Железобетонные изделия: особенности и сферы использования
Сложно посчитать, сколько разных материалов используется в строительстве. Одни предназначены для фундамента, другие для стен, третьи для внутренней и наружной отделки. Один из них — железобетон, из которого изготавливают изделия, известные своей прочностью и надежностью. Из них делают потолки, полы, перекрытия и многие другие элементы зданий. Рассмотрим подробнее особенности ЖБИ и их преимущества перед другими строительными материалами.
Что такое ЖБИ
Согласно словарям, железобетонные изделия — это элементы, которые используют при строительстве зданий и сооружений. Их изготавливают из железобетона, представляющего собой соединение армированной стали и бетона. Производство всех без исключения видов ЖБИ строго регламентируется ГОСТом. В этом документе прописаны все требования, которым они должны соответствовать.
В состав железобетона, из которого изготовлены ЖБИ, входят такие компоненты:
- вода;
- цемент;
- песок/щебень;
- арматура.
В процессе соединения воды с цементом происходит реакция, результатом которой является образование твердого цементного камня. Песок со щебнем в реакции не участвуют, но тоже играют важную роль. От размера крупинок или камней зависят свойства раствора.
Арматура в ЖБИ бывает 2 видов:
- Монтажная. Ее устанавливают в нижней части блока. Это своеобразная опора арматуры второго вида, закладных элементов, монтажной петли и т.д.
- Рабочая. Можно сказать, что это основа изделия, от которой зависит его жесткость и прочность.
Внутри конструкции арматура располагается по заранее составленным схемам.
Как изготавливают ЖБИ
Производство любого вида железобетонных изделий проводится по единой технологии и состоит из нескольких этапов. Их очередность выглядит так:
- В заранее подготовленную форму для заливки устанавливается металлический каркас. Она может стоять на специальных стендах или на конвейере.
- Следом заливают теплый раствор.
- Проводится уплотнение, благодаря которому выходит лишний воздух.
- Форму вместе с бетоном помещают в тепловую камеру с температурой около 80-95℃ и оставляют там на 8-12 часов. За это время бетон успевает набрать примерно 75% прочности. В обычных условиях на это ушло бы минимум 4 недели.
- Готовое изделие вынимают из формы, арматуру ужимают.
По окончании рабочего процесса специалисты изымают несколько изделий из партии и отправляют на проверку. Если они на 100% соответствуют ГОСТу, партия получает все необходимые сопроводительные документы и отправляется на продажу.
Производство элементов, имеющих цилиндрическую форму, выглядит немного по-другому. В этом случае используют центрифужный метод. Что это значит?
- Полуформу изделия закрепляют на центрифуге.
- На ней фиксируют стальные прутья, соединенные друг с другом стальной проволокой. Это каркас. Прутья могут быть напряженными или нет.
- Полуформу заполняют раствором и закрывают второй частью.
- Включают центрифугу. За счет центробежной силы бетон равномерно распределяется по внешним краям формы, заполняя весь ее объем.
- Последний этап — сушка в специальной печи.
Как и в предыдущем случае, несколько изделий берут на проверку.
Классификация железобетонных изделий
Система классификации ЖБИ довольно обширна. Есть несколько параметров для разделения их на виды. Так, например, в зависимости от типа армирования существуют такие изделия:
- С обычным армированием. Здесь арматура играет роль элемента, усиливающего прочность конструкции в целом. Готовое изделие действительно отличается прочностью и устойчивостью к механическим нагрузкам. Однако она не обеспечивает защиту от появления трещин при максимальном растяжении бетона. А это значит, что со временем изделие может разрушиться, поскольку в трещины попадает вода, провоцирующая коррозию металла.
- С напряженной арматурой. Суть технологии заключается в следующем: арматуру предварительно натягивают, используя гидравлический домкрат, а после заливки раствором, отпускают. Результат — повышенная прочность, жесткость и устойчивость к деформации благодаря уплотнению бетона одновременно со стягиванием металлических прутьев.
Изделия второго типа изготавливают в больших количествах, поскольку они обладают длительным сроком службы, прочностью и устойчивостью к различным повреждениям.
Второй параметр для разделения — объемный вес бетона. Он делит все существующие ЖБИ на такие виды:
- Из особо тяжелых бетонов с весом больше 2 500 кг/м3.
