Všude se používá vyztužení betonu, aby materiál dodal pomocné zpevnění a pevnost díky přidání výztuže do konstrukce. Beton je klíčovým stavebním materiálem, který je nepraktické nebo nemožné nahradit v různých fázích výstavby budovy.
Navzdory dobrým indikátorům pevnosti se betonové konstrukce snadno deformují, dobře se vyrovnávají se smršťováním a tlakem, ale vykazují 10-12násobné zhoršení výkonu v tahu. Nerovnoměrné zatížení v napínacích zónách vyvolává trhliny, což dále vede k destrukci konstrukce. Pro zvýšení odolnosti budov proti opotřebení a zabránění předčasné korozi se používá metoda vyztužení.
Spojení betonu a oceli
Nejprve je třeba zvážit základní vlastnosti kombinace dvou materiálů. Beton díky svým fyzikálním vlastnostem doplňuje ocel, chrání před korozí, přehříváním. A díky výztuži v betonu se výrazně zvyšuje odolnost materiálu vůči obecným a místním deformacím, teplotním změnám, zatížení je správně rozloženo.
Hlavní ukazatele pevnosti betonových konstrukcí:
V různých stavech materiál vykazuje různé hodnoty těchto parametrů. Je velmi pevný v tlaku, proto se používá při konstrukci stropů, které vydrží stálé silné stlačení. Pokud však kromě tohoto faktoru působí také napětí, je nutně použit železobeton, protože beton sám o sobě nevydrží zatížení.
Železobeton má velkou rezervu pevnosti v tahu, protože výztuž použitá při jeho výrobě je vyrobena z odolné oceli. Při správné kombinaci dvou materiálů poskytují maximální výkon, díky čemuž jsou budovy a konstrukce pevné a odolné.
Zpevněná betonová pravidla
Pevnost celé železobetonové konstrukce je dána správným spojením obou materiálů. Nejdůležitější je, jak beton přenáší napětí vyplývající ze zatížení na ocelovou výztuž. Pokud se v procesu neztratí žádná energie, síla bude maximální.
Zde je nutné, aby nedošlo k žádnému komunikačnímu posunu – je povolen indikátor rovný 0.12 milimetru. Spojení výztuže a betonu musí být pevné, přesné a zcela nepohyblivé. Je důležité správně provést teoretické výpočty a správně je implementovat v praxi při dodržení všech pravidel pro výrobu železobetonových konstrukcí.
Chování železobetonu
Železobeton je odolný a spolehlivý materiál, který se používá v různých oblastech stavebnictví. V souladu se stanovenými úkoly jsou na výztužný systém kladeny tyto základní požadavky: dobrá mechanická pevnost, přilnavost k hmotě betonu, malé rozměry, nízká hmotnost, blízkost koeficientu lineární tepelné roztažnosti k ukazatelům betonu, odolnost proti vliv složek malty.
Ocelové tyče a sítě výrazně zlepšují vlastnosti stavebního materiálu, pro který je beton téměř vždy vyztužen v procesu provádění složité práce. Vyztužují především trámy, desky a sloupy.
Prvky, kde jsou betonová zatížení:
- Nosníky – namáhání je rovnoměrné, tah působí spíše na spodní část, kterou rám zpevňuje, zvyšuje odolnost proti tahu a jeho přenos na ocel.
- Deska – spočívá na 2 nebo 4 stranách, největší roztažení je uprostřed, síťovina je upevněna na obou stranách a rovnoměrně je zpevňuje.
Vyztužení betonu se provádí několika způsoby: rozptýlené, pomocí sítě, monolitické (tyč, rám). Obvykle vyztužují základy, konstrukce obytných budov, monolitické konstrukce, stropy atd.
