Сборный железобетон — это строительный продукт, производимый путем заливки бетона в многоразовую форму или «форму», которая затем отверждается в контролируемой среде, транспортируется на строительную площадку и перемещается на место; примеры включают сборные балки и стеновые панели для наклонных конструкций. Напротив, монолитный бетон заливается в формы, предназначенные для конкретного объекта, и затвердевает на месте. [1]
В последнее время легкий пенополистирол используется в качестве наполнителя сборных стеновых панелей, что позволяет снизить вес и повысить теплоизоляцию .
Сборный камень отличается от сборного железобетона более мелким заполнителем , используемым в смеси, поэтому результат приближается к натуральному продукту.
Сборный железобетон используется как для внутренних, так и для наружных работ: от строительства автомагистралей, мостов и высотных зданий до строительства откидных зданий. Производя сборный железобетон в контролируемой среде (обычно называемой заводом сборного железобетона), сборный железобетон получает возможность правильно затвердеть и находиться под пристальным контролем сотрудников завода. Использование системы сборного железобетона предлагает множество потенциальных преимуществ по сравнению с заливкой на месте. Производство сборного железобетона может осуществляться на уровне земли, что обеспечивает максимальную безопасность при его заливке. На заводе сборных железобетонных изделий существует больший контроль над качеством материалов и качеством изготовления, чем на строительной площадке. Формы, используемые на заводе сборных железобетонных изделий, можно повторно использовать сотни и тысячи раз, прежде чем их придется заменять, что часто делает это дешевле, чем литье на месте, с точки зрения стоимости единицы опалубки. [2]
Системы формования сборного железобетона для архитектурного применения различаются по размеру, функциям и стоимости. Сборные архитектурные панели также используются для облицовки всего или части фасада здания или возведения отдельно стоящих стен для озеленения, звукоизоляции и безопасности. В соответствующих случаях сборные железобетонные изделия, такие как балки для мостов, автомагистралей и настила парковочных конструкций, могут представлять собой предварительно напряженные конструктивные элементы. В ливневой канализации, водопроводных и канализационных трубах, а также в туннелях также используются сборные железобетонные конструкции.
Формы для сборного железобетона могут быть изготовлены из древесины, стали, пластика, резины, стекловолокна или других синтетических материалов, каждый из которых имеет уникальную отделку. [3] Кроме того, доступны многие виды отделки поверхности для четырех типов сборных стеновых панелей — сэндвич, оштукатуренный сэндвич, внутренний слой и облицовочные панели, в том числе те, которые создают вид горизонтальных досок и тесаного камня . В бетонную смесь можно добавлять цвет, а пропорции и размер заполнителя также влияют на внешний вид и текстуру готовых бетонных поверхностей.
Древнеримские строители использовали бетон и вскоре заливали материал в формы для строительства сложной сети акведуков , водопропускных труб и туннелей. Современное использование технологии сборного железобетона включает в себя множество архитектурных и структурных применений, включая отдельные детали или даже целые строительные системы.
В современном мире сборные панельные здания были впервые изобретены в Ливерпуле , Англия , в 1905 году. [4] Этот процесс был изобретен городским инженером Джоном Александром Броди . Трамвайные конюшни в Уолтоне в Ливерпуле появились в 1906 году. Эта идея не получила широкого распространения в Великобритании. Однако она была принята во всем мире, особенно в Центральной и Восточной Европе [5] , а также в программе «Миллион» в Скандинавии.
В США сборный железобетон развился как две подотрасли, каждая из которых представлена крупной ассоциацией. Отрасль сборных железобетонных конструкций, представленная в основном Институтом сборного железобетона (PCI), фокусируется на предварительно напряженных железобетонных элементах и других сборных железобетонных элементах, используемых в надземных конструкциях, таких как здания, парковочные конструкции и мосты. Промышленность по производству бетонных изделий производит коммунальные, подземные и другие изделия без предварительного напряжения и представлена в первую очередь Национальной ассоциацией сборного железобетона (NPCA).
В Австралии Государственные железные дороги Нового Южного Уэльса широко использовали сборные железобетонные конструкции для своих станций и аналогичных зданий. С 1917 по 1932 год было построено 145 таких зданий. [6]
Помимо облицовочных панелей и конструктивных элементов, из сборного железобетона можно собирать целые здания. Сборка сборных железобетонных изделий позволяет быстро завершить строительство коммерческих магазинов и офисов с минимальными трудозатратами. Например, здание Джима Бриджера в Уиллистоне, Северная Дакота, было построено из сборных железобетонных конструкций в Миннесоте с заранее установленными в панелях здания системами подачи воздуха, электричества, воды и оптоволокна. Панели были перевезены на расстояние более 800 миль к нефтяным месторождениям Баккен, а коммерческое здание было собрано тремя рабочими за минимальное время. В здании расположены магазины и офисы площадью более 40 000 квадратных футов. Практически все здание было построено в Миннесоте.
Армирование бетона сталью повышает прочность и долговечность. Сам по себе бетон обладает хорошей прочностью на сжатие, но ему не хватает прочности на растяжение и сдвиг, и он может подвергаться растрескиванию при выдерживании нагрузок в течение длительных периодов времени. Сталь обеспечивает высокую прочность на растяжение и сдвиг, компенсируя недостаток бетона. Сталь ведет себя так же, как и бетон, в изменяющихся условиях окружающей среды, а это означает, что она будет сжиматься и расширяться вместе с бетоном, что помогает избежать растрескивания.
Арматура – наиболее распространенный вид армирования бетона. Обычно он изготавливается из стали с оребрением для сцепления с бетоном во время его затвердевания. Арматура достаточно универсальна, ее можно сгибать или собирать, чтобы поддерживать форму любой бетонной конструкции. Углеродистая сталь является наиболее распространенным арматурным материалом. Однако нержавеющая сталь, оцинкованная сталь и эпоксидные покрытия могут предотвратить коррозию. [7]
Ниже приводится выборка многочисленных продуктов, в которых используется сборный/предварительно напряженный бетон. Хотя это не полный список, большинство сборных/предварительно напряженных изделий обычно подпадают под одну или несколько категорий.
Поскольку сборные железобетонные изделия могут выдерживать самые экстремальные погодные условия и выдерживать многие десятилетия постоянного использования, они широко применяются в сельском хозяйстве. К ним относятся бункерные силосы, нары для корма для скота, решетка для скота , сельскохозяйственные ограждения, H-образные и J-образные нары, рейки для скота, поилки для скота, кормушки, бетонные панели, каналы для навоза и многое другое. Предварительно напряженные бетонные панели широко используются в Великобритании для различных целей, включая сельскохозяйственные здания, зернохранилища, силосные зажимы, хранилища навозной жижи, стены для скота и общие подпорные стены. Панели можно использовать горизонтально и размещать либо внутри лямок RSJ ( двутавровых балок ), либо перед ними. В качестве альтернативы панели можно залить в бетонный фундамент и использовать в качестве консольной подпорной стены.
Компоненты зданий из сборного железобетона и удобства на территории используются в архитектурном плане в качестве каминных полок, облицовки, отделочных изделий, аксессуаров и навесных стен. Конструкционные применения сборного железобетона включают фундаменты, балки, полы, стены и другие конструктивные элементы. Крайне важно, чтобы каждый компонент конструкции был спроектирован и испытан так, чтобы выдерживать как растягивающие, так и сжимающие нагрузки, которым элемент будет подвергаться в течение своего срока службы. Наполнители из пенополистирола теперь используются в сборных железобетонных панелях для конструкционных целей, что делает их легче и служит теплоизоляцией.
Многоэтажные автостоянки обычно строятся из сборного железобетона. Конструкции включают в себя сборку сборных частей парковки, которые представляют собой многоэтажные несущие стеновые панели, внутренние и наружные колонны, несущие перекрытия, балки, стеновые панели, лестницы и плиты. Эти части могут быть большими; например, двухтавровые модули структурного перекрытия необходимо поднимать на место с помощью подъемных анкерных систем из сборного железобетона . [8]
Сборный железобетон используется в широком спектре инженерных систем крепления грунта. Продукция включает в себя коммерческие и жилые подпорные стены , морские стены , механически стабилизированные земляные панели и другие модульные блочные системы. [9]
Изделия для управления санитарными и ливневыми водами представляют собой конструкции, предназначенные для подземной установки и специально спроектированные для очистки и удаления загрязняющих веществ из санитарных и ливневых стоков. Эти сборные железобетонные изделия включают хранилища для сбора ливневой воды , водосборники и люки . [10]
В системах связи, электрических, газовых или паровых системах сборные железобетонные конструкции защищают жизненно важные соединения и средства управления распределением коммунальных услуг. Сборный железобетон нетоксичен и экологически безопасен. Продукция включает в себя: отверстия для рук, пустотелые изделия, основания фонарных столбов, счетчиковые коробки, панельные своды, вытяжные коробки, телекоммуникационные конструкции, трансформаторные площадки, трансформаторные своды, траншеи, хозяйственные постройки, инженерные хранилища , опоры электросетей, хранилища с контролируемой средой (CEV). и другие коммунальные сооружения.
