Особливості застосування бетону і залізобетону в будівництві

Бетон і залізобетон широко застосовують у всіх країнах для зведення різноманітних об'єктів. І надалі залишаться найбільш використовуваними матеріалами по всіх областях будівництва.
Розвитку залізобетону супроводжували і в значній мірі його визначали фактори, які можна умовно розділити на дві групи: фактори, що забезпечують можливість вдосконалення конструктивних рішень або появи нових конструкцій, що дозволило вирішувати їх достатньо ефективними і надійними способами, організувати випуск залізобетонних виробів і зведення монолітних конструкцій у все зростаючих обсягах; фактори, що визначають потребу в удосконаленні параметрів конструкцій і споруд, що зробили вплив на склад номенклатур залізобетонних виробів для різних галузей будівництва, а також на напрями подальшого оновлення проектних рішень.
Застосування залізобетону почалося з 80-років ХІХ століття. Найбільше
поширення він отримав на півдні країни, де був особливо великий обсяг
будівництва і існували сприятливі умови (коротка зима, близькість цементних і металургійних заводів, дешеві високоякісні наповнювачі) для зведення залізобетонних конструкцій (у той час лише монолітних). В основному залізобетон використовували при будівництві багатоповерхових виробничих і цивільних будівель, портових споруд і мостів.
У будівництві у 1918-1928 роках було застосовано понад 18 млн. м3 бетону і залізобетону; тільки до 1928 р. було укладено не менше 4,7 млн. м3 бетону і залізобетону, витрачено 1,4 млн. т цементу і 370 тис. т арматури, або 11,5% виробленого прокату.
Область застосування залізобетону в 1930-1941 роках стала досить великою. З монолітного залізобетону виконували основні несучі конструкції одноповерхових і багатоповерхових промислових будівель (фундаменти, колони, підкранові балки, покриття і навіть стіни, балкові і безбалочні перекриття), багатоповерхові житлові будинки, елеватори, бункери, ємності і підземні споруди. Так, на Харківському турбінному заводі були зроблені з монолітного залізобетону підкранові балки під 200-тонні крани. Цілком в монолітному залізобетоні всього за 8 міс. зведено будівлю Держпрому (об'ємом 306 тис. м3) в Харкові (1930-1931).
У роки Великої Вітчизняної війни в умовах гострої нестачі стали бетон і залізобетон, які широко використовувалися на будівництво найважливіших об'єктів оборонної промисловості в східних районах країни.
Високі якості залізобетону як тривалого, міцного і стійкого будівельного матеріалу особливо переконливо підтвердилися під час війни, коли залізобетонні будівлі і споруди, в особливості просторово працюють (елеватори, резервуари, димові труби, мости тощо ), витримували численні потрапляння артилерійських снарядів і авіаційних бомб.
У перші повоєнні роки залізобетон широко використовувався у відновлювальному будівництві. Були розроблені оригінальні методи усунення пошкоджень основних несучих конструкцій будівель і споруд, у тому числі мостів і гідротехнічних споруд. Значна увага приділялася використанню місцевих матеріалів в якості заповнювачів для бетону (шлаку, цегляного бою тощо ). До 1948 р. ліквідація наслідків війни була в основному закінчена. Випуск будівельних матеріалів досяг довоєнного рівня, а в ряді галузей і перевищив його. Протягом всього періоду свого існування, СРСР тільки нарощувала темпи випуску і використання бетону і залізобетону. Це дозволило СРСР збільшити обсяги будівельно-монтажних робіт з 9,3 млрд. крб. в 1954 році до 70 млрд. руб. в 1985 році, що забезпечило небачену до цього швидкість спорудження житлового масиву. Після розвалу СРСР виробництво бетону та залізобетону, як і майже будь-яка інша галузь промисловості, різко скоротилася. Частина заводів залишилися на території країн СНД, що призвело до втрати їх назавжди для Росії. На даному етапі історії галузь потроху відроджується, адже актуальність і необхідність цих матеріалів не пропала. Особливо це важливо зараз, коли багато що належить відремонтувати, відновити та побудувати знову.
Напрями і джерела економії бетону і залізобетону в будівництві. У світі і у нас в країні використовують різні види бетонів і залізобетонних виробів. Кожні з них використовуються в різних областях будівництва. Які ж бувають бетони? Відповісти на це питання досить складно, тому що їх величезна кількість, але класифікувати їх можна. Залізобетонні вироби бувають:
1) Збірні
2) Монолітні
Бетони бувають:
1) тяжкі
2) Легкі
3) Комірчасті
4) спеціальні
Бетони можуть ділитися по міцності, жаростійкості, по теплоізоляційним властивостям, по виду наповнювача, по виду використовуваного при їх виробництві цементу, а так само за іншими ознаками. При правильному виборі виду бетону при будівництві можуть бути заощаджені досить великі гроші. Наприклад, перевага збірного залізобетону порівняно з монолітним –можливість широкого використання ефективних, більш міцних арматури і бетону. Особливо це проявляється при заводському виготовленні збірних попередньо напружених конструкцій застосуванням високоміцної стержневої і дротяної арматури, що вельми важливо для вдосконалення та підвищення ефективності залізобетонних конструкцій.
