Бетон и бетонные работы

При сельскохозяйственных надземных и заглубленных ответственных сооружениях и других жилых и нежилых постройках

Préambule

Сегодня многие перспективные направления в материаловедении связываются с  “углеродными каркасными структурами”.

Семейство углеродных кластеров достаточно обширно.

В 1991 AD были обнаружены длинные цилиндрические углеродные образования, названные нанотрубками.

Нанотрубки могут быть большими и маленькими, однослойными и многослойными, прямыми и спиральными.

При этом, несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, они оказались на редкость прочным материалом – как на растяжение, так и на изгиб.

А под действием превышающих критические показатели механических напряжений нанотрубки не “рвутся” и не “ломаются”, а перестраиваются.

Нанотрубки при всей их прочности пока чрезвычайно сложно организовать в более крупные волокна – именно это пока не позволяет создать целую кучу потрясающих вещей.

Ныне уже открыты разные виды семейств углеродных кластеров, большинство из которых может быть использовано для приготовления ECC  путём присадки микродоз углеродных нанотрубок или астраленов (механизм их влияния на процессы структурообразования бетона  существенно отличается) в состав  пластифицирующих добавок.

Такие модифицированные пластифицирующие добавки, влияют на процессы структурообразования бетона и    превращают его в ECC.

Новый класс композитных материалов “Engineered Cementitious Composites” (ECC) принято называть попросту “гибкий бетон” (“bendable concrete”).

В его толще микроскопические полимерные волокна, снабженные особым покрытием, не схватываются намертво, а способны под нагрузкой скользить друг относительно друга.

В результате балка из ЕСС может гнуться, не трескаясь.

Этот материал уже использовался для изготовления гибких стяжек в Мичиганском мосту.

Из него сделаны соединительные балки в 41-этажной башне, которую построили в Йокогаме. Благодаря этому материалу башня во время частых землетрясений способна гнуться, не давая трещин.

Ближайшие перспективы: умеренные.

До эпохи массового использования этого материала в строительстве пройдут еще годы и годы (если, конечно, какое-нибудь страшное землетрясение не заставит поторопиться).

Интересна идея и с включении в бетонные блоки добавок диоксида титана (в дорожном строительстве).

Диоксид титана (TiO₂) – дешёвый химический реагент, широко использующийся в промышленности.

Он является эффективным катализатором реакций связывания и разложения ряда вредных веществ, содержащихся в выбросах автомобильных двигателей и промышленных установок. Наиболее опасными компонентами их выхлопов являются угарный газ, набор оксидов азота (NO и NO₂) и многочисленные летучие органические соединения.

C угарным газом диоксид титана ничего поделать не может (для этих целей подойдет разве что дорогая платина), зато с двумя другими напастями справляется прекрасно, разлагая их на безобидные углекислый газ, азот и воду.

Эти безвредные вещества ближайший дождь просто смоет

А когда будет создан полномасштабный робот на базе козлового крана, он по праву сможет считаться самым большим в мире 3D-принтером (фабрикатором) класса Rapid Manufacturing , с назначением – возведение ограждающих конструкций  по виртуальной модели объекта (управляющий компьютер, по трёхмерной цифровой модели объекта строит набор его послойных сечений и управляет механическими узлами устройства)

Только в качестве расходного материала в нём будет использоваться  модифицированный бетон.

По принципу действия прототипы больше напоминают не “принтер”, а “графопостроитель” — “пишущая” бетоном головка раз за разом проходится по контуру стен, наращивая их высоту.

Лабораторные прототипы уже работают и сооружают постройки размером до полутора метров со стенами любой формы, хоть кривыми, хоть наклонными

Этос в “choix d'une profession”.

А profession, как известно издавна, являются только четыре занятия – те, в которых человек реализует свое предназначение, “exercer une profession”, это значит заниматься :

• военным делом
• дипломатией
• врачеванием
• градостроительством (архитектура, строительство, градоначальство etc.)

Чтобы стать полноценным человеком, обрести идентичность, надо публично занять позицию.

“Exercer une profession” – это значит осуществлять деятельность, в которой мужчина обретает свою идентичность (“profession de foi”, “faire sa profession”  etc.).

Аналогом этого понятия в русском может быть слово “служение”.

Остальные занятия –это в лучшем случае ремёсла, для “хлеба насущного”, не более.

