Министерство образования и науки РФ

     Казанский государственный

     архитектурно-строительный университет 

     Кафедра строительных материалов 
 
 

     РЕФЕРАТ

     ЖЕЛЕЗОБЕТОН В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 
 
 
 

     Выполнил:

     студент гр. №11-303 Садыкова Л.Р.

     Проверил:

     к.т.н. доцент Халиуллин М.И. 
 
 
 

     Казань 2010

     Содержание 

     Введение 3

     1. Историческая справка 4

     2. Классификация 6

     3. Сырьевые материалы 10

     3.1. Бетон 10

     3.2. Арматура 11

     4. Основные технологические процессы и оборудование 13

     5. Технико-экономические показатели 20

     Заключение 23

     Список использованных источников 24 

Введение

     Железобетон - строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру.

     Термин "железобетон" абстрактен и употребляется  обычно в выражении "теория железобетона". Если речь идёт о конкретном объекте, будет правильнее говорить "железобетонная конструкция", "ж/б конструкция", "железобетонный элемент", железобетонные конструкции и изделия, элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов.

     Широкое распространение железобетона в  современном строительстве обусловлено  его большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с другими  материалами. Сооружения из железобетона 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 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.

     1. Историческая справка

     На  протяжении нескольких веков бетон  и железобетон являются самыми распространенными  и доступными строительными материалами. Первые строительные растворы, обладающие связывающими свойствами, появились еще до нашей эры. Историки и исследователи утверждают, что в эпоху металлов (3200–1500 гг. до н. э.) известковый раствор уже использовался в строительстве. А за 100 лет до н. э. римляне применяли бетон из извести и каменных заполнителей. Родиной железобетона по праву считается Франция и вкратце вот история его появления. Французский садовник Ж.Монье выращивал пальмы, затем пересаживал их в глиняные горшки и отправлял для продажи в Англию. Горшки в дороге бились, пальмы погибали, садовник терпел убытки. Раздосадованный Монье решил слепить кадку для пальмы из цемента. Он взял две деревянные бочки и поместил их одна в другую, а промежуток между стенками залил цементом, получив бетонную бочку. Для большей прочности он заключил ее в каркас из железных стержней, а потом покрыл каркас тонким слоем жидкого цемента. После затвердевания новая бочка оказалась на редкость прочной. Случилось это в 1849 г. но патент на это изобретение был получен в 1867 году, который и принято считать годом рождения железобетона. Кроме Ж. Монье были и другие изобретатели, которые в это же время экспериментировали с железобетоном. Так в 1848 году адвокат Жан Луи Ламбо  первым соорудил лодку из железобетона. Показанная в 1855 году на Парижской выставке лодка Ламбо произвела сенсацию. Материал он назвал ферроцементом. В 1854 году штукатур из Ньюкасла В. Уилкинсон получил патент на конструкцию огнестойкого перекрытия, состоящего из железных полос, укладываемых на расстоянии 2 фута друг от друга и заливаемых бетоном. Причем для повышения прочности перекрытия полосы укладывались в нижней части сечения, а над опорами отгибались в верхнюю часть. Несомненно, Уилкинсон был первым, кто понял принцип рационального армирования железобетона. В 1855 году Франсуа Куанье получил патент на метод армирования, предложив перекрестное размещение арматуры. Ее следовало заводить во все четыре стены, на которые опирается железобетонное перекрытие. Он же в 1861-м опубликовал брошюру «Применение бетона в строительном искусстве», где впервые указал на то, что бетон и стальные стержни в нем работают совместно. Первыми крупными объектами,  возведенными по системе  Ж. Монье  были резервуары для хранения воды емкостью до 250 м3. Первый железобетонный мост пролетом 16 м и шириной проезжей части 4 м был построен в 1875 г. В России в 1881 году Н.А. Белелюбский провел успешные испытания конструкций из железобетона. В 1893 г. из железобетона были построены переходные мостики, бассейн и сводчатые конструкции ГУМа в Москве а в 1896 г. построен железобетонный переходный мост пролетом 45 м на Нижегородской ярмарке.  И с 1898 год железобетон стал применяться на строительных объектах Министерства путей сообщения, а далее и в гражданском строительстве. В настоящее время железобетон является ведущим строительным материалом по объему его применения. 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Классификация

     По  способу производства различают  монолитные, сборные и сборно-монолитные конструкции.