Попереднє напруження арматури в залізобетоні дозволяє розширити область його застосування як для великопрольотних і висотних споруд, у тому числі унікальних, так і для масових конструкцій і виробів, підвищити міцність, жорсткість та тріщиностійкість залізобетонних конструкцій. Найбільш раціонально використовувати збірні залізобетонні вироби при випуску плоских конструкцій (балки, перегородки, майданчики тощо ), а так само при будівництві виробничих будівель, транспортні галереї, опор мостів, великопанельні житлові будинки і т. д.
Монолітні залізобетонні вироби та бетони використовують в районах зі складними геологічними умовами, при підвищеної сейсмічності, у місцях, де відсутні розвинені мережі автомобільних доріг, а так само в сільській місцевості.
Збірне житлове будівництво порівняно з монолітним має ряд переваг, основною з яких є перенесення мокрих процесів формування і твердіння бетону в приміщення і зменшення величини трудовитрат на будівництві. Однак будівництво із збірного залізобетону вимагає величезних витрат на його створення бази, збільшує транспортні витрати, а також інертність будівельного комплексу. По економічності і ефективності збірний залізобетон значно програє моноліту, так як будівля з збірного залізобетону заздалегідь як би розрізається на окремі елементи, які на будівництві повноцінно не об'єднуються, що різко знижує економічність конструкції.
Також при виборі бетону та залізобетонних виробів для будівництва необхідно враховувати властивості матеріалу. Наприклад, навіщо будувати з важкого бетону високої міцності одноповерховий комору в селі? Куди раціональніше використовувати для цих цілей ніздрюватий бетон з пісочним наповнювачем. Вийде набагато дешевше, а навіщо переплачувати за однакову якість.
Ще один шлях до економії бетону і залізобетону є використання нових технологій. Учені в багатьох країнах працюють над проблемою поліпшення властивостей бетону, розробкою нових добавок, пошуком нових технічних рішень монтажу і т. д. На конференціях і виставках вони обмінюються досвідом, показують досягнуті результати. Величезні кошти вкладаються в цю галузь державами і різними підприємствами. Останні десятиліття XX ст. ознаменувалися великими змінами в теорії бетону та виробів на його основі.
З'явилися і набули широкого застосування ефективні хімічні модифікатори в'яжучих речовин і бетонів, активні мінеральні наповнювачі, нові технологічні прийоми. Збагатилися наші уявлення про структуру і властивості бетону, процесах структуроутворення, з'явилися можливості прогнозування властивостей та управління структуроутворенням, успішно розвивається комп'ютерне проектування бетону та виробів на його основі.
Особливістю нових технологій є ефективний вплив на структуроутворення матеріалу на всіх етапах виробництва. Підготовка і вибір матеріалів, проектування складу у відповідності з проектними вимогами, приготування суміші та формування виробу, первісна витримка і схоплювання, наступні твердіння – всі ці етапи ув'язуються в єдиний комплекс.
Поступово спостерігається тенденція переходу від низькоякісних бетонів до середньо - і високоякісним. Частка низькоякісних сьогодні становить близько 17% від загального обсягу використання бетонів. Це є позитивною тенденцією, так як більш якісний бетон менше схильний до руйнування і, відповідно, менше потребує ремонту.
Так само підприємство може заощадити на виробництві залізобетонних виробів при поліпшенні або заміні на більш сучасний матеріал складових. Так, наприклад, в даний час в країні на виготовлення залізобетонних конструкцій щорічно витрачається понад 10 млн. т арматурної сталі.
Скорочення витрат металу може бути забезпечено за рахунок підвищення якості арматурної сталі, виробництва і постачання її в необхідному асортименті.
За умови виробництва підприємствами чорної металургії арматурної сталі, відповідних марок і необхідних профілів і забезпечення органами матеріально-технічного постачання необхідних запасів арматурної сталі на підприємствах збірного залізобетону можливо, за даними дослідних інститутів, знизити витрату металу приблизно на 500 тис. т в рік.
Однак питання постачання відповідних арматурних сталей тривалий час не вирішуються, в результаті в будівництві практично не досягнуто зниження питомої витрати металу за рахунок ефективних видів арматурних сталей.
Зниження питомої витрати цементу стримується значною мірою ще й тому, що не налагоджено виробництво високоякісних інертних заповнювачів: щебеню, гравію, піску. В даний час митих заповнювачів випускається 20%, а збагачених і фракційних пісків — 4-5% загального обсягу виробництва. Першочерговими заходами щодо скорочення витрати цементу на виготовлення залізобетонних і бетонних конструкцій є: перегляд і поліпшення проектів цих конструкцій, виробів, корінна перебудова роботи промисловості нерудних матеріалів і, зокрема, будівництво дробильно-сортувальних заводів щебеню, організація виробництва многооборачиваемой інвентарної опалубки для залізобетонних і бетонних конструкцій, пластифікаторів бетонної суміші, автобетоновозів, автобетонозмішувачів, автобетононасосів і вакуумних насосів, збільшення обсягів застосування монолітних залізобетонних і бетонних конструкцій, особливо в південних районах країни.