Charakteristika a práce s armaturami
Abychom pochopili, jak funguje výztuž v betonu, je nutné zvážit vlastnosti samotných materiálů. Ocelové prvky se vyrábějí s vlnitým povrchem pro zvýšení přilnavosti k betonové maltě. Povrchy mohou být prstencové, půlměsícové, čtyřstranné nebo smíšené (vykazují nejlepší přilnavost).
Při stavbě vlastníma rukama jasně dodržujte míru spotřeby oceli a kameniva. V závislosti na projektu se budou ukazatele lišit. Obvykle se na základ bere asi 160-200 kilogramů na 1 krychlový metr, asi 200 kilogramů na nosné podlahy. Nejčastěji se upřednostňují ocelové tyče, ale dnes trh nabízí také superpevné spoje z čediče, skla, sklolaminátu. Ten mimochodem nejlépe zpevňuje konstrukční prvky, poskytuje nízkou hmotnost a dobrou odolnost proti opotřebení.
Lití betonu s výztuží – metody výztuže:
1) Monolitické – rámy jsou vyráběny továrně z tyčí o průměru 6-40 milimetrů rozložených v několika vrstvách vzájemně propojených, příčně a vertikálně spojených drátem. Lze použít kovový drát o průměru 2-4 mm. Tyče se používají v namáhaných i nenamáhaných stavech. Výsledkem je rám s velkými buňkami o velikosti až 20 centimetrů.
2) Disperzní – přidáním vláken z čediče, oceli, sklolaminátu (používaného nejčastěji) nebo polypropylenu do určitého objemu kapalného roztoku. Ocelové vlákno se vyrábí z kovových pilin, v průměru se přísada přidává v množství 0.3-1.2 kilogramu na metr krychlový roztoku (u zvláště silných roztoků se zvyšuje na 2-3 kilogramy) ve fázi hnětení. Výrazně zvyšuje odolnost betonu proti vodě, otěru, praskání.
Sklolaminát je velmi oblíbený. U nejsilnějších směsí odebírají až 3-10 kilogramů na metr krychlový.
3) Použití mřížky (z polymeru, kompozitu, oceli) – práce je snadná, pro různé úkoly se prodávají mřížky s buňkami 15-20 centimetrů, listy o velikosti 0.5×2 nebo 1.5×2 metry. Konstrukce je pevná, ale bojí se koroze, může vést chlad a snižovat tepelně izolační vlastnosti budovy.
Výztuž do betonu musí být kvalitní: bez velké vrstvy rzi (aby při zpracování neodpadaly velké kusy), s příslušným značením a parametry pro průměr tyče, které se mohou lišit v závislosti na podmínkách skladování.
Způsoby zpracování výztuže:
- Ohýbání – provádí se ručně, na speciálním ohýbacím stroji, věnujte pozornost poloměru ohybu uvedenému v SNiP.
- Pletení – prvky jsou svázány do jednoho rámu na místě nebo samostatně, poté se pohybují.
- Svařování – lze provádět na tupo nebo na tupo.
Abychom pochopili, jak správně vyztužit beton, je nutné zvážit vlastnosti různých materiálů a struktur, studovat základní pravidla a předpisy, fáze úkolu.
Hlavní fáze práce:
- Inspekce, příprava území, zaúčtování sklonu, vrstevnice místa, měření podle úrovně.
- Vytvoření bednění z dřevěných štítů, upevnění desek kůly zatlučenými do země, polepení vnitřku desek pergamenem.
- Příprava armatury.
- Výpočet vzdálenosti mezi tyčemi.
- Lepený nebo svařovaný spoj.
- Lití předmětu, hutnění betonu k odstranění vzduchových kapes.
- Čekání na úplné vytvrzení – asi 2-3 týdny, odstraňte bednění.
Výběr ocelové výztuže
Kovová výztuž se vyrábí pomocí různých druhů oceli, ze které se vyrábějí potřebné prvky, rámy, drtí a přidávají jako přísada do roztoku a různými způsoby zpracovávají.
