Сборные и монолитные железобетонные конструкции

Технологии устройства монолитного железобетона

Устройство монолитного железобетона отличается принципом строительства опалубки. Опалубка бывает двух основных видов: съемная и несъемная.

Съемная опалубка

Съемная опалубка представляет собой сборно-разборную форму для заливки и застывания железобетона. Конструкции такого типа бывают универсальными и специальными. Первые используют для строительства стандартных форм, вторые – для реализации эксклюзивных проектных решений. Возведение зданий из монолитного железобетона происходит с использованием таких опалубок:

• Стационарная деревянная – сооружение из досок, в которое заливается бетонная смесь. По этой технологии опалубка используется одноразово.
• Переставная металлическая – сложная сборно-разборная металлическая конструкция многоразового использования. Это универсальная капитальная опалубка, применяемая при строительстве многоэтажных зданий.
• Скользящая металлическая – еще более сложная конструкция, которая поднимается по железобетонному сооружению вверх по мере его строительства.
• Подвесная – форма на опорах для строительства горизонтальных монолитных железобетонных конструкций.

После застывания монолитного железобетона съемную опалубку демонтируют или перемещают по конструкции для продолжения строительства.

Несъемная опалубка

Несъемная опалубка для монолитного железобетона представляет собой одноразовую конструкцию. После застывания раствора ее не демонтируют – она становится частью сооружения. Преимущество несъемной опалубки в простоте использования, а недостаток – ее невозможно повторно собрать. Застройщики используют в строительстве монолитных зданий несъемную опалубку двух видов:

• Конструкция из пенополистирола – пенополистирольные плиты выступают не только формой для бетонной смеси, но и утеплителем, поэтому такой дом из монолитного железобетона не требует дополнительной теплоизоляции.
• Бетонная опалубка – форму для стены из монолитного железобетона собирают из бетонных плит, заливают раствором и в результате получают усиленную конструкцию.

Здания из монолитного железобетона могут также строить с неразборной облицовочной или декоративной опалубки, а также выполненной из арболита – деревобетона.

Плюсы и минусы материала

Главными преимуществами железобетона являются прочность и сопротивление различным нагрузкам. Помимо этого, следует также отметить:

Долговечность. Сталь и застывший каменный раствор, вместе дают прочную комбинацию. Такие конструкции могут служить в течение очень долгого времени, и при благоприятных условиях эксплуатации могут сохранять свойства на протяжении десятилетий.

Огнестойкость. Ни бетон, ни металл не горят. Они также предотвращают распространение огня.

Инертность. Бетон и сталь не вступают ни в какие реакции

Это важно не только для промышленного строительства, но также и для частного. Дом из железобетона не будет выделять каких-либо вредных веществ

Кроме того в материале не появляется грибок и другие вредные микроорганизмы.

Возможность придать материалу любую форму. Установка каркаса и его последующая заливка, позволяют свободно выбирать геометрию изделий.

Малая цена. Производство монолитного и сборного железобетона обходится довольно недорого. По этой причине он стоит дешево.

Как и любого материала, у железобетона есть и минусы:

• Относительно малая прочность. Из-за большой массы, отдельные виды нагрузок могут оказаться губительны для материала.
• Низкая скорость производства. На застывание сборных и монолитных изделий уходит довольно много времени. Оно может меняться в зависимости от марки бетона. Но это все равно долго.
• Высокая теплопроводность. Материал не отличается хорошей теплоизоляцией, и нуждается в дополнительной обработке и отделке.

Как бы ни было, железобетон является основой современного строительства. Из него делаются высотные дома, фундамент, промышленные сооружения, в том числе гидротехнические, и т. д.

Достоинства

Преимущества, присущие монолитному железобетону:

• огнестойкость;
• нет необходимости в применении вспомогательной техники, кранов;
• возможность самостоятельного изготовления;
• имеет идентичную технологию производства для различного цикла;
• не требует большого количества рабочей силы;
• способность противостоять коррозии и окислению;
• высокая сопротивляемость нагрузкам;
• быстрота возведения строительства;
• сейсмическая устойчивость зданий и сооружений;
• обладает продолжительным сроком службы;
• не требует большого количества в строительной технике;
• по истечении многих лет увеличивает свои прочностные характеристики;
• имеет относительно невысокую стоимость строительства;
• еще одно преимущество конструкции – это возможность применения различных форм строительных элементов.

