Армирование бетона арматурой: Как правильно сделать расчёт арматуры и армировать фундамент

Как правильно сделать расчёт арматуры и армировать фундамент

Собственноручное производство железобетонного фундамента — наиболее ответственный из всех этапов строительства. Требуемая жёсткость и прочность обеспечивается закладной арматурой, поэтому сегодня мы устраним пробелы в понимании функций армирования и поясним методологию расчёта арматуры для фундамента.

Как работает фундаментное армирование

Бетон обладает превосходной прочностью на сжатие. Это означает, что если бетонный брусок поместить под пресс, он начнёт разрушаться только под очень высоким давлением.

Реалии эксплуатации ЖБИ таковы, что нельзя точно предусмотреть, какие силы будут действовать в отдельно взятой точке массива. Всё потому, что конфигурация бетонного изделия значит не так много, как физико-механические характеристики основы, на которой это изделие установлено. А они почти всегда непредсказуемы.

Нагрузка в бетоне распределяется неравномерно. Максимальное напряжение приходится на точку опоры, при этом всегда действует правило рычага — сила возрастает пропорционально плечу воздействия.

Если подвесить бетонную балку за оба края, воздействие на центр будет напрямую зависеть от длины балки.

Схема работы балки на изгиб: a — бетонная балка; б — железобетонная балка; 1 — арматура.

Также интересен характер и направление деформаций в разных точках. При изгибе одна сторона будет сжиматься, но это, как мы выяснили, не сулит больших неприятностей. Гораздо хуже, что с обратной стороны изделия бетон будет растягиваться, что при невысоких показателях упругости выльется в трещину и слом.

Главная задача арматуры — не позволить бетону растягиваться. Это достигается за счёт сил трения, которые передают нагрузку от бетонного слоя закладным элементам, имеющим модуль упругости гораздо выше, чем у бетона. И, конечно, арматура должна быть распределена максимально равномерно, чтобы каждый отдельный участок конструкции не имел слабых мест с плохой перевязкой. Иначе армирование теряет всякий смысл.

Чем укрепляют фундамент

Существует два типа арматуры. Рабочая арматура выполняет непосредственную функцию армирования — принимает на себя нагрузку в приложенной плоскости. Конструктивная арматура служит для упорядочивания линий рабочего армирования в слое бетона и получения дополнительных связей, если это необходимо.

В качестве рабочей арматуры традиционно используется горячекатаные стержни периодического или гладкого профиля по ГОСТ 5781–82. Стальная арматура может быть свариваемой и несвариваемой, в зависимости от термомеханического укрепления и области использования.

Для фундамента в качестве рабочего армирования целесообразно применять именно периодический профиль, который обладает наивысшим показателем сцепления с окружающей массой. Вспомогательное армирование, напротив, выполняется гладкими стержнями, хотя это не категоричное правило.

Важен и материал, марка стали определяет класс арматуры. Наиболее востребованы для частного застройщика классы А400–А600: они наиболее широко распространены на строительных базах и не требуют специальных средств стыковки: весь каркас собирается вязкой. Всё чаще применяют композитную арматуру (ГОСТ 31938) из пластика, укреплённого углеродным и стекловолокном. Такая арматура значительно легче стальной и абсолютно не подвержена коррозии, а вот насколько это важно в рамках конкретного проекта — решать только вам.

Основные параметры армирования

В каждом конкретном расчёте есть ряд ключевых значений, описанных в пособии к СНиП 2.03.01:

1. Плотность закладки арматуры (коэффициент армирования). Определяется по поперечному срезу изделия как отношение суммы сечений арматурных стержней к сечению бетонной массы. Установленный нормами минимум — 0,05%, хотя коэффициент может увеличиваться по мере роста отношения длины сегмента к его высоте вплоть до 0,25%.

2. Толщина стержней. При длине сегмента свыше 3-х метров используется арматура диаметром не менее 12 мм, более 6-ти метров — свыше 14 мм, а при протяжённости от 10-ти метров — 16 мм и более.

3. Распределение армирования. Если фундамент имеет глубину около метра, то какую грань укреплять от растяжения: верхнюю или нижнюю? Что лучше — малое количество толстых стержней или много линий тонкой арматуры? На практике часто всю рабочую арматуру помещают у одной грани, разбивая на как можно большее число прутьев, не мешающих заливке бетона. Затем такой же пояс дублируется у противоположной грани.

4. Коэффициент надёжности (переармирование) — прямо вытекающее из предыдущего пункта понятие. Прочность фундамента может быть намеренно завышена в 2 или 3 раза на случай непредвиденных изменений в геоморфологии региона или при отсутствии на момент строительства завершённого проекта.

Последнее должно относиться к разряду исключений, но на практике так строится чуть ли не половина объектов ИЖС. Проблема в том, что без исчерпывающих проектных данных вы не имеете возможности точно установить вес здания, определить по нему достаточную площадь и глубину залегания, соответствующие опорной способности грунта, затем по нормативным пропорциям рассчитать линейные характеристики фундамента, а из них вывести оптимальные методы укрепления его структуры, адекватные расчётной нагрузке.

Конфигурация арматуры для НЗЛФ, ленты и плиты

Ленточные фундаменты, залегающие выше глубины промерзания, армируются каркасом прямоугольной формы. Между внешними рёбрами может располагаться неограниченное количество линий армирования, между которыми обязательно соблюдается нормативный просвет. Как правило, такие каркасы состоят из отдельно связанных модулей, длина которых удобна для транспортировки и установки. Конструктивная арматура здесь представлена П-образными или замкнутыми хомутами, опоясывающими прутья рабочего армирования каждые 0,6–1,1 метра.

Армирование прямого участка ленточного фундамента: 1 — рабочая продольная арматура; 2 — конструктивная арматура (хомуты).

Заглубленные фундаменты укрепляются как и лента — каркасом. Линии армирования, как упоминалось, дублированы и сосредоточены у верхней и нижней граней. Дополнительно могут закладываться промежуточные линии, компенсирующие силы давления и пучения грунта, если того требует проект. Между собой армирование соединяется вертикальными прутьями. Это армирование выглядит как конструктивное, но оно же выполняет функцию рабочего, в значительной степени препятствуя скручивающим и боковым давящим деформациям.

Плита армируется наиболее просто: две арматурные сетки, каждая может состоять из нескольких слоёв. Разносятся сетки к верхней и нижней плоскости в соответствии с нормативным защитным слоём. Параметры арматурных сеток — табличные, прут и ячейка рассчитываются в зависимости от габаритов плиты. Что касается рёбер жёсткости под плитой, они формируются как и каркасы МЗЛФ, а затем скрепляются с сеткой плиты вертикальными прутьями конструктивной арматуры.

Вязка, установка и контроль

С линейными участками все просто, но ведь фундамент имеет повороты и пересечения. На них линии сходящихся каркасов соединяются гнутыми закладными элементами из арматуры того же сечения. Края устанавливаются с нахлёстом от 40 до почти 100 номинальных диаметров. Довольно распространена практика укрепления углов фундамента арматурными сетками 12х150х150 мм, особенно на слабых грунтах и в сейсмоопасных регионах.

Армирование примыканий и углов ленточного фундамента: 1 — рабочая продольная арматура; 2 — поперечная арматура; 3 — вертикальная арматура; 4 — Г-образные хомуты.

Каждый последующий сегмент каркаса устанавливается на дистанционных подкладках или кольцах, которые препятствуют нарушению защитных слоёв. Прутья на торцах связываются с нормативным перехлёстом, по 2–3 проволочных хомутах на каждом стыке.

В итоге армирующий каркас должен быть сформирован таким образом, чтобы по нему спокойно могли передвигаться люди. Перед заливкой каркас тщательно проверяется на прочность скрепления. Если при заливке бетоном разойдутся перевязки линий, это чревато полной выбраковкой всей конструкции. Поэтому во время заливки и усадки нужно уделять особое внимание положению и целостности соединений арматуры.

Как делают армирование бетона. Для чего бетону необходимо армирование.

Существует три основных вида армирования бетонных изделий.

Монолитное

Принцип метода заключается в том, что происходит укладка железных прутьев по слоям, причем они должны быть соединены проволокой параллельно и перпендикулярно будущей арматуре. В результате этих действий получаются достаточно крупные ячейки, размер которых составляет до 20 см.

Дисперсное

Этот способ армирования имеет свою особенность: не нужно делать какие-либо специальные установки. Оно происходит следующим образом: в незастывший бетонный раствор добавляют различные компоненты на основе стали, базальта, полипропилена и стекловолокна. Кстати, последний является одним из самых распространенных компонентов на сегодняшний день.

Сеточное

Метод характеризуется монтажом готовой сетки, предварительно зафиксированной на поверхности, не имеющей никаких возвышений и впадин, которая может быть изготовлена из железа, композита или полимерных материалов. При укладывании сетки очень важно выдерживать расстояние между основными прутьями хотя бы 1,2 см (кроме случаев, когда они расположены в местах пересечения или скрещивания с перпендикулярно установленной железной арматурой). Армирование с помощью сетки имеет широкое применение благодаря тому, что сетки имеют оптимальные размеры (от 0,5 до 1,5 в ширину и 2 м в длину), а также обладают антикоррозийным свойством.

Виды арматуры

• Рабочая. Она предназначена для восприятия внутренних усилий, которые развиваются в элементах железобетонного сооружения под действием нагрузки. Выглядит рабочая арматура как металлические стержни.
• Конструктивная. Она служит для восприятия усилий, на которые конструкцию не рассчитывают.
• Монтажная арматура необходима для создания транспортабельного каркаса.
• Анкерная. Она представляет собой совокупность соединенных между собой элементов, которые воспринимают растягивающие напряжения при совместной работе в железобетонных изделиях.

Арматура для бетона: виды, расход, применение

Тяжелый бетон это прочный материал, который обладает высокой «несущей» способностью «на сжатие». В то же время его способность воспринимать растягивающие и изгибающие напряжения оставляют желать лучшего.

СодержаниеСвернуть

Поэтому для обеспечения стойкости сооружений ко всем видам механических нагрузок применяется арматура для бетона, закладываемая сооружение на этапе подготовки к заливке. Бетон без арматуры может воспринимать лишь незначительные нагрузки на изгиб и растяжение. При превышении определенной величины, измеряемой в МПа или кгс/см2 конструкция начинает идти трещинами или полностью разрушается.

Арматура под бетон: виды и классификация

Арматура, применяющаяся в современном строительстве, классифицируется в соответствии со следующими факторами:

• Материал изготовления – углеродистая сталь или стеклопластик.
• Технология производства и физическое состояние: стержневая, канатная и проволочная.
• Вид профиля сечения: круглый, гладкий или рифленый.
• Работа арматуры в бетоне: напрягаемая или ненапрягаемая.
• Назначение: рабочая, распределительная и монтажная.
• Способ установки: сварная или связанная мягкой стальной, медной или алюминиевой проволокой.

Диаметр арматуры, мм	Профиль	Назначение
6	гладкий	монтажная/для формирования хомутов
8		монтажная/возможно применение в качестве армирующих элементов буронабивных свай
10	периодический (рифленый, ребристый)	рабочая/используется для небольших построек с учетом параметров грунта
12		рабочая/самые распространенные варианты для возведения ленточного или плитного железобетонного основания
14
16		рабочая/используется для больших домов на сложном грунте

Также армирование бетона арматурой может быть иметь поперечный или продольный характер:

• Поперечное армирование исключает образование наклонных трещин от скалывающих механических нагрузок и связывает бетон сжатой зоны с арматурой в «растянутой» зоне.
• Продольное армирование воспринимает нагрузку на «растяжение» и препятствует возникновению вертикальных трещин в нагруженной зоне.

Какой вид, тип, диаметр и количество арматуры использовать в каждом конкретном случае, указывается в проектной документации на то или иное здание или сооружение. Тем не менее, многих застройщиков, которые возводят дома, и сооружения без проекта интересует распространенный вопрос: какой расход арматуры на 1 м3 бетона необходимый для обеспечения долговечности сооружения. Рассмотрим расход арматуры на куб бетона подробнее.

Сколько арматуры нужно на куб бетона

Этот законный вопрос задают себе многие застройщики частных и дачных домов, возводящих объекты капитального строительства без разработки дорогостоящего проекта.

При определении количества арматуры на куб бетона учитываются следующие факторы: условия эксплуатации в конкретном регионе России (состояние грунта, глубина промерзания почвы и высота стояния грунтовых вод), вес сооружения, тип конструкции и технические характеристики доступной арматуры.

Приблизительные нормы расхода стального армирования диаметром 12 мм на ленточный фундамент частного дома следующих габаритов 9х6 метров – 18,7 кг на 1 м3 тяжелого бетона.

Отмечая, что расчет характеристики – расход арматуры на м3 бетона должен производиться в каждом конкретном случае индивидуально. В соответствии с требованиями действующего нормативного документа СНиП 52-01-2003, в общем случае количество продольной арматуры не может быть меньше 0,1% от площади поперечного сечения конструкции.

В качестве примера рассмотрим сечение ленточного фундамента частного дома высотой 1 метр и шириной 0,5 метра.Для его усиления потребуется 1х0,5= 0,05 м2 арматуры соответствующего сечения.

Абстрагируясь от нормативных документов регламентирующих количество арматуры на 1 м3 бетона, сообщим читателям этой публикации практические нормы расхода, обеспечивающие высокий уровень прочности и долговечности частного здания.

Образец расчета арматуры для фундамента

Правильно уложенная на фундамент рабочая арматура увеличит его прочность на разрыв и изгиб. Есть еще и вспомогательная арматура, устанавливаемая вертикально. Она обеспечивает прочностью на срез.

В обоих вариантах используются различные виды армирования, что следует учитывать:

• Первые шаги начинаются с того, что по периметру опалубки, собранной в ленточном котловане, вбиваются вертикально прутья. При этом выдерживаются одинаковые расстояния между стержнями – 50-80 см. Диаметр самой арматуры находится в пределах 0,8-1 см, а высота прутьев равна глубине котлована.
• К вспомогательным прутам вяжут внизу и вверху горизонтальные пояса, количество прутьев в которых выбирают с учетом рекомендаций, приведенных в таблице:

Ширина пояса, см	Количество прутьев
Не более 40 см	2
Более 40 см	3

При достаточно глубоком котловане допускается в горизонтальных поясах прокладывать по четыре прута.

• Расстояние от наружного края пояса до оконечной точки вертикального стержня не должно превышать 10 см.
• Чтобы армировочный каркас был единой неподвижной конструкцией, особое внимание нужно уделять соединению углов. Здесь лучше использовать систему перекрестных лент, объединив между собой пруты двух горизонтальных поясов. Не помешает для усиления углов и использование арматурной сетки.