Задачей “зодчих” станет  создание насыщенного и доступного рынка виртуальных моделей объектов промышленного и общегражданского назначения, конструктивных элементов.

Сегодня бетон в строительстве ответственных сооружений применяется, главным образом в виде простого бетона или бетона, усиленного железом, -“железо-бетон”.

Составные части

Бетон представляет искусственный строительный материал из щебня или гравия и песка, соединенных в монолит посредством вяжущих веществ.

Все составные части бетона разделяются на:

• недеятельные, каменные материалы, составляющие остов бетона
• вещества деятельные (цементирующие), как, например, разного рода цементы (гидравлическое вяжущее) и извести
• воду, играющую роль возбудителя относительно деятельных веществ

Вяжущим веществом в ответственных сооружениях служит портландцемент (марки не ниже 400) и пуццолановый портландцемент.

Романцемент и гидравлические извести применяются лишь в постройках, от которых не требуется столь высокой прочности.

Сроком начала схватывания считается 1 час по затворении водой

Песок, применяемый для бетонных и железо-бетонных работ (речной, промытый), должен проходить через сито с отверстиями диаметром 5 мм

Повсеместно в строительстве применяют природные (главным образом кварцевые) и дроблёные пески с размером зёрен от 0,14 до 5 мм.

Модуль крупности намывного песка, используемого для ответственных сооружений, должен значительно превышать 2 (песок средней крупности и выше)

Строго ограничивается содержание в песке вредных примесей, особенно глинистых, препятствующих сцеплению зёрен песка с цементным камнем и тем самым понижающих прочность бетона.

Песок с разными зернами от крупных до умеренно мелких (средних) более предпочтителен, нежели однородно крупный или однородно средний.

Наибольший размер щебёнок и зёрен гравия - 70 мм

Объем пустот изменяется:

• в песке от 18 до 36 %
• в гравии от 33 до 40 %
• в щебне от 40 до 52 %

Ещё в ancien приняты следующие общие определения бетона в зависимости от состояния составных его частей и их свойств:

• для характеристики смеси цемента и песка (раствора) в зависимости от степени заполнения цементом пустот в песке установлены термины “жирный” и “тощий”
• степень же заполнения раствором пустот щебня и гравия определяется терминами “плотный” и “пористый”

Таким образом, получаются следующие 4 характерные состава бетона:

1. жирный и плотный бетон, в котором все пустоты песка заполнены цементом и все пустоты в щебне или в гравии заполнены раствором
2.   тощий и пористый бетон, в котором часть пустот как в песке, так и в щебне или гравии остается незаполненными
3. жирный и пористый бетон, в котором пустоты в песке заполнены цементом, a часть пустот в щебне или гравии остается незаполненной раствором
4. тощий и плотный бетон, в котором часть пустот песка не заполнена цементом при плотном заполнении раствором всех пустот в щебне или гравии

Основные положения для правильного и наиболее выгоднейшего  решения всех вопросов относительно крепости и водонепроницаемости бетона выработаны научным, лабораторным путем и приведены в  различных сочинениях о  составе и способе приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости.

Крепость цементных растворов и бетона определяется, главным образом, их плотностью и количеством содержащегося в них цемента.

Уплотнение бетона может быть достигнуто:

• надлежащим выбором и соотношением щебня или гравия и песка
• употреблением надлежащего количества цемента
• употреблением строго необходимого количества воды
• применением необходимой работы трамбования

Оценка в экономическом отношении способов уплотнения может быть произведена сравнением того сбережения цемента, которое получается при применении каждого способа в отдельности.

Данные лабораторных испытаний следующие:

• При увеличении крупности песка от самого мелкого до наиболее крупного может быть получено сбережение до 30 % цемента на единицу объема бетона
• При надлежащем подборе смеси песков, гравия или щебня можно получить сбережение цемента до 30 %
• При применении усиленного трамбования количество цемента при той же крепости бетона может быть уменьшено на 25 %
• Увеличение крепости бетона посредством увеличения содержания в нем цемента крайне невыгодно в экономическом отношении и может быть применено лишь только к тощим растворам бетона
• При использовании в полной мере всех перечисленных средств уплотнения можно получить сбережение в цементе до 40 % при одновременном увеличении крепости бетона в 1,5 раза

Независимо от требующихся качеств бетона и экономических соображений, качества и соотношение инертных веществ должны удовлетворять следующим двум условиям:

1. смесь инертных составных частей сама по себе должна представлять возможно плотную массу, то есть содержать наименьший объем пустот
2. общая поверхность зерен инертных веществ должна быть наименьшей, для чего следует избегать излишнего количества наиболее мелких частиц, в особенности пылеобразных

На практике является наиболее выгодным составление смеси из трёх сортов инертных веществ:

• отсортированного крупного гравия
• отсортированного мелкого гравия
• несортированного песка

Соотношение между объемами этих трех сортов в смеси может быть принято равным 6:2:1.

Состав бетона определяется на практике обыкновенно соотношением объемов твердых составных частей, принимая за единицу объем цемента.

В  ответственных сооружениях применяются составы бетона:

• для частей сооружений, не подверженных непосредственным ударным нагрузкам, - 1 часть портландцемента, 3 части песку и 7 частей щебня (1:3:7)
• для сооружений, подверженных ударным нагрузкам, — 1 часть портландцемента, 2 части песку и 4 часть щебня (1: 2 : 4)

При употреблении смеси щебня с гравием (голышами) состав бетона может быть взят: 1 часть портландцемента, 2 части песку и 5 частей смеси щебня с гравием.

Щебень или гравий (голыш) должен быть из кремнистых пород, гранита или твердых известняков.

Вода для приготовления бетона должна быть возможно чистой и не содержать в растворе гипса и сернистых соединений, углекислоты, органических веществ, a также жиров и кислот, попадающих из промышленных сточных вод.

На практике необходимое количество воды определяется в каждом случае в зависимости от свойств цемента, степени влажности инертных составных частей, их пористости, соотношения между твёрдыми составными частями, состояния погоды, местных условий, способов производства бетонных работ еtc.

На  ответственных сооружениях составляют таблицы, определяющие количество цемента, песка и воды для 1 кубического метра раствора.

В технических условиях может быть задана прочность бетона на сжатие, и тогда состав бетонной смеси рассчитывается соответственно требуемой прочности.

Прочность бетона составляет: на сжатие 7-25 МПа, на растяжение 0,7-1,5 МПа и на сдвиг 7-10 МПа.

В тех случаях, когда бетонные элементы конструкции должны выдерживать значительные нагрузки на растяжение или на изгиб, бетон армируется.

В работе с портландцементом важное значение имеет проверка качества (на расширение цемента при схватывании)

В общем вес воды составляет от 5 до 8 % от веса твердых составных частей бетона.

В зависимости от назначения бетона и способа производства работ на практике по количеству воды различают следующие три состава бетона:

• Жёсткий бетон, содержащий нормальное количество воды; при усиленном трамбовании на поверхности уплотняемого (рабочего) слоя показываются лишь следы влаги. Такой бетон применяется в различных бетонных сооружениях. Свежий жёсткий бетон, сжатый в руке, не оставляет следов раствора на руке и держится в комке, подобно свежевырытой земле.
• Пластичный бетон содержит некоторый избыток воды, обусловливающий сравнительно большую подвижность твердых составных частей бетона, вследствие чего требуется меньшая работа трамбования, чем для бетона жесткого. Пластичный бетон употребляется для железо-бетонных работ, так как некоторый избыток воды увеличивает силу сцепления железа с бетоном.
• Литой бетон содержит больший избыток воды, чем бетон пластичный, и допускает поэтому отливку бетонных сооружений в тех случаях, когда трамбование не может быть применено, например при подводной кладке.

Приготовление бетона

Ручной способ

Приготовление бетона сводится к следующим работам:

• подвозка щебня или гравия и вываливание его на платформы или ящики
• промывка щебня или гравия
• приготовление сухой смеси песку и цемента
• доставка сухой смеси к платформам или ящикам, служащим для приготовления бетона
• перемешивание лопатами и граблями щебня (гравия) с сухой смесью песка и цемента, с поливкой водой

Подробное описание всех этих работ и инструкция для производства бетонных работ ручным способом, принятым в строительстве ответственных сооружений, приведены в соответствующих нормативных документах ЕС.

Машинный способ

Широкое применение в настоящее время машин (бетоньерки, или мешалки) для приготовления бетона обусловливается:

• экономическими соображениями
• однородностью состава получаемого бетона
• значительным упрощением организации работ
• малой площадью, требующейся для устройства бетонного завода

Применение машин доводит до минимума число рабочих и почти устраняет вредное влияние их небрежности на свойства бетона.

