Жалезабетон

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search

Жб - расшыфроўка "жалезабетон"

Арматура для жалезабетонных канструкцый

Жалезабетон (ням.: StahlbetonStahlbeton) — будаўнічы кампазіцыйны матэрыял, які складаецца з бетону і сталі[1]. Запатэнтаваны ў 1867 годзе Жозэфам Манье як матэрыял для вырабу кадак для раслін.

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

  • У 1802 г. пры будаўніцтве Царскасельскага палаца расійскія дойліды выкарыстоўвалі металічныя стрыжні для арміраванага перакрыцця, выкананага з вапнавага бетону.
  • У 1829 г. англійскі інжынер Фокс рэалізаваў арміраванае металам бетоннае перакрыцце.
  • У 1849 г. у Францыі Ламбо пабудаваў лодку з армацэмента.
  • У 1854 г. Уілкінсан ў Англіі атрымаў патэнт на вогнеўстойлевае жалезабетоннае перакрыцце.
  • У 1861 г. у Францыі Куан апублікаваў кнігу аб 10-гадовым вопыце прымянення жалезабетону, а ў 1864 годзе ён пабудаваў царкву з жалезабетону.
  • У 1865 г. Уілкінсан пабудаваў дом з жалезабетону.
  • У 1867 г. Манье, якога часта лічаць «аўтарам» жалезабетону, атрымаў патэнт на кадкі з армоцемента.
  • У 1868 г. Манье пабудаваў жалезабетонны басейн, а з 1873 па 1885 гг. атрымаў патэнты на жалезабетонны мост, жалезабетонныя шпалы, жалезабетонныя перакрыцці, бэлькі, скляпенні і жалезабетонныя трубы.
  • У 1877 г. першая кніга па жалезабетону апублікаваная Г Хайэтом ў ЗША.
  • З 1884 па 1887 гг. ў Маскве ажыццяўлялася прымяненне жалезабетону пры прыладзе плоскіх перакрыццяў, скляпенняў, рэзервуараў. У гэты ж час праводзіліся выпрабаванні канструкцый, былі рэалізаваны жалезабетонныя перакрыцця па металічным бэльках.
  • У 1886 г. у ЗША. П. Джэксан падаў заяўку на патэнт на выкарыстанне преднапряжения арматуры пры будаўніцтве мастоў. У Германіі (фірма Вайс) пад кіраўніцтвам прафесара Баушингера праведзены выпрабаванні пліт і скляпенняў.
  • У 1886-1887 гг. М. Кенен ў Германіі распрацоўвае спосаб разліку жалезабетонных канструкцый.
  • У 1888 г. патэнт на преднапряжение атрыманы ў Германіі. В. Дерингом, у 1896 г. у Аўстрыі І. Мандэлы, у 1905-1907 гг. у Нарвегіі І. Лундам, у 1906 г. у Германіі. М. Кёненам.
  • У 1891 г. у Расіі, прафесар Н. А. Белелюбскі праводзіць шырокамаштабныя даследаванні жалезабетонных пліт, бэлек, мастоў. У гэтым жа годзе выходзіць кніга инж. Д. Ф. Жаринцева «Слова пра бетонных пабудовах», а ў 1893 г. — «Жалезабетонныя збудаванні».
  • З 1892 па 1899 г. у Францыі Ф. Геннебікам рэалізавана больш за 300 праектаў з ужываннем жалезабетону.
  • У 1895 г. на другім з'ездзе дойлідаў у Расіі выступае А. Ф. Лолейт, які стварыў пасля асноўныя палажэнні сучаснай тэорыі жалезабетону.
  • У 1899 г. інжынерны савет міністэрства афіцыйна дазваляе ўжываць жалезабетон ў Расіі.
  • У 1904 годзе ў Германіі і Швецыі з'явіліся першыя нормы па праектаванні і прымяненні жалезабетонных канструкцый, пазней, у 1906 г. у Францыі, у 1908 г. у Расіі.
  • У 1908 годзе ў Ліверпулі пачата будаўніцтва Royal Liver Building — аднаго з першых вышынных (98 м) жалезабетонных будынкаў у свеце.
  • У 1913-1916-е гады ў Расіі пабудавана першая жалезабетонная Царква Спаса Нерукатворнага Вобраза ў Клязьме[2].