     Монолитные  железобетонные конструкции, выполняемые  непосредственно на строительных площадках, обычно применяются в зданиях  и сооружениях, трудно поддающихся  членению, при нестандартности и  малой повторяемости элементов  и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, мелиоративные, транспортные и др. сооружения). В ряде случаев они целесообразны при выполнении работ индустриальными методами с использованием инвентарных опалубок - скользящей, переставной (башни, градирни, силосы, дымовые трубы, многоэтажные здания) и передвижной (некоторые тонкостенные оболочки покрытий). Возведение монолитных железобетонных конструкций технически хорошо отработано; значительные достижения имеются также в применении метода предварительного напряжения при производстве монолитных конструкций. В монолитном железобетоне выполнено большое количество уникальных сооружений (телевизионные башни, промышленные трубы большой высоты, реакторы атомных электростанций и др.). В современной строительной практике ряда капиталистических стран (США, Великобритании, Франции и др.) монолитные железобетонные конструкции получили широкое распространение, что объясняется главным образом отсутствием в этих странах государственной системы унификации параметров и типизации конструкций зданий и сооружений.

     Сборные железобетонные конструкции и изделия - основной вид конструкций и изделий, применяемых  в различных отраслях строительства: жилищно-гражданском, промышленном, сельскохозяйственном и другие. Сборные конструкции имеют существенные преимущества перед монолитными. Они создают широкие возможности для индустриализации строительства: применение крупноразмерных железобетонных элементов позволяет основную часть работ по возведению зданий и сооружений перенести со строительной площадки на завод с высокоорганизованным технологическим процессом производства. Это значительно сокращает сроки строительства, обеспечивает более высокое качество изделий при наименьшей их стоимости и затратах труда; использование сборных железобетонных конструкций позволяет широко применять новые эффективные материалы (лёгкие и ячеистые бетоны, пластмассы и др.), уменьшает расход лесоматериалов и стали, необходимых в др. отраслях народного хозяйства. Сборные конструкции и изделия должны быть технологичны и транспортабельны; они особенно выгодны при минимальном количестве типоразмеров элементов, повторяющихся много раз.

     Сборные железобетонные конструкции изготовляют  преимущественно на механизированных предприятиях и частично на оборудованных  полигонах. Технологический процесс  производства железобетонных изделий  складывается из ряда последовательно  выполняемых операций: приготовления  бетонной смеси, изготовления арматуры (арматурных каркасов, сеток, гнутых стержней и т.д.), армирования изделий, формования изделий (укладка бетонной смеси  и её уплотнение), тепловлажностной обработки, обеспечивающей необходимую прочность бетона, отделки лицевой поверхности изделий.

     Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой  такое сочетание сборных элементов (железобетонных колонн, ригелей, плит и т.д.) с монолитным бетоном, при  котором обеспечивается надёжная совместно  работа всех составных частей. Эти  конструкции применяются главным  образом в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах, при возведении некоторых видов  оболочек и т.д. Они менее индустриальные (в отношении возведения и монтажа), чем сборные; их применение особенно целесообразно при больших динамических (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий транспортировки и монтажа. Основное достоинство сборно-монолитных конструкций - меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая пространственная жёсткость.

     Также железобетон классифицируют в зависимости  от способа  армирования  и  состояния  арматуры.  Различают  железобетонные  изделия  с  обычным   армированием   и   предварительно   напряженные.   Армирование   бетона стальными стержнями, сетками или каркасами не предохраняет изделия, работающие на изгиб, от образования трещин в растянутой зоне бетона, так как последний обладает незначительной растяжимостью (1...2мм на 1 м), тогда как сталь выдерживает | без  разрушения  в 5...6  раз  большие  растягивающие  напряжения,   чем   бетон.   Появление   трещин   отрицательно   влияет   на работу  железобетонного   элемента:   увеличиваются   прогибы,  в трещины проникают влага и  газы,  отчего  создается  опасность коррозии стальной арматуры.

     По  виду армирования железобетонные изделия  делят на предварительно напряженные и с обычным армированием.

     По  плотности изделия бывают из тяжелых  бетонов, облегченного, легкого и  из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса  зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций  зданий — легкий.

