Виды арматуры и способы армирования обычного и преднапряженного железобетона

Лекция №2

Понятие о железобетоне

Обычный и предварительно напряженный железобетон

Виды арматуры и способы армирования обычного и преднапряженного железобетона

Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый из правильно подобранной бетонной смеси после ее формования и твердения.

Железобетон – композиционный строительный материал, в котором сталь и бетон работают совместно, при этом в материале происходит перераспределение нагрузок за счет различия в модулях упругости стали и бетона. Основа взаимодействия бетона и арматуры – наличие сцепления между ними.

В современном строительстве все больше находит применение напряженно-армированный железобетон. В этих материалах за счет предварительного натяжения арматуры создаются напряжения противоположного знака, которые компенсируют напряжения, возникающие при работе конструкций. В этих конструкциях наиболее полно используются прочность стали и бетона, поэтому удается уменьшить массу изделий, повысить их долговечность.

В зависимости от способа изготовления железобетонные конструкции бывают сборными и монолитными.

Армирование монолитных конструкций	Монолитные железобетонные конструкции здания

Монолитные конструкции изготавливают непосредственно на строительной площадке в специально опалубке из стали, дерева, фанеры и их комбинаций. Зимой такой бетон нужно защищать от замерзания, летом от высыхания, иначе он не наберет требуемую прочность.

Для монолитного строительства используют тяжелые и легкие бетоны на быстротвердеющих цементах. При правильно организации работ скорость строительства из монолитного железобетона не уступает скорости монтажа из сборных элементов.

Сборные железобетонные конструкции представляют собой крупноразмерные железобетонные элементы, изготавливаемые на полигонах или в цехах заводов железобетонных конструкций.

Основные операции при производстве сборного железобетона: подготовка сырьевых компонентов, дозирование и приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры и армирование, формование, тепловая обработка, распалубка, чистка и смазка форм.

Основные виды сборных железобетонных изделий

Изделия для фундаментов зданий – фундаментные блоки, плиты и блоки стаканного типа.

Фундаментные блоки стен подвалов	Фундаментные блоки стаканного типа	Фундаментные плиты

Фундаментные плиты укладывают непосредственно на грунт, это массивные армированные конструкции, имеющие в сечении форму трапеции.

Фундаментные блоки стен подвалов изготавливают из тяжелого бетона, керамзитобетона, силикатного бетона плотностью не менее 1800 кг/м³, класса В7,5…В15. Блоки армируют только монтажной арматурой. Применяют их для устройства фундаментов и стен подвалов.

Фундаментные блоки стаканного типа применяют для опирания колонн каркасных зданий.

Изделий каркасов зданий – колонны, ригели, балки, фермы и арки изготавливают из тяжелого бетона класса не ниже В15 и армируют рабочей арматурой.

Железобетонные ригели	Балки железобетонные	Фермы железобетонные

Ригели балки и фермы часто изготавливают предварительно напряженными. Все изделия для надежного закрепления между собой имеют металлические закладные детали. Необходимо различать железобетонные конструкции для каркасов жилых, гражданских и промышленных зданий.

Балки в зависимости от перекрываемого пролета могут иметь тавровое или двутавровое сечение из бетона класса В25…В30.

Конструкции стен – стеновые блоки, панели. Стеновые блоки могут иметь различные размеры.

Стеновые блоки	Трехслойный стеновойблок	Стеновые панели

Блоки для наружных стен могут быть одно-, двух- и трехслойными. Для этого применяют легкие бетоны плотностью 900-1500кг/м³, классов В3,5…В7,5, пенопласт, пенополистирол и т.д.

Стеновые панели – крупноразмерные элементы обычно высотой на этаж и длиной до 6 м. Они подразделяются на:

– панели наружных стен отапливаемых зданий из легкого бетона на пористых заполнителях, ячеистого бетона, тяжелого бетона с теплоизоляционным слоем;

– панели наружных стен неотапливаемых зданий и внутренних несущих стен, изготавливаемые из тяжелого или легкого бетона.