Materiály, ze kterých jsou konstrukční prvky vyrobeny:
- Měkká ocel
- Středně uhlíková ocel
- Vysoce uhlíková ocel
- Ocelový drát válcovaný za studena
Typicky se používají deformované tyče s reliéfním povrchem, který zajišťuje maximální přilnavost a eliminuje možnost smyku. Čím vyšší je smyková síla, tím větší je odolnost materiálu. Ražené tyče se nepoužívají samostatně, pouze s ocelovým drátem, což vylučuje betonové třísky.
Pro výrobu železobetonových desek se používá výztužná síť z ocelového drátu, která je spojuje elektrickým svařováním nebo kroucenými tyčemi. Takové desky jsou nezbytné v procesu výstavby silnic, domů.
Výztuž z ocelového plechu – tenký ocelový plech s ohnutými okraji buněk různých konfigurací, který je poněkud podobný sítu. Tento materiál vyztužuje podlahové desky, stěnové panely.
Příprava tyčí pro lepení
Prvním krokem ke splnění úkolu je kontrola tyčí na rez a dodržení zadaných fyzikálních parametrů. Tyče musí být rovné, přesně odpovídat specifikacím. Dále se tyče ohýbají na speciálních strojích v souladu s projektem a teprve poté, co dají požadovaný tvar a design, jsou pletené nebo svařované.
- Osvědčené a ohýbané tyče
- Speciální pletací měkký kovový drát nebo pružiny pro upevnění
- Svářečka – pokud je zvolen tento způsob připojení
- Hladký povrch
- Rozpěrky a dorazy – aby vše drželo rovně a nepohybovalo prvky
- Zvedací mechanismus – k upevnění konstrukce do betonu
Tvorba výztužné sítě
V procesu pletení musíte správně vybrat umístění prvků, upevnit síť na dokonale rovný povrch a vyloučit vertikální nebo horizontální posuny. Je obtížné opravit již vyrobené upevnění – budete muset sekci rozebrat a znovu upevnit. Je snazší provádět práce odděleně od již hotového bednění, ale při realizaci úkolu přímo na místě není potřeba zapojovat speciální zařízení pro přesun konstrukce.
Při pletení je nutné správně určit vzdálenost mezi tyčemi, která se volí s ohledem na jejich průměr: hodnota by neměla být menší než průměr tyče, při použití několika tyčí různých průměrů se vzdálenost vypočítá v v souladu s největší. Ve svislé rovině je mezi hlavními tyčemi dodrženo minimálně 12 milimetrů, s výjimkou křížení nebo křížení s příčnými tyčemi.
Pro kvalitní komunikaci je nutné správně vypočítat tloušťku betonové vrstvy nad pletivem – je určena k ochraně ocelové konstrukce před vlhkostí a vzduchem.
Svařovací díly
Druhým způsobem upevnění výztuže je svařování, které zaručuje pevnost a kvalitu železobetonu. Obvykle se používá svařování elektrickým obloukem, správně zvolené elektrody se spojují nebo překrývají.
Druhá možnost nevyžaduje zvláštní kontrolu kvality, tupý spoj musí provést odborník, aby železobeton splňoval deklarované mechanické vlastnosti a vydržel velké zatížení. Svařování zajišťuje zvýšenou tuhost rámu, snižuje konečný průřez spojů.
Před svařováním se tyče očistí, nařežou, ohýbají (v případě potřeby), upraví vertikálně a horizontálně pomocí speciálního zařízení, provede se zkušební svařování a švy se zkouší na stlačení a protržení. Pokud je vše v pořádku, pokračujte.
Ochrana proti korozi
Někdo by se mohl zeptat: pokud je výztuž v betonu, proč ji chránit? Tady se ale nebavíme o ochranných pomůckách, ale o dostatečné vrstvě betonu, která rám rozhodně ochrání. Aby se předešlo problémům, před výpočtem betonu a jeho naléváním zkontrolují správné umístění konstrukce, odstraňují nepřesnosti.