Устойчивость к механическим нагрузкам

За счет малого количества стыковочных швов в монолитном строении, образуется достаточная устойчивость к механическим нагрузкам. Применение монолитного железобетона увеличивает прочность стен и оснований конструкции путем сочетания раствора из цемента, песка, воды и внутренней армировки.

Сопротивление окислению

Монолитная железобетонная конструкция имеет продолжительный срок службы за счет бетонного защитного слоя, который покрывает армирующую сетку. Также долговечность бетона с железной арматурой обеспечивается путем химического воздействия цементного раствора. Процесс химического воздействия обусловлен гидролитически отделяющей извести в момент твердения бетонного раствора, что дает сильную щелочную реакцию. Получившаяся щелочная реакция способна предохранить сталь от окисления.

Не поддается коррозии

Коррозия представляет собой самопроизвольное разрушение металла под воздействием физико-химических или химических взаимодействий с внешней средой. Коррозия бетона с железной арматурой происходит из-за разрушения застывшего цемента и влечет за собой снижение прочностных характеристик. Ржавчина металла сопровождается понижением водопроницаемости и ухудшением сцепления бетона с арматурной сеткой.

Стойкость к образованию коррозии на сооружениях и железобетонных элементах обеспечивается за счет применения специального вида цемента. Предотвратить появление коррозии возможно путем обработки бетонного покрытия специальными жидкостями или покрытием гидроизоляционным материалом.

Самоуплотняемость

За счет специального химического состава железобетон под воздействием влаги не только сохраняет свои прочностные характеристики, но и преувеличивает их. Технические характеристики позволяют железобетону самоуплотняться с течением времени.

Взаимодействие бетона и арматуры в железобетоне

Со­вме­ст­ная ра­бо­та бе­то­на и ар­ма­тур­ной ста­ли в же­ле­зо­бе­то­не обес­пе­чи­ва­ет­ся: на­дёж­ным сце­п­ле­ни­ем ар­ма­ту­ры с бе­то­ном по­сле его за­твер­дева­ния, в ре­зуль­та­те че­го оба ма­те­риа­ла де­фор­ми­ру­ют­ся со­вме­ст­но; близ­ки­ми по зна­че­нию ко­эф­фи­ци­ен­та­ми ли­ней­ных тем­пе­ра­тур­ных де­фор­ма­ций (для бе­то­на 0,7·10–5 – 1,5·10–5 °C–1, для ста­ли 1,2·10–5 °C–1), что ис­клю­ча­ет до­пол­нит. на­пря­же­ния в зо­не кон­так­та бе­то­на и ар­ма­ту­ры при из­ме­не­нии темп-ры от –40 до 50 °C; на­ли­чи­ем за­щит­но­го слоя бе­то­на для ар­ма­тур­ной ста­ли, ко­то­рый так­же пре­до­хра­ня­ет ар­ма­ту­ру от кор­ро­зии, воз­дей­ст­вия вы­со­ких темп-р и др.

Ос­но­ва со­вме­ст­ной ра­бо­ты бе­то­на и ар­ма­ту­ры – на­ли­чие сце­п­ле­ния ме­ж­ду ни­ми. Ве­ли­чи­на сце­п­ле­ния на по­верх­но­сти ар­ма­ту­ры за­ви­сит от сле­дую­щих фак­то­ров: ме­ха­нич. за­це­п­ле­ния пе­рио­дич. про­фи­ля ар­ма­ту­ры за бе­тон (70–80% от об­щих сдви­го­вых уси­лий); ад­ге­зии ар­ма­ту­ры к бе­то­ну. Для уси­ле­ния сце­п­ле­ния глад­кой ар­ма­ту­ры с бе­то­ном на кон­цах стерж­ней в отд. слу­ча­ях уст­раи­ва­ют за­ги­бы и крю­ки. На­пря­гае­мую ар­ма­ту­ру кре­пят при по­мо­щи спец. ан­кер­ных уст­ройств.

