Виды железобетонных конструкции и детали – ЖБИ – Что такое и зачем она нужна? Обзор

Назначение

Основной сферой использования армированных бетонных изделий блочной конструкции является:

  • использование на нулевой стадии возведения оснований объектов;
  • формирование сборных фундаментов ленточного типа;
  • возведение стен подвалов;
  • строительство помещений технического назначения.

Капитальная постройка начинается с фундамента

При подборе необходимых изделий основной акцент делается на следующие технические характеристики, определяющие область эксплуатации:

  • прочностные параметры;
  • однородность массива, его плотность;
  • устойчивость к сезонным колебаниям температуры, длительным циклам замораживания.

Независимо от области применения, блочные изделия производятся из тяжелого бетона, определяющего срок эксплуатации всей конструкции.

Инструменты и материалы для производства

Оборудование для промышленного изготовления сборных железобетонных блоков описано в таблице:

Наименование типа производстваХарактеристика
Поточные линииСостоят из замкнутых конвейеров и теплогенерирующих устройств
Поточно-агрегатные модулиВ состав входят конвейерная стальная лента, вибропрокатное оборудование, устройства для приготовления и подогрева бетонной смеси
СтендовоеПроцесс выполняется на недвижимых специальных стендах

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

НаименованиеТип, маркаХарактеристика
Бетонные растворыСверхлегкие, плотность меньше 600 кг/м3Для создания декора
Легкие, плотность свыше 600 кг/м3Материал легких построек
Тяжелые, плотность от 1800 кг/м3Средство для стенных блоков и перекрытий
Сверхтяжелые, плотность больше 2700 кг/м3Материал несущих элементов
Металл для арматуры25ГС, 15ГС2, 30Г2Применяются в каркасах для небольших нагрузок
30ГСХТ, 25ШЦГС, Ст50Армируются плиты, подвергающиеся высоким нагрузкам

https://youtube.com/watch?v=RJlUi7aLjt0

Состав железобетона, как устроены ЖБИ

Железобетон, а так же готовые изделия из него, именуемые как ЖБИ, — это комплексный строительный материал, который состоит из основополагающих элементов: строительной арматуры и бетона. Благодаря уникальному соединению двух разноработающих элементов получается прочный и неприхотливый строительный материал обладающий целым рядом положительных характеристик. После застывания бетона в конструкции, он начинает воспринимать на себя все нагрузки на сжатие. Стоит заметить, что при длительном воздействии сжимающих сил, бетон уплотняется и становится ещё прочнее.

В противоположность бетону, стальная арматура отлично работает на растяжение. Достаточно сказать, что прочность арматуры на растяжение (устойчивость к растягивающим нагрузкам) почти в двести раз больше чем у бетона. Благодаря индивидуальным способностям этих двух материалов противостоять тем или иным нагрузкам, их союз в виде ЖБИ и конструкций из железобетона, представляет собой строительный материал с уникальными характеристиками.

В ЖБИ, бетон и арматура стоят на одной стороне баррикад, дополняя друг друга и удерживая «коллегу по борьбе» в заданных рамках. Они великолепно уживаются и совместно работают в ЖБИ благодаря своим основным физическим свойствам:

  • Высокая прочность бетона и его устойчивость к сжимающим нагрузкам;
  • Устойчивость стальной арматуры к нагрузкам на растяжение;
  • Отличное сцепление затвердевшего бетона с рифленой поверхностью арматуры;
  • Практически идентичное изменение линейных (в длину и ширину) размеров бетона и стали при больших колебаниях температуры;
  • Низкая теплопроводность массива бетонного массива тоже помогает изделиям жби: бетон «своим телом» защищает арматуру от резких перепадов температуры.
  • Бетонная оболочка так же берёт на себя функцию защиты арматуры от коррозии.

В совокупности все эти факторы и характеристики обоих материалов делают железобетонные конструкции и ЖБИ изделия сверхпрочными и качественными материалами для капитального строительства. Ни камень, ни металл, ни кирпич не способны соперничать с ЖБИ и монолитным железобетоном по прочности, долговечности, универсальности применения и цене одновременно.