Нужно взять во внимание и такой момент – арматура для ленточного фундамента не должна ложиться на землю. Рекомендуется использовать бетонную подложку. До того, как будет выполняться окончательная сборка каркаса, делают первую заливку толщиной в 5-7 см. Когда бетон застынет, можно выполнять сварку (или привязку) друг с другом нижнего и верхнего поясов.

Немного математики

До того, как приступать к укреплению ленточного фундамента, необходимо произвести расчет арматуры. Это позволит заранее запастись нужным количеством материала и выбрать правильные параметры.

Сначала рассматривают схему будущего дома, чтобы определиться с количеством лент под фундамент. У стандартного здания четыре наружные стены и несколько внутренних (в нашем случае пусть будет две несущих), значит, всего лент фундамента – шесть.

Математические вычисления можно рассмотреть на конкретном варианте.

К примеру, строится дом квадратного типа с длиной стены 10 м. Количество прутьев в каждом из основных поясов берется по 2. В данном случае расчет арматуры будет выглядеть так:

1. Длина дома умножается на количество лент и количество прутьев в двух поясах:
   10 х 6 х 4 = 240 м – общая длина основной арматуры с прутьями d=12 мм.
2. К периметру дома прибавляют длину внутренних стен (допустим, каждая по 10 м):
   40 + 2 х 10 = 60 м – общая длина ленты.
3. Предыдущий параметр умножают на 5,4 – средний коэффициент на каждый метр ленты:
   60 х 5,4 = 324 м – общая длина вспомогательной арматуры

Расчет производился для ленты высотой 80 см и шириной 40 см. Математические действия достаточно просты, так что рассчитать нужное количество прутьев не составит труда.

Если идет речь о фундаменте, то это арматура диаметром не менее 12 мм сваренная или связанная в формате ячейки габаритами 50х50 миллиметров. Стены здания из бетона допускается армировать в продольном направлении с шагом 0,4-0,5 метра. При этом сцепление арматуры с бетоном обеспечивается ее конструктивными особенностями – продольным и поперечным рифлением.

Заключение

В заключение повествования стоит отметить, что системных рецептов по армированию конструкций приемлемых для всех возможных случаев нет и не может быть. Частный застройщик, принимающий решение, сколько арматуры на 1 м3 бетона должен руководствоваться климатическими условиями и массой планируемого сооружения.

Это переменные величины, нуждающиеся в уточнении в каждом конкретном случае строительства здания и сооружения.

Армирование бетона. Что и как?

Бетонные изделия армируются для повышения прочности и срока эксплуатации конструкции. Суть армирования состоит в том, чтобы нагрузка на бетон передавалась стальному каркасу, который, в свою очередь, распределяет давление по всей конструкции, так как прочность бетона на растяжение примерно в 10 раз ниже прочности на сжатие.

Армированный бетон обладает более высокими прочностными характеристиками относительно обычного. Арматуру применяют в случаях, когда на конструкцию происходит наибольшее давление: в основном это фундамент, перекрытия, различные арки, лестницы и т.п.

Виды арматуры

По типу материала арматура бывает стальной и композитной (производится из базальтовых, стеклянных или углеродных волокон). Наиболее популярной является стальная арматура. Она делится на:

• жесткую – уголки, двутавры, швеллеры;
• гибкую – стальные прутья различного диаметра. Чаще всего при заливке бетона используется прутья диаметром 10-16 мм.

В зависимости от прочностных характеристик арматуре может быть присвоен класс от А1 до А6. Так же прочность конструкции и степень сцепления с бетоном зависит от поверхности прутьев.

По цели применения арматура может быть:

• рабочая – принимает на себя основные растягивающие напряжения;
• распределительная – служит для равномерного распределения нагрузки по всему каркасу;
• монтажная – отвечает за соединения разных элементов конструкции.

Способы армирования бетона

Существует несколько основных способов армирования бетона. Наиболее популярным является использование дорожной сетки.

После монтирования опалубки и перед заливкой бетона формируется каркас из прутьев. Установленные арматурные прутья свариваются или связываются для того, чтобы во время заливки раствора арматура не сдвигалась. Также следует учитывать, что расстояние от прутьев до края бетонной конструкции нужно делать минимум 5 см. во избежание деформации и коррозии металла. В некоторых случаях для армирования бетона используют металлическую или синтетическую фибру.

Армирование таким способом позволяет значительно уменьшить толщину конструкции, увеличить его термоустойчивость.

Но использование волокон не сможет полностью заменить стальное армирование и зачастую фибру применяют как дополнение к стандартному армированию сеткой.

Сделать заказ




Возврат к списку




плюсы и минусы, полезные советы

Армирование бетона применяется повсеместно с целью придания материалу вспомогательного укрепления и прочности благодаря добавлению в конструкцию арматуры. Бетон – ключевой строительный материал, который нецелесообразно или невозможно заменить в процессе реализации различных этапов сооружения зданий.

Несмотря на хорошие показатели прочности, бетонные конструкции легко деформируются, прекрасно справляясь с усадкой и сжатием, но демонстрируя ухудшение характеристик в 10-12 раз при растяжении. Неравномерные нагрузки в зонах растяжения провоцируют трещины, что в дальнейшем ведет к разрушению строения. Для повышения износоустойчивости зданий и препятствования преждевременной коррозии используется метод армирования.

Союз бетона и стали

Для начала нужно рассмотреть основные свойства сочетания двух материалов. Благодаря своим физическим характеристикам бетон дополняет сталь, защищает от коррозии, перегревов. А за счет арматуры в бетоне значительно повышается стойкость материала к общим и локальным деформациям, перепадам температур, правильно распределяются нагрузки.

Основные показатели прочности бетонных конструкций:

• Сжатие
• Растяжение
• Сдвиг

В разных состояниях материал демонстрирует иные значения данных параметров. Он очень прочен при сжатии, поэтому применяется при возведении перекрытий, выдерживающих постоянно сильное сжатие. Но если, кроме этого фактора, работает еще и растяжение, обязательно применяется железобетон, так как самостоятельно выдержать нагрузку бетон не может.

Армированный бетон обладает большим запасом прочности на растяжение, так как используемая в его производстве арматура сделана из прочной стали. При правильном соединении двух материалов они обеспечивают максимальные показатели, делая здания и сооружения прочными и долговечными.

Железобетонные правила

Прочность всей железобетонной конструкции определяется правильностью связи двух материалов. Самым важным является то, каким образом бетон отдает появляющееся в результате нагрузки напряжение стальной арматуре. Если в процессе энергия не теряется, прочность будет максимальной.

Здесь нужно, чтобы не было сдвига связи – допускается показатель, равный 0.12 миллиметра. Соединение арматуры и бетона должно быть прочным, точным и полностью недвижимым. Важно правильно выполнить теоретические расчеты и верно реализовать их на практике, соблюдая все правила производства железобетонных конструкций.

Поведение железобетона

Армированный бетон – это прочный и надежный материал, который используется в самых разных сферах строительства. В соответствии с поставленными задачами к армирующей системе предъявляют такие основные требования: хорошая механическая прочность, адгезия с массой бетона, малогабаритность, небольшой вес, близость коэффициента линейного температурного расширения к показателям бетона, стойкость к влиянию компонентов раствора.

Стальные прутья и сетки в значительной степени улучшают свойства строительного материала, для чего бетон армируют практически всегда в процессе выполнения сложных работ. В основном усиливают балки, плиты и колонны.

Элементы, где есть нагрузки на бетон:

• Балки – напряжение однородное, растяжение больше действует на нижнюю часть, которую укрепляют каркасом, усиливая сопротивление растяжению и передачу его стали.
• Плита – опирается на 2 или 4 стороны, наибольшее растяжение посредине, сетку крепят с двух сторон, укрепляя их одинаково.

Армирование бетона осуществляется несколькими методами: дисперсное, с использованием сетки, монолитное (стержневое, каркасное). Обычно армируют фундамент, конструкции жилых домов, монолитные сооружения, перекрытия и т.д.

Характеристики и работа с арматурой

Чтобы понять, как работает арматура в бетоне, необходимо рассмотреть особенности самих материалов. Стальные элементы изготавливают с рифленой поверхностью для увеличения адгезии с бетонным раствором. Поверхности могут быть с кольцевым, серповидным, а также четырехсторонним либо смешанным покрытием (демонстрируют наилучшую адгезию).

При сооружении своими руками обязательно четко следуют нормам расхода стали и заполнителя. В зависимости от проекта показатели будут разные. Обычно для фундамента берут около 160-200 килограммов на 1 метр кубический, несущих перекрытий – около 200 килограммов. Чаще всего предпочтение отдают стальным прутьям, но сегодня рынок предлагает также суперпрочные соединения из базальта, стекла, стеклопластика. Последний, кстати, лучше всего укрепляет элементы конструкции, обеспечивая малый вес и хорошую износоустойчивость.

Заливка бетона с армированием – способы усиления:

1) Монолитное – производят каркасы на заводе, из выложенных несколькими слоями соединенными между собой прутьев диаметром 6-40 миллиметров, соединенных проволокой поперечно и вертикально. Может использоваться проволока металлическая диаметром 2-4 миллиметра. Стержни используются в напряженном и ненапряженном состоянии. В итоге получается каркас с крупными ячейками размером до 20 сантиметров.

2) Дисперсное – путем добавлением фибры из базальта, стали, стекловолокна (используется чаще всего) или полипропилена в определенный объем жидкого раствора. Стальную фибру делают из металлических опилок, в среднем добавку вводят в объеме 0.3-1.2 килограмма на кубический метр раствора (для особо прочных растворов повышают до 2-3 килограммов) на этапе замешивания. Значительно повышается стойкость бетона к воде, истиранию, растрескиванию.

Большой популярностью пользуется стекловолоконная фибра. Для самых прочных смесей берут до 3-10 килограммов на кубический метр.

3) С использованием сетки (из полимера, композита, стали) – работы выполняются легко, для разных задач сетки продаются с ячейками 15-20 сантиметров листами размером 0.5х2 или 1.5х2 метра. Конструкция прочна, но боится коррозии, может проводить холод и понижать теплоизоляционные свойства здания.

Арматура для бетона должна быть качественной: без большого слоя ржавчины (чтобы не отпадали крупные куски при обработке), с соответствующим маркировке и параметрам диаметром стержня, который может меняться в зависимости от условий хранения.

Способы обработки арматуры:

• Гнутье – осуществляется вручную, на специальном гибочном станке, обращая внимание на радиус изгиба, указанный в СНиП.
• Вязка – элементы связывают в единый каркас на месте или отдельно, потом перемещая.
• Сварка – может выполняться встык или вприхватку.

Чтобы понять, как правильно армировать бетон, необходимо рассмотреть свойства разных материалов и конструкций, изучить основные правила и нормы, этапы реализации задачи.

Основные этапы выполнения работ:

• Осмотр, подготовка площади, учет наклона, контура участка, измерение уровнем.
• Создание опалубки из деревянных щитков, закрепление досок забитыми в землю кольями, оклейка внутренней части досок пергамином.
• Подготовка арматуры.
• Просчет расстояния между прутьями.
• Соединение связкой или сваркой.
• Заливка объекта, утрамбовка бетона для устранения воздушных карманов.
• Ожидание полного затвердевания – около 2-3 недель, съем опалубки.

Выбор стальной арматуры

Металлическая армация производится с использованием разных видов стали, из которой изготавливают необходимые элементы, каркасы, измельчают и добавляют в виде добавки в раствор и обрабатывают различными способами.

Материалы, из которых производят элементы конструкции:

• Мягкая сталь
• Среднеуглеродистая сталь
• Высокоуглеродистая сталь
• Стальная холоднокатаная проволока

Обычно используют деформированные стержни с рельефной поверхностью, что обеспечивает максимальную адгезию и исключает возможность сдвига. Чем выше усилие на сдвиг, тем больше сопротивление материала. Самостоятельно стержни с рельефом не применяются, только со стальной проволокой, исключающей сколы бетона.

Для производства железобетонных плит применяют арматурную сетку из стальной проволоки, соединяя ее электросваркой или витыми стержнями. Такие плиты необходимы в процессе строительства дорог, домов.

Стальная листовая арматура – тонкий лист стали с отогнутыми краями ячеек разной конфигурации, который чем-то похож на сито. Данным материалом армируют плиты перекрытия, стеновые панели.

Подготовка стержней к связке

Первым этапом выполнения задачи является проверка стержней на предмет ржавчины и соответствия указанным физическим параметрам. Прутья должны быть ровными, точно соответствовать спецификациям. Далее прутья сгибают на специальных станках в соответствии с проектом, и только после придания нужной формы и конструкции вяжут или сваривают.

Что понадобится:

• Проверенные и изогнутые прутья
• Специальная вязальная мягкая металлическая проволока либо пружины для крепления
• Сварочный аппарат – если выбран этот метод соединения
• Ровная поверхность
• Прокладки и ограничители – чтобы сделать все ровно и не сместить элементы
• Подъемный механизм – чтобы закрепить конструкцию в бетоне

Создание арматурной сетки

В процессе вязки нужно верно выбрать расположение элементов, зафиксировать сетку на идеально ровной поверхности, исключить смещения по вертикали или горизонтали. Уже сделанное крепление исправить сложно – придется разбирать секцию, заново скреплять. Проводить работы отдельно от уже готовой опалубки проще, но при реализации задачи непосредственно на месте нет необходимости привлекать спецтехнику для перемещения конструкции.

При выполнении вязки нужно верно определить расстояние между прутьями, которое выбирается с учетом их диаметра: значение не должно быть меньше диаметра стержня, при использовании нескольких прутьев разного диаметра расстояние высчитывают в соответствии с самым большим. В вертикальной плоскости между основными прутьями выдерживают минимум 12 миллиметров, за исключением мест пересечения или скрещивания с поперечными прутьями.

Для качественной связи нужно правильно рассчитать толщину слоя бетона над сеткой – он призван защитить конструкцию из стали от воздействия влаги и воздуха.

Сварка деталей

Второй способ закрепления арматуры – сварка, которая гарантирует прочность и качество исполнения железобетона. Обычно используют электродуговую сварку, правильно подобранные электроды, соединяют встык или внахлест.

Второй вариант не требует особого контроля за качеством, соединение встык должно быть сделано профессионалом, чтобы железобетон соответствовал заявленным механическим свойствам и выдерживал серьезные нагрузки.  Сварка обеспечивает повышенную жесткость каркаса, уменьшает итоговое поперечное сечение участков соединений.

