Что такое сборный железобетон

Монолитный и сборный железобетон. Сущность предварительного напряжения.

Строительные материалы

Лекция №24

Монолитный и сборный железобетон. Сущность предварительного напряжения.

Железобетон, сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин “железобетон” нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий.Идея сочетания в железобетон двух крайне различающихся своими свойствами материалов основана на том, что прочность бетона при растяжении значительно (в 10—20 раз) меньше, чем при сжатии, поэтому в железобетонной конструкции он предназначается для восприятия сжимающих усилий; сталь же, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и вводимая в бетон в виде арматуры, используется главным образом для восприятия растягивающих усилий. Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надёжно защищает её от коррозии, т. к. в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5•10-6 до 12•10-6, для стальной арматуры 12•10-6); в пределах изменения температуры от —40 до 60°С основные физико-механические характеристики бетона и арматуры практически не изменяются, что позволяет применять железобетон во всех климатических зонах.

Широкое распространение железобетон в современном строительстве обусловлено его большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с др. материалами. Сооружения из железобетон огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий; прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Железобетон обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает статические и динамические (в т. ч. сейсмические) нагрузки. Из железобетона относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности. Основной объём железобетона составляют повсеместно распространённые материалы — щебень, гравий, песок. Применение сборного железобетона позволяет значительно повысить уровень индустриализации строительства; конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащенных заводах, а на строительных площадках выполняется только монтаж готовых элементов механизированными средствами. Тем самым обеспечиваются высокие темпы возведения зданий и сооружений, а также экономия денежных и трудовых затрат.

Монолитный железобетон — конструкция из железобетона или бетона, которая возводятся непосредственно на месте ее расположения в сооружении путем:

— укладки бетонной смеси;

— уплотнения бетонной смеси; и

— ухода за твердеющим бетоном.

В монолитном железобетоне наиболее полно могут быть использованы достижения в области бетоноведения, новых композиционных материалов, прогрессивных энергосберегающих технологий при сравнительно невысоких затратах на механизацию и автоматизацию технологических процессов.

Одним из наиболее прочных и долговечных материалов по праву являются бетон и железобетон. Срок службы данных материалов составляет около ста лет, однако есть исторические примеры, подтверждающие, что качественный бетон прослужит гораздо дольше. Поэтому если вы хотите построить загородный дом, который прослужит не только вам, но и вашим детям и внукам, то наилучший вариант – кирпичный коттедж (срок службы кирпича 100- 150 лет) с бетонным фундаментом и плитами перекрытия.

Сборный железобетон позволяет значительно увеличить конструктивную эффективность здания – длину пролетов, площадь открытых пространств, уменьшить толщину конструкций и разнообразить планировку жилых помещений. Железобетон бывает монолитного и сборного типов. В первом случае железобетонная конструкция возводится на месте, а во втором используются готовые железобетонные конструкции.

Использование монолитных железобетонных конструкций позволяет значительно расширить возможности в процессе внутренней планировки жилых помещений. Монолитный бетон обладает высокими теплоизоляционными характеристиками.

К его недостаткам можно отнести высокую трудоёмкость операций, необходимость применения специальной грузоподъёмной техники, а, следовательно, и дополнительные финансовые расходы. Использование сборных железобетонных конструкций в ряде случаев намного экономичней, чем монолитных.

Очень часто при строительстве загородных коттеджей при закладке фундамента используются сборные бетонные блоки. Областью их применения являются фундаменты ленточного типа, а удобны они тем, что не требуют опалубки. Кроме того, если вес данных блоков не превышает 50 килограмм, можно отказаться от использования подъёмных механизмов.

Для монолитного фундамента используется бетон высокопрочных марок и арматура диаметром не меньше 12 миллиметров. Данный фундамент используется на пучинистых, сильно сжимаемых грунтах (торфяники, песчаные подушки и т. д.) и по праву считается наиболее универсальным и надёжным. Монолитный фундамент отличается от прочих разновидностей наличием массивной бетонной плиты, составляющей единую конструкцию с опалубкой.