Затвердевший бетон и стальная рифленая арматура в готовом изделии ЖБИ превращаются в прочнейший конструктивный элемент. При твердении бетона происходит процесс усадки и он уменьшается в объеме, уплотняется и обжимает рифленую поверхность арматуры словно тисками. Благодаря этому, он еще крепче сцепляется с ней. Такому тандему не страшны ни растягивания (при прогибании), ни сжатия при нагрузке веса здания на ЖБИ фундамент и т.п. Ещё один нюанс: сила сцепления рифленой арматуры и массива бетона со временем только возрастает.

Защитный слой бетона

В таблице представлена зависимость толщины бетонного слоя от типа строительного элемента:

Наименование стройматериалаШирина объекта, смСлой бетона, см
Несущая стенаБолее 101,5
СтенаМенее 101
Ребро252
БалкаМенее 251,5
Колонна3
Фундаментная балка

Посмотреть «СНиП 2.03.01-84» или

Особое внимание следует уделить фундаментам монолитной структуры. Наличие цементной подушки оправдывает слой бетонной защиты в 3,5 см, без нее — 7 см

Сборный фундамент потребует слоя шириной 3 сантиметра. Чем больше толщина искусственного камня, тем прочнее арматуру рекомендуют использовать. Технические выкладки взяты из свода требований к бетонным и железобетонным конструкциям СНиП 2.03.01—84.

Какие бывают ЖБИ и где их применяют

Основные виды железобетона, которые пользуются популярностью в строительной сфере:

Дорожные плиты. Используются для постройки магистралей, взлетных полос на аэродроме. Обладают высокой прочностью, могут выдержать значительные нагрузки.

Плиты для перекрытий. Они применяются в строительстве жилых домов. Играют роль готовых полов и потолков одновременно. Такие перекрытия бывают ребристыми, цельными и пустотелыми. Для постройки небольших частных домов изготавливают специальные облегченные плиты (можно встретить такое название «многопустотные»).

Перемычки. Используются для того, чтобы перекрыть проемы, повысить прочность конструкции. В зависимости от ширины перемычки бывают брусковыми, несущими плитными, фасадными и балочными.

Диафрагмы жесткости. Предназначены для восприятия и перераспределения горизонтальных нагрузок.

Фундаментные блоки. Их используют для оборудования подвальных помещений, закладки различных видов фундамента (ленточный, плитный, столбчатый). Блоки могут быть различных размеров: 30 кг – предназначены для частного строительства; от 350 кг – используются для постройки массивных конструкций. Они бывают сплошными, ленточными, стеновыми, с пустотами (п-образные).

Железобетонные сваи. Этот строительный материал нужен для закладки свайного фундамента. Они бывают забивными, оболочными, винтовыми, вдавливаемыми.

Кольца. Речь идет о кольцах, которые используются для постройки колодцев.

Типы маркировки ЖБИ

Здесь выделяются маркировочные и информационные надписи, а также монтажные знаки:

  • Маркировочные надписи – включают в себя марку изделий и их товарный знак или укороченное название завода-производителя, а также штамп, свидетельствующий о том, что изделие прошло технический контроль и соответствует ТУ либо ГОСТу.
  • Информационные надписи – включают в себя сведения о дате производства ЖБИ и весе этого изделия, если он превышает 500 кг. Подобная маркировка для изделий с меньшим весом необязательна, а в случае мелкоштучных изделий можно ставить информационные надписи лишь на 10% строительных элементов в каждой партии.
  • Монтажные знаки – представляют собой пиктограммы, которые обозначают места для монтажа ЖБИ. Это место строповки, места опирания, центр тяжести (в случае необходимости), риски при установке, обозначения верха конструкции и т.д.

Маркировка железобетонных изделий обязательно должна содержать марку изделия. В это понятие входят цифрово-буквенные обозначения, которые разделяются на три группы:

  1. Тип изделия.
  2. Класс арматуры, разновидность бетона, несущая способность ЖБИ.
  3. Специальные свойства изделия.