До сваривания прутья зачищают, обрезают, гнут (если нужно), подгоняют по вертикали и горизонтали с использованием специального устройства, выполняют проверочное сваривание, испытывают швы на сжатие и разрыв. Если все в порядке, продолжают.

Защита от коррозии

Можно было бы спросить: если арматура в бетоне, зачем ее защищать? Но тут речь идет не о защитных средствах, а о достаточном слое бетона, который точно защитит каркас. Чтобы избежать проблем, до расчета бетона и его заливки проверяют правильность расположения конструкции, устраняют неточности.

Толщина защитного слоя:

• Плиты – минимум 1 миллиметр
• Продольные балки – минимум 25 миллиметров
• Конец прута – минимум 25 миллиметров
• Все остальные случаи – минимум 1 миллиметр либо диаметр арматуры

Игнорирование данных показателей приводит к появлению коррозии, трещинам, деформациям, разрушениям сооружения. Отдельно нужно позаботиться о защите элементов, выходящих на поверхность – для усиления краев используют лак, инертную краску, шеллак, в некоторых случаях медь. Элементы с покрытием алюминием, кадмием, цинком коррозируют еще в свежем растворе, поэтому их вообще не рекомендуется применять.

При возникновении влажности в бетоне могут присутствовать блуждающие электротоки, что стремительно разрушает металл. Для защиты желательно использовать разные способы гидроизоляции – материалы, добавки, покрытия, отделка и т.д.

Таблица сравнительных характеристик стальной и стеклопластиковой арматуры

По диаметру Композитная (стекловолоконная арматура) меньше стальной, вот таблица для соответствия:

Плюсы и минусы

Если задаться вопросом о том, зачем нужна арматура в бетоне, зачем использовать сразу два материала в конструкции вместо того, чтобы выбрать какой-то один, становится очевидно, что все свои лучшие свойства сталь и бетонный раствор проявляют исключительно в тандеме.

Основные преимущества железобетонной конструкции:

• Жесткость, способность выдерживать изгиб, растяжения, удары, усадку, принимать любую форму без потери прочности, принимая любые виды воздействия
• Длительный срок службы
• Стойкость к температурным воздействиям, влаге

К недостаткам причисляют увеличение веса конструкции (что обязательно нужно учитывать в проекте и просчитывать все показатели), сложности в перестройке, изменении уже готовых систем.

Полезные советы при армировании

• Вводя фибру или другие добавки при дисперсном усилении в раствор, вымешивать массу с волокном минимум 15 минут, после сразу работать.
• При выборе типа материала для армирования учитывать тип упрочняемой конструкции – для перекрытий, стен, колонн выставляются разные требования, то же самое и с фундаментом (учитывать его тип).
• Разделять монтажную арматуру (обеспечивает прочное соединение элементов) и специальную распределительную (понижает локальное влияние нагрузок).
• Использование разных приемов и материалов с учетом назначения армируемой конструкции и предельных нагрузок позволит добиться наилучшего результата – так, к примеру, защитить здание от усадки поможет сеточное армирование с использованием обычной дорожной сетки, а при работе с отдельными важными элементами желательно дополнительно использовать фибру.
• Нежелательно применять: алюминиевые прутья, листовую сталь, сетку-рабицу, рельсы, демонтированные трубы, стержни длиной до 1 метра и другие неподходящие материалы.
• Выбирая между связкой и сваркой, лучше отдать предпочтение первому варианту (меньше деформации).
• В сам раствор нужно вводить гидроизоляционные присадки.
• Не лениться оклеивать внутреннюю сторону досок опалубки пергамином, который устранит излишнее испарение влаги, сделает поверхность более ровной, продлит срок службы щитов.
• На прутья и сетки не должны попадать маслянистые вещества или краски.
• Работая с полом и стенами, нужно оставлять отверстия для вентиляции и электрических проводов.

Армирование бетона позволяет значительно продлить срок службы конструкции за счет усиления ее несущих способностей, добавления прочности и стойкости к разным типам воздействий. Главное – выбрать правильные материалы и методы, которые позволят добиться наилучшего результата.

Как правильно армировать бетон и вязать арматуру

Содержание статьи:

Армирование – использование арматуры при строительстве для увеличения прочности и надежности конструкции. Давайте разберемся, зачем нужно армировать бетон и как правильно рассчитывать количество материала для этого процесса.

Зачем армировать бетон

Бетон широко используется в строительстве, как очень прочный материал. Но и у него есть недостатки – при растяжении и изгибе он может потрескаться или лопнуть, что существенно снизит прочность конструкции. Чтобы этого не произошло, при заливке бетон укрепляют металлическими стержнями – арматурой. Она выполняет функцию каркаса, который принимает давление материала на себя и не дает ему разрушиться.

Как правильно связывать арматуру

Армирование бетона делают при заливке фундамента и возведении перекрытий. Для этого прутья устанавливают поперек возможного направления растяжения или прогиба.

Для достижения еще большей прочности арматуру необходимо связать или сварить. Это делается для того, чтобы при заливке тяжелый раствор не сместил стержни и не изменил форму конструкции. Элементы соединения должны прочно прилегать друг к другу, чтобы бетон не разъединил их при наливании.

Сварка считается более крепким и быстрым методом, который однако, редко используется при частном строительстве, потому что требует опыта и мастерства от сварщика.

При строительстве своими руками чаще используют вязку. Этот способ при некоторой подготовке сможет применять даже не очень опытный строитель. При вязке используют специальную проволоку с диаметром 2-3 мм, которая укрепляет конструкцию в местах пересечения стержней.

В специализированных магазинах можно купить и готовый арматурный каркас, но практика показывает, что его соединение не дает форы ни в сроке исполнения, ни в прочности.

Расчет арматуры для армирования фундамента

Количество арматуры и других материалов для вязки зависит от типа фундамента и его формы. Для плиточного фундамента достаточно установить стержни диаметром не менее 10 мм с ребрами жесткости. На выбор диаметра влияют тип грунта и размеры будущего дома: прутья 10 мм подойдут для легко дома, стоящего на надежном грунте, для здания в несколько этажей при строительстве на подвижном грунте понадобится арматура не менее 15 мм.

Для площади плиточного фундамента 6 на 6 метров необходимо построить конструкцию из металлических стержней с шагом 20 см. Для укладки нужно взять арматуру в количестве 31 шт и разложить ее вдоль и поперек – получится 62 прута. Для плиты из бетона необходимо два пояса армирования – сверху и снизу – поэтому количество арматуры нужно удвоить еще раз – 124 стержня. Если пересчитать количество арматуры в погонных метрах, то при длине одного прута в 6 метров нужно закупить 744 погонных метра материала.

Верхний и нижний уровни связывают в узлах пересечения. В этом примере их получается 961. Если толщина плиты будет 20 см, а прутья будет вставляться на глубину 5 см, то для прочной конструкции нужны стержни длиной 10 см или 96,1 погонный метр арматуры.

После установки конструкции ее проверяют на соответствие проекту. После этого можно заливать бетон и выполнять дальнейшие работы по строительству.

---

Если Вас интересует наш бетон или бетонная смесь позвоните нам — +7 (495) 505-46-60

Также вы можете ознакомиться с ценами и нашей продукцией

---

монолитное, дисперсное и, с помощью сетки

Бетон остается ключевым стройматериалом, который используется на разных этапах возведения конструкций. Но несмотря на свою прочность, он может деформироваться под влиянием разнообразных факторов. Давно было подмечено, что материал хорошо выдерживает усадку и плохо – растяжение. При неравномерной нагрузке, так называемые зоны растяжения дают трещины в бетоне, и постройка разрушается. Поэтому чтобы избежать преждевременной коррозии и повысить износоустойчивость зданий, стали использовать метод армирования. Он заключается в придании бетону вспомогательного укрепления при помощи добавления связанной между собой арматуры.

Прочность соединения арматуры с бетоном довольно велика. Она не разрушается даже при сильных температурных перепадах, потому что коэффициенты их теплового расширения почти идентичны. Укрепление бетона ведет к перераспределению нагрузок в зоне растяжения балок (потому что упругость стали значительно выше). Бетон же, в свою очередь, защищает сталь от коррозии и перегрева, например, при пожарах. Все это делает союз бетона и арматуры залогом успешного строительства.

Какие задачи решает армирование?

Для более надежного соединения бетона с арматурой, ее изготовляют с рельефной поверхностью. Поверхность может быть с серповидным, кольцевым, четырехсторонним или смешанным покрытием. Последние два вида показывают лучшие результаты сцепления.

Для прочности возводимого сооружения своими руками, нужно четко придерживаться нормы расхода заполнителей и стали. Так, в каждом индивидуальном случае расход материалов будет разным. Для фундамента в среднем эта норма составляет 150-200 кг на 1 кубический метр. Для несущих перекрытий – она увеличивается до 200 кг.

Ранее для данной процедуры брали только металлические (стальные прутья). Сейчас же армирующие материалы для бетона представлены суперпрочными стеклянными, базальтовыми и углеродными соединениями. Широко используют бетон, армированный стеклопластиком, который демонстрирует лучшие показатели по износоустойчивости и делает материал легче. Ему присущ ряд достоинств, которые наглядно показывает таблица.

Вернуться к оглавлению

Таблица сравнительных характеристик стальной и стеклопластиковой арматуры

Вернуться к оглавлению

Плюсы и минусы

Так, армированный бетон имеет ряд преимуществ:

• конструкции даже самой замысловатой формы будут надежными;
• устойчивость к температурным колебаниям;
• долговечность;
• армировка позволяет значительно увеличить допустимые механические нагрузки;
• образование трещин почти невозможно.

Но вмести с тем, существует и несколько минусов, которые нужно учесть:

• установка арматуры в уже готовую конструкцию создаст целый ряд проблем;
• вес постройки заметно увеличится, что обязательно нужно учесть при проектировании.
Вернуться к оглавлению

Виды

Исходя из конструкции, армирование бетона дифференцируется на несколько основных типов:

• монолитное;
• дисперсное;
• армирование с помощью сетки.
Вернуться к оглавлению

Монолитное

Монолитная армировка применяется в основном при производстве железобетонных блоков на заводах. Метод заключается в каркасном монтаже прутьев в один или несколько слоев, которые соединены проволокой по вертикали и в поперечном направлении. Таким образом, получаются крупные ячейки – до 20 см.

Вернуться к оглавлению

Дисперсное

Дисперсное армирование являет собой добавку в незатвердевший раствор бетона мелкодисперсных компонентов, так называемой фибры. Она изготавливается на основе стали, базальта, полипропилена или стекловолокна. Сегодня наибольшего признания заслужило армирование бетона частицами стекловолокна.

Вернуться к оглавлению

С помощью сетки

Использование армирующей сетки довольно распространено, потому что ее установка достаточно легка. Она может быть железной, композитной или полимерной. Стальные сетки продаются в готовом виде размером 0,5×2 или 1,5×2 м. Диаметр ячеек варьируется в диапазоне 15-20 см. Композитная и полимерная сетки считаются надежнее, потому что менее подвержены коррозии.

Вернуться к оглавлению

Этапы армирования

Металлическая фибра – один из видов армирования.

При желании провести укрепление бетона, нужно разделить работу на несколько этапов. Хотя алгоритм заливки разных поверхностей имеет ряд схожих действий, все же некоторые моменты могут существенно отличаться. Поэтому обратим внимание на несколько универсальных моментов при выполнении этого задания своими руками:

• Первым этапом является осмотр и подготовка площади армирования. Нужно учесть контуры и наклоны участка. Измерить их при помощи уровня и учесть при следующих этапах.
• Сооружение опалубки из деревянных щитков. После необходимо закрепить доски при помощи кольев, забитых в землю. Обязательно опалубка должна превышать высоту предполагаемой заливки. При желании внутреннюю часть досок можно оклеить пергамином, который задержит влагу и сделает поверхность значительно ровнее.
• Подготовка непосредственно самой арматуры. После тщательного осмотра на предмет дефектов, прутья или сетку равномерно укладывают на горизонтальную поверхность и распределяют с учетом контура предполагаемой постройки. Предпочтительнее использовать именно целые прутья нужной длины. Это значительно повысит прочность конструкции.
• Расстояние между прутами должно быть рассчитано заранее и быть одинаковым на всех участках.
• Соединить арматуру можно как с помощью сварки, так и специальной проволоки, соединяя прутья по вертикали.
• Далее непосредственно приступают к заливке объекта, предварительно рассчитав объем (умножаем периметр основания на ширину и высоту). Бетон следует утрамбовать, чтобы избежать воздушных карманов внутри.
• Дождаться полного затвердевания бетона (обычно 2-3 недели) и снять опалубку.
Вернуться к оглавлению

Полезные советы при армировании

Особенно стоит обратить внимание на материалы, которые не желательно применять для армирования. Сюда можно отнести:

• листовую сталь;
• прутья из алюминия;
• демонтированные трубы;
• сетку-рабицу;
• рельсы;
• прутья длинной до 1 м.
Схема связки прутьев.

Вот еще несколько практичных советов, позволяющих вам избежать проблем при армировании своими руками:

• используйте арматуру и соединяющую проволоку без явных коррозийных признаков;
• выбирая между сваркой и связкой прутьев, отдайте предпочтение второму способу, потому что сварочные швы больше подлежат деформации;
• связанно (приварено) должно быть не меньше половины всех соединений;
• непосредственно в бетон стоит ввести гидроизоляционные добавки, чтобы защитить сталь от ржавчины и тем самым значительно продлить срок эксплуатации сооружения;
• воспользуйтесь пергамином для оклейки внутренней стороны досок опалубки. Он предотвратит излишние испарение влаги при армировании бетона, сделает залитую поверхность заметно ровнее и продлит срок службы самих щитов;
• для армирования разных объектов используют разную по диаметру, поверхности и механическим свойствам сталь. Арматура может изготавливаться как в прутьях, так и в готовых мотках. При ее выборе нужно учитывать назначение армируемой площади и предельные нагрузки. Чем больше нагрузка – тем больше диаметр прутьев;
• следует избегать попадания на арматуру красок или маслянистых веществ;
• рекомендуется использование цельных элементов конструкции (прутьев или сетки заданных размеров). Использование элементов длиной до 1 метра на широких площадках резко снижает износоустойчивость железобетона;
• при армировании стен и пола не забудьте оставить отверстия для электрических проводов и вентиляции.
Вернуться к оглавлению

Заключение

Армирование бетона применяется для существенного продления срока эксплуатации и усиления несущих способностей конструкций. Существует много вариантов и методов исполнения этой работы.

При подборе подходящего именно вам – обязательно следует проконсультироваться со специалистом. Он поможет правильно рассчитать нормы расхода материалов и подскажет их характеристик.

