне, где эксплуатационная нагрузка может вызвать растягивающие усилия. Благодаря этому в растянутой зоне изделия должны быть вначале преодолены предварительно созданные сжимающие усилия и только лотом бетон начинает работать на растяжение. В преднапряженном бетоне не возникают растягивающие усилия или они настолько малы, что не превышают прочности бетона при растяжении.

Сборные железобетонные конструкции: описание, СНИП, характеристики

Сборные железобетонные конструкции изготавливаются на заводах и только после этого доставляются на стройплощадку. С одной стороны, за счёт масштабирования производства это позволяет значительно снизить себестоимость единицы продукции, с другой — конструктор должен задавать чёткие параметры будущего изделия.

Сборные железобетонные конструкции позволяют в кратчайшие сроки возводить целые здания, но возможность модификации изделий в процессе работы крайне ограничена и связана с немалыми финансовыми затратами.

Есть виды железобетонных конструкций, которые изготавливаются только на заводах. Как пример — предварительно напряжённые СЖК. Обычно на предприятиях изготавливают только типовую продукцию. Безусловно, есть возможность заказа индивидуальных параметров, но за уникальность приходится доплачивать. Условно все технологии производства можно поделить на три вида:

• конвейерная технология,
• поточно-агрегатная технология,
• стендовая технология,

Для предварительно напряжённых сборных конструкций используют такие способы производства: натяжение на бетон и натяжение на опоры. Арматура натягивается электромеханическим и электротермическим методом.

Общие характеристики

Характеристики сборных железобетонных конструкций зависят от сорта бетона и типа арматуры, которая в них используется. Бетон обладает такими качественными параметрами:

• морозоустойчивостью,
• прочностью,
• высокой плотностью,
• огнестойкостью.

Единственный недостаток бетона — это плохое сопротивление растяжениям. Чтобы его нивелировать используется арматура. Она может быть сделана из композита или из стали. Форма может быть разной, но в большинстве случаев применяются ребристые стальные стержни с круглым сечением.

Процесс монтажа

В начале монтажа проверяют состояние уже установленных сборных железобетонных конструкций. Дальнейший алгоритм процесса напрямую зависит от типа СЖК и целей, которые преследуют строители. Тем не менее есть пункты, которые всегда присутствуют в работе:

1. Осмотр сборных железобетонных конструкций, подлежащих установке. Строители должны убедиться, что закладные детали расположены правильно и антикоррозийное покрытие не повреждено. Особое внимание уделяется арматуре, она не должна быть повреждена или деформирована.
2. Проверяются проектные и монтажные отверстия. Их диаметр должен соответствовать показателям в проекте. Для замеров используется рулетка или метр.
3. Сборные железобетонные конструкции исследуются на предмет трещин и раковин. Геометрическая форма изделия должна соответствовать проектной.
4. После проверки все сборные железобетонные конструкции очищаются. Деформированные в процессе транспортировки детали выпрямляются. Удаляется наплыв бетона и счищается ржавчина (если такая была обнаружена).

Сборные железобетонные конструкции в процессе монтажа могут строповаться разными методами. Грузозахватные средства могут быть в виде траверсов, гибких строп или вакуумных захватов.

Совет! Удобнее всего работать с грузоподъёмными устройствами, у которых есть отцепной дистанционный крюк.

СНиП 52-01-2003 под редакцией от 2012 года

СНиП — это свод правил, который включает в себе набор норм и рекомендаций относительно производства, проектировки, монтажа и транспортировки сборных железобетонных конструкций.

Сборные железобетонные конструкции, несмотря на высокую прочность, должны транспортироваться согласно установленным нормам. Когда проектируется СЖК, во внимание берётся воздействие усилий, которые возникают при подъёме, перевозке и монтаже. При этом нагрузка зависит от массы и рассчитывается при помощи таких коэффициентов:

• 1,4 — для монтажа;
• 1,6 — для перевозок;
• 1,25 — коэффициент динамичности.

Последний показатель является иллюстрацией граничной цифры, ниже которой коэффициент при расчётах не может опускаться. В противном случае надёжность и долговечность сборной железобетонной конструкции станет сомнительной.

Особое место в процессе проектирования сборных железобетонных конструкций играют узловые и стыковые элементы. Именно от их качества зависят эксплуатационные характеристики всей сборной конструкции.

В сборных железобетонных конструкциях большую роль играют петли. При их создании согласно СНиПу 52-01-2003 принято применять горячекатаную арматурную сталь. При этом её класс должен быть не ниже А240.

Важно! Во время создания петель для СЖК недопустимо использование стали марки Ст3пс.

Если вы когда-либо имели дело с монолитными железобетонными конструкциями, то отлично знаете, что их нельзя монтировать при минусовой температуре без специального оборудования. СЖК лишены подобного недостатка. Согласно СНиПу их можно монтировать, когда на улице -40. Это никоим образом не повлияет на их эксплуатационные качества.

Характеристики сборных железобетонных конструкций согласно СНиПам

Особую роль в характеристиках сборных железобетонных конструкций играет армирование. Для достижения оптимального результата необходимо точно подсчитать расстояние от стержня к стержню и диаметр самой арматуры. Очень важно, чтобы стальные элементы полностью скрывали бетон. Есть специальные параметры защитного слоя для каждого типа зданий:

1. Уровень влажности средний или пониженный, тип помещения закрытый — защитный слой не менее 15 мм.
2. При высокой влажности в закрытых помещениях — 20 мм.
3. На открытом воздухе — 25 мм.
4. В грунте и фундаменте — 35 мм.

Для достижения нужных качественных показателей необходимо, чтобы сборные железобетонные конструкции отвечали этим характеристикам. Уменьшение защитного слоя бетона возможно лишь при наличии дополнительных мер защиты.

Если сборная железобетонная конструкция не имеет надёжного защитного слоя для арматуры, то высока опасность того, что до сборной конструкции доберётся коррозия. Это ставит под угрозу прочность всего здания.

Требования к монтажу согласно СНиПам

При строительстве здания из СЖК роль конструктора возрастает многократно. Именно он должен при помощи специальных программ заранее просчитать параметры будущего строения. Согласно данным характеристикам на заводе будут изготовлены изделия нужной формы и размера.

Монтаж должен проходить строго согласно утверждённому плану. В этом документе предусматривается очерёдность работ и дополнительные мероприятия по обеспечению нужной прочности. Сборные железобетонные конструкции собираются прямо на объекте и устанавливаются на положенное им в проекте место.

Испытания характеристик СЖК по СНиПам.

Перед тем как направить изделие заказчику или поставить его на поток, проводится целый комплекс сложных испытаний. В процессе тестируются такие характеристики:

• устойчивость против трещин;
• эксплуатационная пригодность;
• общая оценка пригодности.

Тестирование проходит посредством изменения нагрузки на сборную железобетонную конструкцию. В некоторых случаях блоки специально разрушаются, чтобы узнать предельные значения прочности.

Обычно из партии берётся несколько изделий, и они поддаются разного рода испытаниям. Выбор последних во многом зависит от предназначения сборных железобетонных конструкций. Оценка пригодности состоит из таких показателей, как:

• толщина защитного слоя;
• прочность сварных соединений;
• геометрический размер сечений и расположения арматуры;
• прочность сварных швов;
• механические свойства арматуры;
• размер изделий.

На основе данных показателей формируется оценка всей партии, и выносится решение относительно её пригодности.

Итоги

Сборные железобетонные конструкции изготавливаются только на заводах. В своё время это дало значительный толчок общей индустриализации промышленности. СЖК можно монтировать в любую погоду, а их стоимость находится на доступном уровне.

Железобетонные конструкции (Общий курс)

Предисловие 3

Введение 4

Часть I. Сопротивление железобетона и элементы железобетонных конструкций 9

1. Глава 1. Основные физико-механические свойства бетона, стальной арматуры и железобетона 9

1.1. Бетон 9

1.1.1. Общие сведения 9

1.1.2. Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность 10

1.1.3. Усадка бетона и начальные напряжения 12

1.1.4. Прочность бетона 14

1.1.5. Деформативность бетона 24

1.1.6. Модуль деформаций и мера ползучести бетона 31

1.1.7. Особенности физико-механических свойств некоторых видов бетона 35

1.2. Арматура 36

1.2.1. Назначение и виды арматуры 36

1.2.2. Механические свойства арматурных сталей 37

1.2.3. Классификация арматуры 42

1.2.4. Применение арматуры в конструкциях 44

1.2.5. Арматурные сварные изделия 45

1.2.6. Арматурные проволочные изделия 48

1.2.7. Соединение арматуры 49

1.2.8. Неметаллическая арматура 52

1.3. Железобетон 53

1.3.1. Особенности заводского производства 53

1.3.2. Средняя плотность железобетона 55

1.3.3. Предварительно напряженный железобетон и способы создания предварительного напряжения 55

1.3.4. Сцепление арматуры с бетоном 58

1.3.5. Анкеровка арматуры в бетоне 60

1.3.6. Защитный слой бетона в железобетонных элементах 65

1.3.7. Усадка железобетона 66

1.3.8. Ползучесть железобетона 69

1.3.9. Воздействие температуры на железобетон 71

1.3.10. Коррозия железобетона и меры защиты от нее 72

1.3.11. Некоторые специальные виды железобетона 73

2. Глава 2. Экспериментальные основы теории сопротивления железобетона и методы расчета железобетонных конструкций 76

2.1. Экспериментальные данные о работе железобетона под нагрузкой 76

2.1.1. Значение экспериментальных исследований 76

2.1.2. Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов 77

2.1.3. Процесс развития трещин в растянутых зонах бетона 80

2.2. Развитие методов расчета сечений 81

2.2.1. Метод расчета по допускаемым напряжениям 81

2.2.2. Метод расчета по разрушающим усилиям 83

2.3. Метод расчета конструкций по предельным состояниям 86

2.3.1. Сущность метода 86

2.3.2. Две группы предельных состояний 86

2.3.3. Расчетные факторы 87

2.3.4. Классификация нагрузок. Нормативные и расчетные нагрузки 88

2.3.5. Степень ответственности зданий и сооружений 91

2.3.6. Нормативные и расчетные сопротивления бетона 91

2.3.7. Нормативные и расчетные сопротивления арматуры 93

2.3.8. Три категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций 95

2.3.9. Основные положения расчета 98

2.4. Предварительные напряжения в арматуре и бетоне 101

2.4.1. Значения предварительных напряжений 101

2.4.2. Потери предварительных напряжений в арматуре 103

2.4.3. Напряжения в ненапрягаемой арматуре 108

2.4.4. Усилия предварительного обжатия бетона 108

2.4.5. Приведенное сечение 109

2.4.6. Напряжения в бетоне при обжатии 110

2.4.7. Последовательность изменения предварительных напряжений в элементах после загружения внешней нагрузкой 110

2.5. Общий способ расчета прочности элементов 115

2.5.1. Условия прочности 115

2.5.2. Граничная относительная высота сжатой зоны 117

2.5.3. Предельный процент армирования 119

2.6. Напряжения в ненапрягаемой арматуре с условным пределом текучести при смешанном армировании 120

3. Глава 3. Изгибаемые элементы 125

3.1. Конструктивные особенности 125

3.2. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов любого профиля 135

3.3. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов прямоугольного и таврового профиля 138

3.4. Расчет прочности элементов по нормальным сечени¬ям при косом изгибе 147

3.5. Расчет Прочности элементов по наклонным сечениям 150

3.5.1. Опытные данные 150

3.5.2. Расчет прочности по наклонным сечениям на дей¬ствие поперечной силы и изгибающего момента 151

3.5.3. Расчет поперечных стержней 157

3.6. Условия прочности по наклонным сечениям на действие изгибающего момента 159

4. Глава 4. Сжатые элементы 162

4.1. Конструктивные особенности сжатых элементов 162

4.2. Расчет элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых в плоскости симметрии 168

4.3. Расчет внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения 174

4.4. Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений 178

4.5. Расчет элементов кольцевого сечения 181

4.6. Сжатые элементы, усиленные косвенным армированием 182

Контрольные вопросы для самостоятельной проработки материала гл. 4 187

5. Глава 5. Растянутые элементы 187

5.1. Конструктивные особенности 187

5.2. Расчет прочности центрально растянутых элементов 190

5.3. Расчет прочности элементов симметричного сечения, внецентренно растянутых в плоскости симметрии 191

