Железобетон

сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин «Ж.» нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий (См. Железобетонные конструкции и изделия). Идея сочетания в Ж. Двух крайне различающихся своими свойствами материалов основана на том, что прочность Бетона при растяжении значительно (в 10—20 раз) меньше, чем при сжатии, поэтому в железобетонной конструкции он предназначается для восприятия сжимающих усилий. Сталь же, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и вводимая в бетон в виде арматуры (см. Арматурная сталь), используется главным образом для восприятия растягивающих усилий. Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно.

Бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надёжно защищает её от коррозии, т. К. В процессе гидратации цемента образуется щелочная среда. Монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5•10-6 до 12•10-6, для стальной арматуры 12∙10-6). В пределах изменения температуры от —40 до 60°С основные физико-механические характеристики бетона и арматуры практически не изменяются, что позволяет применять Ж. Во всех климатических зонах. Основа взаимодействия бетона и арматуры — наличие сцепления между ними. Значение сцепления или сопротивления сдвигу арматуры в бетоне зависит от следующих факторов. Механического зацепления в бетоне специальных выступов или неровностей арматуры, сил трения от обжатия арматуры бетоном в результате его усадки (уменьшения в объёме при твердении на воздухе) и сил молекулярного взаимодействия (склеивания) арматуры с бетоном.

Определяющим является фактор механического зацепления. Применение арматуры периодического профиля (см. Арматура железобетонных конструкций), сварных каркасов и сеток, устройство крюков и анкеров увеличивают сцепление арматуры с бетоном и улучшают их совместную работу. Нарушение структуры и заметное снижение прочности бетона наступает при температуре свыше 60°С. При кратковременном воздействии температуры в 200°С прочность бетона снижается на 30%, а при длительном — на 40%. Температура в 500—600°С является для обычного бетона критической, при которой он разрушается в результате обезвоживания и разрыва скелета цементного камня. Поэтому обычный Ж. Рекомендуется применять при температуре не выше 200°С. В тепловых агрегатах, работающих при температурах до 1700°С, используется Жаростойкий бетон.

Для предохранения арматуры от коррозии и быстрого нагревания (например, при пожаре), а также надёжного её сцепления с бетоном в железобетонных конструкциях предусматривается устройство защитного слоя бетона толщиной от 10 до 30 мм. В агрессивной среде толщина защитного слоя увеличивается. Большое значение для Ж. Имеют усадка и ползучесть бетона. В результате сцепления арматура препятствует свободной усадке бетона, что приводит к возникновению начальных напряжений растяжения в бетоне и сжимающих напряжений в арматуре. Ползучесть бетона вызывает перераспределение усилий в статически неопределимых системах (См. Статически неопределимая система), увеличение прогибов в изгибаемых элементах, перераспределение напряжении между бетоном и арматурой в сжатых элементах и т.

Д. Эти свойства бетона учитываются при проектировании железобетонных конструкций. Усадка и низкая предельная растяжимость бетона (0,15 мм на 1 м) приводят к неизбежному появлению трещин в растянутой зоне конструкций при эксплуатационных нагрузках. Практика показывает, что при нормальных условиях эксплуатации трещины шириной раскрытия до 0,3 мм не снижают несущей способности и долговечности Ж. Однако низкая трещиностойкость ограничивает возможности дальнейшего совершенствования Ж. И, в частности, использования для арматуры более экономичных высокопрочных сталей. Избежать образования трещин в Ж. Можно методом предварительного напряжения, при котором бетон в растянутых зонах конструкции подвергается искусственному обжатию (см.

Предварительно напряжённые конструкции) за счёт предварительного (механического или электротермического) растяжения арматуры. Дальнейшим развитием предварительно напряжённого Ж. Являются самонапряжённые железобетонные конструкции, в которых обжатие бетона и растяжение арматуры достигаются в результате расширения бетона (изготовленного на т. Н. Напрягающем цементе) при определенной температурно-влажностной обработке. Благодаря своим высоким технико-экономическим показателям (выгодное использование высокопрочных материалов, отсутствие трещин, сокращение расхода арматуры и др.) предварительно напряжённый Ж. Успешно применяется в несущих конструкциях зданий и инженерных сооружений. Существенный недостаток Ж. — большая объёмная масса — в значительной мере устраняется при использовании лёгких бетонов (См.

