Изделия для жилых и гражданских зданий.

Общие сведения и классификация железобетона

Железобетон представляет собой строительный материал, котором выгодно сочетается совместная работа бетона и железа (стали) крайне отличающихся своими механическими свойствами. Бетон, как и всякий каменный материал, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но он хрупок и слабо противодействуя растягивающим напряжениям. Прочность бетона при растяжении примерно в 10-15 раз меньше прочности при сжатии.

Сталь же, обладая очень высоким пределом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонном элементе.

Для строительства элементов, подверженных изгибу, целесообразно применять железобетон. При работе таких элементов возникают напряжения двух видов: растягивающие и сжимающие. При этом сталь воспринимает первые напряжения, а бетон - вторые и железобетонный элемент в целом противостоит изгибающим нагрузкам. Таким образом сочетается работа бетона и стали в одном материале - железобетоне.

Это определяется следующими важнейшими факторами: прочным сцеплением бетона со стальной арматурой, вследствие этого при возникновении напряжения в железобетонной конструкции оба материала работают совместно; почти одинаковым коэффициентом температурного расширения стали и бетона, чем обеспечивается монолитность железобетона; бетон не только не оказывает разрушающего влияния на сталь, но и предохраняет ее от коррозии.

В зависимости от способа армирования и состояния арматуры различают железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженные. Армирование бетона стальными стержнями, сетками или каркасами не предохраняет изделия, работающие на изгиб, от образования трещин в растянутой зоне бетона, так как последний обладает незначительной растяжимостью (1-2 мм на 1 м), тогда как сталь выдерживает без разрушения в 5-6 раз большие растягивающие напряжения, чем бетон. Появление трещин отрицательно влияет работу железобетонного элемента: увеличиваются прогибы, трещины проникают влага и газы, отчего создается опасность коррозии стальной арматуры.

Избежать образования трещин в железобетонной конструкции можно предварительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению.

Различают два вида предварительного напряжения арматуры: до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура растягивается и в таком состоянии закрепляется в форме. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом. Если же напряжение арматуры производится после затвердения бетона, то в этом случае арматуру располагают в специально оставленном в бетоне канале. После затвердения бетона арматуру натягивают и закрепляют на концах конструкции анкерными устройствами. Затем заполняют канал раствором, который после затвердевания сцепляется с арматурой и с бетоном конструкции, обеспечивая монолитность железобетона.

В основу классификации сборных железобетонных изделий положены следующие признаки: вид армирования, плотность, вид бетона, внутреннее строение и назначение.

По виду армирования железобетонные изделия делят на предварительно напряженные и с. обычным армированием.

По плотности изделия бывают из тяжелых бетонов, облегченного, легкого и из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций зданий - легкий.

По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих различают изделия: из цементных бетонов - тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях: силикатных бетонов автоклавного твердения- плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем; ячеистых бетонов - на цементе, извести или смешанном вяжущем; специальных бетонов - жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.

По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные или двухслойные и многослойные, изготовленные из разных видов бетона. Или с применением различных материалов, например теплоизоляционных.

Железобетонные изделия одного вида могут отличаться также типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т. д. Изделия одного типоразмера могут подразделяться так же по классам. В основу деления на классы положено различное армирование, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.

В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия делят на группы: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений сельского хозяйства, гидротехнического строительства, а также изделий общего назначения.

Железобетонные изделия должны отвечать требованиям соответствующих государственных стандартов, а также требованиям рабочих чертежей и технических условий на них.

10.2. Современные типы эффективных сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций

В настоящем разделе приведены некоторые наиболее распространенные виды железобетонных изделий различного назначения.

Изделия фундаментов и подземных частей зданий выполняют в виде массивных элементов с плоской нижней поверхностью (рис. 10.1, а).

Фундаменты под колонны выполняют из бетона класса В20 и В25. Такие фундаменты изготовляют в основном по стендовой технологии. Ленточные фундаменты под стены производят из отдельных блоков трапециевидного или прямоугольного сечения (рис. 10.1, б), массой 0,5-4 т, из тяжелого бетона класса В10-В20. Изготовляют фундаментные блоки в основном по стендовой технологии. Блоки стен подвалов производят из сплошных блоков или блоков с пустотами из тяжелого бетона классов В7.5-В10 массой до 2 т (рис. 10.1, в).

Рис. 10.1. Фундаменты и стены подвалов: а - фундамент под колонны; б - блоки ленточного фундамента стен; в - блоки стен

подвалов

Панели наружных стен изготовляют сплошными или с оконными или дверными проемами (рис. 10.2, а, б), однослойными из легкого бетона на пористом заполнителе класса В7,5, а также из ячеистого бетона классов В2,5-В5. Панели наружных стен жилых зданий на комнату производят размером 3,6*2,9*0,4 м, массой до 4 т, а панели на две комнаты с двумя оконными проемами имеют длину 6-6,6м, массу до 8 т.