Контрольные вопросы для самостоятельной проработки материала гл. 5 193

6. Глава 6. Элементы, подверженные изгибу с кручением 193

6.1. Общие сведения 193

6.2. Расчет элементов прямоугольного сечения 196

7. Глава 7. Трещиностойкость и перемещения железобетонных элементов 199

7.1. Общие положения 199

7.2. Сопротивление образованию трещин центрально рас¬тянутых элементов 199

7.3. Сопротивление образованию трещин изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов 200

7.3.1. Расчет по образованию трещин, нормальных к про¬дольной оси элемента 200

7.3.2. Определение Mcrc при упругой работе бетона сжатой зоны 201

7.3.3. Определение момента Mcrc при неупругой работе бе¬тона сжатой зоны 204

7.3.4. Определение Mcrc по способу ядровых моментов 206

7.3.5. Расчет по образованию трещин, наклонных к оси элемента 208

7.4. Сопротивление раскрытию трещин. Общие положения расчета 209

7.5. Сопротивление раскрытию трещин центрально растянутых элементов 211

7.5.1. Определение коэффициента 211

7.5.2. Определение напряжений в растянутой арматуре 213

7.5.3. Определение расстояния между трещинами 214

7.6. Сопротивление раскрытию трещин изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов 215

7.6.1. Определение коэффициента фs 215

7.6.2. Значение коэффициента фb 218

7.6.3. Определение напряжений в бетоне и арматуре в се¬чениях с трещиной 218

7.6.4. Определение расстояния между трещинами 223

7.6.5. Закрытие трещин 224

7.7. Кривизна оси при изгибе, жесткость и перемещения железобетонных элементов 225

7.7.1. Общие положения расчета 225

7.7.2. Кривизна оси при изгибе и жесткость железобетонных элементов на участках без трещин 226

7.7.3. Кривизна оси при изгибе и жесткость железобетон¬ных элементов на участках с трещинами 227

7.7.4. Перемещение железобетонных элементов 229

7.8. Жесткость внецентренно сжатых элементов, изгиба¬емых элементов при знакопеременном загружении 233

7.8.1. Жесткость внецентренно сжатых элементов с учетом трещин в растянутых зонах 233

7.8.2. Жесткость изгибаемых элементов при знакопеременном загружении 234

7.9. Учет влияния начальных трещин в бетоне сжатой зоны предварительно напряженных элементов 236

Контрольные вопросы для самостоятельной проработки материала главы 7 237

8. Глава 8. Сопротивление железобетона динамическим воздействиям 238

8.1. Колебания элементов конструкций 238

8.1.1. Динамические нагрузки 238

8.1.2. Свободные колебания элементов с учетом неупругого сопротивления железобетона 239

8.1.3. Вынужденные колебания элементов 243

8.1.4. Динамическая жесткость элементов железобетонных конструкций 245

8.2. Расчет элементов конструкции на динамические нагрузки по предельным состояниям 246

8.2.1. Общие положения 246

8.2.2. Предельные состояния первой группы 247

8.2.3. Предельные состояния второй группы 250

9. Глава 9. Основы проектирования железобетонных элементов минимальной расчетной стоимости 252

9.1. Зависимости для определения стоимости железобе¬тонных элементов 252

9.2. Проектирование железобетонных элементов мини¬мальной стоимости 255

Часть II. Железобетонные конструкции зданий и сооружений 262

10. Глава 10. Общие принципы проектирования железобетонных конструкций зданий 262

10.1. Принципы компоновки железобетонных конструкций 262

10.1.1. Конструктивные схемы 262

10.1.2. Деформационные швы 264

10.2. Принципы проектирования сборных элементов 266

10.2.1. Типизация сборных элементов 266

10.2.2. Унификация размеров и конструктивных схем зданий 267

10.2.3. Укрупнение элементов 269

10.2.4. Технологичность сборных элементов 269

10.2.5. Расчетные схемы сборных элементов в процессе транспортирования и монтажа 271

10.2.6. Стыки и концевые участки элементов сборных конструкций 273

10.2.7. Технико-экономическая оценка железобетонных конструкций 279

11. Глава 11. Конструкции плоских перекрытий 280

11.1. Классификация плоских перекрытий 280

11.2. Балочные сборные перекрытия 282

11.2.1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия 282

11.2.2. Проектирование плит перекрытий 283

11.2.3. Проектирование ригеля 292

11.3. Ребристые монолитные перекрытия с балочными плитами 305

11.3.1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия 305

11.3.2. Расчет плиты, второстепенных и главных балок 306

11.3.3. Конструирование плиты, второстепенных и главных балок 310

11.4. Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру 312

11.4.1. Конструктивные схемы перекрытий 312

11.4.2. Расчет и конструирование плит, опертых по контуру 314

11.4.3. Расчет и конструирование балок 317

11.5. Перекрытия с плитами, опертыми по трем сторонам 319

11.5.1. Конструктивная схема перекрытий 319

11.5.2. Конструирование и расчет плит, опертых по трем сторонам 319

11.6. Балочные сборно-монолитные перекрытия 321

11.6.1. Сущность сборно-монолитной конструкции 321

11.6.2. Конструкции сборно-монолитных перекрытий 322

11.7. Безбалочные перекрытия 323

11.7.1. Безбалочные сборные перекрытия 323

11.7.2. Безбалочные монолитные перекрытия 326

11.7.3. Безбалочные сборно-монолитные перекрытия 331

12. Глава 12. Железобетонные фундаменты 334

12.1. Общие сведения 334

12.2. Отдельные фундаменты колонн 335

12.2.1. Конструкции сборных фундаментов 335

12.2.2. Конструкции монолитных фундаментов 336

12.2.3. Расчет фундаментов 340

12.3. Ленточные фундаменты 346

12.3.1. Ленточные фундаменты под несущими стенами 346

12.3.2. Ленточные фундаменты под рядами колонн 347

12.3.3. Расчет ленточных фундаментов 350

12.3.4. Взаимодействие сооружений с фундаментами на деформируемом основании 365

12.4. Сплошные фундаменты 366

12.5. Фундаменты машин с динамическими нагрузками 369

13. Глава 13. Конструкции одноэтажных промышленных зданий 372

13.1. Конструктивные схемы 372

13.1.1. Элементы конструкций 372

13.1.2. Мостовые краны 372

13.1.3. Компоновка здания 375

13.1.4. Поперечные рамы 377

13.1.5. Фонари 382

13.1.6. Система связей 382

13.1.7. Подкрановые балки 385

13.2. Расчет поперечной рамы 390

13.2.1. Расчетная схема и нагрузки 390

13.2.2. Пространственная работа каркаса одноэтажного здания при крановых нагрузках 392

13.2.3. Определение усилий в колоннах от нагрузок 396

13.2.4. Особенности определения усилий в двухветвевых и ступенчатых колоннах 400

13.2.5. Определение прогиба поперечной рамы 405

13.3. Конструкции покрытий 405

13.3.1. Плиты покрытий 405

13.3.2. Балки покрытий 409

13.3.3. Фермы покрытий 413

13.3.4. Подстропильные конструкции 423

13.3.5. Арки 424

13.4. Особенности конструкций одноэтажных каркасных зданий из монолитного железобетона 428

14. Глава 14. Тонкостенные пространственные покрытия 432

14.1. Общие сведения 432

14.2. Конструктивные особенности тонкостенных пространственных покрытий 438

14.3. Покрытия с цилиндрическими оболочками и призматическими складками 440

14.3.1. Общие сведения 440

14.3.2. Длинные оболочки 442

14.3.3. Короткие оболочки 457

14.3.4. Призматические складки 461

14.4. Покрытия с оболочками положительной гауссовой кривизны, прямоугольные в плане 462

14.5. Покрытия с оболочками отрицательной гауссовой кривизны, прямоугольные в плане 468

14.6. Купола 472

14.7. Волнистые своды 481

14.8. Висячие покрытия 483

15. Глава 15. Конструкции многоэтажных каркасных и панельных зданий 491

15.1. Конструкции многоэтажных промышленных зданий 491

15.1.1. Конструктивные схемы зданий 491

15.1.2. Конструкции многоэтажных рам 495

15.2. Практический расчет многоэтажных рам 501

15.2.1. Предварительный подбор сечений 501

15.2.2. Усилие от нагрузок 502

15.2.3. Расчетные усилия и подбор сечений 507

15.3. Конструкции многоэтажных гражданских зданий 508

15.3.1. Конструктивные схемы зданий 508

15.3.2. Основные вертикальные конструкции 512

15.4. Расчетные схемы и нагрузки 516

15.4.1. Расчетные схемы 516

15.4.2. Расчетные нагрузки 519

15.4.3. Обозначения 519

15.5. Рамные системы 520

15.5.1. Сдвиговая жесткость многоэтажной рамы 520

15.5.2. Общее уравнение многоэтажной системы 523

15.5.3. Перемещения многоэтажной рамы 524

15.5.4. Податливость стыков 525

15.6. Рамно-связевые системы 527

15.6.1. Рамно-связевые системы со сплошными диафрагмами 527

15.6.2. Рамно-связевые системы с комбинированными диафрагмами 531

15.7. Связевые системы с однотипными диафрагмами с проемами 533

15.7.1. Диафрагмы с одним или несколькими рядами проемов 533

15.7.2. Зависимость между перемещениями диафрагмы и поперечными силами ее перемычек 537

15.8. Определение прогибов и усилий в расчетных сечениях 538

15.8.1. Данные о параметрах Л и v2 из опыта проектирования 538

15.8.2. Расчет с применением таблиц 539

15.9. Системы с разнотипными вертикальными конструкциями 544

15.9.1. Общие положения расчета 544

15.9.2. Системы с двумя разнотипными вертикальными конструкциями 545

15.10. Влияние податливости оснований, изгиба перекрытий в своей плоскости на работу многоэтажной системы 551

15.10.1. Влияние податливости оснований 551

15.10.2. Влияние изгиба перекрытий в своей плоскости 555

15.11. Динамические характеристики многоэтажных зданий 559

15.11.1. Рамные системы 559

15.11.2. Рамно-связевые системы 561

15.11.3. Связевые системы 563

15.11.4. Системы с разнотипными вертикальными конструкциями 565

15.11.5. Коэффициент формы колебаний 566

15.12. Ветровая нагрузка 567

15.12.1. Средняя составляющая ветровой нагрузки 567

15.12.2. Пульсационная составляющая ветровой нагрузки 568

15.12.3. Ускорение колебаний 569

16. Глава 16. Конструкции инженерных сооружений 571

16.1. Инженерные сооружения промышленных и гражданских комплексов строительства 571

16.2. Цилиндрические резервуары 572

16.2.1. Общие сведения 572

16.2.2. Конструктивные решения 574

16.3. Прямоугольные резервуары 583

16.3.1. Конструктивные решения 583

16.3.2. Расчет 586

16.4. Водонапорные башни 588

16.5. Бункера 596

16.6. Силосы 601

16.7. Подпорные стены 610

16.8. Подземные каналы и тоннели 614

17. Глава 17. Железобетонные конструкции, возводимые и эксплуатируемые в особых условиях 622

17.1. Конструкции зданий, возводимых в сейсмических районах 622

17.1.1. Особенности конструктивных решений 622

17.1.2. Основные положения расчета зданий на сейсмические воздействия 626

17.2. Особенности конструктивных решений зданий, возводимых в районах с вечномерзлыми грунтами 630

17.3. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях систематического воздействия высоких технологических температур 631

17.3.1. Расчетные характеристики бетона и арматуры при нагреве 631

17.3.2. Определение деформаций и усилий, вызванных действием температур 635

17.3.3. Основные положения расчета конструкций с учетом температурных воздействий 637

17.4. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях воздействия низких отрицательных температур 638

17.4.1. Требования, предъявляемые при применении арматурных сталей и бетонов 638

17.4.2. Особенности расчета и проектирования конструкций 639

17.5. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивной среды 640

17.5.1. Классификация агрессивных сред 640

17.5.2. Требования к бетонам и арматурным сталям 641

17.5.3. Расчет конструкций 643

17.5.4. Антикоррозийная защита конструкций 643

17.6. Реконструкция промышленных зданий 644

17.6.1. Задачи и методы реконструкции зданий 644

17.6.2. Усиление элементов конструкций 646

17.6.3. Особенности производства работ 651

18. Глава 18. Примеры проектирования железобетонных конструкций зданий 1 652

Пример 1. Проектирование конструкций перекрытия каркасного здания 652

1. Общие данные для проектирования 652

2. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия 654

3. Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы 654

4. Расчет ребристой плиты по предельным состояниям второй группы 660

5. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы 665

6. Расчет многопустотной плиты по предельным состояниям второй группы 668

7. Определение усилий в ригеле поперечной рамы 672

8. Расчет прочности ригеля по сечениям, нормальным к продольной оси 677

9. Расчет прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси 678

10. Конструирование арматуры ригеля 679

11. Определение усилий в средней колонне 681

12. Расчет прочности средней колонны 683

13. Конструирование арматуры колонны 686

14. Фундаменты колонны 687

15. Конструктивная схема монолитного перекрытия 690

16. Многопролетная плита монолитного перекрытия 691

17. Многопролетная второстепенная балка 692

Пример 2. Проектирование конструкций поперечной рамы одноэтажного промышленного здания 696