Развіццё тэорыі жалезабетону ў Расіі ў першай палове 20 стагоддзя звязана з імёнамі А. Ф. Лолейта, А. А. Гвоздзева, В. В. Міхайлава, М. С. Барышанскага, А. П. Васільева, В. І. Мурашова, П. Л. Пастэрнака, Я. В. Сталярова, А. Я. Берга і іншых.

У XX стагоддзі жалезабетон стаў найбольш распаўсюджаным матэрыялам у будаўніцтве (гл П'етра Нервы).

Характарыстыкі[правіць | правіць зыходнік]

Да станоўчых якасцяў жалезабетонных канструкцый ставяцца:

  1. даўгавечнасць;
  2. нізкі кошт — жалезабетонныя канструкцыі значна танней сталёвых;
  3. пажарная бяспека — у параўнанні са сталлю;
  4. тэхналагічнасць — нескладана пры бетанаванні атрымліваць любую форму канструкцыі;
  5. хімічная і біялагічная ўстойлівасць;
  6. высокая супраціўляльнасць статычным і дынамічным нагрузкам.

Да недахопаў жалезабетонных канструкцый ставяцца:

  1. невысокая трываласць пры вялікай масе — трываласць бетону пры сціску ў сярэднім у 10 разоў менш трываласці сталі. У вялікіх канструкцыях жалезабетон «нясе» больш сваей масы, чым карыснай нагрузкі.

Вылучаюць зборны жалезабетон (ж/б канструкцыі вырабляюцца ў завадскіх умовах, затым манціруюцца ў гатовае збудаванне) і маналітны жалезабетон (бетанаванне выконваецца непасрэдна на будаўнічай пляцоўцы), а таксама зборна-маналітны (зборныя канструкцыі выкарыстоўваюцца як пакідаем апалубка — спалучаюцца перавагі маналітных і зборных канструкцый).

Асноўныя прынцыпы праектавання і разліку жалезабетонных канструкцый[правіць | правіць зыходнік]

У Расіі жалезабетонныя элементы прынята разлічваць: па 1-й і 2-й групе лімітавых станаў:

  1. па апорнай здольнасці (трываласць, устойлівасць, стомленаснае разбурэнне);
  2. па прыдатнасці да нармальнай эксплуатацыі (трэшчынастойкасць, празмерныя прагіны і перамяшчэння).

Задачы разліку жалезабетонных канструкцый па 1-й групе лімітавых станаў ўключаюць:

  1. праверка трываласці канструкцый (нармальныя, нахільныя, прасторавыя перасеку);
  2. праверка канструкцыі на трываласць (пры дзеянні шматкратна паўторных нагружэнняў);
  3. праверка ўстойлівасці канструкцый (формы і становішча).

Арміраванне канструкцый выконваецца, як правіла, асобнымі сталёвымі стрыжнямі або сеткамі, каркасамі. Дыяметр стрыжняў і характар іх размяшчэння вызначаецца разлікамі. Пры гэтым выконваецца наступны прынцып — арматура усталёўваецца ў расцягнутыя зоны бетону альбо ў сціслыя зоны пры недастатковай трываласці апошняй, а таксама па канструктыўных меркаваннях.

Пры разліку жалезабетонных згінаемых членаў асноўнай мэтай з'яўляецца вызначэнне патрабаванай плошчы працоўнай арматуры ў адпаведнасці з зададзенымі высілкамі (прамая задача) або вызначэнне сапраўднай апорнай здольнасці элемента па зададзеным геаметрычным і трывальныя параметрах (зваротная задача).

Па характары працы вылучаюць згінаемыя элементы (бэлькі, пліты), цэнтральна і пазацэнтрана сціснутыя элементы (калоны цэнтральна і пазацэнтрана сціснутыя, расцягнутыя элементы (элементы ферм).

Згінаемыя элементы (бэлькі, пліты)[правіць | правіць зыходнік]

Пры выгіне любога элемента ў ім ўзнікае сціснутая і расцягнутая зоны (гл. малюнак), выгінальны момант і папярочная сіла. Згінаемыя жалезабетонныя элементы, як правіла, разлічваюць па трываласці наступных відаў сячэнняў:

  1. па нармальным сячэнням — сячэнням, перпендыкулярным падоўжнай восі, ад дзеяння выгінальнага моманту,
  2. па нахільным сячэннях — пры дзеянні папярочных сіл (зрэз або раздушвання сціснутай зоны бетону), па нахільнай паласе паміж нахільнымі сячэннямі (расколінамі), ад дзеяння моманту ў нахільным сячэнні.

