Конструкции из железобетона

Первыми изобретателями железобетона стали далеко не специалисты и даже не люди с инженерным образованием (садовник, юрист, штукатур). Поэтому первоначально этот материал на французском языке называли zemen- tarme (вооруженный цемент), а позднее на немецком - stahlbe- ton (сталебетон).

Вместе с тем называть железобетон материалом можно только с большой долей условности. Железобетон - это, прежде всего, изделие, элемент конструкции или сама конструкция, т.е. это конгломератная структура, в которой выгодно сочетается совместная работа двух материалов - бетона и стали (арматуры). Причем один из этих материалов (бетон) воспринимает сжимающие усилия, а второй (сталь) - растягивающие, предотвращая тем самым образование в бетоне трещин и разрушение конструкции. Неодинакова роль этих материалов и в формировании внешнего облика изделий и конструкций, а в целом зданий и сооружений. Бетон, как правило, определяет содержание лицевой поверхности конструкций, ее эстетику, а арматура (арматурные каркасы) - их форму и объемное восприятие.

Совместная работа этих совершенно разных по свойствам материалов в одном изделии стала возможной благодаря совпадению ряда положительных факторов: надежному сцеплению бетона и арматуры.

Предварительно напряженный железобетон. При обычном армировании бетонных конструкций избежать образования трещин, в особенности, микротрещин в растянутой зоне бетона практически не удается, вследствие его малой предельной растяжимости. Растяжимость бетона составляет 1.2 мм на 1 м, а стали - в 5.6 раз больше при одних и тех же нагрузках. Следовательно, при приложении внешних сил увеличивается прогиб конструкции, в бетоне образуются трещины, в них проникают газы, влага и в результате создается опасность коррозии арматуры.

Однако избежать образования трещин можно, если предварительно в зоне растяжения конструкции сжать бетон.

Различают несколько способов предварительного напряжения конструкций. Если напряжение арматуры осуществляется до затвердевания бетона, то ее в этом случае укладывают в опалубку, растягивают и закрепляют. Затем укладывается бетонная смесь, изделие формуется и после затвердевания бетона или приобретения бетоном определенной прочности арматура освобождается от натяжения. В результате она стремится сократиться и обжимает бетон.

Если напряжение арматуры производится после затвердевания бетона, то в процессе формования изделия в бетоне специально готовятся каналы, в которые затем укладывают арматуру. Арматуру растягивают, закрепляют на концах анкерными устройствами, а промежутки между стенками канала и арматуры заполняют инъекционным раствором или антикоррозионной мастикой.

Напряжение арматуры может осуществляться и в процессе затвердевания бетона. В этом случае используется способность бетонов, приготовленных на расширяющихся и напрягающих цементах, увеличиваться при твердении в объеме. Напряжение арматуры может осуществляться как механическим путем, так и электротермическим.

Для предварительного напряжения конструкций применяют бетоны высоких классов и высокопрочную арматурную сталь. Для лучшего сцепления с бетоном используют арматуру периодического профиля.