1. Общие данные 696

2. Компоновка поперечной рамы 696

3. Определение нагрузок на раму 698

4. Определение усилий в колоннах рамы 701

5. Составление таблицы расчетных усилий 714

6. Расчет прочности двухветвевой колонны среднего ряда 715

7. Расчет фундамента под среднюю двухветвевую колонну 720

8. Данные для проектирования стропильной фермы с параллельными поясами 725

9. Определение нагрузок на ферму 726

10. Определение усилий в элементах фермы 727

11. Расчет сечений элементов фермы 729

Приложение 1. Расчетные сопротивления бетона 735

Приложение 2. Коэффициенты условий работы бетона 736

Приложение 3. Нормативные сопротивления бетона 737

Приложение 4. Начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении 738

Приложение 5. 1. Нормативные и расчетные сопротивления, модуль упругости стержневой арматуры 739

Приложение 5. 2. Нормативные и расчетные сопротивления, модуль упругости проволочной арматуры и проволочных канатов 740

Приложение 6. Расчетные площади поперечных сечений и масса арматуры, сортамент горячекатаной стержневой арматуры периодического профиля, обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки 741

Приложение 7. Сортамент (сокращенный) сварных сеток 742

Приложение 8. Сортамент арматурных канатов 743

Приложение 9. Соотношения между диаметрами свариваемых стержней и минимальные расстояния между стержнями в сварных сетках и каркасах, изготовляемых с помощью контактной точечной сварки 744

Приложение 10. Изгибающие моменты и поперечные силы неразрезных трехпролетных балок с равными пролетами 745

Приложение 11. Таблицы для расчета многоэтажных многопролетных рам 747

Приложение 12. Формулы для расчета двухветвевых и ступенчатых колонн 750

Виды ЖБИ | Номенклатура железобетонных изделий, ГОСТы и СНиПы

В этом разделе сайта приведены некоторые наиболее распространённые виды ЖБИ различного назначения. Это условные обозначения, номенклатура железобетонных изделий для промышленного и гражданского строительства.

Номенклатура и размеры железобетонных изделий:

Б — балки

БК — балки подкрановые

БО — балки обвязочные

БП — балки подстропильные

БС — балки стропильные

БТ — балки перекрытий коммуникационных тоннелей и каналов

БФ — балки фундаментные

БЭ — балки пролётных строений эстакад под трубопроводы

БР, БУ — бордюры, бортовой камень

К — колонны

КС — кольца стеновые

КЭ — колонны эстакады под трубопроводы

ЛБ — балки лестничных площадок, косоуры

ЛК — лотки каналов

ЛМ — лестничные марши, ступени

ЛП — лестничные площадки

ЛС — ступени

ОП — опорные подушки

ПГ — панели перегородок

ПД, ПН, ПП — крышки и плиты днищ колодца

ПК, ПТ — плиты перекрытия, карнизные

ПД, ПДН — плиты дорожные

ПЛП — плиты лоджий

ПО — плиты подоконные

ПП — плиты парапетные

ПР — перемычки: ПБ — брусковые, ПП — плитные, ПГ — балочные, ПФ — фасадные

ПРГ — прогоны

ПС — панели стеновые

Р — ригели

С, СЦ, СН — сваи забивные

СБ — стеновые блоки

СБЦ — стеновые блоки цокольные

СТ — стенки подпорные

Т — трубы железобетонные безнапорные раструбные

ТФ — трубы железобетонные безнапорные фальцевые

ТБ — трубы напорные бетонные

ТН — трубы железобетонных напорные виброгидропрессованные

ФБС — фундаментные блоки и блоки стен подвалов

ФО — фундаменты под оборудование

ФП — фермы подстропильные

ФС — фермы стропильные

Ш — шпалы железобетонные

ГОСТы и СНиПы

Для справки: ЖБИ изделия, выпускаемые ПО ГОСТУ – продукция, применяемая для создания ответственных строительных конструкций, поэтому её изготовление регламентируется в строгом соответствии с нормативной документацией (ГОСТы и СНиПы).
ГОСТ (Государственный стандарт) это одна из основных категорий стандартов качества в СССР, а в настоящее время межгосударственный стандарт в странах СНГ. Сейчас железобетонные изделия регламентируются ГОСТом 13015-2012, введённым взамен ГОСТа 13015-2003.

Некоторые основные государственные стандарты, строительные нормы и правила — ГОСТы и СНиПы СССР и СНГ:

ГОСТ 23009-78 Конструкции и изделия бетонные, железобетонные, сборные (условные обозначения)

ГОСТ 13015.1-81 Конструкции и изделия бетонные, железобетонные, сборные (приёмка)

ГОСТ 13015.2-81 Конструкции и изделия бетонные, железобетонные, сборные (маркировка)

ГОСТ 13015.3-81 Конструкции и изделия бетонные, железобетонные, сборные (документ о качестве)

ГОСТ 13015.0-83 Конструкции и изделия бетонные, железобетонные, сборные (общие технические требования)

ГОСТ 13015.4-84 Конструкции и изделия бетонные, железобетонные, сборные (транспортирование и хранение)

ГОСТ 22904-93 Конструкции железобетонные

Железобетонные конструкции — история развития и применение

  Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Однако к настоящему времени он получил самое широкое распространение в строительстве, имеет свою историю и своих выдающихся деятелей. 

  Железобетонные конструкции — несущие элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов. 

  Появление железобетонных конструкций связано с большим ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX в., когда необходимо было строительство новых фабрик, заводов, портов и многих других капитальных сооружений. К этому времени были развиты цементная промышленность и черная металлургия. Им предшествовал многовековой опыт строительства из камня, неармированного бетона, дерева и двухсотлетний опыт строительства из металла. 

  Исследования покрытий Царскосельского Дворца показали, что русские мастера еще в 1802 г. применяли армированный бетон, однако они не считали, что получили новый строительный материал, и не патентовали его. 

  Первым изделием из железобетона была лодка, построенная Ламбо во Франции в 1850 г. Первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены Монье в 1867… 1870 гг. В 1892 г. французский инженер Ф. Геннебик предложил монолитные железобетонные ребристые перекрытия и ряд других рациональных строительных конструкций, и все последующие арматурные чертежи вычерчены условно, будто бетон является прозрачным, а арматура хорошо видимой по всей толще бетона. В России железобетон стали применять с 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам. 

  В 1885 г. в Германии инж. Вайс и проф. Баушингер провели первые научные опыты по определению прочности и огнестойкости железобетонных конструкций, сохранности железа в бетоне, сил сцепления арматуры с бетоном и пр. Тогда же впервые инж. М. Кёнен высказал предположение, подтвержденное опытами, что арматура должна располагаться в тех частях конструкции, где можно ожидать растягивающие усилия. 

  В 1886 г. М. Кёнен предложил первый метод расчета железобетонных плит, который способствовал развитию интереса к новому материалу и более широкому распространению железобетона в Германии и Австро-Венгрии. 

  В 1891 г. талантливейший русский строитель проф. Н. А. Белелюбский первым провел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок, резервуаров, силосов для зерна, моста пролётом 17 м, которые по методике испытаний и полученным результатам во многом превосходили работы зарубежных ученых и послужили базой для широкого распространения железобетона в строительстве. В 1911 г. в России были изданы первые технические условия и нормы для железобетонных сооружений. 

  Время появления предложений Ф. Геннебика, т. е. конец XIX в., можно считать началом первого этапа в развитии железобетона, характеризуемого появлением в практике разного рода железобетонных стержневых систем. С этого времени повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов. На развитие железобетона в этот период большое влияние оказали труды ученых Н. М. Абрамова (по расчёту армированного железобетона) и И. Г. Малюги, А. А. Байкова, Н. А. Жидкевича, М. Беляева и др. (по разработке основ технологии бетона). 

  В 1904 г. в г. Николаеве по проекту инженеров Н. Пятницкого и А. Барышникова был построен первый в мире морской маяк из монолитного железобетона высотой 36 м, со стенами толщиной 10 см вверху и до 20 см внизу. Примерно в то же время были осуществлены безбалочные междуэтажные перекрытия склада молочных продуктов в Москве. Приоритет создания этих конструкций принадлежит русскому инженеру, впоследствии выдающемуся ученому проф. А. Ф. Лолейту. Однако в дореволюционной России не было условий для подлинного прогресса в развитии железобетона. 

  Впервые идея предварительного напряжения элементов, работающих на растяжение, была выдвинута и осуществлена в 1861 г. русским артиллерийским инж. А. В. Гадолиным применительно к изготовлению стальных стволов артиллерийских орудий. 

  Вопрос о применении предварительно напряженной арматуры в железобетонных конструкциях был поднят в 1928 г. в работах Э. Фрейссипэ, а затем в работах немецких инженеров Ф. Дишингера, Е. Хойера, У. Финстервальдера и др., послуживших началом практическому применению предварительно напряженных железобетонных конструкций. 

  После революции железобетонное строительство в России получило невиданный в мире размах. Необходимость максимально экономить материал и снижать стоимость железобетонных конструкций вынуждала советскую школу учитывать все наиболее передовое в европейской и американской практике и широко развивать собственные теоретические и экспериментальные исследования в области железобетона. В этих целях, вскоре после революции, был создан ряд научно-исследовательских институтов и лабораторий для теоретического и экспериментального изучения физико-механических свойств бетона и железобетона. В строительных и транспортных вузах были организованы кафедры строительных конструкций. Все это позволило в короткий срок подготовить высококвалифицированных специалистов по железобетону. Это, в свою очередь, способствовало значительному расширению применения железобетона в гидротехническом и жилищно-гражданском строительстве. 

  В 1925… 1932 гг. советские ученые В. М. Келдыш, А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев. П. Л. Пастернак и другие на базе широких экспериментальных работ разработали общие методы расчета статически неопределимых стержневых систем (арок и рам), которые позволили запроектировать и построить много уникальных для своего времени общественных и промышленных зданий из железобетона: Центральный телеграф, Дом «Известий», здания министерств легкой промышленности и земледелия в Москве, почтамт и Дом промышленности в Харькове, Дома Советов в Ленинграде, Минске, Киеве и ряд других крупных сооружении. 

  В гидротехническом строительстве впервые железобетон был применен при строительстве Волховской ГЭС (1921… 1926 гг.), крупнейшей по тому времени. Плотина сооружалась на железобетонных кессонах, транспортируемых к месту установки на плаву. Главное здание станции железобетонное каркасное, с железобетонными аркадами, поддерживающими путь 130-тонного мостового крана. Так же широко железобетон был применен в главной подстанции и во всех вторичных подстанциях. Волховстрой явился первой большой практической школой советских специалистов по железобетону. Вслед за Волховской ГЭС были построены ДнепроГЭС (1927… 1932 гг.), Нижне-Свирская ГЭС (1928… 1934 гг.), в которых бетон и железобетон применялись еще более широко. 

  Примерно в 1928 г. железобетон стал широко использоваться в строительстве тонкостенных пространственных конструкций: разнообразных оболочках, складах, шатрах, сводах и куполах. Советский ученый В. 3. Власов первым разработал общий практический метод расчета оболочек, значительно опередив зарубежную науку в этой области. В 1937 г. вышла в свет первая в мире «Инструкция по расчету и проектированию тонкостенных покрытий и перекрытий», составленная на основе теоретических и экспериментальных работ, проведенных под руководством А. А. Гвоздева. 

  Первый тонкостенный купол значительного диаметра (28 м) был построен в 1929 г. в Москве для планетария, а самый большой в то время гладкий купол диаметром 55,5 м был сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске. Конструкцию купола разработал инж. Б. Ф. Матери по идее и под руководством П. Л. Пастернака. 

  Применение в строительстве рамных и тонкостенных пространственных систем с использованием их жесткости и монолитности следует считать вторым этапом в развитии железобетона. 

