Железобетонное будущее

Толстой П. Железобетонное будущее // Капстроительтво. 2002. №2. C.48-49

В качестве самостоятельного материала железобетон существует более 150 лет и занимает достойное место среди прочих строительных компонентов. Его появление было обусловлено научно-техническим прогрессом и бурным развитием производительных сил в середине XIX века, потребовавшим строительства промышленных сооружений, отличных по своим конструктивным особенностям от старинных зданий патриархальной эпохи. Так как цементная и сталелитейная промышленность получили в то время достаточное развитие, техническая возможность возникновения железобетона стала объективной и закономерной.



Пальма первенства в изобретении железобетона принадлежит французам. В 1867 году первый патент получил французский учений Ж. Монье, ставший основоположником общей теории железобетонных конструкций. Широкое развитие железобетона в России связано с именем профессора Н. А. Белелюбского, который в 1888 и 1891 годах в Москве и Петербурге произвел публичные испытания различных железобетонных конструкций (плит, сводов, труб, мостов и тому подобное). Первые технические условия на железобетонные конструкции в России были изданы в 1908 году, а в 1913 году в России уже было использовано в конструкциях 3,5 млн. куб.м бетона и железобетона.

В советскую эпоху железобетон получил особо широкое распространение. В 20-е годы возводятся крупнейшие по тем временам гидроэлектростанции Волховстрой, Днепрогэс, Свирьстрой. Высокие эксплуатационные качества и требования экономии металла обусловили широкое применение железобетона в промышленном строительстве. В 50-е годы железобетон стал основой капитального строительства, за короткий срок было введено в строй большое количество предприятий по производству сборных железобетонных конструкций, произведены унификация и типизация, разработаны прогрессивные методы их монтажа.



В настоящее время в Украине, переживающей строительный бум, железобетон по-прежнему играет важную роль и нет сомнений, что, оставаясь долгие годы одним из основных строительных материалов, он будет использоваться в дальнейшем и не утратит своего значения. Однако, в связи с развитием строительных технологий и появлением новых прогрессивных материалов, закономерным становится вопрос о масштабах и перспективах его использования в XXI веке.

СОВМЕСТНАЯ РАБОТА АРМАТУРЫ И БЕТОНА

Конструкции, полученные на основе рационального объединения бетона и стали при условии обеспечения их совместной работы, называются железобетонными.

В последнее время в целях экономии широко применяются арматурные стали, обладающие высокой прочностью (600 МПа и выше). Экономическая выгода от их применения обусловлена не только снижением расхода металла, но и тем обстоятельством, что стоимость таких сталей растет медленнее, чем прочность. Работа балки, армированной высокопрочной сталью, принципиально не будет отличаться от работы обычной балки, при том же количестве арматуры, однако несущая способность ее будет значительно выше.

Как уже упоминалось выше, усиление бетонных элементов арматурой возможно, если обеспечена их совместная работа. Опыты показывают, что и в этом смысле сталь является практически идеальным партнером бетона. Это обусловлено, в первую очередь, следующими обстоятельствами: 1) хорошим сцеплением бетона и арматуры; 2) бетон и сталь обладают близкими коэффициентами температурного расширения ( = 12 х 10-6; = (7-15)10-6), вследствие чего в обычных условиях (при температурах от -20 до + 50о С) эксплуатационные качества конструкций не снижаются; 3) бетон при соблюдении определенных требований (содержании цемента не менее 250 кг/куб.м, обеспечении защитного слоя и тому подобное) является надежной защитой арматуры от коррозии, высоких температур, механических повреждений.

РАЗНОВИДНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

По видам различают железобетонные конструкции монолитные, сборные и сборно-монолитные.

При возведении монолитных железобетонных конструкций на месте строительства устанавливают опалубку (форму), в нее укладывают арматуру и бетонную смесь. После достижения бетоном необходимой прочности опалубку снимают, получая монолитную конструкцию. Такие конструкции малоиндустриальны, трудоемки; кроме того, необходима выдержка бетона до приобретения им проектной прочности.

В последние годы производство конструкций и сооружений из монолитного бетона в значительной степени индустриализировано. Применяют сборно-разборную опалубку, которая может быть использована многократно, бетон и арматурные изделия (каркасы, сетки) изготовляют на специальных заводах и поставляют транспортом на строительную площадку. Вместе с тем в монолитных сооружениях отсутствуют весьма трудоемкие работы по устройству стыков, характерных для сборных элементов, требующих значительного расхода стали.

При возведении зданий и сооружений из сборных железобетонных конструкций вначале на специальных заводах или полигонах изготовляют отдельные элементы, из которых на строительной площадке возводят сооружения. Такой способ индустриален, так как и предполагает заводское изготовление, и механизированный монтаж. Трудоемкость снижается в три-четыре раза по сравнению с монолитными конструкциями. Сборные железобетонные конструкции наиболее целесообразны, когда количество типов элементов ограничено и применение их предусматривается в зданиях различного назначения. Для этого необходима максимальная унификация и типизация конструктивных схем, пролетов, нагрузок. В настоящее время производство сборных железобетонных элементов ведут по стендовой, конвейерной, поточно-агрегатной и другим технологическим схемам.