Сборные изделия из воды и сточных вод содержат или содержат воду, масло или другие жидкости с целью дальнейшей переработки в незагрязняющие жидкости и почвенные продукты. Продукция включает в себя: системы аэрации , распределительные коробки, дозирующие резервуары, сухие колодцы , жироуловители , ямы для выщелачивания, уловители песка, масла и воды, септики , резервуары для хранения воды и сточных вод, мокрые колодцы, пожарные цистерны и другие виды воды и сточных вод. продукты.
Транспортные изделия из сборного железобетона используются при строительстве, обеспечении безопасности и защите дорог, аэропортов и железнодорожных транспортных систем. Продукция включает в себя: прямоугольные водопропускные трубы , трехсторонние водопропускные трубы, мостовые системы, железнодорожные переезды, железнодорожные шпалы, звуковые стены /барьеры, барьеры Джерси , сегменты туннелей, бетонные барьеры, TVCB, барьеры центрального резервирования, столбы и другие транспортные продукты. Сборный железобетон также можно использовать для строительства подземных переходов, наземных переходов и пешеходных переходов. Сборный железобетон также используется для роликовых путей некоторых метрополитенов с резиновыми колесами .
Модульная брусчатка доступна в самых разных цветах, формах, размерах и текстурах. Эти универсальные детали из сборного железобетона могут быть спроектированы так, чтобы имитировать кирпич, камень или дерево.
Подземные хранилища или мавзолеи требуют водонепроницаемых конструкций, способных противостоять силам природы в течение продолжительных периодов времени.
Хранение опасных материалов, как краткосрочное, так и долгосрочное, становится все более важной экологической проблемой, требующей контейнеров, которые не только герметизируют материалы, но и достаточно прочны, чтобы противостоять стихийным бедствиям или террористическим атакам.
Морские дамбы , плавучие доки, подводная инфраструктура, настилы, перила и множество удобств входят в число применений сборного железобетона вдоль набережной. При проектировании с учетом большого веса сборные железобетонные изделия противодействуют выталкивающим силам воды значительно лучше, чем большинство материалов.
Предварительное напряжение — это метод создания напряжений в элементе конструкции во время изготовления и/или строительства с целью повышения его прочности и производительности. Этот метод часто используется в бетонных балках, колоннах, перемычках, одинарных и двойных таврах, стеновых панелях, сегментных мостовых элементах, балках с луковичными таврами, двутавровых балках и других. Многие проекты обнаруживают, что предварительно напряженный бетон обеспечивает самые низкие общие затраты с учетом производства и обслуживания в течение всего срока службы. [9] [11]
Двустенные панели из сборного железобетона используются в Европе уже несколько десятилетий. Первоначальная конструкция с двойными стенками состояла из двух железобетонных перегородок , разделенных внутренней пустотой и скрепленных встроенными стальными фермами. Учитывая недавние опасения по поводу использования энергии, было признано, что использование стальных ферм создает «тепловой мост», который ухудшает тепловые характеристики. Кроме того, поскольку сталь не имеет такого же коэффициента теплового расширения, как бетон, поскольку стена нагревается и охлаждается, любая сталь, не встроенная в бетон, может создавать термические напряжения, которые вызывают растрескивание и растрескивание.
Для достижения лучших тепловых характеристик в пустоте была добавлена изоляция, и сегодня во многих случаях стальные фермы заменены композитными (стекловолокно, пластик и т. д.) соединительными системами. Эти системы, специально разработанные для этой цели, также устраняют проблему дифференциального теплового расширения. [ нужна цитата ] Наилучшие тепловые характеристики достигаются, когда изоляция непрерывна по всей секции стены, т. е. перемычки полностью термически разделены до концов панели. Используя непрерывную изоляцию и современные композитные системы соединения, можно достичь значений R до R-28,2.
