Навигация:
Главная → Все категории → zh1

Железобетон


Железобетон

Железобетон — сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно сое-дин. и совместно работающих в конструкции. Термин Ж. нередко употребляют как собират. название ж.-бет. конструкций и изделий.

Начало применения Ж. связано с именем парижского садовника Ж.Монье, получившего ряд патентов на изобретение Ж. во Франции и в др. странах; первый его патент на цветочную кадку из проволочной стали, покрытую цементным р-ром, относится к 1867, но фактически конструкции из бетона со стальной арматурой возводились и раньше. Заметную роль в строит, технике России, Западной Европы и Америки Ж. начал играть лишь в конце XIX в. Большая заслуга в развитии Ж. в России принадлежит проф. Н.А.Белелюбскому, под руководством к-рого были возведены сооружения и проведены испытания разл. ж.-бет. конструкций. В начале XX в. вопросы технологии бетона, бет. и ж.-бет. работ, проектирования сооружений с применением Ж. разрабатывали видные русские ученые — профессора И.Г.Малюга, Н.А.Житкевич, С.И.Дружинин, Н.К.Лахтин. Появились оригин. конструкции, предлож. инж. Н.М.Абрамовым, А.Ф.Лолейтом и др. Первым крупным сооружением, выполн. из бетона и Ж. в России, была Волховская ГЭС, явившаяся большой практич. школой для специалистов по Ж. В последующие годы применение Ж. все возрастало. Расширению произ-ва Ж. способствовали серьезные достижения в развитии теории расчета конструкций из этого нового строит, материала. В СССР в 1938 получил практич. применение прогрессивный метод расчета Ж. на прочность по стадии разрушения, раз-работ, отечеств, учеными А.А.Гвоздевым, Я.В.Столяровым, В.И.Мурашевым и др. на основе предложений А.Ф.Лолейта. Этот метод получил развитие в расчете ж.-бет. конструкций по предельным состояниям. Достижения отечеств, школы теории Ж. получили всемирное признание.

Прочность бетона при растяжении значительно (в 10—15 раз) меньше, чем при сжатии, поэтому в ж.-бет. конструкциях он предназначен для восприятия сжимающих усилий; сталь же, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и вводимая в бетон в виде арматуры (см. Сталь арматурная), используется гл. обр. для восприятия растягивающих усилий. Взаимодействие столь разл. материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надежно защищает ее от коррозии, т.к. в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность связи бетона и арматуры обеспечивается также относит, близостью их коэф. линейного расширения (для бетона от 7,510" до 12*10" , для стальной арматуры 12" 10" ,); в пределах изменения темп-ры от минус 50 до плюс 60 °С осн. физ.-мех. хар-ки бетона и арматуры практически не изменяются, что позволяет применять Ж. во всех климатич. зонах.

Основа взаимодействия бетона и арматуры — наличие сцепления между ними. Величина сцепления или сопротивления сдвигу арматуры в бетоне зависит от след. факторов: механич. зацепления в бетоне спец. выступов (вмятин) или неровностей на поверхности арматуры, сил трения от обжатия арматуры бетоном в результате его усадки (уменьшения в объеме при твердении на воздухе) и сил молекулярного взаимодействия (склеивания) арматуры с бетоном. Определяющим является фактор механич. зацепления. Применение арматуры периодич. профиля, сварных каркасов и сеток, устройство крюков и анкеров увеличивают сцепление арматуры с бетоном и улучшают их совместную работу.

Нарушение структуры и заметное снижение прочности бетона наступают при темп-ре св. 60 °С; при кратковрем. воздействии темп-ры в 200 °С прочность бетона снижается на 20 %, а при длит, воздействии с увлажнением — на 40 %. Темп-ра в 500 °С является для обычного бетона критич., при к-рой он разрушается в результате обезвоживания и разрыва скелета цементного камня. Поэтому обычный Ж. рекомендуется применять при темп-ре не выше 200 С. В тепловых агрегатах, работающих при темп-pax до 1400 °С, используют жаростойкий бетон (см. Железобетон жаростойкий).