- Из тяжелых бетонов с весом 1 800-2 500 кг/м3.
- Из легких ячеистых бетонов с весом 500-1 800 кг/м3.
- Из очень легких бетонов весом менее 500 кг/м3.
Еще один параметр, на основе которого проходит классификация, — назначение. Выделяют ЖБИ для строительства жилых домов, промышленных зданий, инженерных сооружений и общего назначения.
Виды ЖБИ в зависимости от формы и сферы применения
Существуют плиты, фермы, сваи, опоры и т.д. Каждый вид имеет свои особенности и характеристики. Рассмотрим виды ЖБИ, которые используют чаще всего.
Плиты
По праву считаются одним из самых востребованных строительных материалов. Их используют для строительства пола и потолка, а также различного рода перекрытий. Внутри плиты полые, благодаря чему имеют меньший вес, в сравнении с другими конструкциями, и дают возможность прокладывать различные коммуникации. Обычно это проводка для потолочного освещения, кабеля для сигнализации, телевидения или интернета.
Перевозят железобетонные плиты только в лежачем положении. Их укладывают сверху на деревянные подставки, благодаря которым смягчаются толчки, без которых не обходится ни одна поездка. Погрузка/разгрузка производится с помощью специальных петель, изготовленных из стальной проволоки и прикрепленных к каркасу.
Фермы
Это элементы, из которых делают перекрытия больших по площади зданий и строений, например, производственных цехов, торговых комплексов, крытых стадионов и т.д. По внешнему виду они представляют собой изделий в форме арки или прямоугольника с дополнительными решетками жесткости. Для изготовления ферм используют тяжелый или легкий бетон.
На строительную площадку железобетонные фермы перевозят исключительно в вертикальном положении. Причем между двумя отдельными фермами устанавливают деревянные прокладки.
Балки, ригели
Так называют элементы, главная задача которых — соединять между собой вертикальные конструкции. Сами же они располагаются горизонтально. Балки и ригели соединяют колонны, подвесы, стены, перегородки. Они бывают одно и двухскатными, а также в форме прямоугольника.
Перевозят ЖБИ такого типа так, чтобы они лежали на боковой стороне. Плашмя их складывать категорически запрещено.
Сваи
Делятся на несколько подвидов в зависимости от конструкции. Первый — набивные. Их изготавливают сразу на месте строительства и устанавливают в предварительно подготовленные ямы. Второй — монолитные. Изготавливают на производстве, например, на заводе. Устанавливают на стройплощадке с помощью молота. Третий подвид — пустотные сваи. По внешнему виду напоминают обсадную трубу. После фиксации внутрь заливают бетон.
Опоры
Представляют собой изделия, которые используют для поддержания линий электропередач и связи. Их более известное название — бетонные столбы. Отличаются друг от друга сечением. Оно может быть квадратным, трапециевидным и круглым. Опоры с круглым сечением обычно полые внутри.
Перевозят столбы в лежачем положении с деревянными прокладками между ними.
Колонны
Считаются несущими элементами здания или строения. Однако часто применяются и в качестве декора. Внешне очень напоминают бетонные столбы, но отличаются от них сечением. У колонн оно может быть либо круглым, либо квадратным. Перевозят их так же, как и предыдущий вид ЖБИ.
Объемные блоки
Это готовое помещение без отделки. Такие железобетонные изделия чаще всего используют для строительства жилья. И это очень выгодно, поскольку снижаются трудозатраты и сокращается время, которое могло бы быть потрачено на стройку. Блоки могут стоять отдельно или быть объединены в большую конструкцию.
Виды железобетонных конструкций
Под железобетонными конструкциями подразумевают изделие, состоящее из соединенных между собой элементов, в том числе, плит, колонн, балок и т.д. Они бывают 3 видов:
- монолитные;
- сборные;
- сборно-монолитные.
Монолитные конструкции нашли свое применение сразу в нескольких сферах. Это и военная, и жилая, и промышленная. Процесс их изготовления предельно прост. Сначала создается металлический каркас. По нему выставляют опалубку, внутрь которой, используя шланг, заливают раствор с нужными характеристиками.
Такие конструкции можно делать даже в домашних условиях, например, при строительстве фундамента для дома. Для того, чтобы он был прочным и надежным, арматуру вяжут в форме куба. После ее укладывают в подготовленную траншею и заливают бетоном.
Сборные железобетонные конструкции известны еще со временем СССР. Именно с их помощью построены жилые дома, так называемые «брежневки». По сути, это обычный блочный дом, собранный, подобно конструктору.
Технология строительства подразумевает производство всех необходимых деталей на заводе. После плиты, колонны и перекрытия транспортируют на строительную площадку и уже на месте по схеме собирают в единое целое.
Сборно-монолитные конструкции используют для возведения мостов. Монолитными частями здесь являются опоры. Все остальное — сборные детали, собранные на заводе. Для повышения прочности и надежности моста в железобетон добавляют пластмассу и другие материалы, которые повышают устойчивость к механическим нагрузкам.
Сферы применения
То, где используют тот или иной вид ЖБИ, определяется их свойствами, характеристиками, формой, размерами и т.д. Приведем примеры:
- Плиты нужны для сооружения перекрытий в домах, коттеджах, невысоких зданиях. Многопустотные изделия пригодятся при оборудовании несущих конструкций при капитальном строительстве зданий.
- Блоки используют для возведения зданий различного назначения. Также из них строят подвалы, фундамент, стены.
- Балки также применяют при капитальном строительстве. Из них делают перекрытия, оконные, дверные проемы. Эти элементы повышают прочность здания в целом, поскольку принимают часть оказываемой на него нагрузки.
Также существуют железобетонные кольца, которые нужны для строительства колодцев, системы канализации и связи, газоснабжения.
Преимущества и недостатки ЖБИ
Как любой другой строительный материал, железобетонные изделия имеют свои плюсы и минусы. К первым относятся:
- Долговечность. Под этим понятием подразумевается срок службы конструкции без деформаций, повреждений и аварийных ситуаций.
- Характеристики. Речь идет о высоком пределе прочности на сжатие у бетона и способности стальных элементов выдерживать растяжение. Соединение этих характеристик делает ЖБИ устойчивыми к любым по силе механическим воздействиям.
- Устойчивость к землетрясениям. Независимо от того, монолитная это конструкция, сборная или смешанная, она имеет хорошую жесткость. Благодаря этому строение в целом способно выдержать подземные толчки.
- Пожарная безопасность. Бетон относится к материалам, которые не воспламеняются, легко выдерживают высокие температуры и замедляют распространение пожара. Этими свойствами он отчасти обязан добавкам, таким, как щебень, базальт и т.д.
- Устойчивость к негативному воздействию окружающей среды. Железобетонные изделия чаще всего находятся под открытым небом, а значит, сталкиваются с перепадами температуры, осадками, повышенной влажностью и т.д. Но при этом они не меняют характеристики. Это возможно благодаря тому, что металлические детали надежно защищены бетонным слоем. Также ЖБИ устойчивы к гниению, появлению плесени и грибков.
- Технологичность, универсальность. Развитие технологий позволяет создавать изделия любой формы и назначения.
Из недостатков ЖБИ особенно выделяются массивность, низкая звукоизоляция, появление трещин при эксплуатации или в процессе установки.
Особенности выбора и характеристики
Для того, чтобы не ошибиться с выбором, нужно обращать внимание на характеристики тех или иных изделий. Главная из них — прочность на сжатие. Именно этот показатель используется для разделения бетона на разные марки. При маркировке железобетонных изделий он обозначается буквой М. Далее идут цифры, сообщающие, сколько килограмм сможет выдержать 1 см2 бетона. Вариантов всего 17.
Еще одна важная характеристика — устойчивость к растяжению, обозначаемая как ВТ и устойчивость на изгиб с маркировкой BTb. Также важно учитывать класс морозостойкости. Он говорит о том, сколько циклов замораживания и размораживания способно выдержать изделие без утраты своих свойств. Обозначается морозостойкость буквой F.
Еще один момент, который нельзя упустить, — водонепроницаемость. Она определяет количество воды, которое выдержит ЖБИ без утраты герметичности.
На что еще нужно обращать внимание при выборе железобетонных изделий и конструкций? На их внешний вид. На поверхности не должно быть никаких дефектов. Важно, чтобы арматура не выступала из бетона, монтажные петли были на своем месте, отсутствовали трещины.
Правила безопасности при работе с ЖБИ
Согласно нормативным актам и документам по технике безопасности, работать с железобетонными изделиями могут лица, достигшие совершеннолетия и получившие профессиональное образование в данной сфере. Важно, чтобы у них не было противопоказаний к работе.
Для защиты здоровья монтажники должны использовать специальную одежду:
- защитный костюм с 3 степенью защиты;
- рукавицы;
- полусапоги с нескользящей подошвой;
- очки;
- сигнальный жилет;
- предохранительный пояс.
Если производятся работы по забивке свай, дополнительно понадобятся защищающие от шума наушники с креплением к каске и защитные щитки.
Во время установки ЖБИ монтажники должны находиться на прочно закрепленных конструкциях. Для того, чтобы пройти на них, устанавливают лестницы, трапы или мостики. Если есть необходимость в использовании навесных площадок и лестниц, закреплять их нужно до того, как начнется рабочий процесс.
Если возникает какая-то аварийная ситуация, о ней нужно сразу же сообщить руководителю стройки. Речь идет об обнаружении неисправности погрузочной или подъемной техники, неустойчивости навесных площадок. Также руководителю нужно сообщать о прекращении работ вследствие неблагоприятных погодных условий.
Итого, железобетонный изделия — незаменимый материал на любой строительной площадке. Это легко объяснить его свойствами и характеристиками. Чтобы готовое здание или строение прослужило как можно дольше, при выборе ЖБИ важно учитывать их характеристики. И не только их. Стоит обратить внимание на климатические условия местности, где эти изделия будут находиться.
На прочном основании. Особенности усиления фундаментов
Современные технологии позволяют эффективно усилить фундамент. Выбор оптимальной – зависит от конкретных задач.
Надежный фундамент отвечает за безопасность эксплуатации всего здания. Соответственно, конструкция должна быть особо прочной и долговечной. Тем не менее выявляются случаи, когда под зданиями, особенно возведенными очень давно, фундамент ослаблен и деформирован. Также встречаются прецеденты, когда проблемы в этой сфере обнаруживаются под новыми домами и даже при нулевом цикле строительных работ.
В настоящее время появилось множество современных технологий, позволяющих быстро диагностировать состояние фундаментов, выявить дефекты и повреждения. Разработаны и используются эффективные новые методы усиления и укрепления этих конструкций. Некоторые из них позволяют работать без нарушения внешнего вида и конструктивных особенностей здания.
На начальном этапе
По словам генерального директора Ikon Development Антона Детушева, если говорить непосредственно о нулевом цикле, то чаще всего усиление фундаментов необходимо в случаях, когда были допущены технические ошибки при проведении изыскательских и проектных работ. Также оно требуется при возобновлении строительства на объектах, которые не были должным образом законсервированы и защищены от внешних воздействий. В том числе, когда были выявлены нарушения при возведении дренажей, повлекшие за собой образование пустот вследствие суффозии (вымывание грунтов из-под подошвы фундамента) или иных техногенных процессов, связанных с подвижкой грунтов (проседание, пучение, выветривание и т. д.).
Инженер компании «Строительный контроль» Евгений Пономарёв приводит пример, когда на нулевом цикле строительства требуется усилить свайный с монолитным ростверком фундамент. Такие могут понадобиться из-за особенности грунтов, которые из-за своей подвижности могут меняться с момента проведения инженерных изысканий до начала строительства. «На основании инженерно-геологических изысканий выполняется проектирование свайного фундамента. В документе указывается длина, сечение и шаг свай. Однако данных изысканий бывает недостаточно – и принятые проектные решения необходимо проверять в процессе работ. Поэтому при устройстве свайного фундамента производятся полевые испытания грунтов динамической нагрузкой, при которых определяется параметр, называемый отказом, проводятся статические испытания свай, выясняется их несущая способность. Если результаты этих испытаний не соответствуют проектным данным и нормативным требованиям, то принимается решение об усилении фундамента. В частности, технология усиления предполагает применение свай с большей длиной и (или) большего поперечного сечения. Также возможно использование свай-дублёров, в определенном шаге от конструкции, показавшей неудовлетворительные значения при испытаниях», – рассказывает он.
