Технико – экономическая оценка железобетонных конструкций

 

Содержание

1. Введение………………………………………………………………………………………………….3
2. История бетона………………………………………………………………………………………..4
3. История железобетона…………………………………………………………………………….5
4. Составляющие и свойства ЖБИ……………………………………………………………….8
5. Изготовление монолитных железобетонных конструкций………………….10
6. Предварительно напряженный железобетон………………………………………11
7. Свойства железобетона………………………………………………………………………….13
8. Ползучесть железобетона………………………………………………………………………14
9. Усадка железобетона…………………………………………………………………………….15
10. Воздействие температуры на железобетон………………………………………….16
11. Коррозия железобетона и меры защиты от нее……………………………………17
12. Три категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций…………………………………………………………………………………………..19
13. Конструктивные схемы компоновки железобетонных конструкций….21
14. Особенности заводского производства железобетона………………………24
15. Области примененеия железобетона…………………………………………………..26
16. Технико – экономическая оценка железобетонных конструкций………27
17. Заключение…………………………………………………………………………………………….28
18. Список литературы………………………………………………………………………………..29

 

 

 

 

 

 

1.Введение

В настоящее время, бетон и железобетон  являются  основными строительными  материалами. В нашей  стране производят десятки миллионов тонн железобетона и бетона, ни один дом построенный  в последние 60 лет не обходится  без железобетонных изделий.

Железобетон обладает рядом положительных  характеристик: высокими плотностью и  прочностью, износостойкостью, хорошими огнеупорными свойствами (при пожаре воздействию огня поддаются только верхние слои железобетона, в то время как каркас из стальной арматуры и внутренние слои бетона нагреваются  сравнительно медленно). К отрицательным  характеристикам железобетона можно  отнести его низкую трещиностойкость.

Поэтому тема производства бетона и  железобетона является на сегодняшний  день очень важной. Важно не только знать технологию производства, качества железобетона, влияние их на жизнь  человека,но и экономико – технологические  показатели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. История бетона

Римляне материал, подобный бетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим  словом "эмплектон" (emplekton). Встречается  также слово "рудус" (rudus). Однако чаще всего при обозначении таких  слов, как раствор, используемый при  возведении стен, сводов, фундаментов  и тому подобных конструкций, в римском  лексиконе употреблялось словосочетание "опус цементум" (opus caementitium), которым  и стали называть римский бетон.

Трудно точно сказать, где и  когда появился бетон, так как  начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство  строительных материалов, прошел длинный  путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести  к 5600 г. до н.э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапински Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где  из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался  на гравии и красноватой местной  извести.

История бетона неразрывно связана  с историей цемента. Древнейшими  вяжущими веществами, используемыми  человеком, являлась глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали  некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим  веществам. Более чем за 3 тыс. лет  до н.э. в Египте, Индии и Китае  начали изготавливать искусственные  вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь, которые получали посредством  умеренной термической обработки  исходного сырья.

Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве) датируется 1950 г. до н.э. Бетон  был применен при строительстве  галерей египетского лабиринта  и монолитного свода пирамиды Нима задолго до н.э.

Несомненно, на широкое распространение  римского бетона определенное влияние  оказала политическая и экономическая  структура античного общества. Однако не в меньшей степени, а может  быть, даже в большей, этому способствовал  и ряд крупных технических  достижений. В частности, открытие римлянами  свойств пуццолановых добавок, значительное улучшение состава бетона за счет использования чистых и даже в  отдельных случаях фракционированных  заполнителей взамен ранее применявшегося грунта, и тщательное уплотнение бетонной смеси, которому римляне уделяли  большое внимание, и которое в  значительной степени способствовало улучшению качества бетона. Предположительно, в период наивысшего развития бетона (2 век н.э.) римлянами были разработаны  и новые виды вяжущих веществ  типа романцемента, позволившие в  значительной степени улучшить физико-механические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Повышению долговечности бетона способствовали и географические условия  Италии с ее теплым и влажным климатом, в то время как в других странах  с более суровым климатом постройки  из такого же бетона сохранились плохо. Даже сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских  бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с растягивающими и  изгибными напряжениями бетонных конструкций, римляне прекрасно "научили" их работать на сжатие. Большой интерес  представляет и химико-минералогический состав римского цемента. Сочетание  этих нововведений и явилось, видимо, основной причиной поразительной долговечности  римского бетона, которую до сих  пор нередко связывают с якобы  утраченными секретами античных строителей.

3. История железобетона

Железобетон - один из древнейших строительных материалов. Из него построены галереи египетского лабиринта (3600 лет до н. э.), часть Великой Китайской стены (III век до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах. Однако использование железобетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущем веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале железобетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием. С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность. В эти же годы был предложен способ предварительного напряжения арматуры в бетоне, способствовавший снижению расхода арматуры в железобетонных конструкциях, повышению их долговечности и трещиностойкости. Профессор А.Р. Шуляченко в 80-х годах XIX века разработал теорию получения и твердения гидравлических вяжущих веществ и цементов и доказал, что на их основе могут быть получены долговечные бетонные конструкции. Под его руководством было организовано производство высококачественных цементов. Профессор Н.А. Белелюбский в 1891 году провел широкие испытания, результаты которых способствовали внедрению железобетонных конструкций в строительство. Профессор И.Г. Малюга в 1895 году в своей работе "Составы и способы изготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости" обосновал основные законы прочности бетона. В 1912 году был издан капитальный труд Н.А. Житкевича "Бетон и бетонные работы". В начале века появляются много работ по технологии бетона и за рубежом. Из них наиболее важными были работы Р. Фере (Франция), О. Графа (Германия), И. Боломе (Швейцария), Д. Абрамса (США). Широкое развитие получила технология бетона в СССР со времени первых крупных гидротехнических строительств - Волховстроя (1924 год) и Днепростроя (1930 год). Профессора Н.М. Беляев и И.П. Александрии возглавили ленинградскую научную школу по бетону. В 30-е годы ученные московской школы бетона Б.Г. Скрамтаев, Н.А. Попов, С.А. Миронов, С.В. Шестоперов, П.М. Миклашевский и другие разработали методы зимнего бетонирования и тем самым обеспечили круглогодичное возведения бетонных и железобетонных конструкций, создали ряд новых видов бетона, разработали способы повышения долговечности бетона, основы технологии сборного железобетона. В послевоенные годы создавались новые виды вяжущих веществ и бетонов, начинали широко применяться химические добавки, улучшающие свойства бетона, совершенствовались способы проектирования состава бетона и его технология.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Составляющие и свойства ЖБИ