  В 1936 г. в СССР впервые был применен предварительно напряженный железобетон для изготовления опор канатной сети на закавказских железных дорогах. Широкому внедрению предварительно напряженных железобетонных конструкций во многом способствовали работы ученых В. В. Михайлова, А. А. Гвоздева, С. А. Дмитриева и др. 

  Огромную работу по изучению и созданию теории и практики железобетонных конструкций и по разработке наиболее прогрессивных решений проводят Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ) и многие другие научно-исследовательские и проектные институты. 

  На основе глубокого изучения физических и упругопластических свойств железобетона, а также экспериментальных данных А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев и другие (1931… 1934 гг. ) создали теорию расчета железобетона по разрушающим усилиям. Она была положена в основу норм (ОСТ 90003-38), по которым рассчитывали все промышленные и гражданские здания и сооружения. 

  Широкую индустриализацию железобетонного строительства, развитие предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов и разработку нового метода расчета железобетонных конструкций следует считать началом третьего этапа в развитии железобетонных конструкций. Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1965 г. башня Большого московского телецентра общей высотой 522 м. Нижняя часть до высоты 385 м выполнена из монолитного предварительно напряженного железобетона. Диаметр башни внизу 18,0 м, а вверху — 8,5 м при толщине стенки соответственно 46 и 30 см. На отметке 65 м ствол башни переходит в коническое основание диаметром по низу 61 м. На высоте 360 м расположены ресторан на 420 человек и смотровые площадки на 600… 700 человек. Нижняя часть конического основания выполнена в виде опорных конструкций (ног) высотой 17,3 м. На отметке 42 м оболочка конического основания имеет диафрагмовое кольцо, воспринимающее усилие от анкеровки канатов предварительно напряженной арматуры. 

  Советские ученые и инженеры осуществляли плодотворные научные и конструкторские исследования по всем направлениям теории и практики железобетона. Накопленный опыт и мощная строительная индустрия являются прочным фундаментом, обеспечивающим дальнейший прогресс железобетонных конструкций в нашей стране.

Сборный железобетон: виды, технология производства

При возведении зданий в промышленной сфере, жилищно-коммунальном хозяйстве, социальной инфраструктуре используется сборный железобетон. Этот вид строительного материала по внутренней структуре и технико-эксплуатационным показателем не отличается от залитых монолитных конструкций. Отличается лишь способ изготовления изделий — сборные изготовляются на промышленной основе в заводских условиях, а литые — на стройплощадке.

Что это такое?

Определение и специфические особенности

Сборные железобетонные элементы, изготовленные на специализированных предприятиях, подвозятся к месту возведения, где они будут монтироваться в конструкции. Такая технология дает возможность перенести трудновыполнимые работы на заводские мощности, где имеется все необходимое оборудование. Это создает дополнительную экономическую выгоду, так как затраты на выпуск единицы изделия будет гораздо ниже, чем на месте строительства.

При использовании готовых железобетонных изделий нужно четко определить параметры будущей постройки.

Заводские изделия из железобетона имеют преимущества и недостатки, что сведены в таблице:

Виды изделий

Существует 4 типа сборных железобетонных конструкций, представленные в таблице:

Технология производства

Производство материала состоит из нескольких этапов, каждый из которых должен соответствовать ГОСТам и нормативным актам.

Процесс по производству конструкций из сборного железобетона состоит из таких этапов:

• Подготовка бетонной смеси.
• Монтаж арматурного «скелета».
• Заливка и формирование конструкции.
• Созревание железобетона (для ускорения процесса используются специальные добавки или принудительное тепловое воздействие при помощи электронагревателей или сжигания ископаемых теплоносителей).
• Выемка блока из формы.
• Комплектация составляющих по маркировке.

Производство сборных железобетонных конструкцию должно руководствоваться СНИП 52—01—2003. Этот нормативный акт регламентирует не только процесс изготовления блоков, он обязывает проводить технические испытания готовой продукции. Также документ излагает основные требования к транспортировке железобетонных монолитов, монтажным работам.

При отпуске продукции от завода-изготовителя потребителю к расходным накладным и акту-приема-передачи прилагается специальная форма — спецификация. В этом документе, помимо стоимостных и количественных показателей, указаны и качественно-технические показатели отпущенных в продажу изделий и их соответствие принятым нормам.

Посмотреть «СНИП 52-01-2003» или cкачать в PDF (0 KB)

Где применяются?

Конструкции из сборного железобетона применяются при строительстве надземных объектов, например, стенные части.

Изделия из сборного железобетона находят применения в таких сферах:

• Подземное строительство. Элементы для фундаментов, цокольных этажей, подвальных помещений.
• Надземные конструкции. Стенные части зданий и сооружений.
• Каркасное строительство. Применяются при создании «скелета» строений.
• Элементы сложных конструкционных устройств. Арки, балконы, колонны, смотровые площадки.
• Сооружение оград. Применяются в виде блоков разнообразного вида.
• Изготовления коммуникаций. Кольца для колодцев, канализационных сооружений.
• Для объектов специального назначения. Бункера, мосты, причальные пирсы, емкости для хранилищ, тоннели.

Согласно вышеупомянутому СНИПу, строительные работы с элементами сборного железобетона можно проводить при температуре окружающей среды -40 С.

Инструменты и материалы для производства

Оборудование для промышленного изготовления сборных железобетонных блоков описано в таблице:

Перечень материалов для изготовления продукции из железобетона для последующей сборки сведен в таблице:

Как сделать дома?

Самостоятельно таким способом можно построить ленточную фундаментную конструкцию. Для этого размечают участок под котлован, выполняют рытье под укладку блоков. Потом выполняют подложку из песка с последующим созданием гидробарьера. Далее с применением подъемной техники укладывают железобетонные элементы, контролируют с помощью уровня горизонталь установки. Заключительный этап — гидроизоляция фундамента.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Железобетон представляет собой комбинацию арматуры и бетона и находит применение в различных видах строительных работ. Железобетон — важный материал, который часто предпочитают при строительстве из стали, в основном из-за его универсальности, приспособляемости и устойчивости к огню и коррозии, что приводит к незначительным затратам на техническое обслуживание.

Разработка более качественного цемента привела к повышению прочности и прочности бетона для использования в различных типах конструкций.Железобетон используется для строительства фундаментов крыш зданий, при строительстве автомобильных дорог, сборных железобетонных конструкций, плавучих сооружений и туннелей для гидроэнергетики, оросительных каналов, водостоков и всех других возможных конструкций.

приложений
железобетона

1. Строения

Здания состоят из балок, колонн, стен, перекрытий и крыш. Железобетон идеально подходит для устройства перекрытий, перекрытий, колонн и балок жилых и коммерческих сооружений.Полы из железобетонной решетки, состоящие из балок и плит, широко используются для покрытия больших площадей, таких как конференц-залы, где свободное от колонн пространство является важным требованием.

Оказалось, что это экономичный, прочный, пожаробезопасный и надежный строительный материал. Универсальность бетона — еще одна важная характеристика, благодаря которой может быть достигнут архитектурный эффект, который невозможно получить с помощью других строительных материалов.

Многоэтажные железобетонные здания широко применяются как в жилых, так и в офисных комплексах.RCC идеально подходит для полов с повышенной нагрузкой на фабриках благодаря своей износостойкости и повышенной прочности.

Рис.1: Здания из железобетона

2. Мосты

В настоящее время наблюдается тенденция к использованию железобетона для мостов малых, средних и длинных пролетов, что приводит к созданию более эстетичных и экономичных конструкций по сравнению со стальными мостами. Благодаря развитию современного бетона, желаемые свойства бетона, такие как прочность и долговечность, могут быть достигнуты для любого типа строительства.

Рис. 2: Мост, построенный из железобетона

3. Дороги

Железобетон используется при строительстве дорог, рассчитанных на интенсивное движение транспорта. Взлетно-посадочная полоса для самолетов и стапель для летающих лодок являются примерами дорог высокого класса для тяжелых условий эксплуатации, в которых используется железобетон.

Рис. 3: Железобетон, используемый для строительства дорог

4. Плавучие конструкции

Железобетон не может быть лучшим строительным материалом для плавучих конструкций, но есть ряд проектов, в которых использование железобетона имело большой успех.Железобетонные кессоны и плавучие доки являются примерами плавучих сооружений.

Рис. 4: Кессоны Mulberry Harbor (плавучая конструкция), построенные из железобетона

5. Фонды

Железобетон используется при строительстве практически всех типов фундаментов, таких как сваи и плоты. Железобетонные сваи, как сборные, так и монолитные, используются для оснований различных типов конструкций, таких как мосты и здания.

Рис.5: Железобетонный плотный фундамент

6. Морское сооружение

усиленный
бетон также используется при строительстве морских сооружений, таких как причалы,
причальные стены, сторожевые вышки и маяки в прибрежных районах, где коррозия
неизбежна, но есть определенные типы бетона, которые могут противостоять такому
агрессивная среда. Рекомендуется использовать железобетонные фермы.
для складов в прибрежных зонах.

Рис.7: Строительство пристани из железобетона

7.Трубы и трубопроводы

Трубы и водоводы изготовлены из железобетона, и такие трубы используются в нескольких приложениях, например, при строительстве канализационных систем. Тем не менее, следует знать, что железобетонные трубы не подлежат эксплуатации при давлении выше 91,5 метра водяного столба, если цилиндрическая стальная оболочка не заделана в железобетонные трубы с помощью специальных соединительных устройств.

8. Сборный завод

Сборный железобетон
бетон — это линия разработки железобетона, в которой
сильно вырос в последние годы.Сборный бетон используется для строительства
различные типы конструкций и различные конструктивные элементы и части
конструкции. Примеры сборного железобетона: колонны, балки, плиты, трубы,
столбы ограждений, световые стандарты, люки, люки и т.д…

9. Прочие

Типичное использование железобетона в земляных подпорных сооружениях включает опоры для мостов и подпорные стены для земляных насыпей. Железобетон идеально подходит для водоудерживающих конструкций, таких как наземные и подвесные резервуары, и гидротехнических сооружений, таких как гравитационные и арочные дамбы.Материал широко используется для строительства больших куполов резервуаров для воды, а также спортивных стадионов и конференц-залов.

Железобетонные опоры почти заменили стальные опоры для передачи энергии. Высокие башни для телевещания всегда строятся из железобетона.

Для подвесов самолетов экономичным решением являются оболочки ПКР, состоящие из тонких круглых пластин и глубоких краевых балок. Конструкция из гнутых железобетонных панелей используется в промышленных сооружениях, где требуется большое пространство без колонн под крышей.

Подробнее: Меры по повышению пластичности железобетонных элементов конструкций

.

RF-CONCRETE: Структурный анализ железобетона

Дополнительный модуль RF-CONCRETE для проектирования конструктивных элементов из железобетона состоит из двух отдельных частей:

• RF-CONCRETE Surfaces проектирует плиты, фасонные плиты, плиты, стены, плоские конструкции и оболочки для предельного и предельного состояния по пригодности к эксплуатации.
• RF-CONCRETE Members проектирует элементы стержней железобетонных конструкций.

RF-CONCRETE выполняет проектирование железобетонных поверхностей, стержней и комплектов стержней на предельное и предельное состояние по пригодности к эксплуатации. Соответствующие удлинители позволяют проектировать в соответствии со следующими стандартами:

Опционально можно выполнить расчет огнестойкости прямоугольного и круглого сечения в соответствии с:

Дополнительный модуль RF ‑ CONCRETE также доступен в 2D-версия по хорошей цене.

1. Характеристики

   • Автоматический импорт внутренних сил из RFEM
   • Расчет предельного состояния и эксплуатационной пригодности
   • С помощью модуля расширения EC2 для RFEM можно выполнять расчет железобетонных элементов в соответствии с Еврокодом 2 (EN 1992‑1‑1: 2004) и следующие национальные приложения:

   В дополнение к национальным приложениям (NA), перечисленным выше, вы также можете определить конкретное NA, применяя определяемые пользователем предельные значения и параметры.