Для предохранения арматуры от коррозии и быстрого нагревания (напр., при пожаре), а также надежного ее сцепления с бетоном в ж.-бет. конструкциях предусматривается устройство защитного слоя бетона толщиной 10—30 мм; в агрессивной среде толщина такого слоя увеличивается.

Большое значение для Ж. имеют такие св-ва бетона, как усадка и ползучесть. В результате сцепления арматура препятствует свободной усадке бетона, что приводит к возникновению нач. напряжений растяжения в бетоне и сжимающих напряжений в арматуре. С целью предупреждения значит, трещин от усадки бетона и колебаний темп-ры воздуха устраивают температурно-усадочные (деформац.) швы, разделяющие сооружения большой протяженности на части. Ползучесть бетона проявляется под нагрузкой и вызывает перераспределение усилий в статически неопределимых системах, увеличение прогибов в изгибаемых элементах, перераспределение напряжений между бетоном и арматурой в сжатых элементах и т.д. Эти св-ва бетона учитываются при проектировании ж.-бет. конструкций.

Усадка и низкая предельная растяжимость бетона (0,15 мм на 1 м) приводят к неизбежному появлению трещин в растянутой зоне конструкций при эксплуа-тац. нагрузках. Практика показывает, что при норм, условиях эксплуатации трещины с шириной раскрытия до 0,3 мм не снижают несущей способности и долговечности Ж. Однако низкая трещиностойкость ограничивает возможности дальнейшего совершенствования Ж. и, в частности, использования для арматуры более экономичных высокопрочных сталей. Избежать образования трещин в Ж. позволяет метод предварит, напряжения, при к-ром бетон в растянутых зонах конструкции подвергается искусств, обжатию (см. Железобетон предварительно напряженный) за счет предварит, (механич., электротер-мич. или электротермомеханич.) натяжения арматуры.

Дальнейшим развитием предварительно напряж. Ж. являются самонапряж. ж.-бет. конструкции, в к-рых обжатие бетона и растяжение арматуры достигаются в результате расширения бетона (изго-товл. на т.н. напрягающем цементе) в заданном возрасте при определ. температур-но-влажностной обработке (см. Железобетон самонапряженный). Благодаря высо-ким технико-экономич. показателям (выгодное использование высокопрочных материалов, отсутствие трещин, сокращение расхода арматуры и др.) предварительно напряж. Ж. успешно применяют в несущих конструкциях зданий и инж. сооружений.

Существ, недостаток Ж. — большая плотность (2200—2500 кг/м3) — в значит, мере устраняется при использовании легких бетонов (на искусств, и природных пористых заполнителях) и ячеистых бетонов.

Широкое распространение Ж. в соврем, стр-ве обусловлено его большими технич. и экономич. преимуществами по сравнению с др. строит, материалами. Сооружения из Ж. огнестойки и долговечны, не требуют спец. защитных мер от атм. воздействий; прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддается коррозии, будучи защищенной окружающим ее бетоном.

Ж. обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает статич. и динамич. (в т.ч. сейсмические) нагрузки. Из Ж. относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архит. выразительности. В Ж. осн. объем занимают повсеместно распростран. материалы — щебень, гравий, песок. Применение сборного Ж. позволяет значительно повысить уровень индустриализации стр-ва; конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащенных з-дах, а на строит, площадках выполняется только монтаж готовых элементов механизиров. средствами. Тем самым обеспечиваются высокие темпы возведения зданий и сооружений, а также экономия денежных и трудовых затрат. Применение Ж. способствует расширению объема безотходных, экономически чистых произ-в в нар. х-ве.

Дальнейшее совершенствование Ж. и расширение обл. его применения связаны с проведением широкого комплекса н.-и. работ. Предусматривается значит, повышение технич. уровня Ж. за счет уменьшения его плотности, использования высокопрочных бетонов и арматуры, разл. добавок в бет. смеси, механизации и автоматизации технологич. процессов изготовления, развития методов расчета Ж. при сложных внешн. воздействиях, повышения долговечности Ж. при воздействии корроз. среды и др.

Похожие статьи:
Журнал "Бетон и железобетон"

Навигация:
Главная → Все категории → zh1

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум