История возникновения железобетона. Сущность железобетона

История. Первые появления

Первые случаи совместного использования каменных и металлических материалов были еще в начале 19 века.

1. М. Брюнель — кирпичная кладка на цементном растворе, армированная полосовым железом. 1832 г., Англия;

2. И. Ламбо — лодка из цементного раствора, армированного железными сетками. 1849 г., Франция;

3. Ф. Куанье — крыша из цементного бетона, армированного сетками из стержней между железными балками. 1852 г., Франция;

4. A. И. Штакеншнейдер — потолки из известкового бетона, армированного железными прутьями. 1853 г., Россия;

5. B. Уилкинсон — дом из железобетона (стены, лестница, перекрытие); первый в истории патент на огнестойкие перекрытия из цементного бетона, армированного полосовым железом либо проволокой. 1854 г., Англия;

6. Т. Гиатт — железо – каменное перекрытие. 1865 г., США;

7. Ж. Монье — цветочные кадки и другой садовый инвентарь из цементного раствора по каркасу из железных прутьев и еще несколько его патентов на железобетон . 1867 г., Франция.

8. Д. Ф. Жаринцев — стены из бетона, армированного прокатным железом. 1879 г., Россия.

Сущность железобетона

Бетон — искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате твердения смеси вяжущего (цемент и др), заполнителей и воды, а также специальных добавок.

Как и другие каменные материалы (в том числе природные) работает на сжатие в 10… 20 раз лучше чем на растяжение, поэтому в чистом виде в конструкциях, воспринимающих растягивающие усилия и напряжения не используется.

Именно по этой причине применяются железобетонные конструкции, усиленные стальной (или иной) арматурой, где это необходимо.

Железобетон — строительный материал, состоящий из бетона и стали.

Сравним работу простейших конструкций, выполненных из бетона и ж/б:

Эффективность железобетона объясняется следующими свойствами:

1. Высокая прочность бетона при сжатии — до 60-120 Мпа. Высокая прочность стали на растяжение (от 240 до 1500 МПа (только растяжение))

2. Надежное соединение арматуры и бетона. При твердении бетона между ним и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления, вследствие чего оба материала под нагрузкой работают совместно.

3. Бетон надежно защищает арматуру от коррозии, высоких температур и прочих агрессивных сред, обеспечивая необходимую долговечность и огнестойкость.

4. Сталь и бетон обладают близкими по значению температурными коэффициентами расширения, поэтому при t<100 ° С в обоих материалах возникают несущественные начальные напряжения, скольжения арматуры в бетоне не наблюдается. По сравнению с другими строительными материалами железобетон более долговечен. При правильной эксплуатации железобетонные конструкции могут служить неограниченное время, так как прочность бетона с течением времени, в отличии от других материалов, только нарастает.

Огнестойкость железобетона характеризуется тем, что при пожарах средней интенсивности продолжительностью до нескольких часов, железобетонные конструкции, арматура в которых установлена с необходимым защитным слоем бетона, начинают повреждаться с поверхности постепенно.

Понятие предварительно напряженного железобетона

В растянутых зонах железобетонных элементов, ввиду малой прочности бетона на растяжение при напряжениях в арматуре 30-50 МПа, появляются первые трещины. При эксплуатации напряжения в арматуре из мягкой стали достигают 300-400 МПа, при этом ширина раскрытия трещин составляет 0.2…0.4 мм. Такие трещины при эксплуатации в нормальных условиях не приводят к коррозии арматуры. Применение высокопрочной арматуры позволяет добиться существенной экономии стали, при этом в стадии эксплуатации missing image fileМПа, а ширина раскрытия трещин может достигать 0.5..3мм. При этом в горизонтальных конструкциях достигаются существенные прогибы.

Для предотвращения указанных выше проблем, как правило, используют предварительно напряженную арматуру. Сущность предварительного напряжения заключается в том, что в конструкции до начала ее эксплуатации, в растянутых зонах создаются сжимающие напряжения.

Существует два основных метода создания предварительного напряжения — натяжение «на упоры» и «на бетон».

Преимущества предварительно напряженных железобетонных конструкций:

1. Возможность применения высокопрочной стали;

2. Повышение жесткости;

3. Повышение трещиностойкости.

Области применения железобетонных конструкций

область применения1.png

В каждой из указанных отраслей присутствует своя специфика ж/б конструкций.

Гражданская — особые требования по эксплуатации (ширина раскрытия трещин, ограничение прогибов и т.д.), объемно-планировочные решения, выразительный внешний вид.

Промышленная — первична функция, требования по сохранности, ограичение прогибов, исходя из технологии процесса.

Гидротехническая — особые условия эксплуатации (воздействие агрессивной среды), ограничения по трещинообразованию и раскрытию, особые виды бетонов, особая надежность.

Энергетическая, ГО и ЧС — особые условия эксплуатации (повышенная температура, давление, воздействие излучений), ограничения по трещинообразованию и раскрытию.

Достоинства и недостатки

Достоинства:

- низкая стоимость;

- малый расход стали;

- высокая долговечность;

- огнестойкость;

- специальные виды бетонов;

- простота и минимальная стоимость.

Недостатки:

- высокая масса (плотность);

- необходимость специального оборудования.

 
Наши партнёры


WIKI ЖБК