   • Гибкость за счет возможности детальной настройки основы и объема расчетов
   • Быстрый и четкий вывод результатов для обзора распределения результатов сразу после проектирования
   • Вывод результатов в графическом виде, интегрированный в RFEM, например, необходимое армирование
   • Понятно — упорядоченный вывод числовых результатов в виде таблиц и возможность графического представления результатов в модели
   • Полная интеграция вывода данных в распечатанный отчет RFEM

2. Характеристики стержней RF-CONCRETE

   • Определение продольной, поперечной и крутильной арматуры
   • Представление минимальной и сжатой арматуры
   • Определение глубины нейтральной оси, деформаций бетона и стали
   • Расчет поперечных сечений стержней, подверженных изгибу вокруг двух осей
   • Расчет конических элементов
   • Определение деформации участков с трещинами (состояние II), например, согласно EN 1992-1-1, 7.4.3
   • Учет упрочнения при растяжении
   • Учет ползучести и усадки
   • Детальное описание причин неудачного проектирования
   • Детали проекта для всех проектных мест для лучшей прослеживаемости определения арматуры
   • Варианты оптимизации поперечных сечений
   • Визуализация бетонного поперечного сечения ‑Сечение с армированием в 3D-рендеринге
   • Выпуск полной спецификации стали
   • Расчет огнестойкости по упрощенному методу (зонный метод) согласно EN 1992‑1‑2 для прямоугольных и круглых сечений
   • Дополнительное расширение РФ ‑CONCRETE Members — дополнительный модуль с нелинейным расчетом каркасов для предельного состояния и предельного состояния по пригодности к эксплуатации.Расширение позволяет проектировать потенциально нестабильные структурные компоненты с помощью нелинейного расчета или нелинейного анализа деформации трехмерных каркасов. Дополнительную информацию можно найти в описании продукта дополнительного модуля RF-CONCRETE NL.

3. Характеристики поверхностей RF-CONCRETE

   • Свободное определение двух или трех армирующих слоев в предельном состоянии
   • Векторное представление основных направлений напряжений внутренних сил, позволяющее оптимально регулировать ориентацию третьего армирующего слоя в зависимости от воздействий
   • Расчетные альтернативы, позволяющие избежать сжатия или сдвига армирования
   • Расчет поверхностей в виде глубоких балок (теория мембран)
   • Возможность определения базового армирования для верхнего и нижнего армирующего слоя
   • Определение расчетной арматуры для расчета предельного состояния эксплуатационной пригодности
   • Вывод результатов в точках сетки любой выбранной сетки
   • Дополнительно расширение модуля с нелинейным анализом деформаций.Расчет выполняется в RF ‑ CONCRETE Deflect путем уменьшения жесткости в соответствии со стандартом или в RF ‑ CONCRETE NL путем общего нелинейного расчета, определяющего снижение жесткости в итерационном процессе.
   • Расчет с расчетными моментами на краях колонн
   • Детализация причин неудачного проектирования
   • Расчетные детали всех расчетных местоположений для лучшей прослеживаемости определения армирования
   • Экспорт изолиний продольной арматуры в файл DXF для дальнейшего использования в программах САПР за основу чертежей арматуры

4. Вход

   Для облегчения ввода данных в RFEM предварительно заданы поверхности, стержни, наборы стержней, материалы, толщины поверхностей и поперечные сечения.Можно выбрать элементы графически, используя функцию [Выбрать]. Программа предоставляет доступ к глобальным библиотекам материалов и сечений. Загружения, сочетания нагрузок и результирующие сочетания можно комбинировать в различных расчетных случаях. Вы можете ввести все геометрические и стандартные параметры армирования для железобетонного проекта в сегментированном окне. Геометрические данные в обоих модулях RF ‑ CONCRETE отличаются друг от друга.

   • В дополнительном модуле RF ‑ CONCRETE Members вы можете определить, например, сокращение арматуры, количество слоев, режущую способность звеньев и тип анкеровки.Для расчета огнестойкости железобетонных элементов необходимо определить класс огнестойкости, огнестойкие свойства материала, а также стороны поперечного сечения, подверженные воздействию огня.
   • В дополнительном модуле RF ‑ CONCRETE Surfaces необходимо указать, например, покрытие бетона, направление армирования, минимальную и максимальную арматуру, базовую арматуру, которую необходимо применить, или рассчитанную продольную арматуру, а также диаметр арматуры.

   Поверхности или стержни могут быть объединены в специальные «группы армирования», каждая из которых определяется различными проектными параметрами. Таким образом, можно эффективно рассчитывать альтернативные конструкции с другими граничными условиями или модифицированными поперечными сечениями.

5. Результаты

   После расчета в модуле отображаются наглядные таблицы с указанием необходимой арматуры и результатов расчета предельного состояния по пригодности к эксплуатации.Все промежуточные значения включены в понятной форме.

   Результаты RF ‑ CONCRETE Members отображаются в виде диаграмм результатов для каждого элемента. Предложения по армированию продольной и поперечной арматуры, включая эскизы, документируются в соответствии с действующей практикой. Можно отредактировать предложение армирования и отрегулировать, например, количество стержней и анкеровку. Изменения будут обновлены автоматически. Бетонное поперечное сечение, включая арматуру, можно визуализировать в 3D-рендеринге.Таким образом, программа предоставляет оптимальный вариант документации для создания чертежей армирования, включая спецификации стали.

   Результат RF ‑ CONCRETE Surfaces может отображаться графически в виде изолиний, изоповерхностей или числовых значений. Отображение продольного армирования можно отсортировать по требуемому армированию, требуемому дополнительному армированию, предоставленному базовому или дополнительному армированию и по предоставленному общему армированию. Изолинии продольной арматуры могут быть экспортированы в виде файла DXF для дальнейшего использования в программах САПР в качестве основы для чертежей армирования.

.

Новые области применения бетона, армированного стальным волокном …

После многих лет исследований и разработок стали доступны не только рекомендации, но и нормы по проектированию и строительству бетона, армированного стальным волокном. Немецкие директивы, например, являются дополнением к нормам Германии по строительному бетону и включены строительным ведомством в список официальных строительных материалов. В Модельном кодексе 2010, который должен быть научным и служить шаблоном для будущей версии Еврокода, целая глава посвящена проектированию и строительству стального фибробетона с традиционным армированием или без него (комбинированное армирование).Дальнейшие инструкции разработаны в разных странах.

Вышеупомянутые стандарты охватывают новый диапазон применений, например фундаментные плиты многоэтажных зданий, облицованные стеллажи, несущие полы, водонепроницаемые полы и многие другие типы плит, к которым предъявляются высокие требования к конструкции и удобству эксплуатации.

Область применения была расширена благодаря обширной работе комитета, но также был достигнут прогресс в области производства стальной фибры как таковой.После многих лет исследований на рынке появляются новые типы стальной фибры, которые поднимают производительность на новый уровень.

1. Введение

Вопрос о «необходимости» новых типов волокон для SFRC находит ответ при рассмотрении всех недавних возможностей применения, которые возникли за годы опыта работы с этим строительным материалом и которые после многих лет работы комитета поддерживаются руководящими принципами, стандартами и правилами. . В частности, Немецкая директива SFRC, включенная в список официальных строительных материалов, представляет собой директиву с кодовым символом и позволяет использовать множество приложений для SFRC и комбинированного армирования.

Типовой кодекс 2010 года широко рассматривается как состояние науки и может быть одним из документов, который послужит шаблоном для будущей версии Еврокода, в которой, вероятно, будет участвовать SFRC. В рамках Модельного кодекса 2010 SFRC рассматривается и подлежит проектированию и строительству для структурных применений.

2. Краткий обзор свойств стальной фибры

В следующем обзоре представлены три основных параметра свойств стальной фибры. Характеристики SFRC в основном основаны на этих свойствах стального волокна.Следующие предписания действуют для типичных классов прочности бетона от C20 / 25 до C35 / 45.

Анкоридж

Крепление стальной фибры спроектировано так, чтобы обеспечить контролируемое вырывание при повышенной деформации. Здесь решающую роль играет сопротивление вырыванию из бетонной матрицы. Проверенная система представляет собой типичный тип крепления с крюком на конце. Он обеспечивает достаточное сопротивление выдергиванию и в то же время обеспечивает механизм контролируемого вытягивания волокна.

Предел прочности

Предел прочности на разрыв стальной фибры необходимо согласовать с типом крепления. Таким образом можно наилучшим образом использовать предел прочности при растяжении при сохранении пластичности. Для проволоки с более высоким пределом прочности на разрыв без адаптации прочности анкеровки предел прочности на разрыв фактически не будет использоваться приблизительно. В случае слишком сильного закрепления без адаптации прочности на разрыв может наблюдаться хрупкое поведение материала, результатом которого является разрыв волокна.Волокна нормальной прочности с типичным одинарным крючком оказались лучшими для стальных волокон, обычных на рынке.

Пластичность

Пластичность может быть термином и свойством материала, которые в основном связаны с SFRC. Бетон, как и волокна, реагирует хрупко. Для всех типичных стальных волокон, известных на рынке, определяют пластичность с помощью вышеупомянутой процедуры вытягивания. Это не пластичность проволочного типа!

3. Новое поколение стальной фибры

Bekaert создал семейства волокон, чтобы четко различать волокна с разными уровнями производительности.Все известные волокна с типичным креплением на концах с крючками и нормальной прочностью на разрыв около 1100 Н / мм² входят в семейство волокон Dramix® 3D. Все типичные применения применимы к этим типам волокон, при этом сохраняется основной механизм вытягивания волокна.

Логическим развитием было увеличение предела прочности на разрыв до проволоки с высокой прочностью на разрыв 1500 Н / мм² и, соответственно, улучшение типа анкеровки (двойной крючок) для эффективного использования прочности проволоки. Эта разработка поднимает производительность на более высокий уровень, но дополнительно поддерживает механизм извлечения, как описано ранее.Компания Bekaert объединила эти волокна в семейство волокон Dramix® 4D. Серия Dramix® 4D разработана с учетом оптимального удобства обслуживания.

Совершенно новая разработка для стальной фибры предлагается серией Dramix® 5D. Уникальность этого типа волокон заключается в механизме действия SFRC. Анкерное крепление выполнено в виде крюка идеальной формы, который полностью закреплен в бетоне и не соответствует стандартной процедуре извлечения. Следовательно, вытягивание волокна не обеспечивает пластичность.Напротив, для стальных волокон в качестве исходного материала используется особый материал, особый тип обработанной проволоки: проволока со сверхвысокой прочностью на разрыв, которая сама по себе обладает огромной способностью к деформации (рисунок 1).

При полном закреплении волокна типа 5D защелкивания можно избежать из-за деформирующей способности его материала. Это совершенно новый принцип для SFRC, подход, похожий на конструкционный бетон. Этот способ действия позволяет максимально использовать предел прочности на разрыв и дает логическое обоснование для использования проволоки сверхвысокой прочности на разрыв.На рисунке 2 показано использование прочности на разрыв волокна Dramix® 3D, 4D и 5D в эталонном бетоне: отчетливо видно оптимизированное использование прочности на разрыв для волокна типа 5D. Это исследование основано на испытании на вытягивание одного волокна.

Хорошо зарекомендовали себя в качестве меры производительности для SFRC статические испытания пучка. Для волокон 5D, используемых в этих испытаниях балок, можно наблюдать множественное растрескивание, что указывает на характеристики, превышающие прочность бетона на изгиб.Волокна 5D демонстрируют поведение материала с деформационным упрочнением при нормальной / обычной дозировке в этих статически определенных испытаниях пучка; поведение, которое до настоящего времени не было связано со стальной фиброй. Волокно 5D типа разработано для самых сложных условий, особенно для проверок при расчетах по предельному состоянию бетонных конструкций. На рисунке 3 показаны типичные результаты испытания пучка в соответствии с EN 14651 для волокон 3D, 4D и 5D.

4. Масштабные испытания

Чтобы проверить эффективность нового типа волокна Dramix® 5D, в Университете Кайзерслаутерна были проведены крупномасштабные испытания на плитах с упругим слоем.Было проведено сравнение с типичными трехмерными волокнами, которые также были протестированы таким же образом. Крупномасштабные испытания подтвердили высокий уровень эффективности новых типов волокон 5D. По сравнению с обычными типами волокон волокна 5D показали впечатляющие характеристики как с более высокой несущей способностью, так и с гораздо более выраженным эффектом множественного растрескивания при значительно меньших раскрытиях трещин.

Для проверки свойств материала, а также для использования в качестве основы для обратного расчета балки были отлиты и испытаны в соответствии с EN 14651 и определениями Немецкого руководства.Испытания балок с волокнами 5D четко выявили деформационное упрочнение в этих однопролетных балках, поведение материала, которое никогда не было связано с типичными стальными волокнами, а скорее отражает поведение конструкционного бетона.