Общая толщина сэндвич-панелей для коммерческого применения обычно составляет 8 дюймов, но их конструкция часто адаптируется к конкретному применению. В типичной 8-дюймовой стеновой панели каждая бетонная перегородка имеет толщину 2-3/8 дюйма), между которыми находится 3-1/4 дюйма изоляционной пены с высоким значением R. Внутренние и внешние детали бетона скрепляются (посредством изоляции) с помощью некоторой соединительной системы, которая способна обеспечить необходимую структурную целостность. Стеновые сэндвич-панели могут быть изготовлены необходимой длины и ширины в пределах практических ограничений, определяемых системой изготовления, нагрузками, связанными с подъемом и погрузочно-разгрузочными работами, а также ограничениями при транспортировке. Панели высотой 9 футов в свету являются обычным явлением, но можно встретить панели высотой до 12 футов.
Процесс изготовления стеновых сэндвич-панелей из сборного железобетона позволяет производить их с обработанной поверхностью с обеих сторон. Такая отделка может быть очень гладкой, с окрашенными, морилками или оставленными естественными поверхностями; Для внутренних поверхностей отделка по гладкости сравнима с гипсокартоном и может быть обработана с использованием той же процедуры грунтования и окраски, что и обычная конструкция из гипсокартона. При желании бетону можно придать архитектурную отделку, при этом сам бетон будет окрашен и/или текстурирован. Цвета и текстуры могут придать вид кирпича, камня, дерева или других узоров за счет использования многоразовых опалубок , или, в самых сложных случаях, на бетонную поверхность можно отлить настоящий кирпич, камень, стекло или другие материалы. [ нужна цитата ]
Оконные и дверные проемы заливаются в стены на заводе-изготовителе в рамках производственного процесса. Во многих случаях электрические и телекоммуникационные кабелепроводы и коробки залиты непосредственно в панели в определенных местах. В некоторых случаях компоненты инженерных сетей, водопровода и даже отопления залиты в панели, чтобы сократить время строительства на месте. Плотникам, электрикам и сантехникам необходимо внести некоторые небольшие коррективы при первом знакомстве с некоторыми уникальными особенностями стеновых панелей. Однако большую часть своих должностных обязанностей они по-прежнему выполняют так, как привыкли.
Стеновые сэндвич-панели из сборного железобетона используются практически во всех типах зданий, включая школы, офисные здания, многоквартирные дома, таунхаусы, кондоминиумы, гостиницы, мотели, общежития и частные дома. Хотя их обычно считают частью ограждения или «оболочкой» здания, они могут быть спроектированы так, чтобы служить частью конструктивной системы здания, устраняя необходимость в балках и колоннах по периметру здания. Помимо энергоэффективности и эстетической универсальности, они также обеспечивают превосходное шумоподавление, исключительную долговечность (устойчивость к гниению, плесени и т. д.) и быстроту возведения.
Помимо хороших изоляционных свойств, сэндвич-панели требуют меньшего количества рабочих этапов. По сравнению, например, с двойными стенами, которые необходимо изолировать и заливать бетоном на месте, сэндвич-панели требуют гораздо меньше труда и строительных лесов. [12]
В отрасли сборного железобетона в основном преобладают проекты развития инфраструктуры, инициированные правительством. Однако они также широко используются в жилищном (малоэтажном и высотном) и коммерческом строительстве из-за их различных преимуществ. Эффективность, долговечность, простота, экономичность и устойчивые свойства [ нужна ссылка ] [13] этих продуктов привели к революционному сдвигу во времени, затрачиваемом на строительство любой конструкции. Строительная отрасль является огромной энергоемкой отраслью, а изделия из сборного железобетона являются и будут более энергоэффективными, чем их аналоги. Широкий выбор дизайнов, цветов и структурных вариантов, которые предлагает эта продукция, также делает ее выгодным выбором для потребителей.
Многие государственные и федеральные транспортные проекты в Соединенных Штатах требуют, чтобы поставщики сборного железобетона были сертифицированы либо Архитектурной ассоциацией сборного железобетона, Национальной ассоциацией сборного железобетона, либо Институтом сборного предварительно напряженного бетона.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
СМИ, связанные с сборным железобетоном, на Викискладе?