gewapend beton

een combinatie van beton en staalwapening die in één stuk worden samengevoegd en in een structuur samenwerken. De term “gewapend beton” wordt vaak gebruikt als verzamelnaam voor constructiedelen en producten van gewapend beton. Het idee om in gewapend beton twee materialen te combineren die zeer verschillend zijn in eigenschappen is gebaseerd op het feit dat de treksterkte van beton aanzienlijk lager is (met een factor 10-20) dan de druksterkte. Daarom is het beton in een structuur van gewapend beton bedoeld om drukspanningen op te nemen, en het staal, dat een hoge treksterkte heeft en als wapeningsstaven in het beton wordt ingebracht, wordt hoofdzakelijk gebruikt om trekspanningen op te nemen. De interactie van dergelijke verschillende materialen is zeer effectief: wanneer het beton verhardt, hecht het zich stevig aan de stalen wapening en beschermt het tegen corrosie, omdat een alkalisch medium wordt geproduceerd tijdens het proces van hydratatie van het cement. Het monolithische karakter van het beton en de wapening vloeit ook voort uit de relatieve nabijheid van hun lineaire uitzettingscoëfficiënten (7,5 × 10-6 tot 12 × 10-6 voor beton en 12 × 10-6 voor staalwapening). De fysisch-mechanische basiseigenschappen van het beton en de staalversteviging zijn vrijwel onveranderd bij temperatuurschommelingen tussen -40° en 60°C, waardoor het gebruik van gewapend beton in alle klimaatzones mogelijk is.

de basis van de interactie tussen beton en staalwapening is de aanwezigheid van hechting tussen hen. De omvang van de hechting of weerstand tegen verplaatsing van de wapening in beton hangt af van de mechanische betrokkenheid in het beton van speciale uitsteeksels of ongelijke gebieden van de wapening, de wrijvingskrachten van compressie van de wapening door het beton als gevolg van de krimp (vermindering van het volume bij verharding in lucht), en de krachten van moleculaire interactie (agglutinatie) van de wapening met het beton. De factor van mechanische betrokkenheid is doorslaggevend. Het gebruik van ingesprongen staafversterking en gelaste frames en netten, evenals de opstelling van haken en ankers, verhoogt de hechting van de wapening aan het beton en verbetert hun gezamenlijke werking.

structurele schade en merkbare vermindering van de sterkte van beton komen voor bij temperaturen boven 60°C. kortdurende blootstelling aan temperaturen van 200°C vermindert de sterkte van beton met 30% en langdurige blootstelling vermindert deze met 40%. Een temperatuur van 500°-600°C is de kritische temperatuur voor gewoon beton, waarbij het beton breekt als gevolg van uitdroging en de breuk van het skelet van cementsteen. Daarom wordt het gebruik van gewoon gewapend beton bij temperaturen boven 200°C niet aanbevolen. Hittebestendig beton wordt gebruikt in thermische eenheden die werken bij temperaturen tot 1700°C. Een beschermlaag van beton 10-30 mm dik wordt geleverd in gewapend-betonconstructies om de wapening te beschermen tegen corrosie en snelle verwarming (bijvoorbeeld tijdens een brand), evenals om de betrouwbare hechting aan het beton te garanderen. In een agressieve omgeving wordt de dikte van de beschermlaag verhoogd.

de krimp en kruip van beton zijn van groot belang in gewapend beton. Als gevolg van de hechting belemmert de wapening de vrije krimp van beton, wat leidt tot het ontstaan van de eerste trekspanningen in het beton en drukspanningen in de wapening. De kruip in het beton veroorzaakt de herverdeling van het aanbod in statisch onbepaalde systemen, een toename van de zakkenval in de onderdelen die worden gebogen, en de herverdeling van de spanningen tussen beton en wapening in gecomprimeerde componenten. Deze eigenschappen van beton worden in aanmerking genomen bij het ontwerpen van gewapend-betonconstructies. De krimp en de geringe rekbaarheid van beton (0.15 mm / m) veroorzaken de onvermijdelijke verschijning van scheuren in het geëxpandeerde gebied van structuren onder bedrijfsbelastingen. De ervaring leert dat onder normale bedrijfsomstandigheden scheuren tot 0,3 mm breed de draagkracht en duurzaamheid van gewapend beton niet verminderen. Door de lage scheurbestendigheid wordt echter de mogelijkheid van verdere verbetering van gewapend beton en in het bijzonder het gebruik van zuiniger hoogsterkte staal als wapening beperkt. De vorming van scheuren in gewapend beton kan worden vermeden door de methode van voorspannen, waardoor beton in geëxpandeerde gebieden van de structuur ondergaat kunstmatige compressie door mechanische of elektrothermische voorspannen van de wapening. Zelfonderstrekte gewapend betonconstructies, waarbij compressie van het beton en uitzetting van de wapening worden bereikt als gevolg van de uitzetting van het beton (vervaardigd met zogenaamde stretching cement) tijdens specifieke temperatuur-vochtbehandeling, is een verdere ontwikkeling van voorgespannen gewapend beton. Vanwege de hoge technische en economische indexen (winstgevend gebruik van hoge sterkte materialen, afwezigheid van scheuren, en vermindering van wapeningsuitgaven), wordt voorgespannen gewapend beton met succes gebruikt in ondersteunende structuren van gebouwen en technische structuren. Een fundamentele tekortkoming van gewapend beton, een hoog gewicht per volume, wordt in aanzienlijke mate geëlimineerd door het gebruik van licht beton (met kunstmatige en natuurlijke poreuze vulstoffen) en cellenbeton.

het uitgebreide gebruik van gewapend beton in de moderne bouw is het gevolg van de technische en economische voordelen ten opzichte van andere materialen. Gewapend beton structuren zijn brandwerend en duurzaam en vereisen geen speciale beschermende maatregelen tegen destructieve atmosferische invloeden. De sterkte van beton neemt toe met de tijd; en de wapening is niet onderhevig aan corrosie, omdat het wordt beschermd door het omringende beton. Gewapend beton heeft een hoog draagvermogen en draagt statische en dynamische belastingen, waaronder seismische belastingen, goed. Constructies en constructiedelen met zeer uiteenlopende vormen en een grote architectonische expressiviteit zijn relatief eenvoudig te creëren met teugelbeton. Het basisgehalte van gewapend beton bestaat uit gemeenschappelijke materialen-steenslag, grind en zand. Het gebruik van prefab gewapend beton maakt een aanzienlijke stijging van het niveau van de industrialisatie van de bouw mogelijk. Structurele leden worden van tevoren vervaardigd in goed uitgeruste fabrieken, en alleen de assemblage van afgewerkte componenten met gemechaniseerde apparatuur wordt uitgevoerd op de bouwplaatsen uitgevoerd. Zo worden hoge bouwpercentages van gebouwen en structuren, evenals besparingen in monetaire en arbeidsuitgaven, gewaarborgd.

het begin van het gebruik van gewapend beton wordt in het algemeen geassocieerd met de Parijse tuinman J. Maunier, die in Frankrijk en andere landen een aantal octrooien heeft verkregen voor uitvindingen met gewapend beton. Zijn eerste patent, voor een bloembad gemaakt van een draadrooster bedekt met cement mortel, dateert uit 1867. Eigenlijk werden betonconstructies met stalen wapening nog eerder gebouwd. Gewapend beton begon een merkbare rol te spelen in de bouwtechnologie van Rusland, West-Europa en Amerika pas aan het einde van de 19e eeuw. Veel krediet voor de ontwikkeling van teugel-gedwongen beton in Rusland is te wijten professor N. A. Beleliubskii, onder wiens leiding een aantal structuren werden gebouwd en tests werden uitgevoerd van verschillende gewapend-beton structurele leden. In het begin van de 20e eeuw prominente Russische wetenschappers-professoren I. G. Maliuga, N. A. Zhitkevich, S. I. Druzhinin, en N. K. Lakhtin-werkte aan vragen over de technologie van beton, van beton en gewapend-beton operaties, en van het ontwerp van structuren met behulp van gewapend beton. Originele ontwerpen voorgesteld door de ingenieurs N. M. Abramov en A. F. Loleit verschenen. De waterkrachtcentrale Volchov was de eerste grote constructie in de Sovjet-Unie die werd gemaakt van beton en gewapend beton; het diende als een belangrijke praktische school voor Sovjet-specialisten op gewapend beton. In de daaropvolgende jaren werd teugelbeton in steeds grotere hoeveelheden gebruikt. Belangrijke resultaten in de ontwikkeling van de theorie van het structurele ontwerp met behulp van dit nieuwe bouwmateriaal bijgedragen aan de uitbreiding van de productie van gewapend beton. De progressieve methode van het structurele ontwerp van gewapend beton in termen van fase van instorting, die werd ontwikkeld door de Sovjet-wetenschappers A. A. Gvozdev, la. V. Stoliarov, V. I. Murasjev, en anderen op basis van de voorstellen van A. F. Loleit, begon te worden gebruikt in de USSR in 1938. Deze methode werd uitgebreid ontwikkeld bij het ontwerpen van betonconstructies voor beperkende toestanden. De verworvenheden van de Sovjetschool van de theorie van gewapend beton hebben universele erkenning gekregen en worden in de meeste buitenlandse landen gebruikt. De verdere verbetering van gewapend beton en de uitbreiding van de toepassingsgebieden ervan houden verband met de uitvoering van een breed scala aan wetenschappelijke onderzoeksactiviteiten. Aanzienlijke verhogingen van het technische niveau van gewapend beton worden verwacht door vermindering van het gewicht per volume, het gebruik van hoge sterkte beton en wapening, de ontwikkeling van methoden voor het structurele ontwerp van gewapend beton voor complexe externe invloeden, en een toename van de duurzaamheid van gewapend beton onder invloed van een corrosief medium.