Сборный и монолитный бетон

Сборный бетон

Строительный продукт, полученный путем литья бетона в многоразовой форме, которая затем отверждается в контролируемой среде.

Сборный железобетон производятся на заводах, удовлетворяя требованиям ГОСТ 13015-2012. Собирают изделия на поддонах, в специальных формах. После укладки каркасов и заливки бетона, изделие проходит тепло-влажностную обработку. Это позволяет на 3–7 сутки отгружать изделие на стройку. Также применяется кассетный тип формования. Производство в контролируемой среде (завод ЖБИ) дает возможность правильно отверждаться и находиться под пристальным наблюдением сотрудников завода. Формы, используемые на заводе по производству сборных железобетонных изделий, могут быть повторно использованы сотни и тысячи раз, прежде чем их придется заменять, что часто делает его дешевле, чем литье на месте. 

Монолитный бетон 

Заливается в формы для конкретного участка и отверждается на месте. Монолитные ЖБИ выполняются по месту строительства. Требует устройство опалубки, в которую уже устанавливается готовый каркас. Заливается конструкция бетоном. За таким бетоном нужен специальный уход (укрыв бетона, прогрев, увлажнение) и время на набор прочности

Сборно-монолитный железобетон включает в себя сборные элементы и монолитный бетон. Основа– каркас. В него входят колонны, ригели и плиты, замоноличенные в единое целое на месте строительства. Стены в таких зданиях не являются несущими. Преимущество такого вида конструкции – меньший вес на фундамент. При монтаже не нужна сварка закладных изделий, как в монолитном ЖБИ. Меньший расход арматуры и бетона.

К достоинствам ЖБИ можно отнести:

• Прочность;
• Долговечность, большой эксплуатационный срок – 150 лет. К примеру, газобетон – 60 лет, кирпич – 50 лет.
• Сейсмостойкость, т. к. железобетон хорошо работает на изгиб, растяжение и сжатие.
• Свободные планировки строений.
• Возможность возводить многоэтажные и одноэтажные здания.
• Монолитные и панельные дома возводят быстрее кирпичных, что сокращает срок строительства.

Недостатки ЖБИ:

• Затраты на транспортировку, монтаж. ЖБ изделия громоздкие, тяжелые, требуется спецтехника.
• Плохая звукоизоляция в здании.

Общие сведения о бетоне

На неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства и применяются во всех областях строительства.

Бетонная смесь

Называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения.

Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.)

Преимущества бетона и железобетона:

• низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья
• возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения
• механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций
• изготовление конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры.
• долговечность
• огнестойкость
• плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами.

Недостатки бетона:

• цементные (наиболее распространенные)
• силикатные (известково-кремнеземистые)
• гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.),
• специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкость, химическая стойкость и др.)

По виду заполнителя различают бетоны:

• На плотных заполнителях
• На пористых заполнителях
• На специальных заполнителях, удовлетворяющих особым требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т.п.).

• Песок
• Гравий
• Щебень
• Побочные продукты промышленности (например, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), характеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек производства.

• особо тяжелые - плотностью более 2500 кг/м3, изготовляемые на особо тяжелых заполнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа и др.); эти бетоны применяют для специальных защитных конструкций;
• тяжелые - плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях;
• облегченные - плотностью 1800-2200 кг/м3; их применяют преимущественно в несущих конструкциях;
• легкие - плотностью 500-1800 кг/м3; к ним относятся:
• легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях;
• ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя;
• крупнопористые бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе без мелкого заполнителя;
• особо легкие (ячеистые и на пористых заполнителях) - плотностью менее 500 кг/м, используемые в качестве теплоизоляции.

Свойства бетона

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. При небольших напряжениях и кратковременных нагружениях, для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.

Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки. Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести. Ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин. Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15-20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см(в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 суток выдержки в камере нормального твердения или через 7 суток после тепловой обработки. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся. 

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность - наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий. Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по-разному деформироваться при изменении температуры. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения