Кіріспе

Темірбетон немесе темір цемент – металл тор, тоқылған, кеңейтілген металл немесе металл талшықтарынан жасалған "қаңқаға" және арматура сияқты жиі орналасқан жұқа болат таяқшаларға (мысалы, арматура) цемент немесе әк, құм және су қоспасынан жасалған нығайтылған ерітіндіні жағу арқылы салынған құрылыс жүйесі. Көбінесе темір немесе бір түрі болат қолданылады, ал тор 0,5 мм мен 1 мм аралығындағы диаметрлі сымнан жасалады. Цемент әдетте 3:1 қатынастағы құм мен цементтің өте қою қоспасы болып табылады; тақталар жасау үшін қолданылғанда қиыршық тас қолданылмайды, сондықтан материал бетон емес. Темірбетон салыстырмалы түрде жұқа, қатты және берік беттер мен құрылымдарды салу үшін қолданылады, мысалы қайықтардың корпустары, қабырғалы төбелер және су резервуарлары. Темірбетон 1840 жылдары Франция мен Нидерландыда пайда болды және темірбетонның алға басушысы болып табылады. Оның мүсін және жиналмалы құрылыс элементтері сияқты көптеген басқа да қолданыстары бар. "Темірбетон" термині кейде цемент пен темір материалдары жоқ композиттік материалдарға да қолданылады. D күні жағаға түскен "Малбери порты" темірбетоннан жасалған, олардың қалдықтары әлі күнге дейін Арроманш сияқты курорттарда көрініп тұр.

Анықтамалар

Цемент пен бетон көбінесе бір-бірін алмастырып қолданылады, бірақ техникалық ерекшеліктері бар және темірбетон пайда болғаннан бастап, яғни 19 ғасырдың ортасынан бері цементтің мағынасы өзгерген. "Ferro" сөзі темірді білдіреді, бірақ темірбетонда көбінесе темір қорытпасы – болат қолданылады. 19 ғасырда және одан бұрын цемент дегеніміз – әк пен суға араластырылған сынық тас немесе кірпіштен жасалған мысқыш болатын. Бүгінде цемент дегенде көбінесе портланд цементі түсініледі. Мысқыш – байланыстырғыш заттан (әдетте портланд цементі), құм мен судан жасалған қоспа; ал бетон – портланд цементі, құм, су және ұсақталған тас қоспасынан тұратын сұйық қоспа, ол қалыпқа (қаптамаға) құйылады. Темірбетон – 1890 жылдардан бері белгілі болған темірбетонның (қарсыластырылған бетонның) бастапқы атауы. 1903 жылы ол Лондонның Инженерлер қоғамы журналында толық сипатталған, бірақ қазір көбінесе темірбетонмен шатастырылады.

Тарих

Темірбетонды француз Жозеф Монье «ciment armé» (күрделі цемент) деп атады, ал 1848 жылы осы жүйемен қайық салған Жозеф Луи Ламбо. Ламбо 1855 жылы Универсалды көрмеде қайығын көрсетті, және оның материалға берген «фермент» атауы қалыптасты. Ламбо 1855 жылы қайығына патент алды, бірақ патент Бельгияда тіркелді және тек сол елге қатысты. Монье алғашқы патентін 1867 жылдың шілдесінде алған кезде, материалды құмыралар, гүлдандықтар және цистерналар жасауға пайдалануды жоспарлаған. Бұл заттар дәстүрлі түрде керамикадан жасалатын, бірақ ірі көлемде пеште пісіру жобалары қымбатқа соғып, сәтсіз аяқталуы мүмкін еді. 1875 жылы Монье патенттерін көпірлерге дейін кеңейтіп, алғашқы болат және бетоннан жасалған көпірін жобалады. Сыртқы қабаты ескі ағаштар мен бөренелерді еліктеген, соның арқасында «faux bois» (жалған ағаш) бетон да пайда болды. ХХ ғасырдың бірінші жартысында итальяндық Пьер Луиджи Нерви ферроцементті, итальян тілінде «ferro cemento» деп аталатын металлды қолданғанымен танымал болды. Темірбетон салыстырмалы түрде жақсы беріктікке және соққыға төзімділікке ие. Дамып келе жатқан елдерде үй салуда қолданғанда, ол отқа, жер сілкінісіне және коррозияға ағаш, саман және тас сияқты дәстүрлі материалдардан гөрі жақсырақ төзімділік көрсетеді. Бұл техниканы салыстырмалы түрде жылдам үйренуге болады, сондықтан дамыған елдерде яхта жасау үшін танымал, адамдарға өз еңбектерін жұмсап шығындарды азайтуға мүмкіндік береді. 1930-1950 жылдары АҚШ-та бұл материал құрылыс және мүсіндеу әдісі ретінде танымал болды, мысалы Кабазон динозаврлары және Альберт Врананың туындылары.