Зачем бетону армирование? – Практическая инженерия

В прошлом видео мы говорили о бетоне 101 и о том, почему бетон является таким прекрасным строительным материалом. Но я не упомянул о его самой большой слабости.

Чтобы понять самую большую слабость бетона, во-первых, нам нужно немного узнать о механике материалов, что является причудливым способом сказать: «Как материалы ведут себя под нагрузкой». Под стрессом в данном случае подразумевается не тревога или экзистенциальный страх, а внутренние силы материала.Существует три основных типа напряжения: сжатие (сдвигание), растяжение (растяжение) и сдвиг (скольжение по линии или плоскости). И не все материалы могут одинаково противостоять каждому типу нагрузки. Оказывается, бетон очень силен на сжатие, но очень слаб на растяжение. Но не верьте мне на слово. Вот демонстрация:

Эти два бетонных цилиндра были отлиты из одной и той же партии, и мы посмотрим, какую нагрузку они могут выдержать до разрушения.Во-первых, испытание на сжатие. (Кляп для ручного насоса). При сжатии цилиндр сломался при нагрузке около 1000 фунтов (то есть 450 кг). Для бетона это довольно мало, потому что я добавил в эту смесь много воды. Причина в том, что моя установка для проверки прочности на разрыв не такая сложная. Я забросил в этот образец несколько болтов с проушиной и теперь вешаю его на стропила в магазине. Я наполнил это ведро гравием, но его веса не хватило для того, чтобы образец не выдержал. Итак, я добавил еще одну гантель, чтобы вывести ее за край.Вес этого ковша составлял всего около 80 фунтов или 36 кг – это менее 10% прочности на сжатие.

Все это говорит о том, что веревку из бетона делать не надо. Фактически, без какого-либо способа исправить эту слабость, связанную с растягивающим напряжением, вам не следует делать какой-либо конструктивный элемент из бетона, потому что редко какой-либо элемент конструкции испытывает только сжатие. В действительности почти все конструкции испытывают разные нагрузки. Это не яснее, чем в классическом луче. Эта классическая балка сделана мной из чистого бетона в моем гараже.Приложение силы к этой балке вызывает развитие внутренних напряжений, и вот как они выглядят: верхняя часть балки испытывает сжимающее напряжение. А нижняя часть балки испытывает растягивающее напряжение. Вы, наверное, догадались, где произойдет разрушение этой бетонной балки, поскольку я продолжаю увеличивать нагрузку. Это происходит почти мгновенно, но вы можете видеть, что трещина образуется в нижней части балки, где растягивающее напряжение является наибольшим, и распространяется вверх, пока балка не выйдет из строя.

Вы видите, к чему я клоню: бетон сам по себе не может быть хорошим конструкционным материалом.Существует слишком много источников напряжения, которым он не может противостоять в одиночку. Итак, в большинстве ситуаций мы добавляем усиление, чтобы повысить его прочность. Армирование в бетоне создает композитный материал, при этом бетон обеспечивает прочность против напряжения сжатия, в то время как арматура обеспечивает прочность против напряжения растяжения. И наиболее распространенным типом арматуры, используемой в бетоне, является деформированная сталь, более известная как арматура.

Я сделал новую балку с парой стальных стержней с резьбой, залитых в нижнюю часть бетона.Эти резьбы должны действовать так же, как деформированные выступы в обычном арматурном стержне, чтобы создать некоторое сцепление между бетоном и сталью. Под прессом первое, что замечаешь, это то, что этот луч намного прочнее предыдущего. Мы уже намного выше силы, которая провалила неармированный образец. Но второе, что вы замечаете, – это то, что сбой происходит немного медленнее. Вы можете легко увидеть, как трещина образуется и распространяется до того, как балка выйдет из строя. На самом деле это очень важная часть армирования бетона сталью.Он изменяет тип разрушения с хрупкого режима, когда нет предупреждения о том, что что-то не так, на вязкий, когда вы видите образование трещин до полной потери прочности. Это дает вам возможность распознать потенциальную катастрофу и, надеюсь, устранить ее до того, как она произойдет.

Арматура отлично подходит для большинства ситуаций с армированием. Это относительно дешево, хорошо протестировано и понятно. Но у него есть несколько недостатков, одним из основных является то, что это пассивное подкрепление.Сталь удлиняется под действием напряжения, поэтому арматурный стержень не может начать работать, чтобы помочь противостоять растяжению, до тех пор, пока не появится возможность растянуться. Часто это означает, что бетон должен треснуть, прежде чем арматурный стержень сможет принять на себя какое-либо растягивающее напряжение элемента. Растрескивание бетона не обязательно плохо – в конце концов, мы просим бетон только противостоять сжимающим силам, с которыми он прекрасно справляется с трещинами. Но бывают случаи, когда вы хотите избежать трещин или чрезмерного прогиба, который может возникнуть из-за пассивной арматуры.В таких случаях вы можете рассмотреть возможность использования активного армирования, также известного как предварительно напряженный бетон.

Предварительное напряжение означает приложение напряжения к арматуре перед вводом бетона в эксплуатацию. Один из способов сделать это – натянуть стальные арматурные стержни во время заливки бетона. Когда бетон затвердеет, напряжение останется внутри, передавая сжимающее напряжение на бетон через трение с арматурой. Таким образом происходит предварительное напряжение большинства бетонных мостовых балок.Обратите внимание на усиление внизу этой балки. Другой способ предварительного напряжения армирования называется последующим напряжением. В этом методе напряжение в арматуре создается после затвердевания бетона. В следующем примере я залил в бетон пластиковые втулки. Стальные стержни могут плавно скользить в этих втулках. Когда балка затвердела, я затянул гайки на стержнях, чтобы натянуть их. Под прессом эта балка была не прочнее, чем обычно армированная балка, но потребовалось большее давление, прежде чем образовались трещины.Кроме того, это было не так драматично, потому что вместо настоящих стальных стержней сначала вышла из строя резьба на гайках.

Я надеюсь, что эти демонстрации помогли показать, почему армирование необходимо для большинства применений бетона – для увеличения прочности на растяжение и для изменения режима разрушения с хрупкого на пластичный. Как и в предыдущем видео, я лишь поверхностно касаюсь очень сложной и подробной темы. Многие инженеры всю свою карьеру занимаются изучением и проектированием железобетонных конструкций.Но я получаю удовольствие, играя с бетоном, и надеюсь, вам это интересно. Я хотел бы продолжить эту серию статей о бетоне, поэтому, если у вас есть вопросы по этой теме, задавайте их в комментариях ниже. Возможно, я смогу ответить на них в следующем видео. Спасибо за просмотр и дайте мне знать, что вы думаете!

Виды армирования в бетоне

Армирующий бетон

Армирование в бетоне создается из щебня и мелких камней, смешанных с цементом для повышения его прочности и долговечности при сжатии.Однако для армирования этого бетона используются различные материалы, включая арматуру, поликарбонат, конструкционные металлы круглого сечения, GFRC (бетон, армированный стекловолокном) и другие. Он обладает невероятной прочностью и может использоваться в различных областях, включая небольшие декоративные элементы, а также тяжелые конструкционные мосты и плотины.

Традиционная арматура Арматура

используется в заливном бетоне как средство повышения предела текучести и прочности на растяжение. Он предлагается в различных сортах, длине и габаритных размерах.Им легко манипулировать, и его можно сгибать в самых разных формах, чтобы удовлетворить требованиям практически любой разливки.

Бетон после натяжения

Многие современные жилые бетонные плиты и коммерческие полы изготавливаются из бетона, подвергнутого последующему натяжению. В дополнение к использованию традиционной армированной стали (арматурной стали) в технике пост-натяжения используются стальные тросы внутри пластиковой втулки или канала, которые обеспечивают натяжение после затвердевания бетона. Стальные тросы натянуты под большим натяжением, образуя плотную ленту по периметру плиты.

Бетон, армированный стекловолокном

Бетон, армированный стекловолокном (GFRC), представляет собой легкое решение, позволяющее заливать бетон очень тонкими слоями. GFRC, который часто используется в бетонных столешницах, обеспечивает большую прочность при толщине от одного дюйма и более. Он обеспечивает исключительную прочность на изгиб без необходимости использования других видов армирования. Это позволяет размещать конструкции сложной формы, не беспокоясь о трещинах или сколах. Кроме того, он используется в качестве вторичного армирования для придания заливному бетону более высокой прочности на растяжение

PC Strand

PC (предварительно напряженная бетонная полоса) представляет собой многопроволочный продукт из высокоуглеродистой стали.Он используется для создания сил сжатия. Он часто эффективно используется для сборных конструкций наряду с другими приложениями, включая коммерческие здания, мосты, парковочные площадки и другие проекты, требующие решений для перекрытий на одном уровне. Поликарбонатная прядь, доступная в виде оцинкованного продукта, является эффективным и прочным решением, поскольку ее отношение прочности к весу чрезвычайно велико, а продукт очень экономичен.

Решения круглых конструкций

Круглый конструкционный металл, который часто называют проволочной сеткой или проволочной сеткой, используется в качестве эффективного армирования при заливке бетона.Многие из этих доступных круглых конструкционных металлов производятся с прикрепленной бумажной основой, используемой для формирования усиливающей опоры для распыления облицовки бассейнов и других форм. Кроме того, армирующие сетки из углеродного волокна предлагают альтернативу использованию легкой арматуры или стальной сетки при укладке бетона. Он имеет значительное структурное усиление для всех типов литых деталей.

Кроме того, армирующие сетки из углеродного волокна хорошо подходят для бетонных столешниц благодаря своим уникальным свойствам.Их можно легко разместить немного ниже готовой бетонной поверхности, в отличие от традиционной стальной арматуры. Они устойчивы к коррозии и очень легкие.

Подрядчики используют решения по армированию бетона для множества применений, включая создание рабочих поверхностей, заливку облицовки бассейнов и строительство плотин, мостов, проезжей части, плит и патио.

Почему бетон армируют сталью: полное руководство

Почему бетон армируют сталью: полное руководство

Железобетон – один из самых распространенных строительных материалов в мире.Однако сам по себе бетон на самом деле намного более хрупкий, чем можно было ожидать, и вряд ли полезен в каких-либо областях, кроме очень небольшого количества. Однако при армировании сталью бетон можно использовать для изготовления плит, стен, балок, колонн, фундаментов, рам и т. Д.

Бетон устойчив только к силам сжатия и имеет низкую прочность на разрыв и пластичность. Армирующие материалы необходимы, чтобы выдерживать сдвиговые и растягивающие усилия на бетон. Сталь используется, потому что она хорошо сцепляется с бетоном, а также расширяется и сжимается под действием температуры с одинаковой скоростью.

Если вы углубитесь в науку о том, как сталь и бетон ведут себя по отдельности, вы быстро увидите, что их свойства дополняют друг друга, что делает их уникальными для совместного использования. Их комбинированные свойства полезны в том смысле, что железобетон является чудесным материалом, из которого строятся впечатляющие конструкции, такие как плотина Гувера.

Нужно ли армировать бетон сталью?

Бетон выглядит чрезвычайно прочным.По сути, это камень, который выращивают из порошковой смеси. В некотором смысле бетон действительно очень прочный, но только если давление прилагается в одном конкретном направлении. Когда сила прилагается в любом другом направлении, что чаще всего имеет место в большинстве строительных приложений, бетон оказывается на удивление хрупким.

Существует три основных типа стресса:

1. сжатие (сдвигание),
2. натяжение (отрыв) и
3. сдвиг (скольжение по линии или плоскости).

Бетон устойчив к силам или сжатию, но слаб против сил растяжения и сдвига. С другой стороны, сталь устойчива ко всем трем типам напряжений.

1. Сжатие

Бетон устойчив к силам сжатия. Вот почему это такая мощная база. Даже в древние времена римские строители могли использовать ранние формы бетона (который никак не укреплялся) для таких конструкций, как купола, акведуки, арены и колизеи.

Во всех этих ранних примерах бетон использовался только таким образом, чтобы использовать его прочность по отношению к силам сжатия. Вес конструкции только давил на бетон, который сдвигал бетон вместе и который бетон мог легко выдержать.

Тот факт, что древние римские сооружения, такие как Колизей и Парфенон, простояли тысячи лет, свидетельствует о прочности бетона на сжатие. Даже цилиндр, сделанный из цементной смеси с большим количеством воды, может выдержать давление сжатия в 1000 фунтов (450 кг).Другие смеси могут выдерживать даже большее давление.

2. Напряжение

Натяжение фактически противоположно сжатию в том смысле, что это сила, которая раздвигает объект. Бетон является слабым по отношению к силам растяжения, а это означает, что он имеет низкую прочность на разрыв.

Когда цилиндр, сделанный из той же самой высоководной смеси бетона, описанной выше, был испытан путем подвешивания к нему груза, образец сломался, когда было подвешено около 80 фунтов (36 кг).Это означает, что бетон менее чем на 10 процентов противостоит силам растяжения и сжатию.

Может быть не сразу очевидно, почему это проблема использования бетона в качестве строительного материала. Похоже, это всего лишь указывает на то, что бетон не следует использовать в качестве веревки. Однако, если вы посмотрите на внутренние напряжения в бетоне, вы увидите, что при сжатии часто возникает также и растяжение.

Представьте себе горизонтальную бетонную балку, на которую сверху оказывается давление.Это было бы похоже на прогулку по бетонному второму этажу. В верхней части бетонной балки действует сила сжатия, поскольку бетон прижимается друг к другу. Однако внизу, когда балка изгибается, бетон разрывается под действием силы натяжения. Вот где не получается простой бетон.

3. Ножницы

Бетон также является слабым против сил сдвига, которые заставляют материал перемещаться по линии или плоскости. Неармированная бетонная стена рухнет, если на нее будет оказано слишком большое усилие сдвига от:

• Ветер
• Землетрясения
• Напряжение сдвига

Как мы видим, простой бетон полезен, если вы прикладываете вес только непосредственно к нему, например, к основанию статуи.Однако современные здания должны выдерживать давление со стороны источников многих типов во всех направлениях. Без армирования простой бетон в этих условиях просто выйдет из строя.

Типы отказов

Когда обычный бетон выходит из строя, это происходит внезапно. В один момент бетон не поврежден, а в следующий момент, когда сила больше, чем он может выдержать, он крошится или раскалывается на куски. Это внезапное разрушение известно как хрупкое разрушение , .

Основным недостатком этого типа неисправности является отсутствие визуальных предупреждающих знаков. Если вы не знаете удельную прочность материала и активно не измеряете величину нагрузки, приложенной к материалу (условия, которые абсолютно невозможны за пределами лабораторных условий), невозможно предсказать отказ.