     По  виду бетонов и применяемых в  бетоне вяжущих различают изделия: из цементных бетонов — тяжелых  на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях: силикатных бетонов автоклавного твердения  — плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести  или смешанном вяжущем; ячеистых бетонов — на цементе, извести  или смешанном вяжущем; специальных  бетонов — жаростойких, химически  стойких, декоративных, гидратных.

     По  внутреннему строению изделия могут  быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные  или двухслойные и многослойные, изготовленные из разных видов бетона или с применением различных  материалов, например теплоизоляционных.

     Железобетонные  изделия одного вида могут отличаться также типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т. д. Изделия  одного типоразмера могут подразделяться также по классам. В основу деления  на классы положено различное армирование, наличие монтажных отверстий  или различие в закладных деталях.

     В зависимости от назначения сборные  железобетонные изделия делят на основные группы: для жилых, общественных промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного и гидротехнического  строительства, а также изделий  общего назначения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Сырьевые материалы

     В состав железобетона входят бетон и стальная арматура, образующие в процессе твердения единый материал.

     3.1. Бетон

     Бетон, как материал для железобетонных конструкций, должен обладать вполне определенными, наперед заданнымн физико-механическими свойствами: необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью (непроницаемостью) для защиты арматуры от коррозии.

     В зависимости от назначения железобетонной конструкции и условий ее эксплуатации бетон должен еще удовлетворять специальным требованиям: морозостойкости при многократном замораживание и оттаивании.

     Бетоны  подразделяют по ряду признаков:

     а) структуре — плотной структуры, у которых прост, ранство между зернами заполнителя полностью занято ватвердевшим вяжущим; крупнопористые малопесчаные и беспесчаные; поризованные, т. е. с заполнителями и искусственной пористостью затвердевшего вяжущего; ячеистые с искусственно созданными замкнутыми порами;

     б) средней плотности — особо тяжелые со средней плотностью более 2500 кг/м', тяжелые — со средней плотностью более 2200 и до 2500 кг/м', облегченные со средней плотностью более 1800 и до 2200 кг/м'; легкие со средней плотностью более 500 и до 1800 кг/;

     в) виду заполнителей — на плотных заполнителях; пористых заполнителях; специальных заполнителях, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости и др.;

     г) зерновому составу — крупнозернистые с крупными н мелкими заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;

     д) условиям твердения — бетон естественного твердения; бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; подвергнутый автоклавной обработке при высоком давлении.

     Сокращенное наименование бетонов, применяемых для несущих железобетонных конструкций, установлено следующее:

     1. тяжелый бетон — бетон плотной структуры, на плотных заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения;

     2. мелкозернистый бетон — бетон плотной структуры, тяжелый, на мелких заполнителях, на цементном вяжущем при любых условиях твердения;

     3. легкий бетон — бетон плотной структуры, на пористых заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения.

     В качестве плотных заполнителей для тяжелых бетонов применяют щебень из дробленых горных пород песчаника, граната, диабаза и др. — и природный кварцевый песок. Пористые заполнители могут быть естественными — перлит, пемза, ракушечник и др. — или искусственными — керамзит, шлак и т. п. В зависимости от вида пористых заполнителей различают керамзитобетон, шлакобетон, перлитобетон и т. д.

     3.2. Арматура

     Арматуру,   вводимую   в   бетонные  конструкции   для  восприятия растягивающих усилий (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии и растяжении), располагают главным образом в растягиваемых частях. В отдельных случаях арматуру применяют для усиления бетона против сжимающих усилий.

     Арматуру  подразделяют на рабочую, воспринимающую рабочие нагрузки, и распределительную, позволяющую распределить усилия между  рабочей арматурой. Арматуру используют также для восприятия усадочных, температурных, транспортных и других временных нагрузок.

     Арматура  должна надежно работать совместно  с бетонным камнем, ее прочностные  свойства должны полностью использоваться при работе под нагрузкой.

     В зависимости от технологии изготовления арматуру подразделяют на стержневую, изготовляемую горячей прокаткой  стали, и проволочную, получаемую волочением в холодном состоянии. Как стержневую, так и проволочную арматуру выпускают гладкой и периодического профиля для улучшения сцепления с бетоном. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Основные технологические процессы и оборудование

     Изготовление  железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические  процессы: 
 
 
 

     1. Подготовка арматуры

     Заготовка арматурной стали, поступающей в  бухтах, производится в автоматических станках, которые одновременно разматывают  бухты, выпрямляют прутки и режут  их на стержни необходимой длины.