Бетонные пустотелые камни

Бетонные пустотелые камни могут быть с успехом применены в настоящее время при возведении жилых и нежилых построек.

Наличие в них от 30 до 50 % пустот обусловливает следующие преимущества сравнительно с обыкновенными сплошными стенами (кирпичными или из естественных камней):

• малую толщину  при требуемой теплопроводности, вследствие чего увеличивается внутренний полезный объем построек
• лёгкость стен, что дает возможность применения более слабых и дешевых фундаментов (удельный вес в 2.5 раза ниже, чем при кирпичной кладке)

Совокупность же этих двух условий влечет за собой удешевление построек.

Другими преимуществами таких построек являются:

• возможность возведения построек простыми рабочими при наличии цемента, песка, гравия, кирпичного лома, шлаков
• для формовки камней требуется один или несколько станков, металлических или деревянных (весьма простого устройства)
• стены возводятся из сухих отвердевших камней с употреблением незначительного количества цементного раствора в швах, поэтому постройки из таких пустотелых камней могут эксплуатироваться тотчас же после их возведения, причём стены не требуют штукатурки внутренних фасадов (в сельскохозяйственных постройках)
• один стандартный блок по объему соответствует семи кирпичам
• огнестойкость и малая теплопроводность бетона обусловливают полную безопасность в пожарном отношении стен из пустотелых бетонных камней
• хороший каменщик укладывает в день объем стены в три раза больше, чем при кирпичной кладке (необходимая рабочая сила на 1кв.м стены: мастера –0,6 часов, подсобника –0,45 часов)
• выполнение кладки из силикатного и керамического кирпича требует в 9 раз больше раствора, чем кладка из бетонных блоков, а также в 4,75 раза больше подсобной рабочей силы.
• камни пустотелые бетонные из песка, гравия или щебня из плотных естественных камней (и керамзитового гравия мелких фракций – 5-10 мм)  “дышат”, регулируя влажность воздуха в помещении

Наименьшая толщина стен из бетонных пустотелых камней для жилых и производственных построек зависит от материалов, взятых для приготовления бетона, размеров, a также расположения пустот и климатических условий.

Для северной полосы России (районы, со средней температурой наружного воздуха в самую холодную пятидневку года  ≥ 26°С) толщина стен жилых и производственных помещений при наличии в камнях трёх рядов пустот определилась:

• от 14” до 16” при бетоне, приготовленном из пористых, малотеплопроводных материалов, как, например, из кирпичного щебня и шлака, без песка; состав такого бетона: 1 часть по объему портландцемента, 4 части измельченных шлаков и 4 части мелкого кирпичного щебня; кладка части такой стены представлена на рисунке
• от 20” до 25” при употреблении бетона из песка, гравия или щебня из плотных естественных камней (горных пород)  при составе бетона: 1 часть цемента, 2,5—3 части песка, 5—6 частей гравия или щебня.

Камни изготавливают, как правило, в форме прямоугольного параллелепипеда.

Стандартные размеры бетонного камня во всём мире 200 х 200 х 400 мм (средняя розничная цена за камни пустотелые бетонные из песка и керамзитового гравия мелких фракций, 5-10 мм –около 1$ за штуку)

Допускаются и нестандартные номинальные размеры, например:

• Для кладки стен  190 х 188 х 390 (в метре кубическом –62,5 штуки)
• Для перегородок  90 х 188 х 390 (в метре кубическом –125 штуки)

Общие правила производства бетонной кладки в надземных сооружениях

Все действия по доставке бетона и употреблению его в дело должны быть закончены в промежуток времени около 1,5 часа для того, чтобы не тревожить бетон в начавшийся период схватывания цемента.

Бетон укладывается и уплотняется (трамбуется) слоями толщиной от 6” до 10” в зависимости от требуемых качеств бетона.

Опыты показали, что:

• трамбованный бетон на 25—30% прочнее не трамбованного
•   при трамбовании увеличивается плотность и водонепроницаемость бетона, что весьма важно для морских сооружений и построек в холодном климате, где одним из главных разрушительных деятелей является вода, замерзающая в порах бетона
• трамбование уменьшает до минимума объем пустот в инертных составных частях, вследствие чего имеется возможность получать прочные бетоны с наименьшим количеством цемента

Для получения прочной связи между отдельными (рабочими) слоями бетона поверхность каждого утрамбованного слоя должна бороздиться граблями или проволочными мётлами.