5. Возможности рынка

Хорошо известные области применения

Использование SFRC в основном связано с промышленными полами, подземными работами, сборными железобетонными изделиями и второстепенными жилыми помещениями. Что касается полов, то, как правило, этажи не являются конструктивными (здание возводится на фундаменте, затем пол укладывается позже и не нарушает целостность здания).Внедрены различные методы строительства, такие как распил или бесшовные полы для внутренних или внешних помещений для различных видов использования, и они останутся основными областями применения SFRC. Многие другие хорошо зарекомендовавшие себя области применения показаны на рис. 6. Существовало нежелание использовать конструкции, основной причиной которых было отсутствие стандартов и ограниченные характеристики типичных стальных волокон.

Новые области применения SFRC с акцентом на SLS и / или ULS

Большие поверхности, интенсивное использование, без стыков:

Бесшовные промышленные полы все чаще заменяют бесшовные полы.В то время как у бесшовных полов есть усадочные швы каждые 40 метров или меньше, у бесшовных полов нет вообще никаких швов, независимо от того, насколько велика поверхность пола. Оптимизированный контроль трещин и высокая ударопрочность серии Dramix®4D в сочетании только с верхней сеткой обеспечивают интенсивное использование системы и снижение затрат на обслуживание и ремонт.

Гидроизоляционные полы, водонепроницаемые конструкции и плиты с покрытием

Серия Dramix® 4D была специально разработана для обработки трещин между 0.1 и 0,3 мм, что позволяет создавать прочные гидроизоляционные и / или водонепроницаемые конструкции с самыми строгими требованиями к удобству обслуживания. Комбинированное армирование также может использоваться в качестве основы для твердых тонких покрытий, таких как эпоксидные слои и другие покрытия. Наряду с только одной верхней сеткой может применяться ограничение ширины трещины, разработанное для конкретных требований SLS.

На Рисунке 7 показана типичная иллюстрация водонепроницаемого пола. Для обеспечения герметичности было нанесено покрытие. Плита подвергается очень строгому ограничению ширины трещины, чтобы покрытие оставалось неповрежденным.Комбинированное решение, включающее только верхнюю сетку + высокопроизводительный SFRC, является наиболее практичным, экономичным и экономящим время способом строительства.

Несущие перекрытия и сейсмостойкие перекрытия

Промышленные полы обычно опираются на грунт и не нарушают целостность фактического здания. Однако есть несущие перекрытия, на которых возводится все здание. Эти перекрытия дополнительно служат фундаментной плитой, которая удерживает всю нагрузку на здание.

На рис. 8 показан плотный фундамент 30-метрового производственного предприятия. Все здание возведено на плите с консольными колоннами, оказывающими на плиту нагрузки более 5 МН и 2 МНм. Дополнительным требованием было создание бесшовной конструкции с ограничением ширины трещины до 0,2 мм. При проектировании и исполнении использовалось комбинированное армирование, что позволило сэкономить около 60% традиционного армирования, которое в противном случае потребовалось бы. Огромный эффект от этого решения заключался в экономии времени и практичности (например,г. включено использование сеток Bamtech).

В сейсмических зонах перекрытия функционируют как анкерная балка для элементов конструкции, таких как колонны и опорные основания. Приходится иметь дело со значительными подъемными силами и силами в плоскости во время сейсмического события. Комбинированное решение предлагает практичное, экономичное и экономящее время решение. Использование более эффективных волокон, таких как волокно Dramix® 5D, позволяет заменить значительное количество традиционного армирования.

Пол на сваях

Полы

SFRC на сваях уже время от времени возводятся, но с более жесткими ограничениями в отношении расстояний между сваями, толщины плиты и дополнительного количества арматуры.На сегодняшний день выполненные свайные полы SFRC обычно представляли собой решения с дополнительным армированием по решетке свай или с участком сетки над сваями. Благодаря своей исключительной несущей способности стальные волокна Dramix® 5D позволяют строить перекрытия на сваях без традиционного армирования. Это не только экономит время при строительстве, но и открывает новые возможности для полов на сваях.

Плакированный фундамент стеллажа

Склады

Clad Rack — это системы хранения любого типа, в которых стеллажи являются частью конструкции здания, что позволяет избежать строительных работ в обычном здании.Для этого типа склада стеллажи выдерживают не только нагрузку хранимых товаров, но и нагрузку на ограждающую конструкцию здания, а также внешние воздействия, такие как ветер, снег и сейсмические воздействия. Большинство облицованных стеллажей представляют собой автоматические системы (AS / RS), использующие роботизированное оборудование для обработки грузов.

Соответственно, в основе этой стеллажной системы лежит настоящий фундамент плота, который дополнительно должен соответствовать требованиям пола. Плот выполняется до монтажа стеллажной системы; это означает, что необходимо учитывать температуру для монолитного типа плиты.Типичное решение с SFRC может быть в сочетании или даже без использования сетки или любых других традиционных методов армирования. Благодаря своим уникальным возможностям, серия 5D обеспечивает максимальную прочность и долговечность, чтобы сохранить целостность облицованной конструкции стойки от нисходящих вилок, подъема от ветровых нагрузок и сейсмических сил. Отказ от традиционного армирования позволяет добиться значительной экономии

Плотные фундаменты

Бетон, армированный стальными волокнами, в течение многих лет используется в фундаментных плитах жилых домов.Юридическая возможность проектирования несущих конструкций такого типа подтверждена местными общими разрешениями. Однако фундаментные плиты были ограничены определенными нагрузками и размерами. В соответствии с последними правилами (например, немецкими директивами) нет ограничений ни в отношении применяемых нагрузок, ни в отношении измерения размеров. В качестве таких фундаментов многоэтажных домов любого типа плоты могут быть выполнены с SFRC или комбинированной арматурой соответственно. Так как в большинстве случаев это тяжелонагруженные плоты, большие по размеру и строго ограниченные по ширине трещин, в большинстве случаев применяется комбинированное армирование.Как показывает практика, заменяется около 50% традиционной арматуры. Это явно зависит от характеристик SFRC, поэтому использование волокон Dramix® 4D или 5D особенно выгодно и приведет к большей экономии.

Плотный фундамент здания, изображенного на рисунке 10, выполнен с комбинированной арматурой. Одной из основных причин решения в пользу SFRC было сведение к минимуму сдвиговых шпилек и усиления сдвига. С помощью решения с использованием комбинированного армирования удалось добиться того и другого.В основном уменьшены требования к арматуре изгиба и армирования для ширины трещин. Сверху большинство предполагаемых срезных шпилек и срезной арматуры полностью пропущены комбинированным решением. Таким образом, экономия затрат, экономия времени и конструктивность стали основными причинами этого решения. Ключевые приложения расширенной области применения для SFRC показаны на рисунке 6. Разумеется, возможны и другие элементы, отличные от упомянутых здесь.

6. Выводы и перспективы

Область применения SFRC и особенно комбинированного армирования больше, чем когда-либо.Благодаря накопленному опыту, доказанной экономической целесообразности и валидации с точки зрения кодексов и стандартов путь к новым приложениям был расчищен. С разработкой новых продуктов из стального волокна был добавлен важный элемент. Все части головоломки собраны, чтобы охватить расширенные возможности армированного стальным волокном бетона, известным способом экономичного, прочного и экономящего время строительства.

7. Список литературы

• [1] Deutscher Ausschuß für Stahlbeton (DAfStb): Richtlinie Stahlfaserbeton (Немецкий комитет по конструкционному бетону, директива DAfStb по стальному фибробетону), издание 2010 г.
• [2] Кодекс модели Фибоначчи 2010, окончательный проект, том 1 и 2
• [3] Deutscher Ausschuß für Stahlbeton 1996: Richtlinie für Betonbau beim Umgang mit wassergefährden Stoffen, сентябрь 1996 г., Beuth-Verlag GmbH, Берлин
• [4] Европейский комитет по стандартизации: EC2-1, Проектирование бетонных конструкций — Часть 1: Общие правила и правила для строительства
• [5] Deutscher Ausschuß für Stahlbeton: Winterberg R., Einfluss von Stahlfasern auf die Durchlässigkeit von Beton, Heft 483, Beuth-Verlag GmbH, Берлин
• [6] Brite-Euram: BRPR-CT98-0813, Методы испытаний и проектирования для бетона, армированного стальной фиброй
• [7] EN 14651: 2005 Метод испытания металлического фибробетона. Измерение прочности на растяжение при изгибе (предел пропорциональности (LOP), остаточный)
• [8] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e.V., DBV-Merkblatt Stahlfaserbeton, Fassung Oktober 2001, Eigenverlag, Berlin
• [9] RILEM TC 162 TDF, Расчет бетона, армированного стальной фиброй — Метод, рекомендации, материалы и конструкции, март 2001 г.
• [10] U.Gossla, Bodenplatten aus selbst verdichtendem Stahlfaserbeton

.

Мониторинг коррозии стальных стержней в железобетонных конструкциях

Коррозия стальных стержней, встроенных в железобетонные (ЖБИ) конструкции, сокращает срок службы и долговечность конструкций, вызывая преждевременный выход из строя конструкции, что требует значительных затрат на осмотр и обслуживание разрушающихся конструкций. Следовательно, мониторинг коррозии арматуры имеет большое значение для предотвращения преждевременного разрушения конструкций. В этой статье делается попытка представить важность мониторинга коррозии арматуры и описаны различные методы оценки коррозионного состояния железобетонных конструкций, особенно метод потенциала галоэлементов (HCP).В этой статье также представлены несколько методов защиты бетона от коррозии.

1. Введение

Износ бетонных конструкций из-за суровых условий окружающей среды приводит к ухудшению характеристик железобетонных конструкций, а преждевременный износ конструкций до завершения ожидаемого срока службы является серьезной проблемой для инженеров и исследователей. Скорость износа конструкций зависит от условий воздействия и объема обслуживания. Коррозия в результате химических или электрохимических воздействий является наиболее распространенным механизмом, ответственным за разрушение структур RC, которое в основном определяется проникновением хлоридов и глубиной карбонизации структур RC.Обычно существует два основных фактора, вызывающих коррозию арматуры в бетонных конструкциях: карбонизацию и проникновение хлорид-ионов. Когда ионы хлора проникают в бетон больше порогового значения или когда глубина карбонизации превышает бетонное покрытие, это инициирует коррозию железобетонных конструкций. Если коррозия начинается в бетонных конструкциях, она прогрессирует и сокращает срок службы конструкций, а скорость коррозии влияет на оставшийся срок службы железобетонных конструкций. Однако эти суровые условия могут вызвать коррозию арматуры только в том случае, если необходимое количество кислорода и влаги доступно на уровне арматуры в бетонных конструкциях [1].

Коррозия стальных стержней является основной причиной разрушения бетонных конструкций, и на душу населения мира ежегодно расходуется около двух тонн бетона. Таким образом, стало понятно, что прочные конструкции снижают расход цемента. Коррозия может серьезно снизить прочность и срок службы конструкций, а во влажных условиях загрязняющие вещества из атмосферы проникают через бетонное покрытие и вызывают коррозию стали. После начала коррозии арматурной стали продукты коррозии расширяются и занимают объем примерно в 6–10 раз больше, чем объем стали, что приводит к образованию трещин и, наконец, к разрушению конструкций, как показано на рисунках 1 и 2.

Проникновение агентов, вызывающих коррозию, таких как ионы хлора и углекислый газ, увеличилось в местах трещин, что еще больше увеличивает коррозию [2]. Коррозию в бетонных конструкциях можно предотвратить, используя бетон с низкой проницаемостью, который сводит к минимуму проникновение вызывающего коррозию агента, а высокое удельное сопротивление бетона ограничивает скорость коррозии, уменьшая ток от анода к катоду [3].

2. Метод определения потенциала полуэлементов

Обнаружение и оценка вероятности коррозии в RC-конструкциях имеют важное значение.Для планирования технического обслуживания и замены бетонных конструкций требовался надлежащий мониторинг коррозии бетонных конструкций. Наиболее подходящую стратегию ремонта можно выбрать для поврежденной бетонной конструкции, определив степень коррозии арматурных стержней [4]. Ремонт бетонных конструкций без понимания первопричины поломки может быть неудачным. Если бетон с трещинами залатать без какой-либо обработки корродированной стали, коррозия, скорее всего, продолжится и приведет к сбою в ремонтных работах.Несколько методов обнаружения коррозионной активности, обсуждавшихся авторами в их предыдущей статье [5], представлены в таблице 1.