Он обладает повышенной устойчивостью к нагрузкам, которые возникают при замораживания или оттаивания грунта. При его закладке используется не менее двух слоёв арматурной сетки. Для загородного коттеджа толщина бетонной плиты составляет около 40 см при десятисантиметровом заглублении ниже уровня грунта.

Ещё одной наиболее распространённой областью применения железобетона в коттеджном строительстве является укладка межэтажных перекрытий. При этом учитывается нагрузка, которая состоит из расчётной временной и расчётной постоянной. Первая складывается из массы находящихся в помещении людей, мебели, предметов интерьера и т.д. Вторая (расчетно-постоянная) – это вес самого перекрытия. При проектировании особое внимание уделяется помещениям, где будет расположено какое либо оборудование (котёл или ванна).

Перекрытия из железобетона способны выдерживать значительные нагрузки (от 400 до 1200 килограмм на метр квадратный), имеют значительные звуко- и теплоизолирующие характеристики. Плиты перекрытия из железобетона делятся на:

— пустотные плиты. По сравнению с монолитным железобетоном они на 45% уступают им в весе, что даёт возможность проводить монтажные работы при помощи малотоннажных грузоподъёмных механизмах. Ещё одно преимущество – более высокий показатель звукоизоляции;

— плиты железобетонные ребристые. Применяются в местах прохождения инженерных коммуникаций. Второе название – сантехнические плиты;

— сплошные железобетонные плиты. В основном применяются в качестве балконных;

— комбинированные железобетонные плиты (с монолитными и пустотными участками).

Сущность предварительного напряжения бетона состоит в том, что, используя силы упругого последствия натянутой арматуры (при условии ее прочного закрепления в бетоне), достигают обжатия бетона в той зоне, где эксплуатационная нагрузка может вызвать растягивающие усилия. Благодаря этому в растянутой зоне изделия вначале должны быть преодолены предварительно созданные сжимающие усилия, прежде чем бетон начнет работать на растяжение. Таким образом, в предварительно напряженном бетоне или совсем не возникают растягивающие усилия, или они настолько малы, что не превышают прочности бетона при растяжении.

Различают в основном два вида натяжения арматуры: до бетонирования и после бетонирования конструкции. В первом случае арматура предварительно натягивается и концы ее прочно закрепляются в бортах формы изделия. После укладки бетонной смеси и достижения бетоном определенной прочности концы арматуры освобождаются. Арматура вследствие упругости, стремясь вернуться в прежнее ненапряженное состояние и имея прочное сцепление с бетоном, обжимает его. При натяжении после бетонирования конструкции арматура располагается в каналах, специально оставленных в бетоне с помощью пустотообразователей, и после достижения бетоном необходимой прочности она натягивается; концы ее заанкериваются (закрепляются), а каналы замоноличиваются цементным раствором. В данном случае усилия натяжения арматуры передаются на бетон через анкерные устройства на концах конструкции; таким образом, одновременно с натяжением арматуры обжимается бетон. В настоящее время применяют главным образом натяжение арматуры до бетонирования.

Предварительное обжатие бетона достаточно осуществить с напряжением 4,9—5,8 МН/м2 (50—60 кГ/см2), а для напорных труб — до 11,7 МН/м2 (120 кГ/см2) при натяжении арматуры в пре делах упругих деформаций до 85—90% от предела текучести стали.

Предварительно напряженный железобетон находит широкое применение в промышленности, гражданском, гидротехническом, транспортном и других видах строительства.

Что такое сборные железобетонные изделия и конструкции (ЖБИ)?

ЖБИ — это сборные железобетонные изделия и кострукции, которые благодаря своей исключительной прочности, долговечности и широкому ассортименту, занимают главное место среди прочих современных строительных материалов.

Для изготовления ЖБИ изделий применяют опалубку с вмонтированным каркасом для будущего изделия из стальных стержней — арматуры и заливают бетонной смесью. Такое своеобразное смешение бетона и арматуры позволяет объединить самое лучшее, что есть в этих материалах, одновременно компенсируя недостатки и дополняя друг друга.

