Винаходу залізобетону передувало відкриття цементу - особливої в'язкої речовини, здатного укріпляти після додавання до нього води.
У 1796 році англієць Паркер шляхом випалення суміші глини і вапна отримав романцемент - першу в історії марку цементу. У наступні роки були відкриті нові рецепти отримання цементу. Змішаний в певних пропорціях з гравієм, піском і водою цемент утворював бетон. Завдяки своїм пластичним властивостям (сирої його масі можна надати будь-яку форму, яка потім зберігалася після застигання) бетон в першій половині XIX століття широко увійшов у вжиток при будівельних роботах.
Конструкції з бетону мали високу міцність на стиск, вогнестійкість, водостійкість, жорсткістю і довговічністю. Але вони, як і будь-який камінь, погано витримували навантаження на розтягнення, тому їх використання було досить обмеженим. Бетон застосовували в основному для спорудження тонких перегородок і балок прольотом до 4 м. Основним матеріалом для несучих конструкцій служило залізо у вигляді різного роду кованих стрижнів і смуг. На відміну від бетонних, залізні конструкції прекрасно витримували навантаження на стиск, розтяг і вигин, але на відкритому повітрі вони швидко втрачали ці якості через корозію. До того ж було помічено, що при нагріванні понад п'ятисот градусів залізо стає текучим і втрачає свою міцність. В результаті, при сильних пожежах висотні будинки, де несуча навантаження було покладено на залізні частини, руйнувалися.
До кінця XIX століття стала відчуватися сильна потреба в новому будівельному матеріалі, який поєднував би в собі переваги заліза і бетону, але не мав би їх недоліків. Саме таким матеріалом і став залізобетон. Застосовуючи окремо бетон і залізо, будівельники довго не замислювалися над тим, що їх можна з'єднати разом. До цього прийшли дослідним шляхом. Тим часом покладена в опалубку арматура легко обволікалася бетоном і виявлялася включеною в його масу. Унаслідок великої сили зчеплення заліза з бетоном обидва матеріали починали працювати як одне ціле (дуже важливо, що бетон і залізо мають однаковий коефіцієнт температурного розширення).
Залізобетон вперше був запатентований в 1867 році Жозефом Моньє як матеріал для виготовлення діжок для рослин. Термін «залізобетон» абстрактний і вживається зазвичай у виразі «теорія залізобетону». Якщо мова йде про конкретний об'єкт, буде правильніше говорити «залізобетонна конструкція», «ж / б конструкція», «залізобетонний елемент».
У XX столітті залізобетон є найбільш поширеним матеріалом в будівництві
До позитивних якостей залізобетонних конструкцій відносяться:
• довговічність;
• невисока ціна - залізобетонні конструкції значно дешевше сталевих;
• пожежостійкість - в порівнянні зі сталлю;
• технологічність - нескладно при бетонуванні одержувати будь-яку форму конструкції;
• хімічна та біологічна стійкість;
• висока опірність статичним і динамічним навантаженням.
До недоліків залізобетонних конструкцій відносяться:
• невисока міцність при великій масі - міцність бетону при розтягуванні в середньому в 10 разів менше міцності сталі. У великих конструкціях залізобетон «несе» більше своєї маси, ніж корисного навантаження.
Виділяють збірний залізобетон (ж / б конструкції виготовляються в заводських умовах, потім монтуються в готове споруда) і монолітний залізобетон (бетонування виконується безпосередньо на будівельному майданчику).
Виготовлення залізобетонних конструкцій
Виготовлення залізобетонних конструкцій включає в себе наступні технологічні процеси:
- Підготовка арматури
- Опалубні роботи
- Армування
- Бетонування
- Догляд за твердеющим бетоном
Виготовлення збірних залізобетонних конструкцій
Сутність збірних залізобетонної конструкцій, проти монолітних, полягає в тому, що конструкції виготовляються на заводах ЗБВ, а потім доставляються на будмайданчик і монтуються в проектне положення. Основна перевага технології збірного залізобетону в тому, що ключові технологічні процеси відбуваються на заводі. Це дозволяє досягти високих показників по термінах виготовлення і якості конструкцій. Крім того, виготовлення попередньо напружених ЗБК можливо, як правило, тільки в заводських умовах.
Недоліком заводського способу виготовлення є неможливість випускати широкий асортимент конструкцій. Особливо це відноситься до різноманітності форм виготовляються конструкцій, які обмежуються типовими опалубки. Фактично, на заводах ЗБВ виготовляються тільки конструкції, що вимагають масового застосування. У світлі цієї обставини, широке впровадження технології збірного залізобетону призводить до появи великої кількості однотипних будівель, що, в свою чергу, призводить до деградації архітектури регіону. Таке явище спостерігалося в СРСР під час масового будівництва.
Велика увага на заводі ЗБВ приділяється технологічній схемі виготовлення. Використовується кілька технологічних схем:
• Конвеєрна технологія. Елементи виготовляють у формах, які переміщуються від одного агрегату до іншого. Технологічні процеси виконуються послідовно, у міру переміщення форми.
• Поточно-агрегатний технологія Технологічні операції проводять у відповідних відділеннях заводу, а форма з виробом переміщається від одного агрегату до іншого кранами.
• Стендова технологія. Вироби в процесі виготовлення залишаються нерухомими, а агрегати переміщаються уздовж нерухомих форм.
У попередньо напружених конструкціях застосовують два способи створення попереднього напруження: натяг на упори і натяг на бетон, а також два основних способи натягу арматури: електротермічний і електротермомеханіческій.
Виготовлення монолітних залізобетонних конструкцій
При виготовленні монолітних залізобетонних конструкцій слід враховувати, що фізико-механічні характеристики арматури відносно стабільні, а ось ті ж характеристики бетону змінюються в часі. Необхідно завжди знаходити компроміс між запасами при конструюванні і проектуванні (вибір форм і перерізів - вибір між надійністю, «життям», але вагою масивних конструкцій і між витонченістю, ажурністю, легкістю, але «мертвість» конструкцій з великим модулем поверхні), вартістю і якістю вихідних матеріалів, витратами на виготовлення монолітних залізобетонних конструкцій, посиленням оперативного контролю працівниками ІТП на всіх етапах, призначенням заходів по догляду за бетоном, захистом його в часі (створенням словий для нарощування в часі його характеристик, що може знадобиться до моменту початку експлуатації для опору прогресуючого руйнування), контролем динаміки набору основних характеристик міцності і деформативних характеристик бетону. Тобто, дуже багато залежить від того, з чиїх позицій проектують конструкції і технологію, виконують і контролюють роботи, і що є наріжним каменем: надійність і довговічність, економічність, технологічність виконання, безпеку експлуатації, можливість подальшого застосування шляхом підсилень і реконструкцій, так званий раціональний (англ. sustainable) підхід, тобто проектування від зворотного (спочатку думаємо, як наступні покоління будуть все це розбирати і заново використовувати).
Захист залізобетонних конструкцій полімерними матеріалами
Інший метод захисту залізобетонних конструкцій полягає в покритті арматури фосфатом цинку. Фосфат цинку повільно реагує з коррозирующего хімікатом (наприклад лугом) утворюючи стійке апатитового покриття.
Одна з найвищих статуй у світі - Батьківщина Мати на Мамаєвому кургані - побудована із залізобетону.