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.
Купол как инновация
Одним из несомненно уникальных элементов «М-1 Арены» стал купол, выполненный из большепролетных клееных деревянных конструкций в сочетании с металлическими элементами. Их производство осуществила корпорация «Русь».
Слово «уникальный» применительно к куполу использовано не случайно. Деревянные конструкции такого масштаба – редкость не только в российской, но и в мировой практике. Весной 2019 года с этим проектом корпорация «Русь» стала победителем в номинации «Технологичность и качество» отраслевой экспертной премии в области деревянного строительства PROWOOD, которую организует Ассоциация Деревянного Домостроения.
«Наше участие в проекте «М-1 Арены» неслучайно. Дело в том, что наша компания является одной из немногих в России и единственной в Санкт-Петербурге, производственные мощности которой позволяют выпускать такие сложные и масштабные деревянные элементы», – отмечает руководитель направления большепролетных конструкций корпорации «Русь» Вячеслав Груничев.
По его словам, успешно реализовать столь крупный проект стало возможным только благодаря установленному на заводе самому современному оборудованию: гиперпрессу фирмы Ledinek и пятикоординатному автоматическому портальному центру (а если попросту – огромному многофункциональному станочному комплексу) корпорации CMS Industries. «Только такая техника последнего поколения, работающая на специальных программах, способна обеспечить, во-первых, ювелирную геометрическую точность (погрешность – не более 0,5 мм) каждого элемента, а во-вторых – высокую скорость выполнения работ (как при запрессовке склеиваемых деревянных заготовок, так и при изготовлении самих конструкций). Изготовление деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» общим объемом 440 куб. м заняло у нас всего 4 месяца», – рассказывает эксперт.
С учетом условий транспортировки длинномерных конструкций, балки длиной 28–35 м в соответствии с проектом состояли из двух частей, соединяемых на жесткий стык. Осуществление операции требует идеального сопряжения элементов для обеспечения несущей способности.
В центре купола размещается металлическое кольцо весом 11,5 т. На него опираются балки из большепролетных клееных деревянных конструкций длиной от 25 до 35 м. «Технология сборки предусматривала временную установку опорного кольца на специальной монтажной площадке на высоте проектной отметки (20 м) и монтаж противоположных балок попарно для обеспечения устойчивости конструкции», – говорит Вячеслав Груничев.
Выстроенная таким образом купольная система отличается прочностью, надежностью и высокой несущей способностью. На нее в «М-1 Арене» для трансляции происходящего на сцене крупным планом монтируется медиакуб. В целом несущая способность купола позволяет выдерживать дополнительное вывешивание конструкций весом до 10 т.
Примечательно, что купол получился не только прочным, но и весьма привлекательным с эстетической точки зрения. «На мой взгляд, сложно представить себе материал и по внешнему виду, и даже на ощупь столь же комфортный для человека, как дерево. Его использование при строительстве купола придало арене комплекса совершенно особое очарование. Как мне кажется, и феноменальные акустические свойства объекта своим происхождением обязаны именно дереву. В отличие от бетона, который глушит звук, древесина обеспечивает резонанс, который в сочетании с эллипсообразной формой арены и создал столь «звучащий» зал», – подчеркивает Вячеслав Груничев.
Справка
Общий объем клееных деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» составляет 440 куб. м, из них: гнутоклееные – 258 куб. м, прямолинейные – 182 куб. м. На обшивку конструкции ушло 157,7 куб. м доски. Конструкция включает также металлическое центральное опорное кольцо весом 11,56 т и монтажный металл весом 11,35 т.
Игорь Коваль: «Добавки повышают качество бетона и экономят деньги»
Бетон – один из самых популярных строительных материалов современности и с большой долей вероятности таковым он будет еще много лет. Именно поэтому вопрос улучшения его свойств крайне актуален. Руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль рассказал, как добавки в бетон помогают экономить средства и продлевают жизнь построенным объектам.
– Какие добавки в бетон существуют на рынке?
– Их можно поделить на три группы. Первая и самая популярная группа – это пластификаторы. Их главная задача – снизить количество воды, что повышает прочность бетона, делает его тягучим, значительно облегчая работу. Также они помогают экономить цемент, а значит, и деньги.
Пластификаторы существуют уже более ста лет, и, естественно, все это время они совершенствовались. В начале ХХ века использовались лигносульфонаты (ЛСТ), которые снижали объем воды на 5–10%. В 50–60-е годы появились нафталинсульфонаты, которые могли убрать уже 15–20% воды. В начале 90-х появились гиперпластификаторы – поликарбоксилаты, которые могут сократить объем воды на 30–40%.
Существуют и смешанные типы, так как это позволяет сэкономить. Пластификаторы первого поколения в 10 раз дешевле гиперпластификаторов, поэтому во время кризиса спрос на их смеси значительно возрастает.
Вторая категория – это антиморозные добавки, которые, в свою очередь, делятся на солевые и безсолевые. Все они предотвращают преждевременное застывание бетона при низких температурах.
Третья категория – это специализированные добавки, которые решают конкретные задачи, например, предотвращают появление трещин или повышают водонепроницаемость. Это дорогие добавки, и цена бетона может вырасти на 50%, поэтому их используют только в особых случаях, например, при строительстве мостов.
– Если есть гиперпластификаторы, то зачем до сих пор производят ЛСТ?
– Построить качественный объект можно с любыми пластификаторами, все зависит от рук мастера, но с гиперпластификаторами гораздо проще работать. Например, раньше для уплотнения бетона требовались дорогостоящие вибростолы, с современными же добавками этого не нужно.
Очень важно плечо доставки. Поликарбоксилаты гарантируют, что свойства бетона не изменятся даже через 2–3 часа езды. Однако если бетон будет использоваться сразу, то и ЛСТ подойдет. Добавку нужно выбирать, исходя из задач. Для строительства сложных объектов, например, «Лахта Центра» или стадиона «Зенит-Арена», как правило, используются гиперпластификаторы. Для жилищного строительства подойдут и нафталинсульфонаты.
– Какие добавки пользуются наибольшим спросом?
– Все зависит от экономики. В кризисные времена максимальный спрос приходится на дешевые смеси. Если с деньгами все в порядке, то просыпается интерес к современным добавкам. Сейчас в Петербурге наблюдается именно эта тенденция. Большинство застройщиков понимает, что экономить на качестве бетона нельзя, особенно сейчас, когда рынок меняется, а от скорости возведения объекта во многом зависит финансовое благополучие компании.
Медленно, но все же растет интерес к дорогостоящим специализированным добавкам. Меня как технолога это не может не радовать, они гораздо лучше любых универсальных продуктов решают конкретные задачи. Часто приходится видеть разваливающиеся объекты, хотя бетон был произведен и залит по ГОСТу. А предотвратить все это могла бы конкретная добавка.
Уверен, что рынок добавок будет развиваться в сторону специализации. Универсальный продукт производить сложнее, да и одинаково хорошо решать все задачи он не будет.
– Добавки в бетон – это исключительно продукт b2b-рынка?
– Нет. Многие граждане время от времени работают с бетоном: заливают фундамент под баню, делают какие-то отливки, пороги. С использованием пластификаторов можно будет сэкономить на цементе. В ряде случаев будут полезны гидрофобные и антиморозные добавки. Проблема в том, что добавки в бетон никто не популяризирует, поэтому не многие граждане знают об их преимуществах.
Перед нами задача не просто продать добавку, а научить клиентов ею пользоваться. Причем не важно, кто именно этот клиент: компания или физическое лицо.