Классификация ЖБИ изделий

ЖБИ классифицируют на несколько видов по способу изготовления, но приведу основные и в настоящее время самые актуальные и востребованные:

Монолитные железобетонные конструкции — их возведение осуществляется непосредственно на том конкретном месте, где установку предусматривает проект, т.е. на стройплощадке возводят каркас из арматуры какото элемента, применяют опалубку и заливают бетоном. Пользуется огромной популярностью из-за своей индивидульности и нестандартности уже возведенного здания, но трудоемок и дорог.

Сборные железобетонные изделия и конструкции — их изготовлением занимаются специализированные заводы и предприятия, в заранее заготовленных формах, что позволяет массово производить сборные ЖБИ для обеспечения спроса заказчиков. За счет чего производство ЖБИ на заводах определенно экономичнее и дешевле производства монолитных железобетонных изделий.

Железобетон сборный

Само название материала обозначает, что для производства используются 2 основных компонента – сталь + бетон. Сфера применения разнообразна, причем без использования данных изделий не обходится практически ни одно строительство. Продукция подразделяется на монолитный и сборный железобетон. В чем разница?

Первый вид конструкций сооружается на месте производства работ. В подготовленный каркас (опалубку) укладывается арматурная «сетка» и сверху заливается раствор. Но такой метод считается более затратным, особенно по времени.

Чтобы было понятно, что такое сборные железобетонные изделия, нужно понять их принципиальное отличие. Изготовлением занимаются специализированные предприятия, поэтому такая продукция считается более экономичной.

• Технология предусматривает применение средств механизации, что сокращает время на производство.
• Исходные материалы расходуются более рационально, следовательно, снижается себестоимость продукции.
• Многие трудоемкие виды работ по изготовлению сборных и сборно-монолитных ЖБК можно проводить непосредственно на базе Изготовителя. Например, стыковку элементов некоторых конструкций.
• Отпадает необходимость в нерациональном использовании древесины, так как после демонтажа опалубки она к вторичному применению непригодна.
• Обеспечиваются высокие темпы строительства, снижаются трудозатраты и общие расходы, экономится время.
• В процессе эксплуатации сборных конструкций уход практически не требуется, что снижает затраты на содержание зданий и сооружений.

• Маркой использовавшегося бетонного раствора: могут изготавливаться из тяжелых, легких бетонов, а также из растворов с различными заполнителями.
• Типом армирующего «скелета» (обычный или с предварительным напряжением).
• Конструктивными особенностями (одно- или трехслойные, например).
• Назначением. От этого зависят не только габариты изделий, но и их конфигурация. К примеру, плиты могут быть плоскими или с ребрами.

Где используется сборный бетон и железобетон

• Для элементов конструкций, находящихся под землей. К ним относятся, в первую очередь, фундаменты. Изделия имеют вид блоков, плит (для стен подвальных помещений), свай и ряд других.
• При возведении надземных несущих частей (стены, опоры и тому подобное).
• В каркасном строительстве.
• В качестве плит перекрытий, для обустройства балок, арок, колонн, смотровых площадок, балконов.
• Сооружение ограждений различных типов.
• Для строительства специальных объектов (например, бункеров, хранилищ, пирсов).
• К такой продукции относятся и кольца, из которых строят колодцы, септики и многое другое.

Как становится понятно, цена сборного железобетона определяется многими факторами, в том числе, и регионом продажи. Но определяющим является стоимость цемента и металла.

Сборный и сборно-монолитный железобетон: характеристики, особенности и применение

Принципиально, строение сборного железобетона не отличается от монолитного – армирующий стальной каркас и бетон соответствующей марки. Разницу составляет только способ изготовления и в некоторой степени – сфера применения блоков.

Особенности материала

Сборный железобетон производится на специальных заводах в виде крупногабаритных элементов. Последние транспортируются на строительную площадку в готовом виде и собираются в одно целое. Первое преимущество такого способа очевидно: на площадке происходит только сборка, так как все производственные стадии – подготовка формы, армирование, отвердение бетона, были осуществлены на заводской площадке.