Лёгкий бетон) (на искусственных и природных пористых заполнителях) и ячеистых бетонов (См. Ячеистый бетон). Широкое распространение Ж. В современном строительстве обусловлено его большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с др. Материалами. Сооружения из Ж. Огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий. Прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Ж. Обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает статические и динамические (в т. Ч. Сейсмические) нагрузки. Из Ж. Относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности.

Основной объём Ж. Составляют повсеместно распространённые материалы — щебень, гравий, песок. Применение сборного Ж. Позволяет значительно повысить уровень индустриализации строительства. Конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащенных заводах, а на строительных площадках выполняется только монтаж готовых элементов механизированными средствами. Тем самым обеспечиваются высокие темпы возведения зданий и сооружений, а также экономия денежных и трудовых затрат. Принято считать, что начало применения Ж. Связано с именем парижского садовника Ж. Монье, получившего ряд патентов на изобретения по Ж. Во Франции и в др. Странах. Первый его патент на цветочную кадку из проволочной сетки, покрытой цементным раствором, относится к 1867.

Фактически конструкции из бетона со стальной арматурой возводились и раньше. Заметную роль в строительной технике России, Западной Европы и Америки Ж. Начал играть лишь в конце 19 в. Большая заслуга в развитии Ж. В России принадлежит профессору Н. А. Белелюбскому, под руководством которого был возведён ряд сооружений и проведены испытания различных железобетонных конструкций. В начале 20 в. Вопросы технологии бетона, бетонных и железобетонных работ, проектирования сооружений с применением Ж. Разрабатывали видные русские учёные — профессора И. Г. Малюга, Н. А. Житкевич, С. И. Дружинин, Н. К. Лахтин. Появились оригинальные конструкции, предложенные инженерами Н. М. Абрамовым, А. Ф. Лолейтом и др. Первым крупным сооружением, выполненным из бетона и Ж.

В Советском Союзе, была Волховская ГЭС, явившаяся большой практической школой для советских специалистов по Ж. В последующие годы Ж. Применялся во всё возрастающих размерах. Расширению производства Ж. Способствовали серьёзные достижения в развитии теории расчёта конструкций из этого нового строительного материала. В СССР с 1938 получил практическое применение прогрессивный метод расчёта Ж. На прочность по стадии разрушения, разработанный советскими учёными А. А. Гвоздевым, Я. В. Столяровым, В. И. Мурашёвым и др. На основе предложений А. Ф. Лолейта. Всестороннее развитие этот метод получил в расчёте железобетонных конструкций по предельным состояниям (См. Предельное состояние). Достижения советской школы теории Ж. Получили всеобщее признание и используются в большинстве зарубежных стран.

Дальнейшее совершенствование Ж. И расширение областей его применения связаны с проведением широкого круга научно-исследовательских работ. Предусматривается значительное повышение технического уровня Ж. За счёт уменьшения его объёмной массы, использования высокопрочных бетонов и арматуры, развития методов расчёта Ж. При сложных внешних воздействиях, повышения долговечности Ж. При воздействии коррозионной среды и др. Лит. Столяров Я. В., Введение в теорию железобетона, М. — Л., 1941. Гвоздев А. А., Расчёт несущей способности конструкций по методу предельного равновесия, в. 1, М., 1949. Мурашов В. И., Трещиноустойчивость, жёсткость и прочность железобетона, М., 1950. Берг О. Я., Физические основы теории прочности бетона и железобетона, М., 1961.

Развитие бетона и железобетона в СССР, под ред. К. В. Михайлова, М., 1969. Cent ans de béton armé. 1849—1949, P., 1949. К. В. Михайлов.