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.
BetON conf: эффективная площадка для обмена опытом
На VIII Международной конференции BetON conf, проведенной компанией «Полипласт» в Москве, эксперты обсудили актуальные вопросы внедрения современных технологий в производстве бетона и химических добавок.
Форум собрал более двухсот специалистов из России, Германии, Украины, Казахстана и Белоруссии. Среди них – представители ведущих производителей товарного бетона и ЖБИ, отраслевых общественных организаций и вузов.
Стоит отметить, что с этого года данное мероприятие (ранее оно называлось Всероссийская конференция производителей бетона) обрело новое название: BetON conf. Оно подчеркивает его новый международный уровень, еще более объемное и насыщенное содержание.
Открыла конференцию заместитель генерального директора по сбыту и маркетингу ООО «Полипласт Новомосковск» Юлия Кабанова. Она подробно рассказала о текущей деятельности компании, новых продуктах и задействованных технологиях. Юлия Кабанова подчеркнула, что в настоящее время «Полипласт» является лидером в производстве химических добавок для бетона.
Начальник строительной лаборатории НТЦ АО «ГК Полипласт» Ирина Вовк выступила с докладом о последних изменениях в ГОСТ для бетонной отрасли. Информация о нормативных новшествах вызвала большой интерес как производителей, так и потребителей бетонной продукции. Директор НТЦ АО «ГК Полипласт» Анатолий Вовк рассказал о работе возглавляемого им Научно-технического центра компании, особенностях применения добавок в бетон на объектах и площадках. Заместитель руководителя НТЦ ООО «Полипласт Северо-Запад» Наталья Калиновская продолжила тему новых разработок компании. В своем докладе она презентовала решения для дорожного и аэродромного бетона.
С большим интересом все участники конференции выслушали сообщение профессора, директора Института органической химии Мюнхенского технического университета Йохана Планка. Он рассказал о современных технологиях производства бетона и химических добавок в него, которые сейчас применяются за границей. Некоторые технологические решения, задействованные в зарубежных странах, стали открытием для российских компаний. Исполнительный секретарь НП «Союз производителей бетона» Олег Сухарев в своем докладе представил новые вводные о порядке декларирования бетона. Они должны помочь повышению качества строительных материалов.
Отдельный блок конференции был посвящен цементу. В его рамках выступили представители компаний «Евроцемент Групп», «Хайдельберг Цемент», «ЛафаржХолсим». Они рассказали о перспективах развития отрасли и презентовали свои новинки.
Все участники BetON conf высоко оценили прошедшее мероприятие. Они выразили надежду встретиться на этой площадке и в следующем году.
Стоит добавить, что в течение всего года компания «Полипласт», в том числе и в Санкт-Петербурге, проводила для представителей строительной отрасли семинары. Благодаря этим мероприятиям удалось очертить круг проблем, интересующих строителей, и подобрать соответствующую базу для выступлений экспертов.
Мнение
Александр Сурков, начальник отдела качества ООО «ЛСР. Бетон»:
– Хочется отметить выступление каждого докладчика. Было интересно и полезно узнать о последних изменениях в ГОСТ бетонной отрасли, разработках в области дорожного строительства, тонкостях производства самоуплотняющихся бетонов, что позволило проанализировать и свой подход к этому сегменту рынка. Также спикеры подняли наиболее актуальную тему для российского рынка бетона – проект ГОСТ Р «Оценка соответствия. Правила декларирования соответствия смесей и растворов строительных».
Можно точно сказать, что такие мероприятия необходимы, ведь они дают возможность пообщаться с коллегами из самых разных уголков нашей страны и зарубежья, перенять опыт и насытиться актуальной информацией.
Факторы энергоэффективности
Российские предприятия все активнее занимаются выпуском энергоэффективной продукции, при этом оптимизируют свои технологические решения для снижения потребления энергоресурсов.
По данным Минэкономразвития РФ, за последние три года объемы производства энергоэффективной продукции, применяемой в строительстве, ЖКХ и других отраслях, в стране выросли более чем на треть. В ведомстве, с февраля 2019 года курирующего сферы энергосбережения и энергоэффективности, тенденцию объясняют несколькими факторами. По мнению чиновников, объемы производства энергоэффективной продукции выросли благодаря действию федеральных и региональных программ, направленных на стимулирование ее выпуска, в том числе на уровне госзаказа. Второй фактор – технологический. Изготовление энергоэффективных продуктов способствует оптимизации на предприятиях самих производственных процессов, снижению потреблению ресурсов.
Компании, занимающиеся выпуском энергоэффективных материалов, также отмечают растущий спрос рынка на такую продукцию. Ориентируясь на потребителя, они расширяют линейку таких продуктов, наращивают их объемы производства.
Заместитель начальника цеха нанесения покрытий по НИОКР Pilkington Glass Russia Дмитрий Бернт сообщает, что в настоящее время предприятие выпускает крупноформатное листовое стекло с энергоэффективными покрытиями различного функционала. Они имеют сниженный коэффициент излучательной способности. Такие покрытия придают стеклу теплосберегающие свойства – контролируют теплопотери в холодное время года и снижают необходимость кондиционирования помещений в жаркие солнечные дни. «Другой возможный функционал стекол с покрытиями – контроль инсоляции (интенсивности светопритока). Линейка стекол Pilkington Suncool, к примеру, позволяет подобрать остекление с оптимальным для конкретного региона балансом светопропускания и солнечного фактора. В результате можно прилично сэкономить на искусственном освещении помещений, так как максимально эффективно используется естественное. Данная продукция используется при фасадном остеклении зданий», – отмечает он.
На фото: Штаб-квартира «Новатэк»
По словам начальника технического отдела ООО «ИВАПЕР» Сергея Молоткова, профильные системы компании предназначены для изготовления энергоэффективных окон и дверей, способствующих сокращению теплопотерь, созданию здорового климата и повышению шумоизоляции жилых и нежилых помещений. Только за последние 5 лет системы IVAPER были установлены более, чем в ста жилых комплексах Петербурга. По сравнению с обычными, энергосберегающие окна, например, из морозостойкого профиля «ИВАПЕР 70» позволяют экономить до 10 тыс. рублей за отопительный сезон в трехкомнатной квартире.
«Еще одно энергоэффективное решение, которое мы продвигаем, но которое пока находит применение только в частном строительстве – это встроенные рольставни. Во-первых, использование этих конструкций позволяет на треть увеличить энергоэффективные характеристики окна. Во-вторых, короб рольставень полностью скрыт за внешней отделкой здания, поэтому они не портят фасад и не уменьшают световой проем. Также рольставни надежно ограждают дом от уличного шума, взлома и посторонних взглядов. А в нашем регионе обеспечат комфортный сон в период белых ночей», – отмечает Сергей Молотков.
Согласно формуле
Руководитель направления «Энергоэффективность зданий» компании ТЕХНОНИКОЛЬ Станислав Щеглов рассказывает, что компания производит теплоизоляционные материалы на основе каменной ваты, экструзионного пенополистирола (XPS) и жесткого пенополиизоцианурата (PIR). Каждый из этих видов теплоизоляции активно применяется при строительстве энергоэффективных зданий и сооружений, поскольку обладает целым рядом преимуществ. Эксперт считает, что термин «энергоэффективность» как в России, так и в остальном мире в 99% случаев используется некорректно. Чаще всего он подразумевает только энергосбережение, что неполно и, соответственно, неверно.
На фото: Лофт-квартал Docklands, Петербург
Для того, чтобы говорить об энергоэффективности, собственнику необходимо располагать как минимум двумя показателями, отмечает Станислав Щеглов. Первый – величина энергосберегающего эффекта, который та или иная мера обеспечивает. Он может выражаться в кВтч, МДж, Гкал. Обозначается, как правило, в виде символа ∆Э. Это величина физической экономии энергии, численно равная разнице между расходом энергии при эксплуатации до внедрения энергосберегающего мероприятия и после. Второй показатель – размер единовременных капитальных затрат на внедрение новой энергосберегающей меры.
Располагая двумя этими показателями, можно рассчитать величину простой окупаемости мерероприятия, как отношение ∆К.З./∆Э (капитальные затраты / энергосберегающий эффект). Решение, продукция или технология, речь может идти о чем угодно – то, что будет иметь наименьшее значение разницы ∆К.З./∆Э, как раз и можно назвать особо энергоэффективным.
Станислав Щеглов добавил также, что приемлемый для собственника эффект зависит от большого числа факторов. Ключевой из них – выбор в пользу минимального из всех возможных вариантов размера отношения показателей капитальных затрат и энергоэффективности, а также фактор физической готовности инвестора выдержать минимальный срок окупаемости, который получается по расчету.
Снижая расходы
По мнению экспертов, энергоэффективная продукция не может производиться на устаревшем оборудовании и высоком потреблении энергетических ресурсов. В частности, как отмечает директор департамента стратегического развития компании EKF Дмитрий Кучеров, на практике часто на предприятиях основные средства уходят на замену обычных лампочек энергосберегающими. Тогда как большая часть электроэнергии, порядка 60%, обычно расходуется на вращение асинхронных электродвигателей – приводов насосов, вентиляторов, воздушных и холодильных компрессоров, подъемных машин. Поэтому насосное оборудование – тот сектор, где следует повышать энергоэффективность в первую очередь.
«Одним из наиболее перспективных способов энергосбережения в этой области является переход на частотно регулируемый электропривод. Он состоит из двигателя, работающего на электроэнергии, и преобразователя частот. Коэффициент полезного действия последнего может достигать 98%. Для повышения энергоэффективности промышленных предприятий предназначена наша собственная разработка – преобразователи частоты Vector. Внедрение такого продукта на насосной станции заводоуправления в одном из российских городов позволило ощутимо повысить ее экономическую и эксплуатационную эффективность», – подчеркнул Дмитрий Кучеров.
Мнение
Дмитрий Бернт, заместитель начальника цеха нанесения покрытий по НИОКР Pilkington Glass Russia:
– Отдельно, как особо качественную энергоэффективную продукцию, я бы выделил, например, сравнительно недавно выпущенное на рынок всесезонное стекло Pilkington Lifeglass Plus. Его главная особенность – в высоком уровне светопропускания и высокой селективности, характерной для более темных на просвет стекол с покрытиями. Другими словами, Pilkington Lifeglass Plus пропускает в помещение максимум естественного света, сохраняет тепло в холодное время года и защищает дом от перегрева в жаркие солнечные дни, что особенно актуально для южных и юго-восточных регионов РФ и стран СНГ.
Сергей Молотков, начальник технического отдела ООО «ИВАПЕР»:
– Производственный комплекс «IVAPER оконные системы» оснащен собственным автономным энергоблоком нового поколения с повышенным КПД, что позволило в три раза минимизировать негативное воздействие на окружающую среду. На производстве внедрены энергосберегающие технологии, в частности, гильотинная резка готового профиля. Освещение производственных и офисных помещений осуществляется исключительно с использованием светодиодных и энергосберегающих осветительных приборов. Отработанные энергосберегающие лампы обязательно утилизируются. Современное производственное оборудование с частотными преобразователями позволяет выбирать наиболее оптимальный режим производительности и энергопотребления.