Осо­бен­но­стью ра­бо­ты Ж. в кон­ст­рук­ци­ях яв­ля­ет­ся воз­мож­ность об­ра­зо­ва­ния тре­щин в рас­тя­ну­той зо­не при дей­ст­вии внеш­них на­гру­зок. Ши­ри­на их рас­кры­тия в ста­дии экс­плуа­та­ции со­став­ля­ет 0,1–0,4 мм, это не на­ру­ша­ет нор­маль­ную ра­бо­ту жел.-бе­тон. кон­ст­рук­ций и не вы­зы­ва­ет кор­ро­зии ар­ма­ту­ры. Для по­вы­ше­ния жё­ст­ко­сти и тре­щи­но­стой­ко­сти Ж. или ис­клю­че­ния тре­щин во­об­ще (по ус­ло­ви­ям экс­плуа­та­ции) Ж. под­вер­га­ют об­жа­тию пу­тём пред­ва­ри­тель­но­го (до при­ложе­ния внеш­ней на­груз­ки) на­тя­же­ния ар­ма­ту­ры. Та­кой Ж. на­зы­ва­ет­ся пред­ва­ри­тель­но на­пря­жён­ным

На­ли­чие ар­ма­ту­ры в Ж. су­ще­ст­вен­но влия­ет на по­след­ст­вия усад­ки и пол­зу­чести бе­то­на. Си­лы сце­п­ле­ния ар­ма­ту­ры с бе­то­ном вы­зы­ва­ют стес­не­ние ар­ма­ту­рой де­фор­ма­ций усад­ки бе­то­на, что при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию в Ж. на­чаль­ных на­пря­же­ний: рас­тя­же­ния в бе­то­не и сжа­тия в ар­ма­ту­ре. С уве­ли­че­ни­ем про­цен­та ар­ми­ро­ва­ния сжи­маю­щие на­пря­же­ния в ар­ма­ту­ре умень­ша­ют­ся, а рас­тя­ги­ваю­щие в бе­то­не уве­ли­чи­ва­ют­ся, по­яв­ля­ют­ся уса­доч­ные тре­щи­ны. Усад­ка спо­соб­ст­ву­ет ран­не­му об­ра­зо­ва­нию тре­щин в жел.-бе­тон. эле­мен­тах, ис­пы­ты­ваю­щих рас­тя­же­ние под воз­дей­ст­ви­ем внеш­них на­гру­зок.

Пол­зу­честь бе­то­на про­яв­ля­ет­ся при дей­ст­вии по­сто­ян­ной на­груз­ки в те­че­ние вре­ме­ни, что при­во­дит к пе­ре­рас­пре­де­ле­нию уси­лий: бе­тон час­тич­но раз­гру­жа­ет­ся, а ар­ма­ту­ра до­пол­ни­тель­но на­гру­жа­ет­ся. От­ри­ца­тель­ное влия­ние пол­зу­че­сти за­клю­ча­ет­ся в уве­ли­че­нии про­ги­бов в из­ги­бае­мых эле­мен­тах, по­те­ре пред­ва­рит. на­пря­же­ния в пред­на­пря­жён­ных кон­ст­рук­ци­ях, сни­же­нии не­су­щей спо­соб­но­сти сжа­тых (гиб­ких) эле­мен­тов.

Свойства и состав

В состав железобетона входят цемент, вода, песок и железо. В изделии используется больше бетона, чем металла. При этом удельный вес железа и конструкция стального каркаса может быть разной. Все зависит от изделия, которое планируется создать – плита, колона, свая, фундамент и т.д.

Основные свойства железобетона:

• прочность;
• надежность;
• долговечность.

Виды арматуры

Она бывает:

1) в зависимости от назначения:

• рабочей;
• выдерживающей максимальные нагрузки на растяжение;
• распределяющей нагрузки по всей плоскости изделия.

2) в зависимости от технологии производства:

• стержневой. В эту категорию входят прутки, стержни любого диаметра, изготовленные по технологии горячей прокатки;
• армирующая проволока. Производится, как из низкоуглеродистой, так и из высокоуглеродистой стали.

Поверхность армирующих элементов может быть гладкой или рифлёной.

Виды бетона

Для производства железобетонных конструкций могут использоваться как легкие, так и тяжелые бетоны. При этом зачастую используются последние.

