ЖЕЛЕЗОБЕТОН

ЖЕЛЕЗОБЕТОН сочетание
бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих
в конструкции. Термин "Ж." нередко употребляется как собирательное название
железобетонных
конструкций и изделий. 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
гл. обр. 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 коэфф. линейного расширения
(для бетона от 7,5 * 10^-6 до 12 * 10^-6, для стальной
арматуры 12 * 10^-6); в пределах изменения темп-ры от -40 до
60 °С осн. физико-механич. характеристики бетона и арматуры практически
не изменяются, что позволяет применять Ж. во всех климатич. зонах.

Основа взаимодействия бетона
и арматуры - наличие сцепления между ними. Значение сцепления или сопротивления
сдвигу арматуры в бетоне зависит от следующих факторов: механич. зацепления
в бетоне спец. 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 механич. зацепления. Применение арматуры
периодич. 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 темп-ре св. 60 ⁰С; при
кратковременном воздействии темп-ры в 200 °С прочность бетона снижается
на 30% , а при длительном - на 40%. Темп-pa в 500-600 °С является для обычного
бетона критической, при к-рой он разрушается в результате обезвоживания
и разрыва скелета цементного камня. Поэтому обычный Ж. рекомендуется применять
при темп-ре не выше 200 ⁰С. В тепловых агрегатах, работающих
при темп-pax до 1700 °С, используется жаростойкий бетон. Для предохранения
арматуры от коррозии и быстрого нагревания (напр., 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,
увеличение
прогибов в изгибаемых элементах, перераспределение напряжений 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 эксплуатац. 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 к-ром бетон в растянутых зонах конструкции подвергается
искусственному обжатию (см. Предварительно напряжённые конструкции)
за
счёт предварительного (механич. или электротермич.) растяжения арматуры.
Дальнейшим развитием предварительно напряжённого Ж. являются самонапряжённые
железобетонные конструкции, в к-рых обжатие бетона и растяжение арматуры
достигаются в результате расширения бетона (изготовленного на т. н. напрягающем
цементе) при определ. температурно-влажностной обработке. Благодаря своим
высоким технико-экономич. показателям (выгодное использование высокопрочных
материалов, отсутствие трещин, сокращение расхода арматуры и др.) предварительно
напряжённый Ж. успешно применяется в несущих конструкциях зданий и инженерных
сооружений. Существ. недостаток Ж.- большая объёмная масса - в значит.
мере устраняется при использовании лёгких бетонов
(на искусств.
и природных пористых заполнителях) и ячеистых бетонов.

Широкое распространение Ж.
в совр. строительстве обусловлено его большими технич. и экономич. 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 защищённой окружающим её бетоном. Ж. обладает высокой несущей способностью,
хорошо воспринимает ста-тич. и динамич. (в т. ч. сейсмические) нагрузки.
Из Ж. относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных
форм, достигающих большой архитектурной выразительности. Осн. объём Ж.
составляют повсеместно распространённые материалы - щебень, гравий, песок.
Применение сборного Ж. позволяет значительно повысить уровень индустриализации
строительства; конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащённых заводах,
а на строит. 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
к-рого был возведён ряд сооружений и проведены испытания различных железобетонных
конструкций. В нач. 20 в. вопросы технологии бетона, бетонных и железобетонных
работ, проектирования сооружений с применением Ж. разрабатывали видные
рус. учёные - профессора И. Г. Малюга, Н. А. Житке-вич, С. И. Дружинин,
Н. К. Лахтин. Появились оригинальные конструкции, предложенные инж. Н.
М. Абрамовым, А. Ф. Лолейтом и др. Первым крупным сооружением, выполненным
из бетона и Ж. в Советском Союзе, была Волховская ГЭС, явившаяся большой
практич. школой для сов. специалистов по Ж. В последующие годы Ж. применялся
во всё возрастающих размерах. Расширению произ-ва Ж. способствовали серьёзные
достижения в развитии теории расчёта конструкций из этого нового строит.
материала. В СССР с 1938 получил практич. применение прогрессивный метод
расчёта Ж. на прочность по стадии разрушения, разработанный сов. 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. Достижения сов. 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 н.-и. работ. Предусматривается значит.
повышение технич. 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; Мурашев 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 beton arme. 1849-1949, P., 1949. К. В. Михайлов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я