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.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.
С точностью до миллиметра. Лазерное сканирование в геодезии
Лазерное сканирование, несмотря на необходимость использования сравнительно дорогостоящего оборудования, все активнее применяется в геодезии, проектировании и строительстве сооружений.
Технологии проведения инженерных изысканий не стоят на месте. Специалисты рынка считают, что в настоящее время одним из самых быстрых и точных методов получения характеристик о сооружении и месте, где оно будет или уже расположено, является лазерное сканирование. Применять в России эту технологию в единичных случаях начали 10–15 лет назад. Сейчас лазерное сканирование уже распространено, хотя чаще всего специалисты используют более традиционные приборы.
Практично и выгодно
Руководитель направления капитального строительства IТ-компании КРОК Анна Фейнберг отмечает, что принцип технологии лазерного сканирования заключается в измерении расстояния от сканера до поверхности объекта и формировании на основе этого облаков точек с пространственными координатами. «Современные модели лазерных сканеров позволяют вести съемку со скоростью более миллиона точек в секунду и высокой точностью. В результате получается цифровая копия объекта, что позволяет использовать полученные данные для создания обмерных чертежей. Также это позволяет создать цифровую модель здания. Технология лазерного сканирования довольно популярна, поэтому, например, в Москве, проблем с тем, чтобы найти необходимое оборудование, не возникнет. При этом не все компании обладают компетенциями, позволяющими построить на основе облаков точек BIM-модель здания и затем вести в едином информационном пространстве работы, связанные с модернизацией и эксплуатацией здания», – добавляет она.
Именно возможность создания трехмерной цифровой визуализации, с последующим использованием в связке с BIM-технологиями, считает основным преимуществом лазерного сканирования генеральный директор компании «КБК Проект» Василий Костин. «Лазерное сканирование – это прежде всего сокращение сроков работ при увеличении точности. Что особенно важно при реализации новых проектов с точной географической привязкой. При этом в сравнении с традиционными методами экономическая выгода от использования технологии составляет 40–80%», – отмечает он.
Полевое лазерное сканирование, применяемое в геодезии, проектировании и строительстве, можно подразделить на три подвида: наземное, мобильное, воздушное. Выбор производят специалисты, в зависимости от особенностей работ.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев отмечает, что наиболее широкое распространение получило наземное лазерное сканирование, в связи с универсальностью и простотой метода, разнообразием и более низкой ценой оборудования. Оно наиболее активно используются в строительстве (строительный контроль, авторский надзор), ведении маркшейдерских работ (подсчет объемов, регулярные замеры и съемки), осуществлении реконструкции геометрически сложных объектов наследия.
«Ручные сканеры получили широкое распространение при исследовании протяженных объектов, а также небольших закрытых помещений, складов. Воздушное лазерное сканирование имеет самую высокую стоимость оборудования при существенных рисках поломок. Поэтому большого распространения оно пока не получило. Но исследовательско-конструкторские центры активно ведут работы по удешевлению такого оборудования, и в дальнейшем оно может практически полностью вытеснить аэрофотогеодезию с рынка», – прогнозирует Сергей Лазарев.
Широкий выбор
В настоящее время производителями отраслевых систем лазерного сканирования являются только зарубежные компании. На рынке представлены такие бренды, как Leica, Trimble, Topcon, Z+F, Riegl, Faro и др. В силу изначальной сравнительно высокой стоимости этой техники многим геодезическим и проектным организациям, особенно небольшим, она оказалась не по карману. Но в последние три-четыре года предыдущие линейки приборов подешевели и стали доступнее. Кроме того, на рынке практикуется аренда или покупка бывшего в употреблении лазерного оборудования.
Ценовые сегменты очень разные и зависят от предъявляемых к технике требований, рассказывает Сергей Лазарев. К примеру, наземный лазерный сканер Leica BLK360 имеет низкие точностные характеристики, невысокую дальность и соответственную низкую цену, порядка 2 млн рублей. Наиболее точный и «дальнобойный» (до 1 км) сканер Leica ScanStation P50 стоит уже около 15 млн. Необходимо также учитывать и цену программного обеспечения для обработки данных, она варьируется от 100 тыс. до 2 млн рублей. «На мой взгляд, наиболее технологичным оборудованием на рынке сегодня является наземный лазерный сканер Leica RTC360. Этой весной должна выйти на рынок новинка – Trimble X7, представленная в 2019 году на выставке InterGeo. Предположительно, она будет иметь более низкую стоимость при сравнимых характеристиках и сможет составить конкуренцию», – считает эксперт.
По мнению ведущего специалиста ООО «Геодезические приборы» Григория Жукова, лазерный сканер GLS-2000 японской компании Topcon, благодаря своим характеристикам и стоимости, на сегодняшний день является одним из наиболее универсальных и распространенных решений для лазерного сканирования. «Помимо высокой скорости, точности, возможности работы при минусовых температурах, прибор обладает большой дальностью съемки – до 350 м. Это делает его универсальным при выполнении самых разных работ. Такая особенность позволяет легко применять этот сканер при съемке городских территорий и насыщенных объектами промышленных зон, а также для съемки фасадов зданий, архитектурных памятников и многого другого. Прибор автономен и не требует дополнительных средств управления и сохранения данных. Все установки сканирования выполняются через встроенную панель управления, а данные накапливаются на обычной карте памяти стандарта SD», – добавил он.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Главной технологической задачей геодезиста является предоставление достоверной и максимально полной информации о положении объекта в пространстве и его геометрических характеристиках. Основным видом оборудования, позволяющим в максимально быстрые сроки собирать большой объем информации, являются именно лазерные сканирующие системы. Они позволяют получить облако точек, в котором можно отследить огромное количество параметров исследуемого объекта.
Григорий Жуков, ведущий специалист ООО «Геодезические приборы»:
– Внедрение технологии лазерного сканирования позволяет получить массу преимуществ по сравнению с традиционными методами съемки. Основными ее достоинствами являются высокая скорость выполнения измерений, детальность съемки, а также полнота и точность получаемых результатов. Можно с уверенностью сказать, что эта технология открывает новые возможности для работы и дает необходимую информацию для развития современного метода трехмерного проектирования объектов.