     Проволока подается тянущими роликами, резка  — ножами по ходу движения без остановки. Очищают и правят проволоку в  быстровращающемся барабане. Проволока  проходит через отверстия в эксцентриковых плашках. При прохождении плашек проволока принимает форму волны, амплитуда которой регулируется перемещением плашек. Проволока выпрямляется в результате поочередного изгиба в различных направлениях и одновременного протягивания. 

     2. Опалубочные работы

     Термином  «опалубка» обозначают несущие, поддерживающие и формообразующие элементы из различных  материалов и разной конструкции, которые  после установки в рабочее  положение образуют форму для  укладки бетонной смеси, соответствующую  конфигурации и размерам конструкций. Эти конструкции изготовляют  непосредственно на месте их размещения в зданиях и сооружениях, на строительной площадке в отличие от форм, применяемых  для изготовления сборных железобетонных изделий на заводах и полигонах.

     Основное  назначение опалубки — придать нужную форму бетонной смеси до ее затвердения  и достижения бетоном требуемой  прочности после распалубки. Опалубка должна быть достаточно жесткой и  неизменяемой в рабочем положении, способной без сверхдопустимых  деформаций воспринимать технологические  нагрузки и давление бетонной смеси  при ее укладке и уплотнении. Кроме  того, опалубка в ряде случаев может  нести арматуру, закладные и другие детали. Опалубка во многом определяет также качество поверхности бетона, его прочность и другие свойства.

     Наиболее  часто для изготовления опалубки применяют сталь, древесину и  фанеру, а в последние годы —  пластмассы. Рациональными являются комбинированные -конструкции, в которых несущим и поддерживающим элементами служит металл, а в качестве палубы, соприкасающейся с бетоном,— пиломатериалы, водостойкая фанера, пластик. Достаточно часто применяют полностью металлическую опалубку. Однако металлическую опалубку в зимнее время нужно утеплять. Металлическую палубу целесообразно использовать для переоборудования опалубки в термоактивную.

     Полностью деревянные или фанерные опалубки, хотя и применяют (особенно широко первую), имеют ряд недостатков: большую  материалоемкость и невысокую оборачиваемость. По этим же причинам нецелесообразно  использование деревянных стоек  в качестве поддерживающих элементов  опалубки горизонтальных и наклонных  поверхностей. 

     3. Армирование

     Арматуру,   вводимую   в   бетонные  конструкции   для  восприятия растягивающих усилий (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии и растяжении), располагают главным образом в растягиваемых частях. В отдельных случаях арматуру применяют для усиления бетона против сжимающих усилий.

     Способ  предварительного натяжения арматуры применяют как в сборных, так  и в монолитных конструкциях и  сооружениях. В монолитном исполнении с предварительным натяжением арматуры бетонируют пролетные строения мостов, большепролетные балки и плиты перекрытий, контурные элементы оболочек и куполов, резервуары, высотные сооружения и др. Так, железобетонный ствол Останкинской телебашни был выполнен с предварительным натяжением вертикальной пучковой арматуры.

     Из  двух способов натяжения арматуры —  на упоры и на бетон — в монолитном строительстве наиболее широко распространен  последний.

     Для пропуска арматуры, напрягаемой на бетон, в нем устраивают специальные каналы. С этой целью перед бетонированием в опалубку устанавливают каналообразователи в форме стальных труб или стержней с наружной проволочной обмоткой и специальной смазкой или резиновые шланги с проволочным сердечником.

     Во  избежание сцепления с бетоном  стальные трубы или стержни через  каждые 15—20 мин поворачивают вокруг оси, а через 2—4 ч после окончания  бетонирования их извлекают. При  использовании резиновых    каналообразователей  через 2—4 ч извлекают  проволочный сердечник, а затем резиновый шланг. Извлекаемые  каналообразователи (трубы и шланги)  применяют при длине канала до 6 м.

     В крупноразмерных конструкциях (пролеты  мостов, большепролетные балки) каналы устраивают путем закладки гофрированных  стальных трубок ( 6-11), которые остаются в бетоне.

     По  достижении бетоном проектной прочности  через каналы протягивают арматуру в виде пучков высокопрочной проволоки  или стальных канатов. Натягивают арматуру гидравлическими домкратами одиночного или двойного действия. 