У тыповым выпадку арміраванне бэлькі выконваецца падоўжнай і папярочнай арматурай (гл. малюнак).

Элементы канструкцыі:

  1. Верхняя (сціснутая) арматура
  2. Ніжняя (расцягнутая) арматура
  3. Папярочная арматура
  4. Размеркавальная арматура

Верхняя арматура можа быць расцягнутай, а ніжняя сціснутай, калі знешняя сіла будзе дзейнічаць у процілеглым кірунку.

Асноўныя параметры канструкцыі:

  1. L — пралёт бэлькі або пліты, адлегласць паміж двума апорамі. Звычайна складае ад 3 да 25 метраў
  2. H — вышыня сячэння. З павелічэннем вышыні трываласць бэлькі расце прапарцыйна H2
  3. B — шырыня перасеку
  4. a — ахоўны пласт бетону. Служыць для абароны арматуры ад уздзеяння знешняй асяроддзя
  5. s — крок папярочнай арматуры.

Арматура (2), якая ўсталёўваецца ў расцягнутую зону, служыць для ўмацавання жалезабетоннага элемента, бетон у якой у сілу сваіх уласцівасцяў хутка руйнуецца пры расцяжэнні. Арматура (1) у сціснутую зону звычайна ўсталёўваецца без разліку (з неабходнасці прыварыць да яе папярочную арматуру), у рэдкіх выпадках верхняя арматура ўмацоўваецца сціснутую зону бетону. Расцягнутая арматура і сціснутая зона бетону (і часам сціснутая арматура) забяспечваюць трываласць элемента па нармальным сячэнням (гл. малюнак).

Папярочная арматура (3) служыць для забеспячэння трываласці нахільных або прасторавых сячэнняў (гл. малюнак).

Размеркавальная арматура (4) мае канструктыўнае прызначэнне. Пры бетанаванні яна звязвае арматуру ў каркас.

Разбурэнне элемента ў абодвух выпадках надыходзіць з прычыны разбурэння бетону расцягваючымі высілкамі. Арматура усталёўваецца ў кірунку дзеяння расцягваючых высілкаў для ўмацавання элемента.

Невялікія па вышыні бэлькі і пліты (да 150 мм) дапускаецца праектаваць без ўстаноўкі верхняй і папярочнай арматуры.

Пліты арміруюцца па такім жа прынцыпе, як і бэлькі, толькі шырыня B ў выпадку пліты значна перавышае вышыню H, падоўжных стрыжняў (1 і 2) больш, яны раўнамерна размеркаваны па ўсёй шырыні перасеку.

Акрамя разліку на трываласць, для бэлек і пліт выконваецца разлік на калянасць (нармуецца прагін у сярэдзіне пралёта пры дзеянні нагрузкі) і расколінатрываласць (нармуецца шырыня раскрыцця расколін у расцягнутай зоне).

Сціснутыя элементы (калоны)[правіць | правіць зыходнік]

Пры сціску доўгага элемента для яго характэрная страта ўстойлівасці (гл. малюнак). Пры гэтым характар працы сціснутага элемента некалькі нагадвае працу згінаемага элемента, аднак у большасці выпадкаў расцягнутай зоны ў элеменце не ўзнікае.

Калі выгіб сціснутага элемента значны, то ен разлічваецца як пазацэнтрава сціснуты. Канструкцыя пазацэнтрава сціснутай калоны падобная з цэнтральна сціснутай, але ў сутнасці гэтыя элементы працуюць (і разлічваюцца) па-рознаму. Таксама элемент будзе пазацэнтрава сціснуты, калі, акрамя вертыкальнай сілы, на яго будзе дзейнічаць значная гарызантальная сіла (напрыклад, вецер, ціск грунту на падпорную сценку).

Тыповая арміраванне калоны прадстаўлена на малюнку.

на малюнку:

1 — падоўжная арматура
2 — папярочная арматура

У сціснутым элеменце уся падоўжная арматура (1) сціснутая, яна ўспрымае сціск разам з бетонам. Папярочная арматура (2) забяспечвае ўстойлівасць арматурных стрыжняў, прадухіляе іх выпучванне.