Несоблюдение этого требования влечет появление в массивных бетонных сооружениях:

•   трещин по рабочим слоям под влиянием изменений температуры и влажности
• расслоения крепостных бетонных сооружений при ударных нагрузках

В период схватывания и начального твердения необходимо предохранить бетон от действия солнца и ветра, покрывая наружные поверхности рогожами, соломенными матами, которые поливаются водой.

Для сохранения неразрывности (монолитности) необходимо соблюдение также следующих условий:

• предельные размеры бетонных массивов в каждом частном случае зависят от свойств бетона, степени влияния влажности, температуры и конструктивных условий
• необходима возможно большая независимость между отдельными составными частями сооружения, находящимися в различных условиях относительно действия нагрузки и влияния окружающей среды, что может быть достигнуто расчленением всего сооружения на отдельные монолиты посредством применения горизонтальных и вертикальных разрезок
• для предохранения бетонных сооружений от разрушительного влияния атмосферных факторов необходимы:
  • прочная облицовка наружной поверхностей стен
  • непроницаемые для воды покрытия на верхних поверхностях
  • земляная обсыпка толщиной не менее 450 мм

При возведении бетонных сводов значительных пролётов  необходимо учесть:

• неизбежную деформацию кружал
• сжатие бетона после раскружаливания
• возможную осадку и подвижку опор
• изменение влажности и температуры

Вредное влияние всех этих условий на прочность бетонных сводов устраняется:

• применением в пятах и в замке свода шарниров
• производством кладки отдельными массами в виде клиньев во всю толщину свода

Подводная кладка

Подводные части сооружений возводятся:

•   правильной кладкой или наброской бетонных массивов, окрепших на воздухе
•   посредством опускных ящиков, в которых сырой бетон погружается в воду
•   посредством воронок в виде труб разного сечения, по которым сырой бетон опускается непрерывной струей на дно водоёма

Условия, которым должна удовлетворять конструкция железо-бетонных ответственных сооружений

  По мере развития вертикальных трещин монолитное сводчатое покрытие теряет свое значение в конструктивном отношении, и, во всяком случае, распределение и работа внутренних сил в растрескавшемся массиве будут совершенно иные, чем в том же массиве, сохранившем монолитность.

Точно так же горизонтальные трещины в значительной степени уменьшают сопротивление массивных бетонных покрытий.

Вертикальные трещины, представляющие наиболее опасный вид разрушения в массивных бетонных покрытиях, появляются в разных направлениях вследствие сравнительно малого сопротивления бетона растяжению.

Поэтому для усиления бетона и обеспечения его от появления вертикальных трещин необходимо располагать железа в бетонной кладке по направлению растягивающих сил.

На практике этому требованию будет удовлетворять расположение железных стержней перекрестными рядами вдоль и поперек покрытия.

При таких условиях вся масса бетона будет как бы прошита по двум главным направлениям железными стержнями, принимающими на себя растягивающие усилия.

Расслоение бетона является вследствие сравнительно малой связи между рабочими слоями.

Поэтому для противодействия расслоению необходимо усилить бетонные массивы железными стержнями, расположенными перпендикулярно к рабочим слоям.

Указанное выше расположение железных стержней перекрестными рядами по направлению горизонтальных рабочих слоев усилит бетонное покрытие также против перерезывающих усилий, появляющихся в любом вертикальном сечении.

Таким образом, для увеличения сопротивления бетона всем видам разрушения, необходимо усилить бетон железом по трем направлениям: вдоль, поперек и перпендикулярно к рабочим слоям.

Наиболее выгоднейшее поперечное сечение железа для усиления бетона должно удовлетворять следующим условиям:

• обеспечивать возможно большую связь железа с бетоном при наименьшем количестве железа
• допускать применение наиболее простых способов производства железо-бетонных работ

Сила сцепления бетона с железом, обусловливающая все преимущества сочетания этих двух материалов, зависит от величины площади соприкосновения бетона с железом.

При данном количестве железа увеличение площади наружной поверхности его может быть достигнуто тремя способами:

• или применением бетона с волокнистым заполнителем. При его изготовлении в бетоньерки, или мешалки вводится стальное волокно (повышает прочность бетона на растяжение и на изгиб, а также ударную прочность)
• или сосредоточением всей массы железа в одном или в нескольких крупных сечениях с возможно более развитыми наружными поверхностями, как, например, в виде двутавровых балок значительного поперечного сечения
• или же применением значительного числа отдельных стержней возможно меньшего поперечного сечения, как, например, в виде проволоки или тонких стержней круглого поперечного сечения

Для выбора одного из этих способов необходимо принять во внимание следующие соображения.

Резкое различие свойств (в механическом отношении) железа и бетона влечет за собой различие в быстроте и характере колебательных движений частиц бетона и железа в покрытии при ударных нагрузках.

При сосредоточении значительной массы железа в одном сечении более быстрые колебательные движения частиц железа могут нарушить связь железа с бетоном и способствовать передаче сильных сотрясений и ударов в те части бетонной кладки, в которых, по свойствам самого бетона, не должно получаться столь вредных явлений.

Поэтому в ответственных сооружениях употребление железа сильных сечений является опасным.

С другой стороны, сильно развитые наружные поверхности фасонного железа в действительности не дают той связи с бетоном, которая рассчитывается обыкновенно в теории.

Согласно опытным данным, сила сцепления железа с бетоном может быть принята равной временному сопротивлению бетона сдвигу или перерезыванию.

Поэтому при вытягивании железа с сильно развитой наружной поверхностью нарушение связи между железом и бетоном произойдет не по всей плоскости соприкосновения железа с бетоном, a пo плоскостям наименьшего сопротивления, с нарушением отчасти связи между частицами бетона.

Так, например, при двутавровом сечении балки от действия сильных сотрясений или при растяжении железо отделится от бетона, увлекая за собой части бетона, заполняющие пространство между полками и ребром балки.

  И вообще,  для других сечений фасонного железа, при сильно развитых наружных поверхностях отделение железа от бетона должно произойти по плоскостям наименьшего сопротивления, которые в поперечном сечении представляют многоугольник, описанный вокруг поперечного сечения железа.

Кроме того, существенным недостатком всех поперечных сечений железа с выступающими и вогнутыми частями является невозможность достигнуть на практике плотного соприкосновения железа с бетоном, содержащим гравий или щебень.

Таким образом, применение для покрытий фасонного железа является невыгодным во всех отношениях.

Все преимущества находятся на стороне мелких сортов круглого поперечного сечения.

Весьма важным преимуществом круглого железа является выпуклая форма поперечного сечения, обеспечивающая получение наиболее плотного соприкосновения с бетоном.

Опыты показали, что самым выгоднейшим способом усиления бетона в железо-бетонных ответственных сооружениях следует признать расположение по трём главным направлениям железных стержней круглого поперечного сечения толщиной около 10 мм на наименьшем взаимном расстоянии около 100 мм.

Применение железо-бетона в ответственных заглубленных сооружениях (долговечные хранилища сельскохозяйственной продукции первичного и вторичного сектора, винные подвалы, погреба  etc.)

В иностранных заглубленных сельскохозяйственных ответственных сооружениях (ЕС) применяются следующие типы железо-бетонных покрытий :

Тип I

Пролёты длинной до 4 500 мм перекрываются одним рядом двутавровых железных балок высотой до 350 мм, уложенных в расстоянии до 350 мм; в промежутках и поверх балок укладывается бетон общей толщиной до 1 800 мм.

Состав бетона в нижней части покрытия 1:7, в верхней — от 1:3 до 1:5.

В некоторых случаях поверх основных продольных двутавровых балок укладываются поперечные балки меньшей высоты (250—100 мм) для более равномерного распределения давления на основные балки.

Подобные покрытия не представляют в сущности “железо-бетонной” конструкции, так как вся масса железа сосредоточена в нижней части покрытия, бетон же выше балок является совершенно не усиленным железом.

Поэтому подобные конструкции правильнее всего рассматривать как такое сочетание железа и бетона, при котором железо и бетон работают совершенно самостоятельно и, следовательно, не дают тех ценных свойств, которые получаются при правильном, равномерном распределении железа во всей массе бетона.

Тип II

При покрытиях сводчатых взамен железных балок весь внутренний слой делается из железо-бетона, толщиной до 200 мм, при толщине вышележащего слоя бетона до 2 300 мм.

При такой конструкции получается некоторая экономия в общей толщине свода сравнительно с обыкновенными сводами.

Внутренний тонкий железо-бетонный свод играет роль так называемой “рубашки”, противодействующей образованию откола бетона на внутренней поверхности свода.

Тип III

При пролётах длиной до 6 000 мм заглубленные сооружения перекрываются железо-бетонными сводами с подъемом 1/10, толщиной в замке 1 700 мм.

Вся масса бетона усилена равномерно железными стержнями диаметром 10 мм, уложенными перекрестными рядами на расстоянии 100 мм друг от друга.

В точках пересечения продольные и поперечные прутья перевязаны проволокой, образуя в общем сетки. Вертикальное расстояние между такими сетками — 150 мм.

При пролетах меньших 3 000 мм применяются плоские перекрытия такого же устройства толщиной 1 500 мм

По данным опытов, покрытия этого типа имеют следующие преимущества:

• при толщине от 1500 до 1700 мм железо-бетонные покрытия плоские или в виде пологих сводов обладают более значительным сопротивлением действию нагрузок, чем бетонные своды толщиной 2500 -3000 мм
• при применении таких железо-бетонных покрытий уменьшается высота заглубленных сооружений и увеличивается полезное внутреннее пространство в помещениях.

Тип IV

При толщине 2 000 мм, сплошной бетонный свод усилен:

• снизу сеткой из продольных и поперечных железных стержней
• сверху — двумя или тремя рядами железных сеток
• вертикальными железными связями

Опорные стены и сплошные фундаменты также усилены железом.

Тип V

При пролётах до 6 000 мм заглубленные ответственные сооружения перекрыты железо-бетонными сводами толщиной в замке 370 –400 мм, в пятах — 600 мм, при подъеме 1/10

Свод усилен двумя сетками из продольных и поперечных стержней.

Поверх таких железо-бетонных сводов сделана песчаная прослойка толщиной 500—1000 мм, поддерживающая наружный бетонный или железо-бетонный тюфяк толщиной 1000 –1200 мм.

Непосредственному действию атмосферных факторов и нагрузок подвергается тюфяк.

Упругая песчаная прослойка смягчает ударные нагрузки, поглощая колебания и сотрясения бетонного тюфяка. Это дает некоторое основание принять для определения толщины железо-бетонных сводов условия статической нагрузки.

Сравнительно с монолитными сводами  тип V обладает следующими особенностями:

• железо-бетонный свод, представляющий наиболее жизненную, ответственную составную часть покрытия, не подвержен непосредственному действию нагрузок и находится в тех условиях, при которых можно извлечь наибольшую пользу из сочетания с бетоном
•   трещины и прочие разрушения в бетонном или железо-бетонном тюфяке благодаря присутствию песчаной прослойки не передаются железо-бетонному своду и легко исправляются

Таким образом, в основу решения вопроса о выборе  типа покрытий в зависимости от уровня ответственности заглубленного сельскохозяйственного сооружения в типе V принят принцип расчленения всей конструкции на три составные части, из которых каждая получает специальное назначение.

Кроме покрытий заглубленных сооружений, железо-бетон применяется также для устройства: лицевых стен,  уширенных фундаментов для опорных стен, оснований для оборудования и прочих частей, от которых требуется особенная прочность.

По всем данным представляется весьма выгодным применение железо-бетона для устройства разного рода заглубленных ответственных сооружений, взамен иных материалов.

Заготовленные  железо-бетонные брусья, тонкие плиты (доски) или криволинейные элементы дают полную возможность устраивать импровизированные закрытия в различных ответственных заглубленных сооружениях.

Использование конструктивного лёгкого бетона (вместо обычного тяжёлого бетона) в крупноразмерных железо -бетонных конструкциях позволяет существенно снизить их массу и стоимость.

Заполнители для лёгких конструктивных (пористых) бетонов — пористые каменные материалы с зёрнами от 5 мм  до 40 мм (вблизи арматурных стержней размер зерна должен быть небольшим, например хорош керамзитовый гравий мелких фракций – 5-10 мм)

Природные – пемза, туф, пористые известняки etc., которые получают дроблением пористых пород вулканического или осадочного происхождения

Искусственные –керамзит, который получают  при обжиге легкоплавких вспучивающихся глинистых пород, без добавок (солярового масла, опилок, торфа, сульфатно-спиртовой барды etc .).

Конструктивный керамзитобетон, предназначенный для различных ответственных сооружений (несущих конструкций зданий и инженерных сооружений), должен иметь плотность (объёмную массу) 1400—1800 кг/м³; прочность при сжатии 10— 50 Мн/м²; морозостойкость до 500 Мрз.