Элементы междуэтажных перекрытий и покрытий – панели длиной 2,4…12 м, шириной 1,2…3,6 м, толщиной 220 мм. Панели изготавливают из бетона класса не менее В15, армируют обычной или предварительно напряженной арматурой. Для улучшения звукоизоляции и снижения массы панели выпускают с пустотами. В промышленных зданиях применяют ребристые панели со звукоизоляционными прослойками.

Пустотные железобетонные плиты	Ребристые железобетонные плиты

– Санитарно-технические кабины – полностью оборудованные и отделанные объемные элементы

– Лестничные марши и площадки изготавливают из бетона класса не ниже В15.

– Железобетонные перемычки для перекрытия оконных и дверных проемов изготавливают из бетона класса не ниже В15, марка бетона по морозостойкости в зависимости от климатических условий – F35… F200.

– Изделия для инженерных сооружений – дорожные плиты, бортовые камни, элементы путепроводов, мостов, шпалы, опоры линий электропередач, напорные и безнапорные железобетонные трубы.

Для армирования железобетонных элементов конструкций должна применяться арматура, отвечающая требованиям соответствующих государственных стандартов.

Арматурную сталь разделяют на классы, в зависимости от механических свойств и технологии изготовления и обозначают следующими буквами: стержневая арматура – А, проволочная – В и канаты – К.

Характерные профили стержневой арматуры

С увеличением класса арматуры повышается ее прочность при растяжении и резко снижается относительная деформация. Арматурные стали разных классов с одинаковым рисунком периодического профиля различают по цвету окрашенных концов стержней.

Холоднотянутая проволочная арматурная сталь подразделяется на арматурную проволоку гладкую класса B-I; периодического профиля класса Вр-I; высокопрочную гладкую класса В- II; периодического профиля класса Вр- II.

Разновидности проволочной арматуры

Арматурные канаты изготавливают из высокопрочной хо­лоднотянутой проволоки. Для лучшего использования прочностных свойств проволоки в канате шаг свивки принимают максимальным, обеспечивающим нераскручиваемость канатов, обычно в пределах 10-16 диаметров каната.

Арматурные ненапрягаемые элементы

Железобетонные изделия армируются плоскими гнутыми и пространственными сетками и каркасами. Изготовление арматурных элементов включает механическую обработку арматурных сталей, сварку сеток и плоских каркасов, сборку из них пространственных каркасов.

Изделия, армированные предварительно напряженной арматурой

В обычных железобетонных конструкциях, испытывающих изгибающие и растягивающие напряжения, в период эксплуатации могут возникнуть трещины. Поэтому в растянутые зоны железобетонных конструкций устанавливается предварительно напряженная арматура. Это с одной стороны повышает трещиностойкость конструкций, а с другой стороны способствует существенному сокращению расхода арматурной стали.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций можно осуществить несколькими способами:

– передачи бетону предварительного напряжения арматуры путем непосредственного сцепления бетона с арматурой, натянутой до бетонирования на упоры;

– сцеплением, обеспечиваемым раствором нагнетаемым в каналы, в которые укладывается арматура, после того как бетон наберет требуемую прочность;

– без сцепления путем анкеровки концов арматурных элементов;

– путем применения напрягающих бетонов, которые расширяясь в процессе твердения напрягают арматуру.

На заводах ЖБИ в основном используется первый способ. Остальные применяют при возведении массивных сборно-монтажных конструкций. Способы натяжения арматуры следующие:

– механический, с помощью натяжных машин или гидравлических домкратов;

– электрический, при котором арматурные стержни нагревают электрическим током с целью получения определенного удлинения. Уложенные в таком состоянии в форму на упоры они при остывании укорачиваются и в них возникают необходимые натяжения;

– электромеханический является совокупностью первых двух. Этот способ применяют преимущественно при армировании высокопрочной проволокой непрерывной навивкой при натяжении на затвердевший бетон изделия, например труб.

Для фиксации предварительно-напряженной арматуры используют анкеры и зажимы.