Рациональный выбор
Эксперты отмечают, что в разных условиях оптимальны различные методы усиления несущих конструкций. Необходимо учесть характеристику почвы, стоящие рядом объекты недвижимости и коммуникации и многое другое.
По словам главного архитектора ГК «КВС» Надежды Виролайнен, чаще всего требуется усиление фундаментов уже существующих, а не строящихся зданий. В частности, такие работы проводятся на объектах реконструкции, где необходимо укрепить старые конструкции или где идет перестройка дома и предполагается увеличение статической нагрузки. Усиление фундаментов старых зданий может также понадобиться, когда они были повреждены из-за проведения рядом других строительных работ.
«Методы зависят от типа фундамента и характеристик грунтов. Может, например, происходить погружение дополнительных свай (набивных, буроинъекционных и других). Локальный ремонт может выполняться саморасширяющимися ремонтными составами. При недостаточной несущей способности элементов фундаментов делают увеличение сечения «добетонированием» с армированием и анкеровкой арматуры. При необходимости усиливать столбчатые или ленточные фундаменты на некоторых объектах выполняются обоймы из прокатных металлических профилей, пластин. При изменении конструктивной схемы реконструируемого здания может выполняется устройство новых элементов – фундаментных плит, балок и др.», – рассказывает Надежда Виролайнен
По мнению руководителя конструкторского отдела компании «Метрополис» Алексея Кущенко, самыми распространенными методами усиления грунтов можно считать переопирание здания на сваи и закрепление грунтов в основании фундамента. Они проводятся совместно с работой по устранению последствий физического износа фундаментов в виде цементного инъектирования тела фундаментов, устройства различных обойм и т. п. «Примером подобного подхода могут служить работы на объекте культурного наследия в центре Москвы. Реконструкция подразумевала увеличение нагрузок на фундаменты при значительном заглублении подземной части здания. Проектом предусмотрено переопирание несущих колонн и стен здания на грунтоцементные сваи диаметром 600 мм, армированные стальными трубами диаметром 140 мм. Выполнению свайных работ предшествовало восстановление физической целостности фундаментов путем вычинки поврежденных мест, инъектирования тела фундаментов и, в отдельных местах, устройство металлических обойм», – добавил он.
Как в случае усиления фундаментов простой цементацией, так и в случае иньектирования важен качественный строительный материал. Технический специалист корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Антон Ружило отмечает, что для того, чтобы повысить эффективность процесса гидратации цемента, создать более плотную структуру бетона и, таким образом, улучшить прочностные показатели конструкции, рекомендуется использовать специальные добавки. «Это в равной степени касается и заливки нового фундамента, и струйной цементации. Применение добавок оказывает положительное влияние на такие физико-механические свойства бетона и раствора, как морозостойкость, водонепроницаемость, прочность и удобоукладываемость», – подчеркнул специалист.
Кстати
Иньектирование фундаментов можно проводить в стесненных условиях. Кроме того, не требуется вскрывать площадку вокруг здания и на месте строительства, углублять котлован и делать дополнительные траншеи.
С учетом местных особенностей. Специфика инженерно-гидрометеорологических изысканий
Бывали случаи, когда после проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий (ИГМИ) корректировалась локация строительства или вовсе сворачивался проект. Почему это так важно?
Наряду с геологическими, экологическими исследованиями ИГМИ помогают раскрыть особенности территории, на которой планируется построить здание, сооружение или линейный объект.
Следуя по этапам
По словам специалистов, состав, объем и виды ИГМИ регламентируется требованиями действующих нормативных документов (СП 47.13330.2016, СП 11-103-97, СП 33-101-2003). Работы выполняются в соответствии с техническим заданием и программой ИГМИ, представленной в приложении к отчету.
Главный гидролог ЗАО «ЛенТИСИЗ» Ольга Ходкина отмечает, что ИГМИ проводятся в три этапа. Первый – подразумевает подготовительную работу. Он включает в себя изучение планового материала на предмет достаточности для снятия расчетных морфометрических характеристик в районе проведения работ. Второй этап – это полевые изыскания на местности. Проводится комплекс гидрографических, гидрометрических и морфометрических работ. Они выполняются с целью получения исходной информации для расчетов уровней водотока, оценки русловых деформаций и других гидрологических характеристик. «Третий этап – это камеральная работа. Она выполняется по завершении полевых исследований, с использованием полученных материалов. Включает в себя необходимые гидрологические расчеты, составление текстовых и графических приложений, нанесение гидрологической информации на топографические профили и планы, составление технического отчета по ИГМИ или главы в комплексном отчете по изысканиям», – поясняет она.
В целом, как добавляет эксперт, ИГМИ позволяют учесть ряд факторов, серьезно влияющих на надежность и жизнеспособность будущего объекта, а также учесть его влияние на окружающую среду.
Территориальная специфика
Проведение ИГМИ особенно важно для территорий Петербурга и Ленобласти. Местность имеет влажный переменчивый климат (негативно влияющий на состояние зданий, сооружений, дорог), болотистую почву, множество водных объектов. Все это необходимо учитывать при проектировании и строительстве, чтобы избежать подтопления участков, домов, трасс во время таяния снегов, паводков и пр. Собственникам объектов недвижимости важно не забывать, что грунтовые воды могут привести к разрушению фундаментов, что чревато серьезными проблемами.
Действующие нормативы по определению гидрометеорологических характеристик разработаны преимущественно для естественных условий, рассказывает заведующий отделом прогнозирования гидрологических процессов и экспериментальных исследований ФГБУ «Государственный гидрологический институт» Михаил Марков. В основе их лежит представление о стационарности или цикличности природных процессов. Вместе с тем на эти процессы существенно могут влиять антропогенные факторы, а в последнее время и климатические изменения. Это необходимо учитывать в изысканиях для Петербурга и Ленобласти, особенно для урбанизированных территорий.
В настоящее время в Северной столице ИГМИ готовы делать десятки различных организаций. Многие из них используют в своей деятельности технологии, автоматизирующие рабочие процессы, а также оборудование, упрощающее проведение полевых работ. В частности, специалисты проводят дистанционный осмотр местности с помощью беспилотных летательных аппаратов, геодезической спутниковой аппаратуры с контроллером.
По словам Михаила Маркова, стоимость ИГМИ зависит от состава и объема необходимой гидрометеорологической информации. «Она определяется в зависимости от вида и назначения сооружений, их уровня ответственности, стадии проектирования, а также гидрологических и климатических условий района (площадки, трассы) строительства. По опыту нашего института, стоимость ИГМИ варьируется от 25 тыс. рублей за справку по какому-либо одному параметру до 3–10 млн и более при гидрометеорологическом обосновании проектирования дорогостоящих объектов, подобных АЭС или комплексу защитных сооружений от наводнений», – добавил он.
Мнение
Ольга Ходкина, главный гидролог ЗАО «ЛенТИСИЗ»:
– Стоимость гидрометеорологических изысканий определяется, в первую очередь, исходя из поставленной задачи, объема предстоящих работ, а также их сложности, видов используемого оборудования. В среднем она начинается от суммы в несколько десятков тысяч рублей для площадок, не попадающих в водоохранную зону, и выше – для участков, расположенных в непосредственной близости к водотокам и водоемам. На цену также будут влиять изученность района работ, площадь участка обследования. При проведении изысканий для строительства линейного объекта (газопровода, линии электропередач, автомобильной трассы) также учитываются пересекающие водные переходы. Стоимость услуг будет начинаться от суммы в 100 тыс. рублей.
Михаил Марков, заведующий отделом прогнозирования гидрологических процессов и экспериментальных исследований ФГБУ «Государственный гидрологический институт»:
– ИГМИ проводятся во всех случаях, когда проектируемые инженерные объекты должны быть устойчивы к воздействиям гидрометеорологических факторов и гарантированно обеспечены водными и климатическими ресурсами с учетом экологических и иных ограничений, связанных с обеспечением благоприятных условий проживания, труда и отдыха населения. Заказчиками ИГМИ могут быть разработчики градостроительной документации, инвестиционные компании, проектные организации, органы исполнительной власти, экспертные сообщества, экологические организации и физические лица.