Рис. 10.2. Панели наружных (о) и внутренних (б) стен жилых зданий Колонна каркаса многоэтажных зданий:

- стык двух колонн.

Для снижения массы наружных стен и повышения их термоизоляционной способности применяют трехслойные панели с наружным и внутренним слоями из ячеистого бетона, минерального войлока и других материалов.

Панели внутренних стен выполняют однослойными (рис. 10.2, б) сплошными и с дверными проемами длиной до 6 м, высотой до 2,9 м и толщиной до 0.2 м из тяжелого или конструкционного легкого бетона класс В12,5-В15 по конвейерному, агрегатно-поточному или кассетному способу производства.

Колонны многоэтажных зданий производят сечением 300*300 и 400*400 мм и длиной на 1-4 этажа. Наиболее распространены колонны длиной 8,4 м, массой до 3,5 т на два этажа.

Плиты перекрытия изготовляют сплошными, с пустотами и ребристые (рис. 10.4). Пустотные плиты (рис. 10.4, б) изготовляют длиной 6-12 м, шириной 2,4 м и 1,5 м и толщиной 220-300 мм. Ребристые П-образного сечения плиты (рис. 10.4, в) выполняют размером 8,8*1,5*0,4 м, массой до 4 т. Для больших пролетов предназначены ребристые плиты типа 2Т (рис. 10.4, г), их размер 15х3х0.6 м, масса до 11 т.

Лестничные марши выполняют в виде плит со ступенчатой поверхностью в средней части, а концевые участки образуют лестничные площадки (рис. 10.5).

Рис. 10.4. Плиты перекрытий многоэтажных зданий: а - сплошного сечения; б - многопустотная; в - ребристая; г - типа 2ТРис. и 10.5. Лестничный март с площадками

Объемные элементы. Необходимость снижения себестоимости монтажа зданий, вызвала появление новых конструктивных решений зданий - объемных элементов (рис. 10.6). В настоящее время уже имеется опыт строительства жилых зданий из целых квартирных блоков, которые изготовляют на заводе со всеми санитарно-техническими и электротехническими устройствами, оснащают встроенной мебелью и кухонным оборудованием. Такие объемные блоки или собирают на заводе из отдельных плоских элементов, или изготовляют в специальных объемных кассетах. Монтаж домов из объемных элементов является новой, более высокой ступенью индустриального строительства.

Изделия санитарно-технические. В сборном домостроении санитарно-технические устройства: сети водопровода, канализации, отопления, мусоропровода, вентиляционные каналы - выполняют из сборных элементов заводского изготовления. Все разводки сетей: металлические трубы водопровода, отопления и канализации - в процессе изготовления замоноличивают в тело панелей или специальных блоков. В готовом виде такие конструкции доставляют на строительную площадку, где путем соединения стыков их монтируют в общую систему.

Отопительные панели представляют собой прямоугольную бетонную плиту толщиной 60 мм, в которую заложены металлические или стеклянные трубы, присоединяемые к системе отопления. Кроме отопительных панелей изготовляют также панели междуэтажных перекрытий с заложенными в них отопительный трубами.

Санитарно-технические блоки представляют собой сборные железобетонные стеновые элементы с вмонтированными в них трубами и соединительными элементами для водопроводной, канализационной, газопроводной систем.

Блоки вентиляционные применяют в зданиях для вытяжной вентиляции. Они представляют собой прямоугольные бетонные плиты с круглыми или квадратными отверстиями. Высоту вентиляционного блока назначают в зависимости от высоты помещения, где он будет установлен; ширину блока - от наличия каналов в блоке.

Блок мусоропровода по внешнему виду представляет собой железобетонный вертикальный элемент с круглым внутренним отверстием диаметром 350-500 мм. Внутреннее отверстие блока облицовывают асбестовой оболочкой в целях предохранения бетона от биологической коррозии и разрушения при падении мусора. Блоки мусоропровода рассчитаны на высоту одного и двух этажей. На высоте 0,8-1,0 м от низа блока имеется отверстие для сброса мусора.

Санитарно-технические кабины. Существенным достижением строительной техники является применение объемных элементов - санитарно-технических кабин. Такое конструктивное решение оборудования жилых зданий санитарно-техническими устройствами вызвано значительными трудовыми затратами на оборудование санитарной техникой даже при использовании блоков.

Санитарно-технические кабины оборудуют ванной длиной 1,5 м, смесителем горячей и холодной воды с душем на гибком шланге, фаянсовым умывальником, унитазом с низко расположенным бачком.

Архитектурные детали и ограды. Сборные железобетонные изделия довольно широко применяют для изготовления элементов оград, используя бетон повышенной прочности (класса не ниже В25-В30) и морозостойкости (не менее F25) с предварительным напряжением арматуры. Изделия выпускают самого разнообразного профиля и рельефного рисунка на поверхности.