Сборно-монолитный железобетон – комбинация каркаса и монолита. В зависимости от типа и этапа работы они могут собираться как на заводской, так и на строительной площадке. Это, например, лестничные пролеты или блоки фундамента.

Преимущества

Преимущества такого метода весьма ощутимы.

• Самая высокая скорость возведения капитальных сооружений: все элементы здания прибывают в готовом виде, а монтаж занимает куда меньше времени, чем изготовление на месте.
• Типовые размеры элементов исключают технические и проектные ошибки, отсутствуют работы по подгонке блоков.
• Эта же особенность позволяет механизировать процесс монтажа в куда большей степени, чем это возможно при работе с нестандартными элементами. Значительно повышает прочность материала предварительное натяжение арматуры. Для этого в форме перед заливкой бетона стержни, канаты, прутки растягивают до величины, не превышающей предела упругости, и в таком виде заливают бетоном. После того как бетон достигает нужной твердости, нагрузку снимают. Арматура стремится вернуться в первоначальное состояние и обжимает сцепленный со сталью бетон. Таким образом, получают блок, в котором каркас растянут, а бетон сжат.
• Такое изделие относят к наиболее прочным вариантам материала. Однако осуществить такой процесс возможно только в заводских условиях.
• Затраты по сравнению с монтажом из монолитного железобетона намного ниже, так как на сборку затрачивается меньше рабочего времени и нет нужды привлекать дополнительную спецтехнику – бетономешалки, бетоноукладчик и прочее.

Недостатки

Недостатки, однако, также очевидны и связаны с особенностями сборки.

• Чем большее количество элементов необходимо соединить, тем больше швов получают в готовых стенах и перекрытиях. Это сказывается на общей прочности, а, главное, создает почву для образования холодовых мостиков.
• Так как блоки изготавливаются по типоразмерам, большого разнообразия элементов ожидать трудно. Проекты зданий из стеновых панелей всегда ограничены по сравнению с объектами, сооруженными монолитным способом.

Технические характеристики

Характеристики сборного железобетона зависят от типа его составляющих – арматуры и бетона. В зависимости от назначения сооружения подбираются и разные материалы.

Материалы

В качества арматуры используются прутки, сетки, канаты и стержни из горячекатаной стали. Диаметр составляет диапазон от 15 до 90 мм:

• низколегированные марки – 25ГС, 15ГС2, 30Г2, используют для относительно легких сооружений;
• сверхпрочные – 30ГСХТ, 25ШЦГС, Ст50 применяют для плит, выдерживающих большие нагрузки.

Бетон также подбирается по назначению готового элемента:

• сверхтяжелый – с плотностью выше 2700 кг/куб м. Используется для блоков несущих конструкций – лестниц, свай, балок, фундамента;
• тяжелый – с плотностью от 1800 кг/куб м, используется при сооружении стен и перекрытий;
• легкий и сверхлегкий — с плотностью выше 600 кг/куб. м и ниже 600 кг/куб м, используется при сооружении легких или декоративных построек и архитектурных элементов.

Выделяют также специальные марки, например, морозостойкий бетон – F100–F800.

Рабочие характеристики плит

Рабочие характеристики плит – расчетное напряжение сжатия, предельный изгибающий момент, допустимое напряжение и так далее зависят от сочетания применяемых бетонов и арматуры, а также условий производства: блоки напряженного бетона по прочности и стойкости к сжатию превосходят все остальные варианты. Плиты, используемые для сооружения всех элементов конструкционной схемы, разделяют на 5 групп.

• Сплошные однослойные с толщиной в 12 см.
• Сплошные с толщиной в 16 см.
• Плиты с круглыми пустотами диаметром в 16 см.
• Плиты с пустотами, диаметр которых составляет 14 см.
• Многопустотные изделия толщиной в 22 см и шириной в 1 м. Такие плиты отличаются лучшими теплоизоляционными свойствами и меньше весят.
• Выделяют также П-образные или ребристые плиты. Они используются для перекрытий и обладают почти такой же прочностью, как сплошные, но более удобны при прокладке коммуникаций или устройстве плавающих полов.