Масіўнымі лічацца калоны, мінімальны бок сячэння якіх больш або роўная 400 мм. Масіўныя перасеку валодаюць здольнасцю да нарошчвання трываласці бетону доўгі час, гэта значыць з улікам магчымага павелічэння нагрузак у далейшым (і нават ўзнікнення пагрозы прагрэсуючага разбурэння — тэрарыстычныя атакі, выбухі і г . д.) — яны маюць перавагу перад калонамі немасіўнымі. Т. а. імгненная эканомія сёння не мае сэнсу ў далейшым, і, акрамя гэтага, малыя сячэнні нетэхналагічныя пры вырабе. Неабходны баланс паміж эканоміяй, масай канструкцыі і г . н. жыццесцвярджальным будаўніцтвам (Sustainable construction).

Выраб жалезабетонных канструкцый[правіць | правіць зыходнік]

Выраб жалезабетонных канструкцый ўключае ў сябе наступныя тэхналагічныя працэсы:

  1. Падрыхтоўка арматуры
  2. Апалубачныя работы
  3. Арміраванне
  4. Бетанаванне
  5. Догляд за цвярдзеючым бетонам

Выраб зборных жалезабетонных канструкцый[правіць | правіць зыходнік]

Жалезабетонныя канструкцыі тэхналогіі зборнага жалезабетону

Сутнасць зборных жалезабетоннай канструкцый, супраць маналітных, складаецца ў тым, што канструкцыі вырабляюцца на заводах ЖБВ (жалезабетонных вырабаў), а затым дастаўляюцца на будпляцоўку і манціруюцца ў праектнае становішча. Асноўная перавага тэхналогіі зборнага жалезабетону ў тым, што ключавыя тэхналагічныя працэсы адбываюцца на заводзе. Гэта дазваляе дасягнуць высокіх паказчыкаў па тэрмінах вырабу і якасці канструкцый. Акрамя таго, выраб папярэдне напружаных ЖБК магчыма, як правіла, толькі ў завадскіх умовах.

Недахопам заводскага спосабу вырабу з'яўляецца немагчымасць выпускаць шырокі асартымент канструкцый. Асабліва гэта ставіцца да разнастайнасці формаў вырабляюцца канструкцый, якія абмяжоўваюцца тыпавымі апалубкамі. Фактычна на заводах ЖБВ вырабляюцца толькі канструкцыі, якія патрабуюць масавага прымянення. У святле гэтай акалічнасці, шырокае ўкараненне тэхналогіі зборнага жалезабетону прыводзіць да з'яўлення вялікай колькасці аднатыпных будынкаў, што, у сваю чаргу, прыводзіць да памяншэння выдаткаў на будаўніцтва. Такая з'ява назіралася ў СССР у перыяд масавага будаўніцтва.

Вялікую ўвагу на заводзе ЖБВ надаецца тэхналагічнай схеме вырабу. Выкарыстоўваецца некалькі тэхналагічных схем:

  1. Канвеерная тэхналогія. Элементы вырабляюць у формах, якія перамяшчаюцца ад аднаго агрэгата да іншага. Тэхналагічныя працэсы выконваюцца паслядоўна, па меры перамяшчэння формы.
  2. Струменева-агрэгатная тэхналогія Тэхналагічныя аперацыі вырабляюць у адпаведных аддзяленнях завода, а форма з вырабам перамяшчаецца ад аднаго агрэгата да іншага кранамі.
  3. Стэндавая тэхналогія. Вырабы ў працэсе вырабу застаюцца нерухомымі, а агрэгаты перамяшчаюцца ўздоўж нерухомых формаў.

У канвеернай і струменева-агрэгатноай тэхналогіях выкарыстоўваецца апалубачны метад фармавання.

Для вырабу папярэдне напружаных канструкцый ужываюць два спосабу стварэння папярэдняга напружання: нацяжэнне на ўпоры і нацяжэнне на бетон, а таксама два асноўных спосабу нацяжэння арматуры: электратэрмічны і электратэрмамеханічны. Разнавіднасцю стэндавай тэхналогіі з'яўляецца тэхналогія па метадзе безапалубачнага фармавання (БАФ) з выкарыстаннем папярэдняга напружання. Абсталяванне лініі безапалубачнай вытворчасці ўключае:

  • Машына для чысткі дарожак;
  • Машына для раскладвання арматуры;
  • Фармуючая машына;
  • Рэзацельныя машыны;
  • Пакетыроўшчык;
  • Нацягваючая прылада;
  • Блок зняцця напружання;
  • Заклёпачная машына;
  • Фармуючая машына для фактурнага пласта;
  • Машына для загладжвання паверхні;
  • Бункер для падачы бетону;
  • Траверсу;
  • Машына для перфарыравання;
  • Накіроўвалая прэс-форма.