Нередко также указываются и размеры элементов – длина, высота, ширина или диаметр. К примеру, если на изделии из железобетона стоит такая маркировочная надпись: «ФБС 20 6 4 ТП», ее можно расшифровать как Фундаментный Блок Сплошной, 20 дм в длину, 6 дм в ширину, 4 дм в высоту, сделанный из бетона тяжелого вида, специального типа пористый.

При этом указывается округленное значение. Буква П в конце маркировки может означать также на наличие монтажной петли, что особенно актуально в случае железобетонных перемычек.

Что представляет собой железобетон?

В целом он является композиционным материалом, который изготавливается из стальной арматуры и бетона. Объединение этих материалов позволяет компенсировать их недостатки, и получить новые полезные свойства.

Несмотря на то, что бетон обладает высокой прочностью, и сравним по этому показателю с камнем. Он имеет очень низкую стойкость к растяжению, и быстро разрушается от нагрузок такого типа. Стальные конструкции хорошо справляются с растяжением, однако плохо переносят сжатие. Железобетон отлично справляется с растяжением и сжатием.

В этом ролике можно подробно узнать об истории создания материала:

Наиболее распространенные виды конструкций из железобетона

Теперь ознакомимся с наиболее распространенными типами железобетонных конструкций, которые повсеместно применяются в строительстве.

К таким относятся:

  • Фундаменты;
  • Панели;
  • Балки и плиты перекрытий;

Каждый из этих элементов обладает своим предназначением и конструктивными особенностями.

Ленточный монолитный фундамент

Фундамент

Фундаменты из железобетона устраивают под стены строений, колонны и столбы, а также под тяжелые станки и машины.

Фундаменты бываю двух типов:

  • Сборными;
  • Монолитными.

Кроме того, они различаются по типу конструкции на:

  • Ленточные – под несущие стены;
  • Ступенчатые и пирамидальные – под отдельные опоры.

Колонны

Чаще всего применяются в промышленных зданиях, в которых перекрытия подвергаются большим нагрузкам от оборудования. В этом случае выполняют каркас, состоящий из колонн, балок и прочих элементов.

Кроме того, широко распространены каркасно-панельные сборные здания, в которых колонны являются одним из основных несущих элементов. Они воспринимают на себя нагрузки и через фундамент передают их на грунт.

На фото – железобетонная панель

Панели

При возведении каркасно-панельных строений, для изготовления стен используют панели. Их площадь может составлять до 25 квадратных метров.

Также следует отметить, что существуют бескаркасные панельные здания. В этом случае всю нагрузку воспринимают на себя стены и перегородки, т.е. сами панели.

Плиты и балки

Данные конструкции относятся к изгибаемым элементам. Плитами называются плоские изделия, длина и ширина которых значительно больше толщины. Балки же являются линейными элементами, длина которых существенно больше поперечных размеров.

Плюсы железобетона

Выбирая квартиру в новостройке из железобетона, учитывайте следующие преимущества качественных домов такого типа:

Высокая прочность

Железобетон выдерживает большие статические и динамические нагрузки. По этой причине железобетонные конструкции обязательны при строительстве многоэтажек в сейсмоопасных регионах. За счет высокой прочности этот строительный материал подходит для домов высотой 20+ этажей и выше.

Технологичность материала

Из железобетона можно создавать конструкции любой формы. Скорость строительства домов из него выше, чем из прочих традиционных материалов, в том числе из кирпича. Здесь меньше затрат труда и времени, а в результате строители получают конструкцию, которая по эксплуатационным характеристикам обходит другие здания.

Долговечность и выносливость

За счет устойчивости к нагрузкам и влиянию внешних факторов – ветра, влаги, жары и холода – качественные железобетонные дома служат 150-200 лет. Железобетон не горит, отличается химической и биологической стойкостью.

Оптимальная стоимость

Строительство панельных домов можно считать лидером по дешевизне. Монолит обходится дороже. Но современные решения позволяют оптимизировать затраты: монолитную технологию объединяют с традиционными методами возведения жилья из других материалов, в том числе кирпича и блоков из пористого бетона.

Таким образом, из железобетона строят недвижимость любого класса.