Железобетон, с другой стороны, испытывает разрушение пластичной формы , . Это означает, что трещины начинают образовываться еще до того, как бетон полностью разрушится.Это связано с тем, что, хотя бетон был растянут дальше, чем он может стоять отдельно, стальная арматура по-прежнему удерживает конструкцию вместе.

Если конструкция подвергается только сжимающим силам (например, плита пола), эти трещины могут не иметь большого значения. Если вода не проникает в трещину и не разрушает конструкцию из-за ржавчины арматуры или расширения трещины при замерзании, трещины просто сожмутся друг с другом путем дальнейшего сжатия. В других случаях трещины означают необходимость ремонта участка.

Почему используется сталь

Как мы узнали, простой бетон полезен только в очень ограниченных сферах применения, поскольку он устойчив к силам сжатия, но слаб против сил растяжения и сдвига. Чтобы бетон был таким же универсальным, его необходимо армировать материалом, который преодолевает эти недостатки. Сталь используется для армирования бетона чаще, чем любой другой материал.

Причина, по которой сталь используется для армирования бетона, заключается в том, что сталь обладает рядом свойств, которые делают ее особенно подходящей для этого применения.

Сталь очень пластичная

Пластичность – это мера того, насколько материал может подвергнуться деформации перед разрушением. Бетон имеет очень низкую пластичность. Если вы скручиваете кусок бетона с достаточной силой, он рассыпается у вас в руках. Например, древесина довольно пластична, так как ее можно немного согнуть, прежде чем она сломается. Однако сталь очень пластичная. Если вы его согнете, он просто останется согнутым.

Пластичность стали полезна перед заливкой цемента, потому что ее можно согнуть, придав ей любую форму, которая лучше всего поддерживает заливку.Благодаря этому легко создать сетку из арматурной арматуры любой формы, необходимой для конструкции здания.

Пластичность стали

также полезна, если она входит в состав железобетона. Когда к конструкции приложено достаточное усилие, чтобы ее деформировать, бетон может треснуть, но стальная арматура останется неизменной в деформированной форме. Часто сталь все еще может поддерживать конструкцию до тех пор, пока ее не отремонтируют или не заменит.

Бетон и сталь имеют одинаковые коэффициенты теплового расширения

Когда твердые тела нагреваются, молекулы внутри материалов движутся быстрее.Эти более активные атомы занимают больше места, чем быстрее они движутся, поэтому каждая молекула и, следовательно, материал в целом расширяются. Обратное происходит, когда твердое тело охлаждается. В конечном итоге твердые частицы расширяются при нагревании и уменьшаются в размерах при охлаждении.

Хотя это универсально верно для твердых тел, это происходит с разной скоростью для разных материалов. По очень случайному совпадению, сталь и бетон имеют очень похожие коэффициенты теплового расширения. Это означает, что когда они подвергаются воздействию тепла (или холода), они расширяются (или сжимаются) практически с одинаковой скоростью.

Если бы это было не так, сталь была бы плохим выбором для армирования бетона. Представьте, например, корн-дог. Если при приготовлении хот-дог увеличится вдвое, а кукурузный хлеб лишь немного подрастет, хот-дог быстро прорвется через кукурузную муку. И наоборот, если кукурузный хлеб расширяется быстрее, чем хот-дог, вокруг приготовленного хот-дога будет большой воздушный карман.

В то время как любой из этих сценариев приведет к структурно слабой корн-доге, это не то, что происходит в случае бетона, армированного сталью.Два материала расширяются и сжимаются почти с одинаковой скоростью, обеспечивая прочное соединение при любой температуре.

Сталь

подвергается той же деформации, что и бетон

Связь между бетоном и сталью настолько прочна, что железобетон действует как новый, более прочный материал, чем просто комбинация бетона и стали. Это еще больше усиливается за счет создания арматурного стержня с множеством выступов, вокруг которых цемент приобретет твердость при высыхании.

Другие причины использования стали включают:

1. Простота сварки
2. Легко перерабатывается
3. Дешево и доступно .

1. Сталь легко сваривается

Поскольку железобетон используется во многих различных ситуациях, часто бывает необходимо построить довольно сложные внутренние каркасы из стальной арматуры перед заливкой цемента. Даже если форма не уникальна, размер проекта может потребовать, чтобы арматурный стержень перекрывал длину, намного превышающую возможную для изготовления.

В этих сценариях стальную арматуру можно сварить, чтобы опора надежно находилась там, где она необходима. Сталь – один из наиболее часто свариваемых металлов, поскольку она легко плавится, не прожигая и не передавая тепло слишком далеко от места сварки. Этот процесс также не оказывает негативного влияния на свойства, которые делают его таким хорошим выбором для армирования бетона.

2. Сталь легко перерабатывать

Железобетон рассчитан на долгие годы, что делает его отличным строительным материалом для долговечных конструкций.Однако, когда настанет время демонтажа, вам будет приятно узнать, что его также легко переработать.

При наличии надлежащего оборудования железобетон можно легко измельчить, чтобы отделить стальную арматуру от бетона. Бетон может быть дополнительно измельчен и повторно использован как часть смеси крупных и мелких заполнителей, составляющих от 60 до 75 процентов цементной смеси. Сталь можно переплавить и преобразовать в новую стальную арматуру для усиления следующего проекта.

3.Сталь дешевая и высокодоступная

Довольно удачно, что металл, обладающий столькими полезными свойствами для армирования бетона, также недорог и в изобилии. Если бы все эти совместимые функции были у золота или бриллиантов, это, вероятно, не было бы таким полезным.

Сталь

, однако, легко доступна по относительно низкой цене.

Предварительно напряженный и пост-напряженный бетон

Каким бы прочным ни был железобетон, он все же может треснуть.Хотя этот вязкий режим разрушения не приводит к немедленному разрушению конструкции (в отличие от хрупкого разрушения), это первая фаза разрушающего процесса, известного как «скалывание».

Когда вода просачивается в трещины в железобетоне, она может повредить структурную целостность здания тремя способами.

1. Поскольку жидкость может заполнить любой карман, в который ей разрешено, вода может легко просачиваться внутрь и заполнять любые трещины в железобетоне. Если температура упадет ниже 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию), он замерзнет.

Когда вода замерзает, она образует структуру из переплетенных кристаллов льда. Эти кристаллы льда занимают больше места, чем молекулы жидкой воды, а это означает, что лед занимает больше места, чем вода. Это означает, что когда вода замерзает, она давит на бетон и расширяет трещины еще шире.

Когда лед тает, трещина становится шире, позволяя большему количеству воды заполнить промежуток, который затем замерзает, чтобы расшириться еще больше. Этот цикл не только физически раздвигает бетон, но и позволяет все большему и большему количеству воды проникать в конструкцию, увеличивая количество повреждений, вызванных двумя другими формами повреждений.

2. Со временем трещины станут достаточно широкими и глубокими, чтобы вода и воздух достигли стальной арматуры, встроенной в железобетон. Такое воздействие может привести к коррозии арматуры. В присутствии воды кислород воздуха взаимодействует с железом в стали, образуя ржавчину.

Отслоившееся покрытие на поверхности ржавой арматуры никак не защищает внутренние слои железа от процесса коррозии (способ, которым образование слоя патины предотвращает дальнейшую коррозию медных поверхностей), поэтому арматуру можно постоянно разрушается до тех пор, пока не перестанет выдерживать силы натяжения, действующие на конструкцию.

Верным признаком того, что происходит коррозия этого типа, является появление на бетоне коричневых пятен. Этот цвет возникает из-за того, что частицы ржавчины становятся коричневыми и стекают через трещины в железобетоне.

3. Когда вода проникает в железобетон, она может изменить pH-баланс окружающей среды и вызвать химические реакции в бетоне. Этот риск усугубляется тем фактом, что на дорожных покрытиях и мостах использование соли для удаления льда с дорог зимой означает, что проникающая вода, скорее всего, будет сильно щелочной.

Эти щелочи в воде могут реагировать с кремнеземом в заполнителях бетона, вызывая образование новых кристаллов. Эти новые кристаллы занимают место и физически раздвигают железобетон так же, как ледяной лед в примере 1. Разница в том, что кристаллы не тают, поэтому бетон непрерывно раздвигается.

Понятно, что железобетон лучше не растрескивать. Однако, поскольку сталь настолько пластична, она будет растягиваться или гнуться, что приведет к растрескиванию окружающего бетона.Это, конечно, если только что-то не будет сделано для предотвращения такого поведения стали.

Предварительно напряженный бетон

Чтобы предотвратить растрескивание, стальную арматуру можно растянуть перед заливкой цемента. Это называется предварительным напряжением (или предварительным напряжением), потому что оно добавляет усилие натяжения к стали до того, как будет сформирован армированный бетон. Таким образом, сталь находится в постоянном состоянии, возвращаясь к своей естественной форме, втягивая окружающий бетон внутрь под действием силы сжатия.

Сохранение бетона в этом предварительно напряженном состоянии фактически делает его более прочным, потому что бетон устойчив к силам сжатия. Это что-то вроде мышцы, которая в напряжении сильнее.

Благодаря предварительному напряжению железобетона материал становится более прочным по двум причинам.

1. Меньше вероятность образования трещин. Поскольку сталь уже стягивает бетон, ей не разрешается растягиваться так далеко, как если бы сталь не была предварительно напряжена.
2. Любые образовавшиеся трещины постоянно закрываются силой стали, пытающейся вернуться в расслабленное состояние.Это ограничивает количество воды, которая может проникнуть в железобетон и вызвать коррозию.

Бетон напряженный

Такого же эффекта можно добиться, затягивая сталь после того, как бетон начал затвердевать. Кажется, что бетон затвердевает в течение нескольких часов, но на самом деле для правильного отверждения требуется около месяца, и он продолжает затвердевать и укрепляться в течение как минимум пяти лет после заливки.

Предварительно напряженный и пост-напряженный бетон не только приводит к меньшему растрескиванию, но и на самом деле настолько прочнее, чем обычный железобетон, что меньшие и более тонкие участки предварительно напряженного или пост-напряженного бетона могут нести ту же нагрузку, что и ненапряженный железобетон.

Почему бы просто не использовать сталь?

Если вы посмотрите на особенности того, как работает железобетон, вы можете начать задумываться, почему мы вообще пытаемся использовать бетон в процессе. Бетон, в конце концов, силен только против сил сжатия, а сталь – против:

• Сжатие
• Напряжение
• Сдвиг

Фактически, сталь в 100–140 раз прочнее бетона по прочности на разрыв.

Обычный бетон сам по себе не очень полезен. Только железобетон и предпочтительно предварительно напряженный (или пост-напряженный) бетон является чудесным строительным материалом, о котором мы думаем, когда представляем себе современную архитектуру. Поскольку бетон на самом деле относительно бесполезен без стальной арматуры, почему бы просто не построить его из стали?

Бетон предлагает множество преимуществ для строительства, которые делают его лучшим строительным материалом, чем обычная сталь.

1. Коррозия
2. Масса
3. Стоимость

1.Коррозия

Как мы видели, когда сталь подвергается воздействию воздуха и влаги, она ржавеет. Хотя существуют способы предотвращения этого окисления, они требуют гораздо большего ухода, чем это возможно. Например, стальную арматуру часто обрабатывают перед заливкой цемента, чтобы защитить ее от элементов, даже если вскоре она будет залита бетоном. Даже в этом случае, как мы видели, он все еще может ржаветь.

Бетон, с другой стороны, довольно устойчив к коррозии. Сначала должны образоваться трещины, и часто требуется несколько лет проникновения воды, замерзания и повторного замерзания, чтобы нарушить структурную целостность железобетона.Если проводятся регулярные осмотры, это дает достаточно времени для ремонта или замены корродирующей части.

2. Вес

Сталь очень тяжелая, и ее необходимо полностью транспортировать на строительную площадку. Бетон, с другой стороны, примерно на треть плотнее стали, и его можно транспортировать в гораздо более легких композитных частях.

У этого есть двоякая польза. Первое преимущество – это транспорт. Сталь нужно будет доставить на строительную площадку, а затем сварить вместе, чтобы сформировать конструкцию.Это было бы очень дорого, так как сталь тяжелая. Бетон, с другой стороны, гораздо легче транспортировать, так как его составные части, затем смешиваются и заливаются на месте, затвердевая до окончательной формы.

Второе преимущество – это вес окончательной конструкции. Поскольку бетон на треть плотнее стали (и даже содержит от 5 до 10 процентов захваченного воздуха), общий вес здания из железобетона намного меньше, чем здания, полностью построенного из стали. Железобетон обычно на 1–4% состоит из стали, поэтому в конечном итоге он весит намного меньше.

3. Стоимость

Сталь, хотя и относительно дешевая и широко распространенная, намного дороже бетона. Просто имеет смысл армировать бетон сталью, потому что вы можете получить преимущества прочности стали, сохраняя при этом низкую стоимость и простоту использования бетона.

История железобетона

Хотя использование ранних форм цемента было задокументировано в древних культурах, возникших много тысяч лет назад, именно древние римляне представили самую раннюю форму бетона в том виде, в каком мы ее знаем сегодня.Во время добычи известняка римляне случайно обнаружили минерал, содержащий кремнезем и глинозем, на склонах Везувия.

При смешивании с известняком и обжиге он давал цемент, который, в свою очередь, можно было смешать с водой и песком, чтобы получить раствор, который был более твердым, прочным и более адгезионным, чем обычный известковый раствор. Эта смесь могла затвердеть как под водой, так и на воздухе, как сегодня бетон. В 2000 году до нашей эры римляне использовали тип бетона под названием пуццолана, в котором использовался вулканический пепел, для строительства Колизея и Пантеона в Риме.

Тогда, примерно с 400 по 1750 год нашей эры, нет никаких свидетельств использования бетона. Фактически это стало «темным веком» бетона, который длился с момента падения Римской империи до тех пор, пока английский инженер Джон Смитон заново не открыл, как производить «гидравлический» цемент при строительстве маяка в Плимуте, Англия.

Железобетон был изобретен и запатентован французом Жозефом Монье в 1867 году н.э., но он применил эту технику только для цементирования цветочных горшков. Железобетон не стал широко используемым строительным материалом до тех пор, пока в 1880-х годах не были разработаны витая арматура и предварительно напряженный бетон.