S. No. Метод Преимущества Ограничения Принцип 1 Гальваностатический импульсный метод Одновременное измерение потенциала и электрического сопротивления полуэлемента Нестабилизированные показания На основе поляризации арматуры посредством небольшого постоянного тока 2 Сопротивление линейной поляризации (LPR) Быстро и требует только локальных повреждений, более подробная информация На измерения влияют температура и влажность Электропроводность жидкости может быть связана с его коррозионная активность 3 Потенциал полуэлемента Простой, портативный, результаты в виде эквипотенциальных контуров Требуется подготовка, требуется насыщение, неточность и трудоемкость Электрический потенциал арматурных стержней измеряется относительнона половину ячейки и указывает на вероятность коррозии 4 Рефлектометрия во временной области (TDR) Более надежная, простая, обнаруживает коррозию и определяет степень повреждения Менее чувствительна Применяя провод датчика рядом с армирование линии передачи создается.Физические дефекты арматуры изменят электромагнитные свойства линии 5 Ультразвуковые волны Определить место и величину коррозии Не очень надежно На основе распространения ультразвуковых волн 6 Дифракция рентгеновских лучей и атомная абсорбция Простой и надежный Опасный Интенсивность рентгеновских лучей уменьшается при прохождении через материал

Существует несколько методов обнаружения и оценка коррозии арматурной стали, как показано в таблице 1.Однако потенциал полуэлементов был признан многими исследователями в качестве основного метода обнаружения коррозионной активности в RC-структурах [6]. В этом методе разность потенциалов измеряется между стальной арматурой и внешним электродом с помощью вольтметра. Полуячейка состоит из металлического стержня, погруженного в собственный раствор (Cu / CuSO ₄ или Ag / AgCl). Металлический стержень соединяется с арматурной сталью с помощью вольтметра, как показано на рис. 3. Необходима некоторая подготовка поверхности, включая смачивание, для обеспечения хорошего электрического соединения.Основное применение этого метода — на месте. Внешний электрод и стальная арматура соединяются через мокрое бетонное покрытие, как показано на рисунке 3.

Интерпретация результатов измерения потенциала полуэлементов для железобетонных конструкций требует высоких навыков и опыта, поскольку это дает только информацию о вероятности коррозия, а не скорость и характер коррозии [7]. Наличие кислорода, толщина покрытия и удельное сопротивление бетона — это несколько факторов, влияющих на результаты теста потенциала полуэлемента.Этот метод оценивает разность потенциалов на открытой поверхности бетонных конструкций. Потенциал можно измерить в любой точке на поверхности, или для оценки вероятности коррозии можно использовать среднее значение нескольких измерений, выполненных в разных точках на одной и той же поверхности. Более отрицательное значение измеренного потенциала полуэлемента указывает на большую вероятность коррозии, как указано в таблице 2 согласно ASTM C876 для полуэлемента Cu / CuSO ₄ .

S.нет. Потенциал полуэлемента (мВ) Вероятность коррозии 1 > −200 10% 2 −200 до −350 50% 3 <−350 90%

Этот потенциал полуячейки также известен как потенциал разомкнутой цепи и измеряется в нескольких различных точках на заданной площади, чтобы обследован.Измеренные значения потенциала полуячейки можно использовать для построения потенциального контура для поверхности железобетонной конструкции, и эту потенциальную контурную карту, показанную на рисунке 4, можно использовать для оценки вероятности коррозии в различных точках на поверхности бетонных конструкций. . Части конструкций с высокой степенью коррозионной активности могут быть определены и идентифицированы по их высоким отрицательным потенциалам.

3. Несколько недавно проведенных мероприятий по мониторингу коррозии

В предыдущей литературе сообщалось о нескольких методах, которые можно использовать для мониторинга и оценки коррозии арматуры в бетонных конструкциях для диагностики причин и следствий коррозии.Несколько таких исследований, выполненных разными исследователями, представлены в таблице 3.

Ссылка Исследование выполнено Важные наблюдения Комментарии Pour-Ghaz et al., 2009 [7] Представлен инструмент для интерпретации результатов измерения потенциала полуячейки. Он связывает значения потенциала полуячейки с вероятностью коррозии из-за удельного сопротивления бетона, толщины покрытия, температуры и отношения анода к катоду.Модель разрабатывается путем решения уравнения Лапласа, связывающего ток коррозии со средним потенциалом на поверхности, разностью потенциалов на бетонной поверхности, температурой, удельным сопротивлением и бетонным покрытием. В бетоне с низким удельным сопротивлением распределение потенциала на поверхности представляет собой потенциал на границе раздела стали и бетона. Для лучших результатов интерпретация показаний потенциала может быть сделана в соответствии с удельным сопротивлением. С увеличением покрытия бетона разница между поверхностным и межфазным потенциалами увеличивается. Более реалистичные результаты можно получить, учитывая доступность кислорода и увеличивая контрольные точки. Для повышения достоверности требуется дополнительная экспериментальная проверка модели. Сонг и Сарасвати, 2007 г. [6] Рассмотрены несколько электрохимических и неразрушающих методов контроля для оценки коррозии бетонных конструкций. Сочетание нескольких методов может предоставить больше информации о состоянии коррозии стальных стержней. Интегрированная система мониторинга новых и существующих бетонных конструкций может снизить затраты на осмотр. Представленные методы полезны для мониторинга коррозии в бетонных конструкциях, и все эти рассмотренные методы можно использовать для разработки более точных и лучших методов мониторинга коррозии. Ахмад, 2003 г. [3] Рассмотрен механизм коррозии, методы мониторинга коррозии и методологии прогнозирования оставшегося срока службы конструкций. Замечено, что на скорость коррозии влияют pH электролита, доступность кислорода, капиллярной воды и концентрация FE 2+ в бетоне рядом с арматурой. Информация о состоянии коррозии требует трех параметров: потенциала полуячейки, удельного сопротивления бетона и плотности тока коррозии. Представлены все аспекты коррозии и могут быть полезны для понимания теории коррозии, развития коррозии, факторов, влияющих на коррозию, методов мониторинга и для прогнозирования срока службы конструкций. Bjegovic et al., 2000 [2] Описаны различные методы мониторинга коррозии, такие как измерение потенциала полуячейки, измерение тока макроячейки, метод линейной поляризации, Geocor 6, спектроскопия электрохимического импеданса, гальваностатический импульс. метод и метод сканирующего электрода сравнения. Неразрушающие методы измерения коррозии выгодны, поскольку измерения могут проводиться по всей конструкции, обеспечивают быстрые результаты и недороги. Представлен обзор нескольких неразрушающих методов с их относительными преимуществами и недостатками, основанный на опыте и интерпретации результатов. Это полезное исследование, охватывающее почти все современные методы измерения коррозии. Carino, 1999 [4] Представлен обзор процесса коррозии и методов неразрушающей оценки, таких как метод потенциала полуячейки, испытание удельного сопротивления бетона и метод линейной поляризации. Скорость коррозии бетонной конструкции определяется несколькими параметрами, такими как влажность, доступность кислорода и температура. Таким образом, для получения лучших результатов необходимо регулярно повторять измерение скорости коррозии. Был представлен полезный обзор, посвященный поведению электролитических ячеек. So and Millard, 2007 [8] Представлен метод гальваностатических импульсных переходных процессов для оценки скорости коррозии в железобетонных конструкциях, а также представлены преимущества этого метода перед методом линейной поляризации (LPR). Скорости коррозии, рассчитанные по методу переходных процессов гальваностатического импульса, обычно выше, чем по методу LPR. Это полезное исследование, представляющее относительно более надежный метод измерения скорости коррозии железобетонных конструкций. Прадхан и Бхаттачарджи, 2009 г. [9] Обсуждались результаты исследования, проведенного на образцах бетона с различным цементом, сталью и различным соотношением вода / цемент.Образцы обрабатывают 3% -ным раствором хлорида натрия, и для оценки коррозионной активности проводят измерения потенциала половины ячейки. Критическое содержание хлоридов, вызывающее возникновение коррозии, зависит от типа стали, типа цемента и соотношения воды и металла. Найден потенциал половины ячейки как параметр, указывающий на начало коррозии арматуры в бетоне, загрязненном хлоридом. Из этого исследования было замечено, что время начала коррозии зависит от скорости проникновения хлорид-ионов и депассивации защитной пассивной пленки. Hussain and Ishida, 2012 [1] Проведены многопараметрические лабораторные эксперименты для оценки влияния кислорода на коррозию арматуры в различных условиях окружающей среды, а также объяснены измерения потенциала полуэлементов в различных условиях, таких как погружение в воду. состоянии и при циклическом смачивании-высыхании. Было замечено, что кислород является фактором, влияющим на коррозию, только для бетонов, помещенных полностью под воду. Результаты этого анализа можно использовать для калибровки измерений потенциала полуячейки, выполненных под водой. Кэрнс и Мелвилл, 2003 г. [10] Проведены неразрушающие электрохимические измерения коррозии для оценки влияния защитных покрытий на надежность этих испытаний. Из результатов было обнаружено, что на измерения потенциала полуячейки нанесение покрытия не оказало значительного влияния. Полезное исследование для оценки надежности методов мониторинга коррозии. Elsener, 2001 [11] Обсуждается применение и ограничения картирования потенциала полуэлементов для оценки железобетонных конструкций для оценки ремонтных работ. Ремонт включает замену бетона, загрязненного хлоридами, электрохимическое удаление хлоридов, электрохимическое рещелачивание и применение ингибиторов коррозии. Для интерпретации показаний потенциала половинной ячейки требуется точное понимание механизмов защиты от коррозии, а также хорошие знания и опыт в области картирования потенциала половины ячейки. Полезное исследование, объясняющее отображение потенциала полуэлемента и эффект устранения коррозии по результатам, полученным методом потенциала полуэлемента. Parthiban et al., 2006 [12] Выполняли одновременные измерения потенциала в разных точках бетонной плиты, используя компьютерные карты ввода-вывода, а также разработали программное обеспечение на основе ASTM C-876 для интерпретация измеренных значений. Среди различных электрохимических методов измерения потенциала наиболее часто используются в полевых условиях для определения коррозионной активности стали. Ручное измерение значений потенциала полуячейки — утомительная работа для большой конструкции, поэтому присутствует автоматическая система для оценки значений потенциала полуячейки. Присутствует автоматизированный полезный метод для одновременной оценки потенциала полуячейки в разных точках большой конструкции. Этот метод может сократить время, необходимое для оценки потенциальных значений в различных точках для мониторинга коррозии. Moon and Shin, 2006 [13] Изученная оценка коррозии стальных стержней, встроенных в подводный бетон. Проведены ускоренные коррозионные испытания трех серий армированного подводного бетона с разными добавками в разных условиях. Было замечено, что образцы, отлитые в морской воде, быстро вызывают коррозию стальных стержней. Среди всех образцов, у бетона, изготовленного из ФПК, скорость коррозии самая высокая и превышает пороговое значение раньше, чем у других образцов. Минеральные добавки более эффективны в замедлении развития коррозии в подводном бетоне. Тщательное исследование противовымывающего подводного бетона с целью оценки влияния различных добавок на коррозию стальных стержней. Poursaee and Hansson, 2009 [14] Описаны подводные камни при оценке коррозии, вызванной хлоридом, с помощью электрохимических методов. Обнаружено, что факторы, влияющие на результаты электрохимических процессов, позволяют проводить больше измерений за короткий период для снижения затрат, выбирая соответствующий электрохимический метод, а лабораторные испытания обычно проводятся на молодом и незрелом бетоне. Результаты электрохимической оценки могут не отражать фактическое состояние арматуры. Объяснил подводные камни в электрохимической оценке хлорид-индуцированной коррозии стали, которая может быть использована для регулирования результатов измерений. Солеймани и Исмаил, 2004 г. [15] Выполнено исследование по оценке коррозионной активности стальных стержней, встроенных в два типа бетонных образцов, обычных и высокопроизводительных, с применением различных методов измерения коррозии.Применяемые методы включают потенциал полуячейки, метод линейной поляризации, график Тафеля и другие методы определения содержания хлоридов. Результаты показали, что все эти методы позволяют оценить одинаковый уровень коррозии только в 24% образцов. Представлено полезное сравнение различных методов измерения коррозии. Это исследование может быть использовано исследователями для выбора лучшего метода мониторинга коррозии. Ahn and Reddy, 2001 [16] Проведено испытание на ускоренную коррозию для оценки долговечности морских бетонных конструкций, подверженных усталостным нагрузкам с различным водоцементным соотношением.Были проведены испытания на предельную прочность с последующим измерением потенциала половины ячейки и исследованием трещин. Износ быстрее при усталостной нагрузке, чем при статической. Прочность снижалась с увеличением водоцементного отношения. Представлены важные выводы о влиянии усталостной нагрузки и водоцементного отношения на долговечность и срок службы конструкций. Elsener, 2002 [17] Изучено влияние проводимости и глубины покрытия на распределение потенциала и тока макроячейки. Также обсуждались последствия мониторинга коррозии с помощью картирования потенциала полуэлемента и метода измерения поляризации на арматурных стержнях с локальной коррозией. Низкая проводимость электролита и крышка позволяют определить местонахождение анода макроэлемента путем измерения потенциала. Обсуждается влияние коррозии макроэлементов на мониторинг коррозии. Alhozaimy et al., 2012 [18] Проведены лабораторные эксперименты по оценке потенциала полуэлемента, тока коррозии и удельного сопротивления бетона на образцах бетона, загрязненных хлоридом, для исследования явления сильной коррозии при пересечение стальной арматуры в фундаменте стены. Обнаружено, что экспериментальные измерения выше на пересечении стальных стержней по сравнению с областями между ними. Установлено, что такая высокая скорость коррозии обусловлена ​​сопряженными эффектами коррозионных материалов связующей проволоки, электрической связью, уменьшением межцентрового расстояния между стальными стержнями и плохой микроструктурой бетона. Явление, описанное в этой статье, является новым и интересным. Требуются более обширные исследования, чтобы понять влияние всех факторов, влияющих на коррозию в местах пересечения стальной арматуры. Duong et al., 2013 [19] Проведено испытание потенциала полуэлементов и плотности тока коррозии на бетонных образцах для мониторинга коррозионной активности. За этой коррозионной активностью следили, чтобы оценить влияние выщелачивания на карбонизацию и начало коррозии стальных стержней. Замечено, что с увеличением выдержки выщелачивания глубина карбонизации также увеличивается. Частичная замена цемента летучей золой снижает устойчивость к карбонизации и выщелачиванию. Представляет характеристики измерения потенциала половинной ячейки и плотности тока коррозии для обнаружения коррозии из-за активности выщелачивания. Было замечено, что требуются подходящие методы испытаний. Sadowski, 2010 [20] Описывает методы линейной поляризации и четырехточечного удельного сопротивления Веннера для оценки скорости коррозии без прямого соединения с арматурой. Замечено, что влияние короткого замыкания в стальной заделке можно использовать для оценки скорости коррозии на поверхности стержней. Требуется дополнительная проверка методов для бетона с более широким диапазоном удельного сопротивления. Jung et al., 2003 [21] Измерения потенциала полуэлемента и линейной поляризации были выполнены в течение одного года для оценки параметров, влияющих на скорость коррозии. Были проведены измерения для прогнозирования оставшегося срока службы наземного бетона, пострадавшего от коррозии стали. Количественный метод поляризации дает более точные результаты, чем метод полуэлементного потенциала при оценке коррозионной активности. Сравнение методов помогает исследователям выбрать лучшие методы оценки остаточного срока службы конструкций. Lai et al., 2013 [22] Представлен новый метод исследования коррозии стальных стержней в бетоне с использованием георадара (GPR) и модифицированного метода потенциалов полуэлементов. Попытка измерить разность потенциалов двумя движущимися зондами без подключения к стальным стержням. Результаты показывают, что как георадар, так и модифицированные методы HCP могут измерять процесс электрохимической коррозии. Требуются дополнительные исследования, чтобы связать лабораторные результаты со структурами в реальном времени. Leelalerkiet et al., 2004 [23] Проведены измерения потенциала полуэлементов для оценки коррозии арматурных стальных стержней, встроенных в бетон плиты при циклической влажной и сухой выдержке. Также было исследовано влияние пустоты на распределение потенциала и распределение тока. Из результатов видно, что потенциал полуячейки является предельно успешным. В пустых образцах значения потенциала полуячейки требовали компенсации для более надежных результатов. Полезное исследование для демонстрации оценки коррозии как неповрежденных, так и пустых образцов. Faber and Sorensen, 2002 [24] Обсуждалось применение измерений потенциала полуэлемента для оценки вероятности коррозии и ремонта через 50 лет. Это объясняется на ржавой бетонной конструкции. Было замечено, что измерения потенциала полуэлемента можно использовать для обновления вероятности коррозии. Проведено исследование по использованию метода потенциала полуэлементов. Hussain, 2011 [25] Исследован потенциал подводной коррозии полуэлементов в подводных железобетонных конструкциях и проведено сравнение с различными другими условиями относительной влажности. Значения потенциала полуэлементов для подводных подводных железобетонных конструкций не отражают фактическую скорость коррозии, и эти значения необходимо откалибровать с использованием результатов экспериментов данного исследования. Это исследование позволяет исследователям проводить измерения подводной коррозии для оценки состояния подводных железобетонных конструкций.