Құрылыс қосқыштары

Қалаған пішін, арматурамен орнатылған және сыммен байланған, көп қабатты тордан немесе тор құрылысынан жасалуы мүмкін. Оңтайлы өнімділік үшін болаттың тотқа қарсы өңделгені (мысалы, мырышталған) немесе тот баспайтын болаттан жасалғаны жөн. Осы дайын қаңқаның үстіне портланд цементі, құм және су және/немесе қоспалардан тұратын қоспа (жаңқа немесе ерітінді) қолданылады, оның мақсаты – тордың ішіне енуі. Қаттыру кезінде, бетонның біртегін орналасуын және қатаюын қамтамасыз ету үшін, сондай-ақ жүйені әлсірететін жарықтардың пайда болуын болдырмау үшін, конструкцияны ылғалды ұстау қажет. Құрылыстың ылғалды кезеңінде ішкі құрылымда ауа қалып қоймауына шара қолдану керек, себебі ол құрғағанда жарықтардың пайда болуына себеп болуы мүмкін. Қалып қойған ауа болатта су жиналуына және оның тозуына (қартаюына) әкелетін қуыстарды қалдырады. Қазіргі заманғы тәжірибеде көбінесе қоспаны қысыммен шашырату (бұл шротбетон деп аталады) немесе ауаны шығарудың басқа да әдістері қолданылады. Бұрынғы құрылымдардың бұзылуы жақсы тәжірибелерге жол ашады. Болатпен жанасқан жерде ауаны жоюмен қатар, қазіргі заманғы бетон қоспаларына ылғалды сіңіруді баяулату, қатайған материалдың соққыға төзімділігін арттыру немесе қатаю жылдамдығын өзгерту үшін акрил сұйық "қоспалары" қосылуы мүмкін. Бұл технологиялар, коммерциялық плитка орнату саласынан алынған, осы құрылымдарды қалпына келтіруге үлкен көмек көрсетті. Сыртқы қабықтағы жарықтардың дамуын азайту үшін ұсақталған шыны немесе полифибра қосуға болады. (Ұсақталған талшықтар металл тор конструкциясына жаңқаның жақсы сіңуіне кедергі келтіруі мүмкін. Бұл ескеріліп, оны азайту керек немесе сыртқы, кейінгі қабаттарда қолданумен шектелуі керек. Ұсақталған талшықтар ылғалды мүсіндеу әдістерін де өзгерте немесе шектей алады.)

Экономика

Темір-бетон конструкциялардың экономикалық артықшылығы – олардың кейбір дәстүрлі құрылыс әдістерінен күшті әрі берік болуында. Темір-бетон құрылымдарды жылдам салуға болады, бұл экономикалық пайдалар әкелуі мүмкін. Үндістанда ферробетон жиі қолданылады, себебі одан салынған құрылыстар жер сілкінісіне төзімді келеді. Жер сілкінісіне төзімділік – сапалы құрылыс техникасына байланысты. 1970 жылдары дизайнерлер өздерінің яхта дизайндарын сол кезде кең таралған ферроцементті пайдаланып қайық салу схемасына бейімдеді. Оның басты артықшылығы – минимал шығындармен және біраз білікпен, кәсіпқой емес адам да тегіс, күшті және салмақты яхта корпусын салуға болатындығы еді. Ферроцемент корпусының салмағы талшықты пластиктен (fiberglass), алюминийден немесе болаттан жасалған корпустың салмағымен бірдей немесе одан азырақ болуы мүмкін. Ферроцементтің негізгі үш түрі бар. Олар:

Арматуралық жүйе: Бұл әдісте қаңқа болат конструкциясы екі жағынан бірнеше қабаттағы созылған торлармен байланыстырып, қажетті пішінге дәнекерленеді. Бұл конструкция жеткілікті күшті, сондықтан цемент қоспасын бір жағынан қысып, екінші жағынан уақытша тіреу арқылы толтыруға болады. Цемент қоспасын екі жағынан да қысыммен толтыруға болады. Бұл әдісте қаңқа болат (құбырлар) бөлімнің ортасында орналасқандықтан, ол беріктікке ешқандай үлес қоспай, тек өлі салмақты арттырады. Жабық қалыптар: Бірнеше қабат торлар қалыптың бетіне байланыстырылады, ол цемент қоспасы құйылғанда оларды бекітіп ұстайды. Қалыпты қатаюдан кейін алып тастауға болады немесе дайын құрылымның тұрақты бөлігі ретінде қалдыруға болады. Егер қалыпты қайта пайдалану үшін алып тастау қажет болса, босатушы зат қолданылуы керек. Интегралды қалып жүйесі: Ең аз арматура қолданылатын кезде, кез келген интегралды қалып алдымен каркас ретінде қарастырылуы керек. Осы қалыпқа екі жағынан тор қабаттары бекітіледі және оларға екі жағынан цемент қоспасы жағылады. Аты айтқандай, қалып дайын құрылымның ажырамас бөлігі болып қалады. (мысалы, едендерге, шатырларға және т.б. арналған қос Т-тәрізді профильдер). Қалып пен кейін толтырылатын қабаттар арасында берік байланыс болуын қамтамасыз ету қажет, сонда дайын өнім тұтас құрылымдық бірлік болады.

Артықшылықтар

Жақсы салынған темір-бетон конструкцияның артықшылықтары, таза болат конструкциялармен салыстырғанда, жеңіл салмағы, техникалық қызмет көрсетуге кететін төмен шығындар және ұзақ қызмет ету мерзімі болып табылады. Дегенмен, әсіресе цементтің құрамына, оның қаңқаға қалай қолданылуына, сондай-ақ қаңқаның коррозияға төзімділігі үшін қандай өңдеулер жасалғанына қатысты, құрылыс жұмысының аса дәл болуы маңызды. Механикалық түрде артық жүктелген темір-бетон плитасы, тас немесе керамика сияқты сынбайды немесе ұсақтап бөлшектенбейді, керісінше бүгіліп қалуға бейім. Контейнер ретінде ол зақымданып, сұйықтық ағуы мүмкін, бірақ сақталып қалуы да мүмкін. Бәрі құрылыс кезінде қолданылған техникаға байланысты. Мысалы, "Малбери" порты сияқты, дәстүрлі азаматтық инженерлік шешімдері қиынға түсетін порттарда (мысалы, Сент-Хеленадағы Джеймстаун) құрастыруға дайын бөліктер жасауға болады.

Кемшіліктер

Темір-бетон құрылысының кемшілігі – оның еңбекке көп талап ететін сипаты, бұл батыс әлемінде өнеркәсіптік қолдану үшін оны қымбатқа түсіреді. Сонымен қатар, бетон қоспасы тым құрғақ болғандықтан немесе құрылыстың ылғалды кезеңінде діріл, қысыммен шашырату сияқты немесе басқа да тәсілдер арқылы ауа толық шығарылмаған жағдайда, болат компоненттерінің тозуы (тотығу) қаупі туындайды. Бұл ауа қуыстары қатқан материал ылғалды сіңірген кезде су жиналатын орындарға айналуы мүмкін. Егер бұл қуыстар өңделмеген болаттың орналасқан жерінде пайда болса, болат тотығып, кеңейеді, нәтижесінде жүйе бұзылады. Қазіргі заманда сұйық акрил қоспалары мен цемент қоспасының басқа да жетістіктері бұрынғы формулалармен салыстырғанда ылғалды сіңіруді баяулатады және осы мәселелерді азайту үшін байланыс күшін арттырады. Қайта жаңарту шараларына болатты тотығудан тоқтату үшін өңдеу кіруі керек, бұл үшін автомобильдердің корпусын жөндеуде қолданылатын ескі болатты өңдеу тәжірибелері пайдаланылуы тиіс.

Сақтандыру мәселелері

1960 жылдары Австралия, Жаңа Зеландия және Ұлыбританияда үй жасаушылар темірбетонды пайдалану арқылы белгілі бір бюджетте, басқа материалдарға қарағанда әлдеқайда үлкен корпус жасауға болатынын түсінді. Бірақ, кейбір сатушылар корпустың жалпы құнның шағын бөлігін құрайтынын ескермеді, себебі үлкен қайықтың жабдықталуына кететін шығын әлдеқайда жоғары болады. Соның салдарынан, көптеген үй жасаған темірбетон қайықтар аяқталмай қалды, ал аяқталғандары нашар сапалы, ауыр, дөңгелек-бұдыр "қорқынышқа" айналды. Өз қайықтарының көңіл көншітпейтінін ғана емес, сатуға да болмайтынын түсінгендер, оларды сақтандырып, ақысын алып, әдейі суға батырып, өтемалдауға тырысты. Сақтандыру компаниялары мұндай алаяқтықтарды ұмытпайды, сондықтан бүгінде тіпті жақсы салынған темірбетон қайықтарға да үшінші тараптарға келтірілген зиянды сақтандыру қиын, ал толық сақтандыру шарттарын алу мүмкін емес.