ТИПЫ ЖБК

По типам железобетонные конструкции делятся на конструкции из обычного и предварительно напряженного железобетона.

В обычном железобетоне арматура находится в свободном, ненапряженном состоянии. Однако, как показали исследования, в любых железобетонных конструкциях возникают начальные напряжения. В обычном железобетоне они всегда имеют место вследствие проявления усадки и ползучести, действия температуры и тому подобное. Такой подход позволяет рассматривать железобетон с ненапрягаемой арматурой как разновидность предварительно напряженного железобетона.

Идея предварительного напряжения родилась более ста лет назад и заключается в том, чтобы предварительно натянуть арматуру и закрепить ее в таком состоянии, а после укладки и твердения бетона отпустить ее. При этом арматура, стремясь сократиться, обжимает бетон. Конструкции такого типа называются предварительно напряженными.

При приложении нагрузки к предварительно напряженной балке растягивающие напряжения в нижней зоне сечения суммируются со сжимающими напряжениями от предварительного натяжения, и только тогда, когда последние погасятся, в нижней зоне будут возникать растягивающие напряжения. В этом случае трещины появляются при значительно более высокой нагрузке по сравнению с балкой без предварительного напряжения в результате чего прогибы конструкций и ширина раскрытия трещин при эксплуатационных нагрузках остаются в допустимых пределах. Таким образом, в предварительно напряженных конструкциях удается эффективно использовать арматуру высокой прочности, благодаря чему этот вид железобетона в настоящее время является наиболее перспективным.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Железобетон применяют в самых разнообразных отраслях строительства, находя в каждой из них свои оптимальные формы. Из железобетона возводятся промышленные одноэтажные и многоэтажные здания, жилые и общественные здания различного назначения, сельскохозяйственные постройки. Широко применяют железобетон в инженерных сооружениях, транспортном, гидротехническом и энергетическом строительстве, судостроении и машиностроении.

Наряду с железобетонными применяют также бетонные конструкции, в которых арматура либо совсем отсутствует, либо устанавливается в очень небольших количествах и не учитывается при расчетах (фундаментные и стеновые блоки, подпорные стены, плиты аэродромных покрытий и тому подобное).

Исследования показывают, что железобетон на долгие годы останется основным материалом в строительстве. Это объясняется практически неограниченными ресурсами сырья для изготовления вяжущих заполняющих компонентов, относительно небольшим расходом стальной арматуры, высокими конструктивными и эксплуатационными качествами железобетона. В настоящее время основными направлениями развития и совершенствования железобетона являются: применение бетонов на пористых заполнителях небольшой плотности, высокопрочных бетонов; использование эффективных конструктивных решений (тонкостенных пространственных конструкций и тому подобное), широкое применение предварительно напряженных конструкций с эффективными арматурными сталями высокой прочности, обеспечивающими экономию металла; совершенствование технологии изготовления и методов производств работ; применение конструкций повышенной заводской готовности.

Общий спад производства, отмеченный у нас в середине 90-х годов затронул и область жилищного строительства. В такой ситуации говорить о сокращении крупнопанельного строительства было бы неверным.

Данное строительство ведется, и объемы его возрастают. Причина ? низкая стоимость жилплощади в таких домах и, соответственно, ее доступность широкому кругу покупателей.



Петр Шилюк, председатель правления ОАО "Домостроительный комбинат № 4":

"Наш комбинат занимается производством сборных железобетонных и других строительных конструкций, а также строительством жилых домов: панельных, монолитно-каркасных и кирпичных. В 1999 году мы построили в два раза больше зданий серии АППС-134, чем в 1998 году. Тенденция роста продолжает сохраняться. Не скрою, я лично являюсь сторонником строительства крупнопанельных домов, так как здания именно этого вида позволят в Украине решить назревшие социальные вопросы. Помимо увеличения объемов данного строительства постоянно совершенствуется качество.

В последние годы, например, серия АППС-134 была значительно усовершенствована ?на 20% увеличена жилплощадь квартир, модернизирована кухня, улучшен дизайн прихожей и тому подобное.

Качество квартир в целом существенно повысилось благодаря использованию трехслойных панелей из керамзитобетона с пенопластовой прокладкой, деревянных и металлопластиковых окон с тройным стеклопакетом, современных синтетических герметиков".

Таким образом, есть основания говорить о подъеме данного производства. Только в этом году благодаря городским властям и жилищной политике холдинга "Киевгорстрой" запланировано построить 106 тыс. кв.м жилья, что на 25% больше, чем в прошлом.