ЖБИ: от фундамента до крыши
Железобетонные изделия получают в результате сочетания стальных стержней и цементного раствора. Материал, известный с XIX века, незаменим во многих областях строительства по сей день.
Железобетонные изделия – бетонные плиты с включением стальной арматуры. Бетон обладает прекрасным сопротивлением сжатию (со временем под влиянием сжимающих сил он даже упрочняется), но практически не работает на растяжение. Растягивающие усилия принимают на себя стальные пруты арматуры.
Совместимость металла и цемента оказывается возможной потому, что они обладают практически одинаковым коэффициентом теплового расширения и хорошей силой сцепления друг с другом. Бетон и арматура становятся единым целым – застывая, бетон уменьшается в объеме и еще плотнее охватывает рифленые стальные прутья, одновременно защищая их от коррозии.
В качестве арматуры используются металлические (стальные) прутки или пучки проволок. Арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая арматура располагается в нижней части железобетонных изделий, работающих на изгиб: плит перекрытий, балок, в подошвах фундаментных блоков. Монтажная арматура создает объемный скелет ЖБИ, фиксирует расположение стержней рабочей арматуры, способствует фиксации и закреплению закладных деталей и монтажных петель.
Плиты перекрытий, плиты дорожных покрытий, перемычки, элементы оград, подвалов и фундаментов, детали колодцев и столбы освещения изготавливают на основе тяжёлого бетона (плотность D = 1800-2500 кг/м3).
Такое соединение свойств металла и бетона делает ЖБИ одними из самых востребованных на рынке строительных материалов.
Особо следует сказать о напряженном бетоне, который изготавливают следующим образом. В металлоформу устанавливают стальные стержни, удлиняют их, используя домкрат (или с помощью нагрева электротоком), затем закрепляют в таком положении и заливают бетонной смесью. После того, как бетон набрал прочность, арматуру освобождают от крепления.
Удлиненные стержни арматуры сжимаются сами и сжимают прилегающий к ним бетон, делая его еще прочнее. Напряженный бетон способен переносить более высокие нагрузки, поэтому перекрытия чаще всего изготавливают именно из него: ведь плита перекрытия, помимо собственного веса, должна выдержать вес предметов бытового обихода и размещенных на ней перегородок.
Существует огромное количество типов и видов железобетонных изделий, отличающихся размерами и эксплуатационными характеристиками. Каждое железобетонное изделие имеет характерную для него систему армирования, рецептуру бетона и технологию изготовления.
Плиты перекрытия бывают ребристые и пустотные. Ребристая плита имеет п-образный профиль, ее стандартная толщина – 35 мм. Она хорошо выдерживает усилия на изгиб, но из-за выступающих вниз элементов потолок получается не плоским, что ограничивает применение ребристых плит в строительстве жилых помещений. Пустотные плиты толще ребристых на 185 мм; полости в теле такой плиты обеспечивают дополнительную тепло- и звукоизоляцию, снижают ее вес. Маркировка плит состоит из буквенно-цифровых индексов, которые отражают размер плиты, расчетную вертикальную нагрузку и класс рабочей арматуры.
При закладке фундамента используют такие виды ЖБИ, как сваи, фундаментные блоки и фундаментно-ленточные блоки. Сваи передают нагрузку на нижние слои грунта, обладающие большей несущей способностью, поэтому без них трудно обойтись, если строительство ведется на слабых грунтах.
Фундаментно-ленточные блоки (ФЛ) представляют собой плиты площадью до 3,36 кв. м с поперечным сечением в виде трапеции, их используют для увеличения площади опоры фундамента на грунт. Отсюда второе название ФЛ – «фундаментная подушка». В некоторых случаях на такую «подушку», подобно кирпичной кладке, укладывают фундаментные блоки ФБС (из них также можно возводить и стены).
ЖБИ используют не только в строительстве зданий. Из железобетонных изделий изготавливают заборы, колодцы и опоры уличного освещения, лотки для укладки теплотрасс и многое другое.
Для ЖБИ, работающих на изгиб, строительными нормами и правилами установлены нормативно-допустимые нагрузки. Величина этих нагрузок обеспечивает значительный запас надёжности и, при корректном монтаже конструкции, разрушение железобетонного изделия практически исключено. На крупных заводах есть собственные лаборатории для испытания производимых изделий. Испытания на прочность выполняются с помощью гидравлического оборудования или путем нагружения на плиту блоков определенного веса.
Каждая строительная конструкция (в том числе и плиты перекрытия) рассчитаны на определенные схемы монтажа. Нарушение их может привести к нежелательным последствиям.
При хранении железобетонных изделий нужно учесть ряд особенностей. Во избежание лишних механических нагрузок их следует складировать на ровных площадках в аккуратных штабелях, прокладывая плиты деревянными брусками для проветривания и снятия возникающих напряжений. Кроме того, железобетонные изделия нужно оберегать от атмосферных осадков и не хранить прямо на земле: бетон впитывает влагу, которая может спровоцировать развитие вредной микрофлоры.