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. Технологическая схема производства железобетона приведена на рис.4.1

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.