Долгий путь признания железобетона: от момента создания до современных воплощений

Схема складирования железобетонных изделий

В строительстве полномасштабно используют бетон в различных вариациях. Для несущих узлов и в многоэтажном строительстве не обойтись без железобетона. Но, не смотря на популярность такого материала, название которого у всех на слуху, далеко не все представляют себе «что это такое и с чем его едят».

Если сформулировать понятие на простом языке, без сухих замысловатых формулировок, то железобетонные изделия – это строительный материал, представляющий собой композицию из бетонного монолита и металлического каркаса.
Не смотря на всю свою монументальность, железобетонные изделия и конструкции активно используются в строительстве чуть больше 150 лет, хотя первые патенты на него принадлежат Жозефу Монье, датированные второй половиной 19−века. Он первый додумался «замуровать» металлические прутки в бетон, добиваясь устранения трещин.
После первых удачных экспериментов по изготовлению железобетонных кадок в 1861 году, он пошел дальше и внедрил в строительство плиты, трубы и бассейны, панели для фасадов, балки, элементы для мостов, в середине которых располагался укрепляющий каркас.
Но, как и все великие изобретения, такой строительный материал остался в тени, пока в 1876 году немецкий инженер Вайс не провел крупномасштабные и подробные исследования бетона и железобетона.
Именно тогда было выяснено, что бетон превосходно работает на сжатие, и весьма хрупок при растяжении. Но вкупе с арматурой, получаемые изделия стойко переносят любые нагрузки. Он же и выяснил, что наиболее эффективно располагать каркас в нижней части железобетонного изделия, где растягивающие нагрузки действуют более интенсивно.
Благодаря этому открытию был произведен настоящий фурор в фортификации и мостостроении

Именно изделия из железобетона стали основой для более современных и долговечных мостовых конструкций, которые выдерживали огромные нагрузки, любые погодные явления, и что самое важное − воздействие открытого огня.
Они вытеснили основной материал – тяжелые камни и специальную сталь, которые были дороги, редки и работа с ними была трудоёмка. К тому же забетонированное железо не ржавело, сохраняя свои свойства намного дольше без разрушений под внешними воздействиями.

Современное строительство железобетонного моста

Широкое распространение сборные железобетонные изделия в строительстве получили только в 1904 году после ужасного пожара в Балтиморе, в котором разрушилось более 300 строений. Пострадали именно те здания, в основе которых были открытые металлические конструкции.

Именно с этого момента в качестве несущих элементов стали использовать только сборные железобетонные изделия и конструкции. В этом же году в Николаеве был построен первый в мире железобетонный маяк высотой 36 метров.

Николаевский маяк из железобетона

С того момента, когда мир по-новому взглянул на железобетон, не прекращалась работа по улучшению его свойств. И на сегодняшний день мы имеем множество всевозможных изделий, для возведения любых зданий, инженерных сооружений и воплощения прочих строительных замыслов.

Железобетонные изделия из напряженного бетона

Да, изделия из железобетона в наше время применяются достаточно активно. Ведь они отличаются особенной прочностью, которая позволяет возводить с их использованием самые разнообразные конструкции и строения

Важной разновидностью железобетонных изделий являются те, которые изготовлены из напряженного бетона.

Напряженный бетон получают путем того, что арматуру для него перед использованием сначала слегка растягивают или наоборот сжимают, заливая ее бетонной смесью в таком состоянии. Зачем это делается? Дело в том, что большинство железобетонных изделий подвержены давлению, особенно на изгиб. Причем изгибается изделие еще и под собственным весом, а не только под весом предметов, который на ней расположены.

Таким образом, если не принимать никаких мер, то постоянное воздействие на изгиб может стать причиной того, что вся конструкция серьезно пострадает – ее долговечность существенно уменьшится, а это является крайне недопустимым. И поэтому арматуру в процессе изготовления ЖБИ подвергают искусственному напряжению, сжимая или растягивая ее в сторону, которая является противоположной предполагаемой нагрузке. И тогда реальная нагрузка при использовании готовых изделий просто гасится, а сама конструкция пребывает в нейтральном состоянии. Воздействие если и присутствует, то настолько незначительное, что практически не сказывается на ЖБИ.