При производстве избыточных железобетонов применяются бетоны, которые имеют прочность на сжатие не ниже класса В15. В состав изделия включается стержневая арматура классов А240, А300, А400, А500, В500, диаметр которой должен быть не меньше 40 мм. Созданная для заливки конструкция имеет вид пространственных каркасов и плоских сеток. Нередко может быть использовано жесткое армирование с применением профилированных стальных заготовок – швеллеры, уголки, двутавры.

Для изготовления перенапряженных железобетонов применяются марки бетонов В20 — В60 (относятся к тяжелым), арматурная сталь — А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500.

Сталефибробетоны изготавливаются из специальных бетонных смесей с применением для армирования металлических пластин небольшого размера.

Достоинства и недостатки

Монолитный железобетон имеет свои достоинства и недостатки. Связаны они именно с технологическим процессом. Характеристики же самой конструкции будут зависеть от марки бетона и качества арматуры.

• Скорость возведения сооружения из бетона намного выше, чем из кирпича или камня.
• Использование плит позволяет уменьшить толщину стен, а, значит, увеличить площадь квартиры. Монолитные работы позволяют усложнить планировку и отказаться от стандартных схем, так как блоки не привязаны к типовому размеру плит, как при строительстве из сборного железобетона.
• Монолитная конструкция отличается большой прочностью и выдерживает землетрясение до 8 баллов без разрушения.
• Минимальное количество или полное отсутствие швов увеличивает теплоизоляцию.

К недостаткам метода относят следующее.

• Высокая трудоемкость сооружения, так как, по сути, на строительной площадке осуществляется весь производственный цикл, исключая только приготовление бетона, да и то не всегда.
• Монолитный железобетон требует участия дополнительной грузоподъемной техники, особенно когда речь идет о надземной части здания.
• Сооружение монолитной конструкции требует больших финансовых затрат.

Рекомендации специалистов

Стоит прислушаться к мнению специалистов, прежде чем окончательно определиться с выбором.

Рекомендации для покупателей жилья:

1. Нужно постараться до покупки квартиры наглядно рассмотреть все варианты: посетить квартиры в блочном, панельном и монолитном доме, пощупать стены. Тогда выбрать подходящий вариант будет существенно легче.
2. Следует уделить время походу в строительный магазин. Там можно изучить варианты блоков и перемычек между ними, чтобы знать, с чем иметь дело при покупке квартиры.
3. Если оптимальное жилье выбрано, то самое время познакомиться с соседями. Часто случается так, что жильцы переезжают в другое место из квартир, которые им идеально подходили, только из-за соседей. Поэтому стоит учесть этот немаловажный фактор.

Специалисты рекомендуют выбирать жилье из кирпича, так как преимуществ в нем гораздо больше, чем недостатков. Но если бюджет не позволяет приобрести квартиру именно в кирпичном здании, следует рассматривать монолитные или монолитно-кирпичные постройки.

Строительство из монолита

Этапы:

• подготовка площадки;
• установка опалубки;
• монтаж арматуры;
• твердение бетона.

После того, как бетон затвердел, опалубку убирают. Но бывают исключения.

Варианты опалубки

Опалубка – это главная составляющая строительства из монолитного бетона. При возведении объектов строители пользуются разными видами опалубки. Наиболее востребованная – сборно-разборная съемная. В редких случаях застройщики используют несъемную опалубку, которая изготовлена из профлиста, пенополистирольных блоков или пустотелых элементов. Такого рода опалубка «два в одном»: профлист выступает в качестве внешней отделки, а блоки служат для теплоизоляции.

Иногда застройщик самостоятельно делает сборно-разборную щитовую опалубку из материалов, которые под рукой. В качестве основы выступают щиты из досок и брусьев или из фанеры, устойчивой к влаге. Щиты резьбовыми шпильками, гайками и деревянными брусками соединяют в цельную конструкцию. Размеры зависят от цели строительства – будет это погреб, лестница, фундамент или стена. Такой вид опалубки характеризуется простотой демонтажа, ограниченной оборачиваемостью, небольшой массой, слабой сопротивляемостью, низкой теплопроводностью и невысоким эксплуатационным периодом.

Иногда мастера используют опалубку из металла, которую изготавливают из углеродистой стали на предприятиях по выпуску металлоконструкций. Составные части опалубки соответствующе маркируются. На соприкасающиеся с бетонной смесью стороны наносят особую смазку. В будущем она упростит демонтаж. Другие поверхности покрываются краской. Преимущества такой конструкции – жесткость, длительный период использования, устойчивость к деформациям. К минусам относят большую массу, плохую теплопроводность и высокую стоимость.

Арматурные работы

Чтобы бетонные элементы были более устойчивы к различным нагрузкам, их усиливают арматурной сталью. Так получается железобетон. В зависимости от назначения выделяют рабочую, распределительную и монтажную арматуру. При строительстве ее располагают или штучно или, соединяя в сетки и каркасы.

Бетонные работы

Выделяют следующие этапы:

• смешивание смеси из компонентов или доставка готовой с предприятия;
• заливка опалубки;
• затвердение.

Небольшие объемы смеси с помощью бетономешалок делают непосредственно на месте строительства, тогда как большие заказывают у производителя. Доставить на место можно или автобетоносмесителями, или бетононасосами. Во время доставки смесь нуждается в защите от осадков, жары или замерзания. При строительстве смесь укладывают с некоторым уплотнением. Для этого рабочие пользуются специальными электромеханическими вибраторами.

На последнем этапе происходит твердение монолита, во время которого следует:

• зимой обеспечить подходящие условия для набора минимум 50% расчетной прочности (утепляют конструкцию матами, опилками или шлаком);
• летом защищать поверхности от яркого солнца и быстрого высыхания под сильными порывами ветра.

Принцип работы арматуры в монолитных ж/б конструкциях

Арматура в монолитном железобетоне – это стальные прутья определенного диаметра, связанные в несколько слоев по всему периметру конструкции, которые полностью заливаются бетонным раствором и призваны повысить прочность бетона и его стойкость к растяжению. Выбор диаметра стальных прутьев зависит от предполагаемых нагрузок и особенностей зданий, типа элементов и т.д.

Балки

Монолитные железобетонные балки устраивают для соединения отдельностоящих элементов вместо монолитных ленточных фундаментов. Такие балки опираться на фундамент могут двумя способами – лишь концами (когда зона растяжения проходит по нижней половине балки, где закладывается рабочая арматура) или на нескольких фундаментах, стоящих отдельно (зоны растяжения меняются, места укладки в соответствии с этим корректируются).

Монолитная плита

Представляет собой монолитное основание, когда из прутьев арматуры формируется железная сетка, ее вяжут в шахматном порядке между стержнями специальной вязальной проволокой. Часто собирают две сетки, которые располагают внизу и вверху плиты.

Диаметр арматуры и количество прутьев определяют в соответствии с предполагаемыми нагрузками, рассчитывая до начала работ.

История возникновения

Железобетон появился во второй половине девятнадцатого столетия, в 1850-1885 годах, когда Ламбо во Франции и Уилкинсон в Британии, а также Гнатт в США начали применять самые первые изделия из монолита. Далее железобетон активно эксплуатировали в Германии, США, Франции, Великобритании, России для строительства стен, путепроводов, мостов, фортификационных сооружений.

Но наибольшее распространение монолитный железобетон получил в начале двадцатого столетия, когда было создано фундаментальное учение про материал, определившее его преимущества и доказывающее прекрасную стойкость при пожарах. Сегодня монолитный железобетон используется повсеместно, что объясняется его эксплуатационными характеристиками и свойствами.

Преимущества монолитных домов

Разобравшись с тем, что такое монолитные дома, нетрудно догадаться, что подобные постройки обладают массой достоинств, а именно:

• Возможностью выполнения внутренних отделочных работ по завершении основного строительства.
• Небольшим весом за счет уменьшения толщины стен.
• Возможностью строительства сооружения на проблемных почвах.
• Равномерным распределением нагрузок на фундаментальное основание.
• Возможностью возведения сооружений любой этажности, планировки и архитектурного стиля.
• Увеличению внутренних площадей на 10% (если сравнивать с постройками, возведенными по другим технологиям).
• Долговечностью (монолитный дом может простоять до 140 лет).
• Водонепроницаемостью. Даже в условиях затопления здание устоит перед напором воды.
• Сейсмоустойчивостью (до 8 баллов).

В отличие от панельных домов, в монолитных сооружениях можно беспрепятственно осуществлять перепланировку без риска снижения прочностных характеристик всего здания.