Первая бетонная дорога была проложена в 1891 году в Беллефонтене, штат Огайо. Плотина Гувера, самая большая бетонная конструкция, которую когда-либо пытались построить до того момента, была построена в 1936 году. Американский архитектор Фрэнк Ллойд Райт построил множество знаковых бетонных зданий в 1950-х годах. Брутализм, архитектурный стиль, в котором подчеркивался открытый бетон, был популярен с 1950-х по 1970-е годы.

Заключение

Бетон – удивительный строительный материал, который был обнаружен тысячи лет назад, но затем забыт.Это невероятно полезный строительный материал, потому что его можно смешивать с порошком, чтобы создавать каменные конструкции любой формы.

Однако его полезность ограничена тем фактом, что бетон прочен только против сил сжатия и легко крошится под действием сил растяжения и сдвига. Однако, армируя бетон, вы можете создать материал, который намного прочнее, чем его компоненты. Сталь особенно хорошо подходит в качестве арматуры, поскольку она хорошо сцепляется с бетоном и расширяется с той же скоростью.

В сочетании сталь и бетон образуют новый строительный материал – железобетон. Этот новый материал более полезен, чем любой из его отдельных компонентов по отдельности, поскольку он сочетает в себе прочность стали с простотой использования и относительно низким весом бетона.

Как укрепить бетонную плиту на земле для контроля трещин

Большинство плит на земле не армированы или номинально армированы для контроля ширины трещин. При размещении в верхней или верхней части толщины плиты стальная арматура ограничивает ширину случайных трещин, которые могут возникнуть из-за усадки бетона и температурных ограничений, осадки основания, приложенных нагрузок или других проблем.

Этот тип армирования обычно называют усадочным и температурным армированием.

Усадочная и температурная арматура отличается от структурной арматуры. Структурная арматура обычно размещается в нижней части толщины плиты для увеличения несущей способности плиты. Большинство строительных плит на земле имеют как верхний, так и нижний слои армирования для контроля ширины трещин и увеличения несущей способности. Из-за проблем с конструктивностью и затрат, связанных с двумя слоями армирования, конструкционные плиты на земле не так распространены, как неструктурные плиты.

Несмотря на то, что существует несколько вариантов армирования неструктурных плит на грунте, в этой статье основное внимание уделяется стальным арматурным стержням и арматуре из сварной проволоки для контроля ширины трещин.

Неограниченный рост ширины трещин приводит к выкрашиванию кромок вдоль трещин вне стыков при воздействии колесного транспорта, особенно жестких колесных погрузчиков.


Основы

Стальная арматура и арматура из сварной проволоки не препятствуют растрескиванию. Армирование в основном бездействует, пока бетон не потрескается.После растрескивания он становится активным и регулирует ширину трещины, ограничивая ее рост.

Если плиты размещены на высококачественных основаниях с однородной опорой и состоят из бетона с низкой усадкой и правильно установленными стыками с шагом 15 футов или меньше, в армировании, как правило, нет необходимости. Скорее всего, случайных или несвязных трещин будет немного. Если все же возникают случайные трещины, они должны оставаться достаточно плотными из-за ограниченного расстояния между стыками и низкой усадки бетона, что ограничивает будущую пригодность к эксплуатации или техническому обслуживанию.

Когда плиты размещаются на проблемных основаниях с риском неоднородной опоры или состоят из бетона средней или высокой усадки или расстояние между стыками превышает 15 футов, тогда необходимо армирование, чтобы ограничить ширину трещин в случае их возникновения. По мере того, как ширина трещины увеличивается и приближается к 35 мил (0,035 дюйма), эффективность передачи нагрузки через блокировку заполнителя уменьшается, и могут происходить дифференциальные вертикальные перемещения по трещинам или «раскачивание» плиты. Когда это происходит, края трещин становятся обнаженными, и, вероятно, произойдет скалывание кромок, особенно если плита подвергается воздействию колесного транспорта и особенно жестких колесных погрузчиков.Как только начинается скалывание, ширина трещин на поверхности становится шире, и износ плиты по трещинам значительно увеличивается.

Если усадочные швы недопустимы и не установлены, требуется усиление усадки и температурное усиление. Такой подход к проектированию иногда называют непрерывно армированными плитами или плитами без стыков, и он допускает многочисленные, близко расположенные (от 3 до 6 футов) мелкие трещины по всей плите.

Неограниченный рост ширины трещин приводит к выкрашиванию кромок вдоль трещин вне стыков при воздействии колесного транспорта, особенно жестких колесных погрузчиков.


Варианты борьбы с трещинами

В целом, существует два варианта контроля трещин в плитах на земле: 1) контроль местоположения трещин путем установки усадочных швов (не контролирует ширину трещин) или 2) контроль ширины трещин путем установки арматуры (не контролирует трещину. место расположения).

В варианте 1 мы указываем плите, где происходит трещина, и ширина усадочных швов или трещин в швах в значительной степени определяется расстоянием между швами и усадкой бетона.По мере увеличения расстояний между швами и усадки бетона ширина швов увеличивается. Подобно трещинам, если ширина шва приближается к 35 мил, эффективность блокировки заполнителя для передачи нагрузок и предотвращения дифференциальных вертикальных перемещений по швам может быть значительно снижена. По этой причине многие проектировщики используют устройства для передачи нагрузки, включая стальные дюбели, пластины или непрерывную арматуру через усадочные соединения, чтобы обеспечить положительную передачу нагрузки и ограничить дифференциальные вертикальные перемещения в соединениях.

В варианте 2 мы допускаем случайное растрескивание плит, но контролируем ширину трещин с помощью стальных арматурных стержней или арматуры из сварной проволоки. Обычно с этой опцией не устанавливаются усадочные швы. Вместо этого растрескивание происходит беспорядочно, образуя многочисленные плотно скрепленные трещины. Из-за внешнего вида этот вариант борьбы с трещинами всегда следует обсуждать с владельцем.

Обрезка арматуры на стыках

Соблюдайте осторожность при использовании обоих вариантов контроля трещин в одной плите.Если через усадочные стыки проходит слишком много арматуры, стыки становятся слишком жесткими и могут не треснуть и раскрыться, как задумано. Когда усадочные соединения не активируются (т. Е. Трескаются и открываются) из-за армирования, обычно происходит расслоение или случайное растрескивание. Если используются оба варианта, необходимо ограничить количество арматуры, проходящей через стыки, чтобы обеспечить правильную активацию.

Некоторые проектировщики предписывают обрезать всю арматуру в усадочных соединениях, в то время как другие могут указать обрезать все остальные стержни или проволоки.Если перерезать каждый второй стержень или проволоку, оставшаяся арматура поможет обеспечить передачу нагрузки и минимизировать дифференциальные движения панели, но не ограничит срабатывание соединений. Если в спецификациях и строительных чертежах не указано, что делать с температурной и усадочной арматурой в местах стыков, подрядчикам следует подать запрос о предоставлении информации. Часто подрядчиков необоснованно обвиняют в несоответствующем растрескивании, связанном с этой проблемой проектирования.

Метод «тянуть и тянуть» для перемещения арматуры из сварной проволоки в указанное место является неэффективным методом, которого подрядчикам следует избегать.


Расположение арматуры

Стальную арматуру и арматуру из сварной проволоки следует располагать в верхней трети толщины плиты, поскольку усадочные и температурные трещины возникают на поверхности плиты. Трещины шире на поверхности и сужаются по глубине. Таким образом, арматура для предотвращения трещин никогда не должна располагаться ниже середины плиты. Арматуру также следует размещать достаточно низко, чтобы пропил не повредил арматуру. Для армирования сварной проволокой Институт армирования проволоки рекомендует размещать сталь на 2 дюйма ниже поверхности или в пределах верхней трети толщины плиты, в зависимости от того, что ближе к поверхности.Проектировщики обычно определяют положение армирования, указывая бетонное покрытие (от 1 1/2 до 2 дюймов) для арматуры.

Не рекомендуется размещать один слой арматуры в центре или на средней глубине плиты (за исключением плит толщиной 4 дюйма). Это универсальное место, где проектировщик надеется увеличить несущую способность плиты в дополнение к обеспечению контроля ширины трещин. Однако размещение арматуры в середине плиты не может эффективно решить ни одну из задач.

Стальная арматура и арматура из сварной проволоки должны поддерживаться и в достаточной степени связаны вместе, чтобы свести к минимуму перемещения во время укладки бетона и отделочных работ. В противном случае арматура может неправильно расположиться в плите. Подкрепите арматуру стульями или опорами из сборных железобетонных стержней. У стульев должен быть песок или опорные плиты, а у брусьев должно быть как минимум 4-дюймовое квадратное основание, чтобы они не проваливались в основание. Используйте такие расстояния между опорами, которые гарантируют, что арматура не провисает между опорами и не сдавливается пешеходами или свежим бетоном.Гибкое армирование, включая арматуру из сварной проволоки, требует меньшего расстояния между опорами. Помимо указания типа и количества арматуры, проектировщики должны указать тип и расстояние между опорами, чтобы обеспечить правильное расположение арматуры.

Сварную проволочную арматуру нельзя класть на землю и тянуть на место после укладки бетона. Техника «зацепи-тяни» всегда приводит к неправильному расположению арматуры. Как рабочие могут равномерно «зацепить и потянуть» арматуру из сварной проволоки в указанном месте, стоя на арматуре?

Арматура, частично заглубленная в основание, не обеспечивает контроль ширины трещины.Без поддержки стульев или сборных бетонных блоков арматура обычно заканчивается внизу плиты или закапывается в основание.


Допуски размещения

Допуск вертикального размещения арматуры в плитах на земле составляет ± 3/4 дюйма от указанного места. Для плиты толщиной 12 дюймов или менее допуск бетонного покрытия составляет – 3/8 дюйма, измеренный перпендикулярно бетонной поверхности, и уменьшение покрытия не может превышать одну треть указанного покрытия.Во многих случаях допуск покрытия имеет приоритет над допуском вертикального размещения. Правильное размещение и поддержка арматуры поможет обеспечить соблюдение этих допусков по вертикальному размещению.

Эта статья была первоначально опубликована 25 февраля 2013 года.

Артикулы:

ACI 117-06. «Спецификация допусков для бетонных конструкций и материалов»

ACI 302.1R-04. «Руководство по устройству бетонных перекрытий и перекрытий»

ACI 360R-06.«Сооружение плит-на-земле»

Положение ASCC № 2. «Расположение катаной сварной проволочной сетки в бетоне»

WRI Tech Facts. «Опоры необходимы для долговременной работы арматуры сварной проволокой в ​​плите на одном уровне» (TF 702-R-08)

WRI Tech Facts. «Как определить, заказать и использовать сварную проволочную арматуру» (TF 202-R-03)

Бетон и железобетон – Объясните, что заполните

Бетон и железобетон – Объясните, что заполните Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 2 ноября 2020 г.

Стоунхендж в Англии, Великая пирамида в Гизе, перуанская цитадель в Мачу-Пикчу – три чудесных примера того, как камень конструкции могут прослужить сотни и даже тысячи лет. Но хотя камень – один из самых старых и прочных строительных материалов, он не работать с ним очень просто. Это тяжело, тяжело транспортировать и обычно поставляется гигантскими кусками, которые должны быть кропотливо вырезано по форме. Было бы здорово, если бы существовал рецепт камня – вид липкой смеси для торта, которую мы могли сложить в любом месте, просто нажав ее в формы для изготовления зданий и сооружений любой формы и размера? Что ж, такой «жидкий камень» действительно существует: мы его называем бетон .Хотя иногда он получает плохую репутацию, потому что многие люди связывают его с брутальной городской архитектурой середины 20-х гг. века, бетон – великий, незамеченный герой современности, материальный Мир. От плотины Гувера до Сиднейского оперного театра вы найдете это в самых высоких небоскребах в мире, самый большой мосты, самые длинные шоссе, самые глубокие туннели и, вполне возможно, даже под полом в ваш собственный скромный маленький дом. Бетон – штука замечательная, но что это и как именно работает? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Бетон – сила практически любого современного здания и основная структура – но это не так уродливо, как многие думают.Это 12-арочный виадук Калсток, по которому проходит железная дорога через реку Тамар в Корнуолле, Англия. Хотя он выглядит элегантно, как старый камень, на самом деле он сделан из бетона. блоки, которые были собраны на месте и были завершены в 1908 году.

Что такое бетон?

Таблица: Бетонный рецепт: ингредиенты типичной смеси.

Слово «бетон» происходит от латинского слова concretus , означает расти вместе – и это именно то, что он делает, когда вы объедините три его ингредиента, а именно:

1. Смесь крупных и мелких заполнителей (песок, гравий, камни, более крупные куски щебня, переработанное стекло, кусочки старого переработанного бетона и многое другое. ничего эквивалентного) – обычно 60–75 процентов.
2. Цемент (обычное название силикатов и алюминатов кальция) – обычно 10–15 процентов.
3. Вода – обычно 15–20 процентов.

Сложенные вместе и хорошо перемешанные, эти простые ингредиенты образуют композит, и это название мы даем гибриду материал, который в каком-то важном смысле лучше, чем материалы из что это сделано. В случае с бетоном “важно” то, что он прочный, жесткий и долговечный. Думая о бетоне как о композитный материал, цемент гидрат – фон, связующий материал (технически называемый «матрицей»), к которому добавляют песок и гравий дополнительная прочность («арматура»).

Фото: Бетонный композит: присмотритесь к этому бетону, и вы сможете ясно увидеть, как он работает: заполнитель более светлого цвета (камни различной формы и размера, который действует как арматура) скреплен цементом более темного цвета (матрица) . Однако не весь бетон выглядит таким грубым; Мне пришлось довольно тяжело осмотреться, чтобы найти этот пример на бетонном столбе недалеко от моего дома.

Как образуется бетон из ингредиентов, которые не имеют ничего общего с конечным продуктом? Когда вы добавляете воду в цемент, кристаллы гидрата цемента (технически кальций-кремнезем-гидрат) начинают расти, которые плотно связывают песок и гравий.Это постепенное образование кристаллов, которое придает бетону прочность, а не простой факт, что он сохнет. Действительно, причина, по которой вы должны смачивание бетона в течение нескольких дней по мере его схватывания должно «привести в действие» химические реакции, гидратирующие цемент. Мягкая слякотная смесь, которая стекает с вашего бетономешалка постепенно получается намного тверже, чем материалы из который он сформирован. «Жидкий камень» становится камнем по-настоящему – ну, искусственный камень, как минимум. И под “постепенно” я действительно имею в виду постепенно: бетон затвердевает через несколько часов, затвердевает примерно через в месяц, но продолжает затвердевать и укрепляться не менее пяти год после этого.

Интересный факт, от Недавние научные исследования бетона показали, что «кристаллы» внутри него вовсе не кристаллы: они неупорядочены и совершенно правильные, как и положено кристаллам, но на самом деле имеют некоторая случайная структура, которую вы можете найти в таких материалах, как стекло (с научной точки зрения известные как аморфные твердые тела). Бетон содержит довольно немного захваченного воздуха (до 5–10 процентов), потому что есть пространство вокруг открытой трехмерной структуры гидрата цемента кристаллы и песок и гравий между ними.И это в поворачивает, объясняет, почему бетон может гнуться и сгибаться, растягиваться и сжиматься (во всяком случае, немного).

Как и любой рецепт, вы можете несколько разнообразить смесь для бетона (подробнее вода, возможно, больше агрегатов, или даже химикаты разных видов) для производства бетона, который течет быстрее, тверже или больше быстро становится погодостойким, приобретает особый цвет или внешний вид. Например, добавление пигмента, называемого диоксидом титана, является простым способ сделать бетон ярким и белым – в миллионе миль от тускло-серая штука, из-за которой у бетонных парковок плохая репутация.Другой вариант – газобетон, немного похожий на очень твердый губка с массой крошечных воздушных карманов внутри. Это позволяет бетон расширяться и сжиматься в жаркую и холодную погоду без смертельно трескается, а также делает его отличной теплоизоляцией материал.

Фото: Когда бетон распыляется из шланга на высокой скорости, вместо того, чтобы медленно укладываться из шланга. бетономешалка, она называется торкрет-бетоном. Здесь вы можете увидеть тонкий слой торкретбетона, покрывающий стальная сетка из арматурных стержней (арматура).Изображение Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (US DOE / NREL).

Рекламные ссылки

Почему бетон – такой популярный строительный материал?

По крайней мере, в городах бетон везде, куда ни глянь – и это нетрудно понять почему. Легко сделать из дешевых и легкодоступных ингредиенты, легко разливать по формам и превращать во все виды формы (потому что он начинает жизнь очень вязкой жидкости), и оба огнестойкие и (относительно) водонепроницаемые.Но главная причина, по которой это так широко используется в зданиях, потому что он чрезвычайно прочен в сжатие: вы можете сжать его или выдержать большой вес Это. Широко используется в стенах и фундаментах (вертикальные другими словами), потому что он отлично подходит для сопротивления весу, наложенному сверху. К несчастью, очень большой недостаток бетона в том, что он примерно в 10 раз слабее при растяжении чем в сжатии. Он легко трескается или ломается, если вы его согнете или растянете, если вы не укрепить его сталью внутри, так что это в горизонтальных балках мало толку.Хотя бетон выглядит тяжелым и монолитным, он на самом деле намного легче, чем вы могли подумать: он примерно в пятую часть плотности свинец, третий как плотный, как сталь, на 10 процентов менее плотный, чем алюминий, и только немного плотнее стекла.

Хотя бетон часто смешивают на месте и формуют во что-нибудь формы необходимы в то время, он также может поставляться в сборном «модули»; блоки, балки, секции стен, тротуары и облицовка все можно сделать таким образом. Гигантский, современный сегментные мосты, для например, часто быстро и недорого собирают из идентичных бетонные секции, которые были собраны на заводе и отправлены на окончательную место расположения.Это делает их более быстрыми и легкими в изготовлении, чем если бы весь мост пришлось отлить на месте, что намного сложнее сделать в например, посреди реки или в неблагоприятных погодных условиях. Другой вариант – сделать бетонные конструкции, сочетающие в себе некоторые сборные профили с другими профилями, сформированными на месте.

Artwork: Конкретные идеи: Томас Эдисон сразу понял великолепие бетона как материала для создания «мгновенных» построек. В первые годы 20-го века он разработал этот метод изготовления бетонных домов с одинарной заливкой, которые можно было выпускать серийно с небольшими затратами и в очень больших количествах.Бетон из пары смесителей (синий) подается в резервуар (красный), перемешивается (зеленый), а затем переносится шнеком (оранжевый) на вершину огромной трехмерной формы. Вылитый через форму, он формирует стены, пол и крышу здания – и даже некоторые детали (например, ванны) внутри! К сожалению, идея так и не прижилась. Иллюстрация из патента США 1 219 272: Процесс строительства бетонных зданий Томаса Эдисона, 13 марта 1917 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Железобетон

Как мы уже видели, бетон – это композитный материал – цементная матрица с заполнителями. для армирования – это хорошо работает на сжатие, но не на напряжение.Мы можем решить эту проблему, залив бетон вокруг прочной стали. арматурные стержни (связанные друг с другом в клетку). Когда бетон схватывается и затвердевает вокруг стержней, получаем новый композитный материал железобетон (также называемый железобетонным бетоном или RCC), который хорошо работает в либо растяжение, либо сжатие: бетон сопротивляется сжатию (обеспечивает прочность на сжатие), а сталь сопротивляется изгибу и растяжение (обеспечивает прочность на разрыв). По сути, усиленный бетон использует один композитный материал внутри другого: бетон становится матрицей, в то время как стальные стержни или проволока обеспечивают армирование.

Стальные стержни (известные как арматура , сокращение от арматурный стержень) обычно изготавливаются из скрученных прядей с благородными или выступы на них, которые прочно закрепляют их внутри бетона без любой риск поскользнуться внутри него. Теоретически мы могли бы использовать все виды материалов для армирования бетона. Обычно мы используем сталь потому что он расширяется и сжимается от жары и холода примерно на столько же сам бетон, что означает, что он не потрескает бетон, который окружает его, как мог бы другой материал, если бы он более или менее расширялся.Однако иногда используются и другие материалы, в том числе разные. пластиков.

Фото: «Жидкий камень» на вынос – заливка бетона из автобетоносмесителя. Строители из ВМС США укладывают мокрый бетон. с грузовика на арматуру (сетку из стальной арматуры). Когда бетон схватится, стальные стержни придадут ему дополнительную прочность: бетон плюс сталь равняется железобетону. Изображение лейтенанта Эдварда Миллера, любезно предоставлено ВМС США.

Предварительно напряженный бетон

Хотя железобетон, как правило, лучшая конструкция материал, чем обычный материал, он по-прежнему хрупкий и склонен к трещина: при растяжении железобетон может разрушиться, несмотря на стальная арматура, пропускающая воду, которая затем заставляет бетон выйти из строя, а арматура заржаветь.Решение – поставить армированный бетон, находящийся в постоянном сжатии , с предварительным напряжением (также называется предварительным натяжением). Поэтому вместо того, чтобы класть стальные прутья во влажную бетонные в том виде, в каком они есть, сначала натягиваем (натягиваем) их. Как бетон схватывается, тугие стержни тянутся внутрь, сжимая бетон и делая его более прочным. В качестве альтернативы арматура из железобетона может подвергаться стрессу после того, как он начинает затвердевать, что известно как пост-напряжение (последующее натяжение). В любом случае, удержание бетона в сжатии – это хитрый трюк, который помогает остановить растрескивание (и останавливает трещины от распространение, если они все же образуются).Еще одно преимущество в том, что можно использовать менее предварительно напряженный или предварительно напряженный бетон или меньше, более тонкие предметы для переноски того же груза по сравнению с обычными, железобетон.

Фото: Наука проходит сквозь бетон – как он затвердевает, почему он прочен и почему мы его используем. Это конкретное слово – одна из деталей военного мемориала округа Онондага в Сиракузах, штат Нью-Йорк. Предоставлено: фотографии из архива Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

«Бетонный рак»

Трещины – последнее, что вы хотите видеть в здании или мосте, особенно относительно новый из бетона. Но если у нас есть бетонные конструкции, относящиеся к римским временам, почему некоторые из бетонных мостов, небоскребов и других построек всего несколько десятилетия назад, в конце 20 века, уже разваливались? Есть несколько объяснений. Старый, римского типа, пуццолановый бетон, сделанный из вулканического пепла, имеет тенденцию к растрескиванию меньше, чем больше современные формы бетона, и он использовался в основном при сжатии, поэтому даже если бы у трещин была возможность образоваться, они с меньшей вероятностью распространение.Железобетон, скорее всего, будет использоваться на растяжение, которое Вот почему внутри есть стальная арматура. Но, как мы уже видел, он все еще может треснуть, если он не подвергается предварительному напряжению.

Современный бетон не выдерживает того, что неофициально известно как рак бетона или конкретная болезнь , которая включает три взаимосвязанные проблемы. Во-первых, щелочи из цемента вступают в реакцию с кремнеземом. заполнители, из которых изготовлен бетон. Это делает новые кристаллы очень медленно растут внутри бетона, занимая больше комнаты, чем оригинальные “кристаллы”, поэтому бетонная трещина отдельно от изнанки или отслаивание («скол») с поверхности, впуская воду извне.На что-то вроде автомобильного моста любая вода, попадающая в также может быть щелочным из-за используемых солей обработать дорогу зимой. Вторая проблема в том, что вода который попадает внутрь, в конечном итоге соприкасается со стальными арматурными стержнями внутри, вызывая они ржавеют и разлагаются, возможно, расширяются и вызывают смертельный исход. слабые места в конструкции. Грязные коричневые пятна, которые вы видите на бетон с «раком» часто возникает из-за просачивания ржавой воды через трещины. Третья проблема заключается в том, что вода, просочившаяся внутрь бетон сквозь трещины зимой может промерзать, а значит, расширяться и вызывать дальнейшие трещины, через которые будет проходить еще больше воды. проникают, вызывая порочный круг вырождения и разложения.

Иллюстрация: Как железобетон разрушается: (1) Щелочи из цемента вступают в реакцию с кремнеземом в заполнителях, образуя более крупные кристаллы, которые раскалывают бетон отдельно изнутри (2). Вода течет по трещинам (3), ржавчину арматурного стержня (4), которая может сломаться и вызвать еще большее растрескивание или «скалывание» по краям (5). В холодную погоду вода, попавшая в трещины, будет расширяться при замерзании (6), вызывая появление новых трещин (7). Трещины нет обязательно большие: у некоторых очень тонкие капилляры, что означает, что вода может перемещаться по ним вверх по простое капиллярное действие, а также дренаж через них под действием силы тяжести.

Воздействие бетона на окружающую среду

Фото: Кто-то любит бетон, кто-то его ненавидит. Мнения резко расходятся по поводу таких «бруталистских» городских зданий, как эта, Xerox Tower в Рочестере, штат Нью-Йорк, которая была построена в середине 20 века. Предоставлено: фотографии из архива Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Растущая озабоченность по поводу окружающей среды и изменения климата в В частности, выделили еще одну серьезную проблему с бетоном: после транспорта и энергетики производство цемента занимает третье место крупнейший источник выбросов углекислого газа.Отчасти потому, что процесс производства цемента выделяет много углекислого газа, но также, очень важно из-за огромного количества цемента и бетон, используемый во всем мире. Углекислый газ выделяется двумя способами. разными способами (разделить между ними примерно пополам): во-первых, из-за энергии ископаемого топлива, используемой при производстве цемент; во-вторых, потому что цемент производится, когда карбонат кальция превращается в оксид кальция, выделяя при этом диоксид углерода. Бетон полагается на цемент, поэтому он не является экологически безопасным. материал, который беспокоит архитекторов, в частности, потому что они быть очень экологически сознательным.

Фото: Ранний образец более зеленого бетона 1953 года: плотина Hungry Horse на реке Флэтхед, штат Монтана, США, был построен с использованием 120 000 метрических тонн переработанной летучей золы из мусоросжигательных заводов. Фотография любезно предоставлена ​​Бюро мелиорации США.

Поскольку при цементировании двуокись углерода выделяется двумя путями производства, из этого следует, что есть два способа сделать больше экологически чистый бетон. Исторически сложилось так, что индустриальный Революция, человечество получает большую часть энергии от сжигания угля, который выделяет больше парниковых газов, чем другие виды топлива, и Традиционно цементные печи тоже работали на угле.Переключение их с уголь в природный газ является одним из решений, поскольку газ выделяет меньше углерода диоксид для заданного количества энергии. Изготовление цементных печей подробнее эффективный снижает общую потребность в энергии, что также снижает их выбросы углекислого газа. Другое решение – уменьшить количество цемента в бетонной смеси при использовании переработанных материалов, например летучая зола от мусоросжигательных заводов. Еще одна интересная перспектива – это разработка бетона без карбоната кальция. Вместо этого карбонат получают путем барботирования углекислого газа из электростанция через морскую воду.Это общая экологическая выгода, так как он сокращает выбросы вредных отходов CO2 от энергии растения и вместо этого превращает их в очень полезный бетон. Это вид улавливания и хранения углерода (CCS).

Еще один экологический недостаток бетона – использование в нем заполнители, которые должны быть добыты, часто из экологически чистых чувствительные районы, такие как долины рек. Использование переработанных заполнителей (включая переработанный бетон из старых снесенных зданий) возможное решение здесь.

Краткая история бетона

Ранняя история

• ~ 7000 г. до н.э .: поселение эпохи неолита в В Ифтахеле в Галилее, Израиль, есть сырой «бетонный» пол, сделанный из обожженной известковой штукатурки.
• ~ 5600 г. до н.э .: материал, похожий на бетон, используется в полах Мезолит (средний каменный век) сербские жилища на Лепенски Вир, в Сербии, на берегу реки Дунай.
• ~ 3000 г. до н. Э .: Египтяне используют неочищенные формы цемента и бетона в пирамиды.
• ~ 200 г. до н. Э .: римляне использовали бетон, называемый пуццоланой (иногда называемый пуццолановым цементом) на основе вулканического пепла, полученного из Поццуоли, Неаполь.Он используется в знаковых римских постройках, таких как Колизей и Пантеон в Риме.
• 400AD– ~ 1750CE: Фактически, конкретное Средневековье: знание бетона полностью утрачен после падения Римской империи.

Повторное открытие

• 1750-е годы: Джон Смитон, английский инженер, заново открывает искусство изготовление «гидравлического» цемента (затвердевающего с водой) с использованием Blue Камень лиас, глина и пуццолана, первоначально для Маяк Эддистон недалеко от Плимута, Англия.
• 1824: англичанин Джозеф Аспидин разрабатывает портландцемент, который напоминает натуральный камень, добытый в Портленде в Дорсете, Англия. Портландцементу суждено стать ключевым ингредиентом бетона.
• 1832–1834: Уильям Рейнджер патентует сборный железобетон.
• 1867: француз Джозеф Монье патенты на железобетон для использования в садовых цветочных горшках, демонстрируя их на Парижской выставке тот же год.
• ~ 1850-е годы: французский строитель Франсуа Куанье начинает повсеместное использование бетон в зданиях, в том числе первый железобетонный дом в Париж, Франция.
• 1884: Англичанин, архитектор из Америки. Эрнест Лесли Рэнсом патентует скрученную арматуру, которая обеспечивает лучшее сцепление с бетоном, поэтому делая его сильнее.
• 1870: француз Франсуа Хеннебик разрабатывает новый эффективный процесс строительства зданий из железобетона, ведущий к его широкому распространению.
• 1880-е: Предварительно напряженный бетон изобретен в Германии, но не коммерчески развита.

