2.1 Основные физико-механические свойства бетона, арматуры и железобетона

 Бетон должен обладать вполне определенными физико-механическими свойствами:

• необходимой прочностью;

• хорошим сцеплением с арматурой;

• достаточной плотностью (непроницаемостью) для защиты арматуры от коррозии;

• морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании (например, в панелях наружных стен зданий, в открытых сооружениях и др.),

• жаростойкости при длительном воздействии высоких температур, коррозионной стойкости при агрессивном воздействии среды и др.

Бетоны подразделяют по ряду признаков:

а) структуре — плотной структуры, у которых пространство между зернами заполнителя полностью занято затвердевшим вяжущим; крупнопористые малопесчаные и беспесчаные; поризованные, т. е. с заполнителями и искусственной пористостью затвердевшего вяжущего; ячеистые с искусственно созданными замкнутыми порами;

б) средней плотности - особо тяжелые со средней плотностью более 2500 кг/м³; тяжелые - со средней плотностью более 2200 и до 2500 кг/м³; облегченные со средней плотностью более 1800 и до 2200 кг/м³; легкие средней плотностью более 500 и до 1800 кг/м³;

в) виду  заполнителей - на плотных заполнителях; пористых заполнителях; специальных заполнителях, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости и др.;

г)  зерновому составу - крупнозернистые с крупными и мелкими  заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;

д) условиям твердения — бетон естественного твердения; бетон, подвергнутый   тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; подвергнутый автоклавной обработке  при  высоком давлении.

Арматурой называют элементы (стержни и профи­ли), размещаемые в бетоне в соответствии с расчетом, конструктивными и технологическими требованиями. Основным назначением арматуры в железобетонных конструкциях является восприятие растягивающих на­пряжений. Кроме того, арматура устанавливается в сжа­той зоне сечения в целях повышения ее несущей спо­собности.

Арматуру можно классифицировать по различным при­знакам:

1. по функциональному назначению различают ра­бочую (продольную и поперечную), а также монтажную (распределительную, конструктивную и технологическую) арматуру.

• Площадь сечения рабочей арматуры определяется рас­четом на действие внешних нагрузок.

• Распределительная арматура служит для более рав­номерного распределения усилий между отдельными стер­жнями рабочей арматуры.

• Конструктивная арматура устанавливается по кон­структивным соображениям и воспринимает усилия, не учитываемые в расчетах (напряжения от усадки и ползуче­сти бетона, температурные, местные или случайные напря­жения).

• Технологическая арматура применяется для сохране­ния проектного положения рабочей арматуры в конструкци­ях при бетонировании;

2. по технологии изготовления арматура может быть горячекатанная стержневая, холоднотянутая проволочная, в некоторых случаях термически или термомеханически упо­рядоченная, канатная;

3. по форме поверхности: рефленная и гладкая;

4. по способу применения — напрягаемая и ненапрягаемая (обычная);

5. по характеру деформирования арматур­ные стали бывают:

а) мягкие (с явно выраженной площадкой текучести); они имеют физический предел текучести - напряжение, при котором деформации развиваются без заметного увеличения нагрузки;

б) твердые стали, деформирующиеся вплоть до разрушения без значительных пластических деформаций. В этих сталях физический предел текучести отсутствует, а для расчетов принимается условный предел текучести - напряжение, при котором остаточные деформации после снятия нагрузки составляют 0,2%.

В зависимости от механических свойств и способа изготовления арматура для железобетонных конструкций делится на классы. Класс объединяет арматуру из сталей различных марок, но с одинаковыми прочностными и дформативными свойствами.

• Арматура класса A-I — стержневая горячекатанная гладкая; используется, как правило, для монтажного, иногда для поперечного рабочего армирования.

• Арматура классов А-ІІ, А-ИІ, A-IV, A-V, А-VI, А-VII — стержневая горячекатаная периодического профиля, исполь­зуется в основном для рабочего, в отдельных случаях для конструктивного (А-И) армирования.

• Стержневая термически и термомеханически упроч­ненная арматура периодического профиля классов А-ИІ, А-IV, A-V, А-VI, А-VII используется в качестве предваритель­но напрягаемой арматуры.

• Проволочная холоднотянутая низкоуглеродистая арма­тура периодического профиля Вр-1 предназначается для сварных сеток и поперечной арматуры каркасов.

• Для предварительно напряженных конструкций наи­более эффективны высокопрочная углеродистая холодно­тянутая термически упрочненная гладкая проволока клас­са В-ІІ и проволока периодического профиля класса Вр-И. Из проволоки В-И изготавливаются канаты семипрово-лочные К-7 и девятнадцатипроволочные К-19.

• Для армирования конструкций также может приме­няться стеклопластиковая арматура.

Железобетон представляет собой сочетание двух материалов — бетона и стальной арматуры, работающих совместно благодаря сцеплению, возникающему между ними. Бетон, хорошо сопротивляющийся сжатию, имеет сравнительно небольшую прочность на растяжение. Поэтому растянутую зону бетонных элементов конструкции усиливают (армируют) стальными стержнями, хорошо работающими на растяжение. Элементы, работающие на сжатие, также целесообразно армировать, поскольку сжатые стальные стержни, находящиеся в бетоне, не теряют устойчивости и существенно повышают прочность сжатого бетона.

Хорошей совместной работе бетона и арматуры способствует удачное сочетание трех физических факторов:

1) надежное сцепление между бетоном и арматурой;

2) практически одинаковые значения коэффициентов линейного температурного расширения;

3) защита от коррозии и огня, которую создает для арматуры плотный (с достаточным содержанием цемента) бетон.