Ўжываюць фармуючыя машыны безапалубачнага фармавання тэхналогіі сліпфармавання, вібрапрэсавання і тэхналогіі экструзіі.

Выраб маналітных жалезабетонных канструкцый[правіць | правіць зыходнік]

Concrete pouring 0020.jpg

Пры вырабе маналітных жалезабетонных канструкцый варта ўлічваць, што фізіка-механічныя характарыстыкі арматуры адносна стабільныя, а вось тыя ж характарыстыкі бетону змяняюцца ў часе. Неабходна заўсёды знаходзіць кампраміс паміж запасамі пры канструяванні і праектаванні (выбар формаў і сячэнняў — выбар паміж надзейнасцю, «жыццём», але цяжарам масіўных канструкцый і паміж вытанчанасцю, ажурную, лёгкасцю, але «мёртвасцю» канструкцый з вялікім модулем паверхні), коштам і якасцю зыходных матэрыялаў, выдаткамі на выраб маналітных жалезабетонных канструкцый, узмацненнем аператыўнага кантролю работнікамі ІТР на ўсіх этапах, прызначэннем мерапрыемстваў па догляду за бетонам, абаронай яго ў часе (стварэннем умоў для нарошчвання ў часе яго характарыстык, што можа спатрэбіцца да моманту пачатку эксплуатацыі для супраціву прагрэсавальнага разбурэння), кантролем дынамікі набору асноўных трывальных і дефарматыўных характарыстык бетону.[3][4] То ёсць вельмі шмат залежыць ад таго, з чыіх пазіцый праектуюць канструкцыі і тэхналогію, выконваюць і кантралююць працы, і што ставіцца ў раздзел кута: надзейнасць і даўгавечнасць, эканамічнасць, тэхналагічнасць выканання, бяспека эксплуатацыі, магчымасць далейшага прымянення шляхам узмацненняў і рэканструкцый, так званы рацыянальны падыход, то ёсць праектаванне ад зваротнага (спачатку думаем, як наступныя пакаленні будуць усё гэта разбіраць і зноўку выкарыстоўваць)[5].

Абарона жалезабетонных канструкцый палімернымі матэрыяламі[правіць | правіць зыходнік]

Для абароны жалезабетонных канструкцый прымяняюцца спецыяльныя палімерныя склады, якія дазваляюць ізаляваць павярхоўны пласт жалезабетону ад негатыўных уплываў знешняга асяроддзя (хімічныя агенты, механічныя ўздзеяння). Для абароны жалезабетоннага аснавання ўжываюць розныя тыпы ахоўных канструкцый, якія дазваляюць мадыфікаваць эксплуатацыйныя ўласцівасці мінеральнай паверхні — павялічыць зносаўстойлівасць, паменшыць пылааддзяленне, надаць дэкаратыўныя ўласцівасці (колер і ступень бляску), палепшыць хімічную стойкасць. Палімерныя пакрыцця, якія наносяцца на жалезабетонныя падставы, класіфікуюць па тыпах: абяспыліваючыя прапіткі, тонкапластовых пакрыцця, наліўныя падлогі, высоканаполенные пакрыцця.

Іншы метад абароны жалезабетонных канструкцый заключаецца ў пакрыцці арматуры фасфатам цынку.[6] Фасфат цынку павольна рэагуе з каразіруючым хімікатам (напрыклад, шчолаччу) утвараючы ўстойлівае апатытнае пакрыццё.

Для абароны жалезабетонных канструкцый ад уздзеяння вады і агрэсіўных асяроддзяў таксама ўжываецца пранікальная гідраізаляцыя, якая мадыфікуе структуру бетону, павялічваючы яго воданепранікальнасць, што прадухіляе разбурэнне бетонных канструкцый і карозію арматуры.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. Бетон не является композитом, а представляет из себя композиционный материал.
  2. Соборы.ру
  3. «Анализ технологических факторов, возникающих при возведении вертикальных конструкций каркасно-монолитных зданий», Булавицкий М. С.
  4. Неоднородность распределения свойств тяжёлого бетона по объёму вертикальных монолитных элементов
  5. Site of experimental and theoretical works of M. Bulavytskyi
  6. «Effect of zinc phosphate chemical conversion coating on corrosion behaviour of mild steel in alkaline medium: protection of rebars in reinforced concrete» Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (2008) 045009 скачать бесплатно