Современная эпоха

Фото: Запоминающееся современное использование железобетона.Это знаменитая Великая Мастерская Штаб-квартиры Джонсона архитектора Фрэнка Ллойда Райта в Расин, Висконсин. Крышу поддерживают удивительно тонкие железобетонные колонны. которые сужаются с 5,5 м (18 футов) вверху до всего 23 см (9 дюймов) внизу. В соответствии с Книга Джонатана Липмана о здании, Райт Идея пришла в голову после того, как увидел официанта, несущего поднос на руке. Фотография любезно предоставлена ​​архивом Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

• 1891: первая улица в США с бетонным покрытием. находится в Беллефонтене, штат Огайо. Часть его остается на месте, чтобы этот день.
• 1917: Томас Эдисон, плодовитый американский изобретатель, патентует идею для серийного бетонного дома, но идея не прижилась.
• 1913: Первая партия товарного бетона доставлена ​​грузовиком на сайт в Балтиморе, штат Мэриленд.
• 1915: цветной бетон изобретен инженером Линн из Чикаго. Мейсон Скофилд.
• 1920-е годы: француз Эжен Фрейзенне превращает предварительно напряженный бетон в коммерчески успешный строительный материал.
• 1936: Бетон используется для завершения могучей плотины Гувера, самая большая бетонная конструкция из когда-либо построенных до этого момента.
• 1956–1959: американский архитектор Фрэнк Ллойд Райт строит культовую Музей Гуггенхайма в Нью-Йорке из бетона.
• 1962: финский архитектор Ээро Саринен строит знаменитая, напоминающая птицу бетонную крышу Полетного центра Trans World Airlines (TWA) в нью-йоркском аэропорту имени Джона Ф.Кеннеди. Три года спустя он проектирует культовый бетонный небоскреб Нью-Йорка – CBS Building.
• 1970-е годы: изобретен железобетон на основе пластиковых волокон.
• 2010s-: Влияние бетона на окружающую среду вызывает все большую озабоченность. Ученые и инженеры начинают обращать внимание на то, как изменение климата может драматически сократить срок службы бетонных зданий.
Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги

Инженерное дело

Архитектура

• Ээро Сааринен: формирование будущего Ээро Сааринен и др.Yale University Press, 2006. Фотогид по строениям и зданиям, созданный одним из пионеров железобетонной архитектуры 20-го века.
• Бетонная архитектура Кэтрин Крофт. Гиббс Смит, 2004. Журнальный столик «Праздник бетона», включающий историю материала и фото-гид по знаковым бетонным зданиям и сооружениям.
• Бетонная архитектура: тон, текстура, форма Дэвида Беннета. Birkhäuser, 2001. Подробный обзор 25 известных бетонных конструкций с акцентом на недавние проекты.

Статьи

• Бетон, материал столетней давности, получает новый рецепт Джейн Марголис, The New York Times, 11 августа 2020 г. Обзор усилий по разработке более устойчивых форм бетона.
• Guardian Concrete Week: увлекательный сборник статей об экологических и социальных проблемах жизни в мире из бетона.
• Битва за обуздание нашего аппетита к бетону, Тим Боулер. BBC News, 24 октября 2018 г. Каково реальное воздействие бетона на окружающую среду и как его уменьшить?
• Мэтт МакГрат объясняет, почему в Древнем Риме был бетон долговечности.BBC News, 4 июля 2017 г. Минеральный алюминиевый тоберморит, похоже, сделал римский бетон более прочным, чем наш современный аналог.
Эксперты
• предлагают приоритеты исследований для повышения «экологичности» бетона: NIST Tech Beat, 3 апреля 2013 г. Как мы можем сократить выбросы углекислого газа при производстве бетона?
• Вековой рецепт бетона – вода, цемент, песок и камни Сьюзан Хасслер. IEEE Spectrum, 18 июля 2011 г. Могут ли инженеры разработать более экологически чистый бетон?
• Бетонная альтернатива может сделать здания более прочными. Автор Александр Джордж.Wired, 12 августа 2011 года. В связи с разрушительным землетрясением 2011 года японские инженеры разработали новый прочный строительный материал, названный структурой CO2.
• Ученые разрабатывают эко-бетон из рисовой шелухи: BBC News, 13 апреля 2010 г. Исследует новый тип экологически чистого бетона, который производит меньше выбросов углекислого газа во время производства.
• Кто несет ответственность за все бетонные карбункулы ?: BBC News, 19 февраля 2009 г. Архитектор Ле Корбюзье отдавал предпочтение бетонным зданиям; В этой статье Гай Бут размышляет, следует ли нам любить или ненавидеть его работы.
• Сканер, чтобы «заглянуть внутрь» бетона: BBC News, 25 октября 2005 г. Как обнаружить признаки коррозии глубоко внутри гигантских бетонных конструкций?

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Бетон. Получено с https://www.explainthatstuff.com/steelconcrete.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Железобетон – обзор

1.6.5.1 Характеристики текстильно-армированного бетона

TRC [21] состоит из мелкозернистого цементного вяжущего и стойкого к щелочам стеклоткани. Значение предварительного напряжения текстиля для его лучшего использования демонстрируется путем проведения испытания на растяжение. Основываясь на преимуществах, которые дает предварительное напряжение ткани, в справочниках. [21,26–29] иллюстрируют пригодность предложенного метода для достижения улучшенных характеристик RC-балок при их усилении с помощью TRC.

Мелкозернистое цементное связующее, состоящее из ПК (578 кг / м ³ ), FA (206 кг / м ³ ), SF (41 кг / м ³ ), кварцевого песка (589 кг / м). м ³ ), кварцевый порошок (QP) (354 кг / м ³ ), вода (330 кг / м ³ ) и СП на основе поликарбоксилата. Расходы, измеренные с помощью аппарата minislump, имеют начальное значение более 150% и 80% через 1 час. Прочность смеси на сжатие куба составляет 44,5 МПа (± 4,2%).

Стеклоткань, которая используется в качестве армирования, представляет собой щелочно-стойкую арматуру сетчатого типа с размером ячеек 25 × 25 мм.Определение характеристик одноосного растяжения проводилось на текстильных образцах длиной 500 мм и шириной 60 мм. Было замечено, что максимальная несущая способность текстиля на единицу ширины составляет около 45 кН / м, и в исходном отклике текстильного материала наблюдалось провисание (см. Отклик только текстильного материала на рис. 1.10). Более подробную информацию о характеристиках текстиля можно увидеть в другом месте [21]. Исследования показали, что определенное усилие натяжения необходимо для выпрямления пряжи во время литья TRC для достижения лучшего действия композита.

Рисунок 1.10. Типичное напряжение-деформация для текстиля.

В исследованиях [21,26–30], предварительное напряжение / механическое растяжение было обеспечено текстильным изделиям во время литья TRC. Соответственно, чтобы определить вклад текстиля в TRC, были отлиты и испытаны прямоугольные образцы размером 500 (длина) × 60 (ширина) × 8 мм (толщина) с механически растянутым текстилем. Подробные сведения о методологии и испытаниях на механическое растяжение сообщает Гопинатх [21]. Сравнение результатов с результатами TRC с непрессованными тканями показано на рис.1.10, где образцы TRC имели три и четыре слоя текстиля, помещенные в форму без приложения какой-либо механической силы во время литья образца, а в других случаях механическая сила была приложена к текстильным слоям с использованием специально разработанного устройства во время литья. Основываясь на зависимости нагрузки от смещения, номинальное напряжение для текстиля было получено в соответствии с процедурами, указанными в ACI 549 [31], путем деления нагрузки на площадь поперечного сечения текстильного армирования, равную 33,58 мм ² / м.Напряжение в зависимости от деформации трех- и четырехслойного армированного предварительно напряженного и непрессованного текстиля в TRC показано на рис. 1.10. Кроме того, деформация была получена путем деления смещения LVDT на измерительную длину 350 мм.

Ответы также были наложены на различные модели поведения ткани в TRC, полученные в одноосном тесте (см. Рис. 1.10). Когда TRC отливают без придания текстильному материалу какого-либо механического растяжения (без напряжения), можно заметить, что наклон многократного растрескивания и стабилизированного состояния параллелен наклону ткани, как показано на рис.1.10. Однако необходимо получить пиковую деформацию, поскольку текстильные материалы в TRC не удлиняются до тех пор, пока не будет достигнута деформация разрушения в текстиле. Когда текстильные материалы подвергаются предварительному напряжению / механическому растяжению, наклон поведения текстиля в состоянии множественного растрескивания параллелен наклону ткани. Однако, как только TRC переходит в стабилизированное состояние, наклоны голого текстиля и ткани в TRC не параллельны. Замечено, что есть особое пятно (0,8%), где напряжение в голом текстиле совпало с напряжением, испытываемым тканью в TRC.Это указывает на то, что до этого момента используется весь потенциал текстиля, а за пределами которого преимущественно используется только способность текстиля к удлинению. При деформации более 0,8% жесткость текстиля в TRC ниже, чем у голого текстиля, что указывает на дефицит жесткости, вызванный преждевременным разрушением определенной части нитей и преждевременным разрывом нитей сердцевины. Это было дополнительно подтверждено с помощью рентгеновского КТ-анализа, который поясняется в следующем разделе.

Из проведенных исследований [21,26–29] сообщается, что прочность на разрыв чистого текстиля выше по сравнению с прочностью текстиля в TRC как в случае предварительного напряжения, так и в случае отсутствия напряжения. Это связано с тем, что текстильная пряжа, а также ее расположение очень неоднородны, и поэтому они создают частично прерывистое распределение напряжений в пряжи в сочетании с TRC. Это иллюстрирует низкую пластичность одиночных нитей. Было обнаружено, что TRC с предварительно напряженным текстилем испытывает большее напряжение (около 60%) по сравнению с TRC с непрессованным текстилем.Это указывает на то, что предварительное напряжение может улучшить характеристики композита и привести к лучшему использованию текстиля в TRC. Предел прочности голого текстиля составляет около 1400 МПа. Текстильные изделия при предварительном напряжении демонстрируют предельное напряжение около 900 МПа, тогда как в случае не подвергавшегося предварительному напряжению TRC максимальное испытанное напряжение составляет всего 400 МПа, что указывает на недостаточное использование текстильных материалов. Чтобы использовать преимущества, предлагаемые предварительно напряженным TRC, эта концепция может быть расширена для усиления изгиба ж / б балок с помощью TRC.

Что такое железобетон? | Программное обеспечение SkyCiv Cloud для структурного анализа

Что такое железобетон?

Железобетон – это общий термин, обозначающий бетонный элемент (или плиту), который содержит стальную арматуру (обычно в виде стальных стержней) для увеличения прочности конструкции. Материал, полученный в результате комбинации бетона и арматурных стержней, называется железобетонным (ЖБИ). Во время строительства арматурная сталь сначала помещается в опалубку либо в виде сборного стального каркаса, либо в виде стальных арматурных стержней, которые скрепляются между собой и подключаются на месте.Затем бетон заливается в опалубку и подвергается вибрации с помощью соответствующих устройств, чтобы гарантировать высокий уровень взаимодействия между двумя материалами.


Рис. 1. Прямоугольная бетонная балка со стальной арматурой является примером железобетонного элемента.
Почему важно армирование бетона?

Одним из основных недостатков бетона является его очень низкая прочность на растяжение, которая практически превышается при малых нагрузках. Это приводит к растрескиванию бетонных поверхностей, что, в свою очередь, приводит к эстетическим проблемам (большой прогиб балок или плит) для предельного состояния эксплуатационной пригодности, а также к проблемам структурной целостности в предельном состоянии.С другой стороны, арматурная сталь имеет довольно высокий предел прочности на разрыв и симметричный закон материи при растяжении и сжатии. Однако только арматурный стержень, который подвергается сжатию, преждевременно выходит из строя из-за потери устойчивости. По этим причинам использование арматуры в RC-секции приводит к эффективному поведению конструкции, так как арматурные стальные конструкции эффективно работают при растяжении, а бетон эффективно работает при сжатии и ограничивает сжатие арматуры. На рисунке 1 показана диаграмма изгибающего момента неразрезной балки при вертикальных нагрузках, а также места, где должна быть размещена арматурная сталь.


Рисунок 2: Трехпролетная неразрезная балка при равномерной нагрузке: (a) Диаграмма изгибающего момента и (b) Места расположения основной арматуры.

Важно отметить, что сотрудничество между бетоном и арматурной сталью облегчается тем фактом, что оба материала имеют одинаковый коэффициент теплового расширения, а это означает, что изменение температуры не вызывает дополнительных внутренних напряжений на границе раздела бетон-арматура.

Где используется железобетон?

В настоящее время железобетон широко используется в современном строительстве, в основном для зданий и мостов.Такие проекты могут включать в себя большое количество участников, например:

• Элементы пластинчатого типа: горизонтальные пластины (плиты, плиты настила мостов и плиты фундамента для плотов) или вертикальные (например, стены со сдвигом и основные стены вокруг лестниц или лифтов)
• Элементы линейного типа: , например балки, колонны или сваи.

При вертикальной нагрузке элементы пластинчатого типа обеспечивают жесткость и прочность более чем в одном направлении в плане элемента, в то время как элементы линейного типа придают прочность и жесткость в основном в одном направлении.

Какие примеры (сечения) ЖБИ?

Поперечные сечения вертикальных линейных элементов, таких как колонны и опоры, имеют довольно простую геометрию (чаще всего квадратную, прямоугольную или круглую – см. Рисунок 2), продиктованную тем фактом, что эти элементы должны оказывать одинаковое или подобное сопротивление во всех горизонтальных направлениях. Кроме того, такая геометрическая конфигурация снижает затраты на опалубку. Поперечные сечения балок, используемых в строительных проектах, имеют обычную прямоугольную форму, в то время как поперечные сечения мостовых балок имеют в основном двутавровую форму, чтобы уменьшить вес и обеспечить размещение арматуры после натяжения.


Рисунок 3: Типовые железобетонные секции
Программное обеспечение SkyCiv для проектирования железобетона

SkyCiv предлагает простое в использовании программное обеспечение для проектирования железобетонных конструкций, которое помогает анализировать и проектировать железобетонные элементы.