Железобетон – это сочетание  двух основных материалов. Любой блок железобетона содержит в себе стальную арматуру, сваренную между собой  и бетон. Арматура устойчива к  растяжениям, а хрупкий бетонный камень - крайне устойчив к сжатию. Именно это сочетание свойств наделяют этот строительный материал уникальными  свойствами.

4.1. Железобетонные  плиты

Для понятия влияния каждого  составляющего бетона не его результирующие свойства (свойства железобетонной конструкции  в целом) – необходимо отдельно рассмотреть  каждый из этих материалов и особенности  их соединений.

Процесс «вживления» арматуры не так прост, как это кажется  на первый взгляд. Это продиктовано инженерными требованиями к железобетонным изделиям (ЖБИ). Дело в том, что такие  конструкции из бетона, как плиты  перекрытий между этажами, несущие железобетонные балки испытывают колоссальную нагрузку конструкции пола. Эта нагрузка складывается из ряда составляющих: собственного веса самих конструкций, нагрузки от предметов, находящихся на этаже, и давления, которое создают стены на каркас здания. Все эти факты приводят к тому, что нижняя часть конструкции находится в чуть растянутом состоянии. Это негативно сказывается на прочности и долговечности железобетонных блоков.

4.2. Железная арматура  перед заливанием бетона

Инженеры нашли решение  этой проблемы в применении т.н. напряжённого железобетона. Секрет его изготовления достаточно прост: в процессе изготовления железная арматура внедряется в бетон  в растянутом виде и компенсирует нагрузку растяжения нижней части железобетонного  блока своим стремлением сжатия.

Следует упомянуть, что арматура не всегда представляет собой стальные прутья, иногда используют жёсткие  стальные пучки проволок. Существуют два типа арматуры: монтажная и  рабочая. Монтажная арматура чётко  закрепляет расположение стержней рабочей  арматуры, создаёт объёмный скелет железобетонного изделия. Рабочую  арматуру применяют в нижней части  железобетонных изделий, которые работаю  на изгиб.

 

После проектирования каркаса  ЖБИ – происходит заливка изделия  и придание ему требуемой геометрической формы. В пространстве между водой  и бетоном, между которыми происходит химическая реакция - находится заполнитель. Например, щебень горных пород, песок. Концентрация и характер заполнителя  во многом определяют конечные свойства бетона, хотя сам заполнитель является инертным, т.е. не участвует в химической реакции. По типу заполнителя бетон  делят на мелкозернистый и крупнозернистый.

5. Изготовление монолитных железобетонных конструкций

Защита железобетонных конструкций полимерными материалами

Для защиты железобетонных конструкций применяются специальные  полимерные составы, позволяющие изолировать  поверхностный слой железобетона от негативных влияний внешней среды (химические агенты, механические воздействия). Для защиты железобетонного основания  применяют различные типы защитных конструкций, позволяющих модифицировать эксплуатационные свойства минеральной  поверхности — увеличить износостойкость, уменьшить пылеотделение, придать  декоративные свойства (цвет и степень  блеска), улучшить химическую стойкость. Полимерные покрытия, наносимые на железобетонные основания, классифицируют по типам: обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы, высоконаполенные покрытия.

Другой метод защиты железобетонных конструкций заключается в покрытии арматуры фосфатом цинка. Фосфат цинка  медленно реагирует с коррозирующим  химикатом (например щёлочью) образуя  устойчивое апатитное покрытие.

 

 

6. Предварительно напряжённый железобетон

Предварительно напряжённый  железобетон (преднапряжённый железобетон) — это строительный материал, предназначенный  для преодоления неспособности  бетона сопротивляться значительным растягивающим  напряжениям.

При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с  высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается специальным  устройством и заливается бетонной смесью. После схватывания сила предварительного натяжения освобождённой стальной проволоки или троса передаётся окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Такое создание напряжений сжатия позволяет частично или полностью устранить растягивающие  напряжения от нагрузки.

Способы натяжения арматуры:

• Механический способ — натяжение, как правило, с использованием гидравлических или винтовых домкратов
• Электротермический способ натяжения — натяжение с использованием электротока для разогрева арматуры, при котором арматура удлиняется до определенных значений
• Электротермомеханический — способ комбинирующий механический и электротермический.

Предварительное напряжение может производиться не только до, но и после схватывания бетонной смеси. Чаще этот метод применяется  при строительстве мостов с большими пролётами, где один пролёт изготавливается  в несколько этапов (захваток). Материал из стали (трос или арматура) укладывается в форму для бетонирования  в чехле (гофрированная тонкостенная металлическая или пластиковая  труба). После изготовления монолитной конструкции трос (арматуру) специальными механизмами (домкратами) натягивают до определённой степени. После чего в  чехол с тросом (арматурой) закачивается жидкий цементный (бетонный) раствор. Таким образом обеспечивается прочное соединение сегментов пролёта моста.