Tloušťka ochranné vrstvy:
- Talíře – nejméně 1 mm
- Podélné nosníky – nejméně 25 milimetrů
- Konec tyče – nejméně 25 milimetrů
- Všechny ostatní případy – minimálně 1 mm nebo průměr výztuže
Ignorování těchto indikátorů vede ke vzniku koroze, prasklin, deformací, zničení konstrukce. Samostatně se musíte postarat o ochranu prvků, které přicházejí na povrch – lak, inertní barva, šelak a v některých případech měď se používají k vyztužení hran. Prvky potažené hliníkem, kadmiem, zinkem korodují i v čerstvém roztoku, proto se obecně nedoporučují používat.
Když se v betonu objeví vlhkost, mohou být přítomny bludné elektrické proudy, které rychle ničí kov. Pro ochranu je žádoucí použít různé způsoby hydroizolace – materiály, přísady, nátěry, povrchové úpravy atd.
Tabulka srovnávacích charakteristik ocelové a sklolaminátové výztuže
Průměr Composite (sklolaminátová výztuž) je menší než ocel, zde je tabulka pro srovnání:
Výhody a nevýhody
Pokud se ptáte sami sebe, proč je potřeba výztuž v betonu, proč používat v konstrukci dva materiály najednou místo výběru jednoho, je zřejmé, že ocel a betonová malta vykazují všechny své nejlepší vlastnosti výhradně v tandemu.
Hlavní výhody železobetonových konstrukcí:
- Tuhost, schopnost odolávat ohýbání, natahování, nárazům, smršťování, mít jakýkoli tvar bez ztráty pevnosti, přijímat jakýkoli druh nárazu
- Dlouhá životnost
- Odolnost vůči teplotním vlivům, vlhkosti
Nevýhody zahrnují zvýšení hmotnosti struktury (které je třeba vzít v úvahu v projektu a vypočítat všechny ukazatele), potíže s restrukturalizací, změna hotových systémů.
Užitečné tipy pro posílení
- Přidáním vlákna nebo jiných přísad s rozptýlenou výztuží do roztoku, hněteme hmotu s vláknem po dobu nejméně 15 minut, poté ihned pracujeme.
- Při výběru typu materiálu pro výztuž zohledněte typ konstrukce, která má být zpevňována – pro podlahy, stěny, sloupy jsou stanoveny různé požadavky, stejné je to se základem (berte v úvahu jeho typ).
- Samostatné montážní kování (zajišťuje pevné spojení prvků) a speciální rozvodné kování (snižuje místní vliv zatížení).
- Použití různých technik a materiálů, s přihlédnutím k účelu vyztužené konstrukce a meznímu zatížení, dosáhne nejlepšího výsledku – například vyztužení sítě pomocí běžné silniční sítě pomůže chránit budovu před smrštěním a při práci s jednotlivými důležité prvky, je žádoucí dodatečně použít vlákninu.
- Nežádoucí je použití: hliníkové tyče, ocelový plech, pletivo, kolejnice, demontované trubky, tyče do délky 1 metru a jiné nevhodné materiály.
- Při volbě mezi lepením a svařováním je lepší dát přednost první možnosti (menší deformace).
- Do samotného roztoku musí být přidány hydroizolační přísady.
- Nebuďte líní lepit vnitřek bednících desek pergamenem, který eliminuje nadměrné odpařování vlhkosti, vyrovná povrch a prodlouží životnost štítů.
- Tyče a sítě nesmí být vystaveny olejovým látkám nebo barvám.
- Při práci s podlahou a stěnami musíte ponechat otvory pro ventilaci a elektrické vodiče.
Vyztužení betonu může výrazně prodloužit životnost konstrukce zvýšením její únosnosti, přidáním pevnosti a odolnosti vůči různým typům nárazů. Hlavní věcí je vybrat správné materiály a metody, které dosáhnou nejlepšího výsledku.