Сплошные и плиты с меньшими пустотами применяют при повышенных нагрузках, поэтому для их изготовления используют только тяжелые бетоны. Для легких и декоративных конструкций используют многопустотные или сплошные плиты с меньшей толщиной.

С линейными и блочными элементами в малом строительстве сталкиваются реже, за исключением колонн, ригелей и свай для фундамента. Эти элементы изготавливаются из тяжелого и сверхтяжелого бетона, так как должны выдерживать вес постройки.

О том, производят ли из сборного железобетона одноэтажные промышленные здания, дома, колодцы, читайте далее.

Среда применения

Сфера применения сборного и сборно-монолитного железобетона так же необъятна, как и строительные работы в целом. Причем только зданиями область не ограничивается, имеется в виду в принципе любое строительство.

Но, так как выпускается сборный железобетон на заводах при помощи специального оборудования для производства и имеет вполне четкие типоразмеры и форму, то и разделяется на классы согласно геометрическим параметрам.

• Линейные сборные элементы – это колонны, ригели, прогоны, балки, фермы не только зданий, но и мостов, например.
• Плоскостные – стеновые панели, плиты перекрытий, дорожные плиты, подпорные, перегородки, а также стенки бункеров и резервуаров, где требуется стойкость к очень высоким нагрузкам. Из плоскостных сооружается все многообразие ограждений.
• Блочные – изделия для фундаментов любых сооружений, стенок подвалов и прочего.
• Пространственные – к этой категории относят блок-комнаты, кольца колодцев – водопроводных, канализационных, дренажных, санитарные кабинки, коробчатые элементы силосов и так далее.

Технология возведения многоэтажных зданий из сборного железобетона известна большинству строительных организаций и успешно применяется. Теперь поговорим о стоимости сборного железобетона за м3.

О том, как происходит строительство дома из сборного железобетона вы узнаете из следующего видео:

Стоимость

Цена материал формируется за счет множества факторов.

• Тип арматуры – сверхпрочные сплавы, без сомнений, увеличивают стоимость. В любом случае выше цена изделия из напряженного бетона.
• Марка бетона определяет не только прочность и специальные свойства изделия, но и его стоимость. Так, сваи из морозостойкого бетона обойдутся не менее чем в 2040 р, а из просто тяжелого бетона – 1883 р.
• Тип плиты – сплошная или пустотная. Многопустотное изделие стоит от 2700 до 5800 р., а монолитное – от 9800 до 21300 р. Блок фундаментный стоит от 580 до 3000 р.
• Пространственные конструкции стоят дороже. Так, цена на кольца для канализационного водопроводного колодца из сборного железобетона в зависимости от марки бетона и размера — 280–6800 р. за шт.
• Лестничные марши – сборно-монолитная конструкция, стоят от 7400 до 21600 р.

О том, как применение сборного железобетона сказывается на цене строительства, рассказывает следующий видеосюжет:

Монтаж сборного железобетона

Сборка железобетонных конструкций требует выполнения ряда условий:

• необходимо монтажное оборудование большой грузоподъемности, так как вес элементов очень велик. В отдельных случаях требуются специальные монтажные агрегаты;
• сборные конструкции нуждаются в устройстве стыков, что требует высокой точности при соединении, особых способов строповки и перемещения;
• в случае монтажа сборно-монолитных сооружений необходимо создать условия для набора прочности материала;
• конструкции заметно отличаются размерами и прочностью бетона, что требует разных условий хранения, складирования и транспортировки.

Игнорирование этих требований может привести к значительному снижению качества. В целом схема сборки готовых железобетонных конструкций выглядит следующим образом.

1. Доставка сборного железобетона и разгрузка в месте, удобном для последующего использования.
2. Подготовка к монтажу – включает в себя зачистку выпусков арматуры, очистку поверхностей, закладных деталей. Возможна предварительная сборка с целью монтажа в дальнейшем более крупных элементов.
3. Возведение временных подмостей, опор, эстакад, мостиков и прочего в зависимости от характера монтажа.
4. Проверка и подготовка техники – консольные, стреловые краны, монтажные агрегаты.
5. Строповка и перемещение элементов в положение, указанное проектом.
6. Стыковка конструкций – соединяют материал сваркой выпусков арматуры. Затем швы между конструкциями заливают соответствующей маркой бетона. Перекрытия заливают стяжкой, бетон при этом необходимо уплотнить при помощи механических вибробалок.
7. Обеспечение условий для набора прочности бетона.