     4. Бетонирование

     Для приготовления бетонов, отвечающих современным требованиям, необходимы высококачественные цемент и заполнители.

     В современных условиях бетонные смеси  готовят на районных или центральных  заводах товарного бетона. Как  исключение, их получают на смесительных установках, располагаемых вблизи от места укладки бетона.

     Способ  транспортирования бетонной смеси  к месту ее укладки выбирают с  учетом расстояния строительной площадки от завода, вида бетонируемого сооружения, наличия транспортных средств и  механизмов, свойств бетонной смеси.

     В этот технологический процесс входят следующие операции: загрузка бетонной смеси в транспортные средства из бункера бетоносмесительной установки; перевозка ее на объект; перегрузка в раздаточные емкости (бадьи  или бункера); подача и распределение  в блоке бетонирования. Блоком бетонирования  называют подготовленную к укладке  бетона конструкцию или ее часть  с установленной опалубкой, смонтированной арматурой и закладными деталями. 

     5. Уход за твердеющим бетоном

     В процессе твердения в бетоне протекают  реакции гидратации, в ходе которых  минералы цемента, взаимодействуя с  водой, образуют новые соединения. Обезвоживание  бетона в ранние сроки в результате испарения может замедлить или  прекратить процесс твердения и  привести к недобору прочности, а  также вызвать большие его  усадки и растрескивание.

     При относительной влажности не менее 90% и положительной температуре 20 (±2)° длительность твердения бывает большей, поскольку вода проникает  в зерна цемента постепенно.

     Под уходом за бетоном понимают обеспечение  нормальных тем-пературно-влажностных условий для его твердения. Способы ухода за бетоном зависят от вида конструкций, типа цемента, местных и климатических условий и т. п. За бетонами на медленно твердеющем цементе продолжительность ухода должна быть не менее 14 сут, на обычном портландцементе — 7 сут, на быстротвердею-щем (глиноземистом)—2—3 сут. Время ухода увеличивают при жаркой и сухой погоде.

     Твердение бетона всегда сопровождается изменением его объема. В результате усадки, которая увеличивается при быстром  высыхании бетона, на его поверхности  появляются мелкие трещины. В массивных  конструкциях образование трещин может  быть вызвано также неравномерным  разогревом в результате экзотермического тепловыделения. При обильном увлажнении бетона во время ухода снижается  вероятность появления температурно-усадочных  трещин.

     Открытые  поверхности свежеуложенного бетона укрывают мешковиной, рогожами, влажными опилками или песком и начинают увлажнять  не позже чем через 10—12 ч, а в  жаркую и ветренную погоду — через 2—3 ч после завершения бетонирования. Увлажнять бетон рекомендуется разбрызгиванием струи через распылитель. Недопустимо размывать свежеуложенный бетон сильной струей воды. Периодичность поливки днем и ночью должна обеспечивать постоянное влажное состояние бетона.  

     6.  Распалубливание конструкций

     В комплексном технологическом процессе по возведению монолитных конструкций  съем опалубки (распалубливание) является одной из важных и трудоемких операций. При конструировании и установке опалубки необходимо предусматривать, чтобы ее можно было снять легко и просто.

     Распалубливание конструкции следует производить аккуратно, с тем, чтобы обеспечить сохранность опалубки для повторного применения, а также избежать повреждений бетона. Распалубливание начинают после того, как бетон наберет необходимую прочность. Не следует задерживать снятие опалубки, так как это снижает ее оборачиваемость.

     Снимать боковые элементы опалубки, не несущие  нагрузок, можно лишь после достижения бетоном прочности, обеспечивающей сохранность углов, кромок и поверхностей. Боковые щиты фундаментов, колонн, стен, балок и ригелей снимают через 8—72 ч. Эти сроки устанавливают  на месте в зависимости от вида цемента и температурно-влажностного режима твердения бетона.

     Несущие элементы опалубки снимают после  достижения бетоном прочности, обеспечивающей сохранность конструкций. Эта прочность  при фактической нагрузке менее 70% от нормативной составляет: для  плит пролетом до 3 м и несущих  конструкций пролетом до 6 м — 70%, для конструкций с пролетами  более 6 м и конструкций с напрягаемой  арматурой — 80% от проектной. Если фактическая нагрузка более 70% нормативной, несущую опалубку снимают после того, как бетон таких конструкций наберет проектную прочность.