Залізобетон і його різновиди

Залізобетон як самостійний будівельний матеріал не є простим підсумовуванням властивостей його складових – бетону й арматури. Він володіє ще й своїми індивідуальними властивостями, які необхідно враховувати при розрахунку і проектуванні різних деталей і конструкцій. Арматура і бетон, завдяки виникаючому між ними зчепленню, деформуються спільно, при цьому арматура перешкоджає вільному протіканню усадки і повзучості. Усадка бетону в залізобетонному елементі призводить до виникнення стискаючих напружень в арматурі і розтягуючих у бетоні. При великій кількості арматури в бетоні можуть з'явитися усадочні тріщини. Тому при проектуванні протяжних залізобетонних конструкцій чи будинків влаштовують обов'язково усадочні шви, що перешкоджають появі хаотичних тріщин.

Повзучість бетону при тривалій дії навантаження в залізобетоні призводить до перерозподілу напружень між бетоном і арматурою, при цьому напруження в бетоні зменшуються, а в арматурі збільшуються. Повзучість у залізобетонних конструкціях може справляти як позитивний вплив (короткі стиснуті елементи, додаткове завантаження арматури), так і негативний (збільшення прогинів в елементах, що згинаються, зменшення рівня натягу в попередньо напружених конструкціях).

Тривалий вплив на бетон високих температур з наступним його охолодженням призводить до руйнування бетону, якщо ж високотемпературний вплив здійснюється на залізобетон хаотично, то опірність цього матеріалу зовнішнім впливам частково підвищується.

Залізобетон дуже чутливий до корозійних впливів. Корозія арматури може відбуватися одночасно з корозією бетону і незалежно від неї. Іржа, що утворюється навколо арматури, розпирає бетон і призводить до його відшарування. Для зменшення корозії залізобетону застосовують щільні бетони на сульфатостійких та інших спеціальних в'яжучих, збільшують захисний шар бетону, влаштовують зовнішні антикорозійні покриття, обмежують ширину розкриття тріщин.

Роль захисного шару в залізобетонних конструкціях дуже велика. При визначенні товщини захисного шару враховують вид і розміри конструкції, умови експлуатації, діаметр і призначення арматури. Так, для поздовжньої робочої арматури в плитах товщина захисного шару має бути не менше діаметра стержня і не менше 10 мм, якщо товщина плити δ < 100 мм.

Для балок і ребер з h £ 250 мм захисний шар повинен бути не менше 15 мм і не менше діаметра робочої арматури; у балках і ребрах з h > 250 мм, а також в колонах мінімальний захисний шар 20 мм. У збірних фундаментах захисний шар бетону для нижньої сітки має бути 30 мм, для монолітних фундаментів без підготовки 70 мм, з підготовкою – 35 мм. Для поперечної арматури захисний шар складає 10–15 мм. Відстань від кінців поздовжньої арматури до торців залізобетонних елементів має бути в межах 10-20 мм.

При застосуванні попередньо напруженої арматури захисний шар підвищується до 2d – 3d, але не менше 40 мм.

Залізобетонні конструкції за способом виготовлення можуть бути збірними, монолітними і збірно-монолітними. При зведенні будинків і споруд зі збірних залізобетонних конструкцій спочатку на заводах чи на полігонах виготовляють окремі елементи, з яких уже на будівельному майданчику монтують будинки і споруди. Збірні залізобетонні конструкції (балки, плити, колони, ферми, стінові панелі, фундаменти та інші елементи) найбільш індустріальні і набагато скорочують трудомісткість і терміни зведення будинку, хоч за вартістю дорожчі за монолітні конструкції. Виробництво збірних конструкцій ведуть по стендовій, конвеєрній або агрегатно-поточній технологічних схемах.

При зведенні монолітних залізобетонних конструкцій спочатку встановлюють опалубку (типову інвентарну чи індивідуальну), потім укладають арматурні каркаси й сітки, після чого виконують бетонування. У цьому випадку істотно підвищуються трудомісткість і термін виготовлення конструкцій на майданчику, витрачаються додаткові матеріали і конструкції, ускладнюються роботи в зимовий період. Поряд з цим монолітні конструкції дозволяють підвищувати загальну міцність будинку і створюють різноманітні гнучкі форми як елементів, так і будинку в цілому.

Збірно-монолітні залізобетонні конструкції являють собою раціональне з'єднання монолітних і збірних залізобетонних конструкцій. При цьому спочатку укладають у проектне положення збірні конструкції, що служить одночасно елементами опалубки, а потім встановлюють арматурні каркаси й сітки і виконують бетонування. Даний різновид залізобетону доцільно застосовувати в будинках з високими навантаженнями, зокрема, у перекриттях, а також у гідротехнічних спорудах, об’єктах цивільної оборони, для стартових ракетних майданчиків, а також у будинках і спорудах, що сприймають сейсмічні й динамічні навантаження.

До особливої класифікації відносяться попередньо напружені залізобетонні конструкції. Це такі конструкції, в яких робоча арматура піддається попередньому натягу з наступною передачею натягу на бетон. Спосіб натягу арматури може бути двох видів: на упори і на бетон. Основна перевага попередньо напружених конструкцій полягає в тому, що вони знижують їх деформативність (зменшують прогини), підвищують тріщиностійкість, заощаджують витрати арматури і зменшують параметри перерізів конструкцій. Для попередньо напружених конструкцій використовується тільки високоміцна арматура, починаючи від класу А-IIIB (А500С), A-IV (А550С) і вище, а також високоміцна дротова арматура B-II, Bp- II і канати К-7, К-19. Слід зазначити, що попереднє напруження може використовуватися в монолітному, збірному й збірно-монолітному залізобетоні.