4. Способы защиты конструкций от коррозии

Для увеличения срока службы железобетонных конструкций требуется полная защита арматурной стали от коррозии. Разработано несколько химических и механических методов для предотвращения коррозии бетонных конструкций путем замедления скорости коррозии и контроля коррозии за счет снижения проницаемости бетона и уменьшения проникновения вредных ионов, таких как кислород и влага, а также были использованы некоторые защитные системы в виде покрытия.Различные ингибиторы коррозии и защитные системы обсуждались в таблице 4.

Защитные методы Ссылка Летучая зола повысила коррозионную стойкость бетона за счет уменьшения пористости. пористости бетона, что снижает скорость проникновения вредных ионов. Xu et al., 2012 [26] Суперпластификаторы и минеральные добавки, такие как летучая зола, гранулированный доменный шлак и пуццолановые материалы, снижают скорость коррозии. Maslehuddin et al., 1992 [27] Использование арматуры из нержавеющей стали с низким содержанием никеля снижает скорость коррозии, обеспечивая высокий щелочной раствор пористости бетона Criado et al., 2011 [28] Проникающий ингибитор коррозии на основе аминоспирта снижает коррозию стали. Jamil et al., 2005 [29] Ингибитор коррозии на основе нитрита кальция снижает глубину карбонизации Sideris and Savva, 2005 [30] Ингибитор на основе нитрита кальция улучшает пороговое значение хлорида. Ann et al., 2006 [31] Бензотриазол в качестве ингибитора коррозии улучшает коррозионную стойкость. Ann et al., 2006 [31] Поливинилпирролидон при добавлении улучшает коррозионную стойкость бетона. Gürten et al., 2005 [32] Алкиламино-спирт повышает коррозионную стойкость. Morris and Vázquez 2002 [33] Стальные стержни с эпоксидным покрытием (FBEC), склеенные плавлением, снижают коррозию. Аль-Дулайджан и др., 2012 г. [34] Дарвин и Скантлбери, 2002 г. [35] Ингибитор коррозии на основе алканоламинов с неорганическим покрытием. Batis et al., 2003 [36] Стальные стержни, покрытые DINITROL AV 30, обладают хорошей коррозионной стойкостью. Monticelli et al., 2000 [37] Использование двойной комбинации нитрита кальция и измельченного гранулированного доменного шлака (GGBFS), а также тройной комбинации нитрита кальция, микрокремнезема и летучей золы / GGBFS для защиты открытого бетона в жестких агрессивных средах. Civjan et al., 2005 [38] Смешанные (органические / неорганические) ингибиторы на основе спирта, при использовании в качестве добавки или в качестве ремонтного продукта, снижает скорость коррозии. Wombacher et al., 2004 [39] ZnO снижает пористость бетона и содержание хлоридов на уровне арматуры и снижает коррозию de Rincón et al., 2002 [40] Обеспечивая высокохромистую сталь, можно снизить скорость коррозии. Nachiappan and Cho, 2005 [41] Ламинат из углепластика уменьшает расширение, вызванное коррозией, а также контролирует скорость коррозии за счет уменьшения потери массы. Badawai and Soudki, 2005 [42]

5. Относительные ограничения метода измерения потенциала полуэлементов

Измерение значений потенциала в разных точках большой конструкции вручную — утомительная работа. Следовательно, требуется метод автоматической оценки.Измерения потенциала полуэлементов широко используются в проектировании конструкций для оценки вероятности коррозии. Установлено, что измерения HCP связаны с несколькими практическими ограничениями, такими как (1) установление соединения с арматурой, особенно в конструкциях с большим бетонным покрытием, (2) правильное увлажнение бетонного покрытия для установления надлежащего соединения между электродом сравнения и арматурой и (3) ) наличие кислорода, толщина покрытия и удельное сопротивление бетона, которые могут повлиять на результаты испытания потенциала полуячейки.

Метод HCP обеспечивает только оценку точки, которая может подвергнуться коррозии, но не оценку скорости коррозии. Значения потенциала полуэлемента указывают на вероятность коррозионной активности арматуры, расположенной под электродом сравнения, только в том случае, если стальные арматурные стержни электрически хорошо соединены с вольтметром. Метод полуэлементного потенциала не может дать надежных результатов для арматуры с эпоксидным покрытием или бетонных поверхностей с покрытием. Влажное или смачивающее состояние бетона может повлиять на результаты метода определения потенциала полуячейки, или важно обеспечить достаточное смачивание бетона для завершения установки для достоверного измерения потенциала полуячейки.Если измеренное значение HCP изменяется со временем, требуется предварительное увлажнение бетона. Важно тщательно намочить бетонную поверхность и дать влаге достаточно времени, чтобы проникнуть в поверхностный слой для стабилизации потенциала. ASTM C-876 подчеркивает, что если измеренное значение потенциала полуячейки изменяется со временем, поверхность бетона должна быть влажной не менее 5 минут.

Из литературы было отмечено, что результаты картирования HCP требуют тщательной интерпретации. Чтобы интерпретировать данные HCP, необходимо учитывать такие факторы, как изменение содержания влаги, содержания хлоридов и электрического сопротивления бетона, поскольку все эти параметры оказывают значительное влияние на показания.

Главный недостаток состоит в том, что HCP требует локального прорыва бетонного покрытия для обеспечения электрического соединения со стальной арматурой. На результаты HCP сильно влияет состав разрушенного бетона. Следовательно, критерии интерпретации могут быть разными для разных типов порчи. Недостатки измерения HCP связаны с тем, что потенциалы измеряются не возле арматуры, а на бетонной поверхности. Для получения более достоверных результатов требуется компенсация.

6. Заключение

Разрушение бетонных конструкций из-за коррозии закладной арматуры является серьезной проблемой, приводящей к значительным потерям денег и времени. Следовательно, перед ремонтом необходимо полностью понять первопричины неисправности для эффективного исправления. Эффективный метод измерения коррозии является фундаментальным требованием для планирования технического обслуживания, ремонта и удаления железобетонных конструкций. Информация о состоянии коррозии требует трех параметров: потенциала полуячейки, удельного сопротивления бетона и плотности тока коррозии.Скорость коррозии бетонной конструкции определяется несколькими параметрами, такими как влажность, доступность кислорода и температура. Таким образом, для получения лучших результатов необходимо регулярно повторять измерение скорости коррозии.

Измерение потенциала полуячейки — это наиболее широко используемый метод для оценки коррозии стали в бетоне. Однако при интерпретации данных следует принимать во внимание факторы окружающей среды. Для интерпретации показаний потенциала полуячейки требуется точное понимание механизмов защиты от коррозии, а также хорошие знания и опыт в картировании потенциала полуэлементов.В настоящем исследовании было замечено, что измерения потенциала полуячейки полезны в следующих целях: (1) для оценки состояния коррозии арматуры путем обнаружения корродированных стержней, (2) для оценки состояния бетонной конструкции, (3) ) для определения местоположения и определения места дальнейшего детального разрушающего и неразрушающего контроля, (4) оценки эффективности ремонтных работ посредством мониторинга коррозионного состояния отремонтированных бетонных конструкций.

В бетоне с низким удельным сопротивлением распределение потенциала на поверхности представляет собой потенциал на границе раздела стали и бетона.Для лучших результатов интерпретация потенциальных показаний может выполняться в соответствии с удельным сопротивлением. С увеличением бетонного покрытия разница между поверхностным и межфазным потенциалами увеличивается.

Содержание этого документа может быть использовано для понимания принципа метода определения потенциала полуячейки, планирования исследования корродированных структур и выбора подходящей техники мониторинга коррозии.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов относительно публикации данной статьи.

.

No related posts.