После сборки каждой конструкции специальная комиссия проводит освидетельствование и составляет акт приема.

Существует еще одна особенность, связанная со строением железобетона. Если арматуру предварительно не вытягивали, то под действием нагрузки в бетоне готового блока могут появиться трещины.

Сборный и сборно-монолитный железобетон позволяет сократить возведение любого сооружения – здания, туннеля, дороги, до минимума. А стандартные размеры и характеристики облегчают монтаж конструкций. Выбор технологии производства сборного железобетона поможет сократить стоимость продукции.

Про рециклинг сборного железобетона подробнее расскажет специалист в следующем видео:

Что такое железобетонные сборные конструкции — производство и применение

При возведении зданий в промышленной сфере, жилищно-коммунальном хозяйстве, социальной инфраструктуре используется сборный железобетон. Этот вид строительного материала по внутренней структуре и технико-эксплуатационным показателем не отличается от залитых монолитных конструкций. Отличается лишь способ изготовления изделий — сборные изготовляются на промышленной основе в заводских условиях, а литые — на стройплощадке.

Что это такое?

Определение и специфические особенности

Сборные железобетонные элементы, изготовленные на специализированных предприятиях, подвозятся к месту возведения, где они будут монтироваться в конструкции. Такая технология дает возможность перенести трудновыполнимые работы на заводские мощности, где имеется все необходимое оборудование. Это создает дополнительную экономическую выгоду, так как затраты на выпуск единицы изделия будет гораздо ниже, чем на месте строительства.

При использовании готовых железобетонных изделий нужно четко определить параметры будущей постройки.

Заводские изделия из железобетона имеют преимущества и недостатки, что сведены в таблице:

Виды изделий

Существует 4 типа сборных железобетонных конструкций, представленные в таблице:

Технология производства

Процесс по производству конструкций из сборного железобетона состоит из таких этапов:

• Подготовка бетонной смеси.
• Монтаж арматурного «скелета».
• Заливка и формирование конструкции.
• Созревание железобетона (для ускорения процесса используются специальные добавки или принудительное тепловое воздействие при помощи электронагревателей или сжигания ископаемых теплоносителей).
• Выемка блока из формы.
• Комплектация составляющих по маркировке.

Производство сборных железобетонных конструкцию должно руководствоваться СНИП 52—01—2003. Этот нормативный акт регламентирует не только процесс изготовления блоков, он обязывает проводить технические испытания готовой продукции. Также документ излагает основные требования к транспортировке железобетонных монолитов, монтажным работам.

При отпуске продукции от завода-изготовителя потребителю к расходным накладным и акту-приема-передачи прилагается специальная форма — спецификация. В этом документе, помимо стоимостных и количественных показателей, указаны и качественно-технические показатели отпущенных в продажу изделий и их соответствие принятым нормам.

Где применяются?

Изделия из сборного железобетона находят применения в таких сферах:

• Подземное строительство. Элементы для фундаментов, цокольных этажей, подвальных помещений.
• Надземные конструкции. Стенные части зданий и сооружений.
• Каркасное строительство. Применяются при создании «скелета» строений.
• Элементы сложных конструкционных устройств. Арки, балконы, колонны, смотровые площадки.
• Сооружение оград. Применяются в виде блоков разнообразного вида.
• Изготовления коммуникаций. Кольца для колодцев, канализационных сооружений.
• Для объектов специального назначения. Бункера, мосты, причальные пирсы, емкости для хранилищ, тоннели.

Согласно вышеупомянутому СНИПу, строительные работы с элементами сборного железобетона можно проводить при температуре окружающей среды -40 С.

Инструменты и материалы для производства

Оборудование для промышленного изготовления сборных железобетонных блоков описано в таблице: