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.
Бег на месте. Рынок отечественного металлопроката в 2018 году не показал существенного роста
Рынок отечественного металлопроката в 2018 году не показал существенного роста. Сдерживало его развитие снижение объемов строительства в стране.
По данным Росстата, по итогам десяти месяцев года объемы металлопроизводства в стране выросли на 2%, в сравнении с аналогичным периодом прошлого года. Потребление продукции, наоборот, снизилось. По оценке ассоциации «Русская сталь», объединяющей крупнейших производителей черных металлов и труб в России, по итогам года рост потребления составит 1%, что ниже июньского прогноза, который составлял 2,6%.
Промышленный эксперт Леонид Хазанов отмечает, что емкость отечественного рынка металлопроката составит по итогам года 43–44 млн т. Это выше прошлогодних показателей приблизительно на 2% и соответствует текущим данным Росстата. Стоимость продукции в этом году медленно росла вверх. В частности, горячекатаный плоский прокат подорожал на 5%, до 45 тыс. рублей за 1 т. При этом летом был скачок цены до 47 тыс. рублей. Холоднокатаный прокат и арматура выросли в цене на 7%, до 49,5 тыс. и 40 тыс. рублей соответственно. Их подорожание было обусловлено не столько расширением потребления, сколько стремлением металлургических компаний и трейдеров сохранить рентабельность.
О почти незаметном росте рынка металлопроката говорят и его отдельные игроки. По словам старшего менеджера компании «Металлоптима» Сергея Рыжова, если в начале текущего года наблюдалась небольшая активность в отрасли, то во втором полугодии она сошла на нет. «Существенно снизился спрос металлопродукции у строительных компаний на арматуру, швеллеры. В настоящее время переориентироваться на других покупателей сложно, так как строители забирали половину всей продукции. Если крупные производители и трейдеры работают сейчас на экспорт, то остальные, в том числе крупные регионалы, уходят с рынка», – отметил он.
Беспокоятся о ситуации в строительной отрасли и в компании «Северсталь». Несмотря на рост отдельных видов продукции, необходимой для нужд строителей, востребованность металла со стороны последних осталась почти нулевой. «Этот год стал первым, когда мы видим просадку. Для «Северстали» это и вызов, и большие опасения по следующему году, поскольку принятые изменения, например, по долевому строительству, уже негативно сказываются на темпах потребления. И здесь мы очень рассчитываем на программы, которые могут стимулировать спрос (к примеру, такие как реновация Москвы)», – подчеркивают в компании.
Также представители «Северстали» сообщили, что в этом году экспортные рынки стали эффективнее внутреннего по продажам – и для российских металлургов, и для потребителей, закупающих сырье в России и продающих готовую продукцию на экспорт. Здесь сыграли роль два фактора. Во-первых, девальвация рубля. Во-вторых, усиление протекционистских мер в Америке и ряде других стран, которые привели к тому, что уровень цен в России оказался ниже, чем за рубежом. Более того, ряд зарубежных предприятий, учитывая привлекательные цены на прокат в РФ, сейчас переносит свои заготовительные производства в Россию. Особенно активно это наблюдается в сегменте машиностроения. Например, этим системно занимаются международные ОЕМ (original equipment manufacturers – оригинальные производители оборудования).
По мнению Леонида Хазанова, в 2019 году не стоит ожидать сколь-либо существенного роста спроса на металлопрокат, поскольку экономическая ситуация в нашей стране явно ухудшается. Емкость рынка по итогам следующего года может снизиться на 2–4%, до 41–43 млн т. «К сожалению, трудности в строительном комплексе сохранятся: не будет реализовываться масштабных инфраструктурных проектов такого класса, как Керченский мост или «Сила Сибири», велика вероятность новых банкротств среди девелоперов. В условиях проседания рынка отечественные производители будут стремиться увеличивать продажи металлопроката за границу, несмотря на установленные против них торговые барьеры и жесткую конкуренцию с европейскими и китайскими игроками. И вот тут-то подспорьем им может стать новый виток девальвации российского рубля – он явно не за горами. К концу 2019 года, если никаких экономических катаклизмов не случится, внутренний рынок России будет себя чувствовать получше, закладывая тем самым основу для нового подъема», – считает эксперт.
Стремиться ввысь. Инновационные решения, используемые на высотных объектах
Высотное строительство в Петербурге по-прежнему остается законодательно существенно ограниченным. Тем не менее, считают специалисты, высотные доминанты вписываются в местный ландшафт и подчеркивают историческую уникальность нашего города.
В Петербурге в октябре текущего года разрешение на ввод в эксплуатацию получило самое высокое здание в Европе – общественно-деловой комплекс «Лахта Центр». Однако большим количеством высотных объектов наш город похвастаться не может. Действуют жесткие правила, ограничивающие стройку ввысь.
В настоящее время в Петербурге предельная высота новых жилых зданий составляет 40 м (12 этажей). Всё, что выше, – требует дополнительного согласования на уровне Смольного. Правда, на территориях комплексной застройки, точечно в уже сложившихся за последние десятилетия кварталах, повысить высоту новых объектов до 75 м (до 24 этажей) еще иногда удается. Как правило, за такое отклонение от нормы требуют от застройщика выполнения повышенных социальных обязательств.
Между тем уже на этапе завершения строительства «Лахта Центра» представители архитектурного сообщества Петербурга, а также часть градозащитников пришли к выводу, что высотная доминанта не портит панораму города. Этой позиции придерживаются и многие застройщики города. Они полагают, что в целом объекты высотой около 100 м, если это не исторический центр, вписываются в местный ландшафт и подчеркивают уникальность нашего города.
По мнению генерального директора проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС) Екатерины Кутевой, при строительстве высотных зданий в Петербурге нужно обращать особое внимание именно на их расположение. «В ПЗЗ этому должны быть посвящены целые главы. Строительство высотных зданий в нашем городе актуально, но оно должно вестись в отдалении от центра города», – считает она.
По мнению экспертов, за последние 5–7 лет проектирование и строительство высотных зданий значительно упростились и ускорились. Начали использоваться BIM-технологии, новые конструктивные и вспомогательные строительные материалы. Некоторые из них особо актуальны для слабых грунтов Петербурга.
Главный инженер «Лахта Центра» Сергей Никифоров отмечает, что обычно при строительстве небоскребов используется высокопрочный бетон классов B60, B80, а также сталь классов 355, 465. Без них элементы здания либо получатся очень громоздкими, либо их форма не подойдет под ту геометрию, которую придумал архитектор. При строительстве «Лахта Центра» применялись композитные конструкции из стали и бетона. За счет этого удалось сократить сроки работ.
«Среди инновационных решений, используемых на объекте, можно отметить интеллектуальный фасад, систему освещения с автоматическим изменением цвета и интенсивности в зависимости от уровня естественной освещенности, хладогенераторы, вакуумную пневматическую систему мусороудаления и др. Кроме того, новые технологии позволяют специалистам контролировать и управлять инженерными системами из любой точки здания. Данные мониторинга в случае возникновения нештатной ситуации автоматически поступают в МЧС (состояние конструкций здания, работа систем водо-, электро- и теплоснабжения)», – сообщил Сергей Никифоров.
Екатерина Кутева напоминает, что сегодня высотные здания считаются одними из самых энергоэффективных в мире. Во многом благодаря современным инженерным системам, которые позволяют объекту потреблять меньше энергии. «К ним относятся, например, погодозависимое регулирование системы отопления, регулирование температуры воздуха в помещениях по фасадному принципу в зависимости от положения солнца, автоматическое регулирование солнцезащитных жалюзи, использование автоматического регулирования уровня освещенности в помещениях, использование функций ночного охлаждения здания для летнего периода и т. д.», – отмечает Екатерина Кутева.
По мнению директора по развитию Компании Л1 Надежды Калашниковой, при строительстве «высоток» необходимо учитывать аэродинамику. «Поэтому на верхних этажах применяются окна со стеклами с увеличенной толщиной. У них могут быть ограничения по открыванию створок и витражей. Возможен вариант с дополнительным утеплением наружных стен. Кроме того, на высотных зданиях необходимо предусматривать конструкции для очистки фасадов, окон и т. п.», – рассказывает она.
Надежда Калашникова добавляет, что на данный момент отсутствуют нормативные документы для проектирования противопожарных мероприятий в высотных зданиях. Существующие нормативные акты разработаны только для жилых зданий высотой до 75 м и для общественных зданий высотой до 50 м. Соответственно, необходимо разрабатывать и согласовывать в Минстрое специальные Технические условия по пожарной безопасности.
Мнение
Екатерина Кутева, генеральный директор проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС):
– В России не хватает опыта проектирования высотных объектов, недостаточен уровень проработки нормативов. Как следствие, для каждого такого объекта приходится согласовывать специальные технические условия.
Кстати
Самыми высотными современными зданиями города, построенными за последнее десятилетие, считаются «Лахта Центр» (462 м), БЦ «Лидер Тауэр» (145,5 м), ЖК «Князь Александр Невский» (126 м), БЦ «Атлантик-Сити» (110 м), ЖК «Пётр Великий» (110 м), ЖК «Лондон Парк» (105,8 м).