Из железобетона изготавливают:

  • пустотные и ребристые плиты перекрытия;
  • ограды;
  • перемычки;
  • фундаменты;
  • плиты дорожного покрытия;
  • кольца колодцев;
  • столбы для линий электропередач.

Стоит отметить, что для каждого вида железобетонных изделий характерен свой собственный рисунок. Больше того, для каждого отдельного вида подбирают конкретный состав бетона и, конечно, подбирают технологию изготовления.

Любые конструкции, работающие на изгиб – перемычки, балки и плиты перекрытия, изготавливают исключительно из напряженного железобетона. Бетонный раствор заливают в подготовленную форму, в которую предварительно устанавливают стальные стержни на упоры. Натяжение арматурных стержней осуществляют с помощью домкратов. Также в некоторых случаях стержни подвергают нагреву методом пропускания через них электрического тока. Когда натяжение выполнено, то арматуру фиксируют в заданном состоянии на бортоснастке формы, где и выполняется заливка раствором из бетона.

Процесс заливки происходит на специальных стендах или же на специальном конвейере способом роликового формования или прокатом. Когда смесь залита ее обязательно уплотняют с помощью вибрирующего уплотнителя, после этого заготовки отправляют в специальные тепловые камеры. Там бетон достаточно быстро твердеет, ведь в камерах температура достигает 95 градусов по Цельсию. При такой температуре вода из заготовок полностью выпаривается и уже за двенадцать часов они достигают паспортной прочности, то есть 65 процентной прочности.

Конечно, можно проводить сушку и без использования тепловых камер, но тогда изделие было бы готово к использованию лишь через месяц. Но какой бы метод ни был выбран, после затвердевания напряженную арматуру отсоединяют от фиксаторов, расположенных на стенках формы. Стержни слегка ужимаются по длине, передавая свое напряжение на слои бетона, которые прилегают к стержням.

Основные преимущества сборного железобетона:

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

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

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

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

Какие преимущества у методики?

При выборе материалов, для постройки, рекомендуется изучить все их особенности или обратиться за консультацией к профессиональным строителям. К главным достоинствам монолитного железобетона относятся:

  • высокая огневая выносливость;
  • отсутствие необходимости в дополнительной технике;
  • простота использования;
  • технологическая идентичность для разных уровней строительства;
  • минимальная затрата рабочей силы;
  • устойчивость к коррозии и окислению;
  • прочность конструкции;
  • минимальные денежные расходы;
  • разнообразие строительных элементов.

Самоуплотняемость


Особенностью материала является самоуплотнение, поэтому влага не вызывает в нем разрушений. Химический состав железобетона, разработанный специалистами, позволяет повышать свою прочность. Воздействующая на строительный материал влажность не вызывает в нем разрушений, а, наоборот, способствует еще большему уплотнению. За счет этой особенности конструкции, выполненные из монолитного железобетона, выделяются своей надежностью, которая повышается при эксплуатации.

Устойчивость и прочность

Использование цельного материала в строительстве позволяет снизить количество стыковых участков. Благодаря этому здание способно вынести повышенные механические нагрузки, которые возникают в процессе эксплуатации. Стены и основание, которые залиты монолитным раствором из цемента, песка, воды и внутреннего армирования, отличаются повышенной прочностью.

Не окисляется

После возведения армирующего каркаса, его заливают монолитной железобетонной смесью. Благодаря бетонному слою, которым ее покрывают, срок службы постройки увеличивается в несколько раз. Ингредиенты, которые используются при замешивании раствора, вызывают значительную реакцию щелочи. Протекающий процесс оберегает стальные части от возможного окисления.

Не поддается коррозии


Дефекты в скрепляющей смеси железобетона приводят коррозии металлических конструкций. Деформация и разрушение металлических сооружений происходит из-за влияния определенных химических процессов. Состояние монолитного железобетона ухудшается при разрушении застывшей скрепляющей смеси. Это приводит к ненадежности постройки, что может вызвать аварийную ситуацию. Избежать нежелательных осложнений можно с помощью специализированной разновидности цемента.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий