Бетон — ярко выраженный анизотропный материал с высокой прочностью при сжатии и значительно меньшей прочностью при растяжении. Чтобы восполнить этот недостаток и предотвратить разрушение бетонных конструкций, в них вводят стальную арматуру с высоким сопротивлением растягивающим усилиям. Так получают железобетон — строительный материал, в котором бетон и стальная арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой совместно. В современном строительстве железобетон — основной строительный материал.Для армирования бетонов в основном применяют арматуру из углеродистых и низколегированных сталей. Железобетон также является композиционным материалом, но в нем роль матрицы играет уже сам бетон, а не цементный камень. При изгибе строительных конструкций на различных участках возникают растягивающие и сжимающие напряжения. Сталь воспринимает первые из них, а бетон — вторые. Благодаря этому железобетонное изделие успешно противостоит изгибающим нагрузкам.
В зависимости от способа армирования различают железобетонные изделия с обычной и с предварительно напряженной арматурой. При обычном армировании увеличение прочности достигается укладкой в бетон стальных стержней, сеток или каркасов. Однако при изгибе такой способ армирования не предохраняет от образования трещин в растянутой зоне бетона. Чтобы предельная деформация наступала в бетоне и стали одновременно, нужно соединить бетон с частично растянутой арматурой. Это достигается предварительным ее напряжением. Цель такого напряжения арматуры — создание в бетоне предварительного обжатия, превышающего напряжения растяжения, которые возникают при эксплуатации.
При нагрузке предварительно напряженного изделия растягивающей или изгибающей силой арматура будет продолжать упруго растягиваться и воспринимать усилия. При этом напряжения сжатия в бетоне начнут уменьшаться, достигнут нулевого значения. Только близко к пределу разрушения конструкции возникав ют растягивающие усилия, причем значительно меньшие, чем в бетоне, армированном без предварительного напряжения. Тем самым образование трещин происходит значительно позже, а величина их меньше.
Различают два вида предварительного напряжения: до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Последний способ применяется значительно реже вследствие более высокой трудоемкости. При натяжении арматуры до бетонирования арматура после укладки в форму растягивается тем или иным способом, закрепляется в растянутом состоянии и после заполнения формы бетонной смесью и ее затвердевания освобождается от натяжения. При этом арматура сокращается и увлекает сцепившийся с нею бетон, обжимая железобетонный элемент в целом. Если же натяжение арматуры производится после отвердевания бетона, то в формуемом изделии оставляют полые каналы, в которые после твердения бетона закладывают арматуру, натягивают и закрепляют ее концы анкерными устройствами. Затем канал заполняют раствором на специальном цементе, который после затвердевания сцепляется как с арматурой, так и с бетоном, обеспечивая монолитность конструкции и ее обжатие после освобождения концов арматуры. В первом случае напряжение арматуры осуществляют механическим или электротермическим способами, а во втором — химическим, например, применяя напрягающий цемент.

Изделия на основе гипсовых вяжущих могут изготовляться из гипсового теста, растворов и бетонов. Гипсовое тесто — текучая смесь гипса, воды и заполнителя. В гипсовый раствор дополнительно вводят песок и другие мелкие заполнители. Гипсобетон-ные смеси содержат крупные органические или минеральные заполнители. Гипсобетонную смесь после формования и твердения называют гипсобетоном. Введение заполнителей в гипсовое тес1 то повышает его пластичность, снижает усадку, уменьшает расход вяжущего.
Поскольку гипсовый камень хрупок, его упрочняют армирующими волокнистыми материалами, вводимыми в, состав формовочной массы. В гипсовой сухой штукатурке роль арматуры выполняет внешняя картонная оболочка, в прокатных гипсобетон-ных панелях — деревянные рейки. Арматурой могут также служить органические волокна или стекловолокно.
При приготовлении гипсобетонных смесей необходимо строго соблюдать технологический режим. Короткие сроки схватывания большинства- гипсовых вяжущих обуславливают их налипание на стенках и лопастях смесителя, что влечет за собой быстрое его «зарастание». Всякое механическое воздействие на гипсовую массу допустимо только в первый период после затворения до начала схватывания. Перемешивание массы после начала схватывания нарушает связи между срастающимися кристаллами и резко снижает прочность изделий.
На небольших гипсосмесительных установках применяют смесители периодического действия. При этом в гипсовые смеси вводят замедлители схватывания. Объем замеса должен строго соответствовать объему формы. Загрузку смесительного барабана осуществляют сразу после выгрузки предыдущего замеса, для чего заливают половину воды с замедлителем, а потом подают твердые компоненты и остальную воду.
В отдельных случаях, например, при формовании плит на карусельной машине, конец схватывания гипса должен наступать не позднее 5—6 мин после затворения. Для этого в состав массы вводят ускорители схватывания в виде двуводного гипса (2—3%— масс), а воду затворения подогревают до температуры 40—50°С. Целесообразно использовать гипсобетоносмесители непрерывного действия, откуда смесь непрерывным потоком поступает непосредственно в формы. Иногда применяют двухступенчатое смешивание материалов. Первое (сухое) смешивание осуществляют в приемном лотке, второе (с водой) — в гипсобетоносмесителе непрерывного действия.

Гипсовые изделия формуют способами литья, вибрирования и прессования. Выбор способа формования зависит от вида изделий. Наибольшее распространение получило литье.
Гипсобетон при твердении не требует создания влажной среды. Напротив, его прочность повышается при высушивании. Таким образом, кроме первой стадии твердения гипса, в период, когда прочность изделия обусловлена сплетением хаотично расположенных кристаллов дигидрата, существует вторая стадия — упрочнение структуры в процессе сушки, которая ускоряет достижение максимальной прочности изделий и сокращает сроки их изготовления.
Сушат гипсовые и гипсобетонные изделия обычно в туннельных сушилках длиной до 40 м. Сушильным агентом служат дымовые газы, образующиеся при сжигании топлива в специальных подтопках, либо горячий воздух нагреваемый в калориферах. Температура теплоносителя на входе в сушилку — 110—120°С, на выходе — 50—55°С. Длительность сушки зависит от вида изделий и у гипсовых плит достигает 18—24 ч.
Сушку можно ускорить за счет применения высокотемпературного теплоносителя с повышенной влажностью. Так, при сушке гипсобетонных панелей при влагосодержании 45—50 г/кг воздуха можно начальную температуру теплоносителя повысить до 215— 235°С. В результате длительность сушки сокращается до 8—9 ч без ущерба для качества изделий.
Короткие сроки схватывания гипсовых вяжущих позволяют организовать производство гипсовых изделий по конвейерной технологии. Наиболее широкое применение в строительстве получили гипсовая сухая штукатурка, а также перегородочные плиты, блоки, панели.
Гипсокартонныелисты — отделочный материал, состоящий из затвердевшего гипсового сердечника, прочно соединенного с картонной оболочкой, покрывающей все плоскости листов и их грани, кроме торцевых. Технологический процесс их производства включает приготовление формовочной массы, подготовку картона, формование непрерывной ленты штукатурки, разрезание ее на отдельные листы после твердения гипса, сушку листов в многоярусных туннельных сушилках (рис.4.2).
Первоначальное сухое перемешивание гипсового вяжущего с добавками производят в шнековом смесителе, откуда порошкообразная смесь направляется в насыщающий конвейер, проходящий через ванну с водным раствором сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Гипс поглощает воду, необходимую для образования гипсового теста, а СДБ замедляет схватывание, уменьшает водопотребность и повышает прочность отвердевшего гипса. По выходе насыщающего конвейера из ванны на него из пенораздатчи-ка подается пена для повышения пористости штукатурки и улучшения ее теплозащитных свойств.

Гипсовая масса поступает в пропеллерно-скребковый смеситель, где окончательно перемешивается и подается на формующий стол. Туда же поступают две картонные ленты (верхняя и нижняя). По нижней ленте равномерно распределяется гипсовая масса. Кромкозагибочные приспособления загибают края ленты вверх, перекрывая крайние участки гипсовой массы, а затем к этим краям под формующими валиками приклеивается жидким стеклом верхняя картонная лента.
Сформованная гипсокартонная лента поступает на конвейер схватывания, а затем перемещается к отрезному станку. За это время гипсовый сердечник схватывается и связывается с картоном. Затем гипсокартонная лента разрезается на отрезном станке на отдельные листы и подается в тоннельную сушилку, имеющую шесть ярусов рольганговых конвейеров, по которым листы перемещаются со скоростью 1 м/мин. Теплоносителем служит горячий воздух с температурой на входе 145—155°С, а на выходе — 120— 135°С. За 45—80 мин. сушки влажность листов снижается с 34—42 до 2%.
В гипсоволокнистой сухой штукатурке арматурой служит не картонная оболочка, а тонкое растительное волокно ( бумажная мукулатура, солома и др.). Технология ее изготовления включает следующие операции: приготовление жидкой волокнистой массы, смешивание ее с гипсом и клеящими добавками, отливку изделий с фильтрацией воды на вакуум-формующей машине, допрессов-ку листов, их сушку и обрезку. Гипсоволокнистые листы имеют повышенную прочность на изгиб и звукоизоляционную способность, хорошо удерживают гвозди, легко обрабатываются.
Широкое распространение получило производство крупноразмерных перегородочных панелей методом непрерывного проката (рис. 4.3). Перемешивание сырьевых материалов (гипсового вяжущего, песка, опилок) производится в две ступени: сухое — в приемном лотке, транспортирующем сухую смесь, с водой — в гипсо-бетоносмесителе непрерывного действия. Формуют гипсобетон-ные панели на прокатном стане. Гипсобетонная масса, равномерно распределенная между резиновыми лентами двух движущихся в одном направлении с одинаковой скоростью конвейеров (нижнего, несущего реечный каркас, и верхнего, уплотняющего и заглаживающего массу), проходит через щель между прокатными валками, которые прессуют массу и придают панели окончательные размеры по толщине. Все операции по формованию изделий — укладка каркасов, заполнение их гипсобетонной массой, прокатка под валками, окончательное схватывание — происходят на ленте конвейера.
В приемной секции реечные деревянные каркасы укладывают вплотную друг к другу и специальные барабаны плотно прижимают их к ленте. Гипсобетонная масса непрерывно поступает из смесителя и равномерно распределяется по ширине ленты. В калибровочной секции происходит формование панелей прокатом и калибровкой между верхним и нижним блоками валков, не соприкасающихся непосредственно с гипсобетонной массой.
При движении отформованной панели между верхней и нижней лентами, а затем на одной нижней ленте стана гипсобетонная смесь схватывается и приобретает прочность до 15—20 МПа. Скорость движения ленты обеспечивает прохождение панели через прокатный стан за 15—20 мин. Затем панели поступают на обгонный рольганг, который разделяет их и поочередно передает на кантователь. Далее панели устанавливают на кассетные вагонетки, направляемые в прямоточные туннельные сушилки с температурой теплоносителя на входе 105-130°С и длительностью сушки 18-24 ч.