Однако, несмотря на многочисленные достоинства монолитного строительства, такие конструкции обладают рядом недостатков.

Монолитные железобетонные конструкции

Монолитная железобетоннаяконструкция — это технология, при которой элементы здания или сооружения изготавливаются непосредственно на стройплощадке с использованием опалубки, установкой арматурных каркасов и послойной укладкой бетона. После того как бетон наберет достаточную прочность, опалубку удаляют.

Примеры монолитных железобетонных конструкций:

• монолитные фундаменты — сооружение устраивается на опасных грунтах и позволяет избежать изменения геометрии фундамента из-за просадки или вспучивания грунтов;
• плотины — гидротехнические сооружения из монолитного железобетона, выдерживающие колоссальное давление воды и разрушающие гидрологические воздействия — удары — без потери прочности. Плотины из монолитного железобетона, как важная составляющая часть гидроэлектростанций, служат многие годы, обеспечивая электроэнергией целые города;
• несущие стены — монолитный железобетонный каркас, который дополнительно выполняет функции теплоизолирующей и ограждающей конструкции. По прочностным и теплоизоляционных качествам железобетонная стена толщиной в 12 см приравнивается к кирпичной кладке в 25 см, газобетону в 40 см и пенобетону в 63 см;
• монолитные аэродромные и дорожные покрытия — эффективно гасят значительные динамические нагрузки, отлично сопротивляются истирающим воздействиям колес автомобилей и шасси самолетов, обладают превосходными сцепными характеристиками.

И это далеко не полный перечень сооружений, построенных из монолитных железобетонных конструкций. Из монолитного железобетона выполнено большое количество уникальных строительных объектов: промышленные трубы, путепроводы и тоннели метро, телевизионные башни, атомные реакторы АЭС и множество других сооружений.

Виды ЖБИ

Если вам необходимо узнать все основные нормы, которым должен соответствовать железобетон – СНиП52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» поможет узнать всю необходимую информацию. Каждое из изделий должно иметь запас прочности, чтобы обеспечить максимальный уровень безопасности – ставки на надежность без знания характеристик тут недопустимы, так как любая ошибка чревата опасностью для жизни и здоровья людей.

Самыми распространенными и востребованными железобетонными изделиями являются следующие варианты:

• Плиты перекрытий, они используются как в многоэтажных, так и в одноэтажных строениях и осуществляют самые разнообразные функции: пола, потолка, настила и так далее. По особенностям конструкции можно выделить три основных варианта: полнотелые, пустотелые и ребристые. Кроме того, каждый из вариантов имеет множество модификаций, поэтому в каждом случае выбор производится в индивидуальном порядке.
• Блоки фундаментные – очень востребованная группа изделий, с помощью которой можно очень быстро возвести ленточный, плитный или столбчатый фундамент. Изделия этой группы имеют широкий диапазон размеров и могут весить от 30 до 400 килограммов. Соответственно, меняется и назначение изделий, опять же, при выборе того или иного варианта лучше всего проконсультироваться с квалифицированными специалистами.

Блоки могут иметь самую различную конфигурацию, при необходимости их даже могут изготовить вам под заказ

• Колодезные кольца широко используются как для промышленных целей, так и для обустройства личных колодцев своими руками. Изделия в соответствии с целями назначения могут иметь различный диаметр, толщину стенок и высоту. Некоторые варианты комплектуются крышками, но их нужно приобретать дополнительно, этот фактор также ни в коем случае не стоит упускать из вида.
• Дорожные плиты используются для аэродромов и участков трасс с особенно высокими нагрузками. Характеристики и габариты изделий определяются индивидуально в каждом конкретном случае.При этом стоит помнить основное правило: лучше заказать бетонные изделия с излишней прочностью, чем с недостаточной, так как это напрямую влияет на долговечность готовых конструкций.

Дорожные плиты отличаются большими размерами, что позволяет ускорить рабочий процесс

Сваи предназначены для создания надежных опор в крупных зданиях. Они могут быть самых различных размеров и конфигураций. Кроме того, различают как цельные, так и составные конструкции. Все зависит от того, какой длины должны быть элементы.

Сваи служат надежной опорой для множества многоэтажных зданий по всему миру