Бетонные работы

Раздел: Строительство

Сущность предварительного напряжения сводится к тому, что арматуру натягивают заранее и в таком положении закрепляют на упорах. После приобретения бетоном прочности, равной 80% от проектной, арматуру освобождают от упоров, и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Обычно предварительное напряжение арматуры, а следовательно, и сжатие бетона производят в той части конструкции, которая при нагружении подвергается растяжению.

Благодаря предварительному сжатию в бетоне при нагружении не появляются опасные растягивающие напряжения, а лишь уменьшаются напряжения сжатия. В обычном железобетоне в растянутой зоне даже при небольших нагрузках возможно появление трещин. В предварительно напряженном железобетоне сопротивление появлению трещин возрастает в несколько раз.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными железобетонными более экономичны в связи с тем, что расход арматурной стали в них снижается до 60—80, а бетона — до 30—50%. Снижение расхода стали достигается в результате применения в предварительно напряженном железобетоне стали с пределом прочности до 2000 МПа, что в 3—5 раз больше, чем прочность обычной арматурной стали класса A-I или A-II.

В обычном железобетоне сталь высокой прочности не применяют, так как ее прочность на растяжение в связи с неизбежным образованием трещин в бетоне использовать полностью нельзя. Объясняется это тем, что с повышением нагрузки, воспринимаемой сталью, пропорционально увеличивается ее удлинение. Высокопрочная сталь без повреждений на каждый метр длины может удлиниться примерно на 3 мм, а в бетоне возникают трещины при его удлинении на 0,1—0,15 мм/м.

Трещинообразование нарушает сцепление арматуры с бетоном и может привести к разрушению конструкций.

При предварительном напряжении в качестве арматуры используют высокопрочную проволоку (гладкую или периодического профиля) классов B-II и Вр-11 с пределом прочности до 2000 МПа, прутковую сталь периодического профиля класса A-IV с пределом прочности 900 МПа, и сталь периодического профиля классов А-Пв и А-Шв с пределом прочности 500 и 600 МПа и др.

Предварительное напряжение можно создать натяжением арматуры перед бетонированием или после него. Если арматуру натягивают до укладки бетонной смеси, то такой способ называют предварительным натяжением, если после укладки бетонной смеси и затвердевания бетона, то последующим.

Предварительное натяжение арматуры. При предварительном натяжении арматуру натягивают с помощью домкратов или подвесных грузов до напряжения, составляющего примерно 70—80% от предела прочности арматуры.

Если для натяжения используют гладкую проволоку, то ее освобождают от закрепления на упорах по достижении бетоном прочности 35 МПа. Если используют арматуру периодического профиля, имеющую повышенное сцепление с бетоном, достаточна прочность бетона при обычной стержневой арматуре 14—20 МПа, а при высокопрочной проволоке 20—30 МПа.

Возможность скольжения арматуры в бетоне должна исключаться. Если по расчету сцепление арматуры с бетоном недостаточно, концы арматурных стержней дополнительно закрепляют специальными заанкеривающими устройствами.

Предварительное натяжение арматуры осуществляют на специальных стендах, оборудованных упорами, которые удерживают арматуру в натянутом состоянии, или непосредственно в формах, в которых бетонируется изделие. В последнем случае усилие напряжения воспринимает форма.

Плоские и ребристые плиты, балки различной формы и длины и другие конструкции, армируемые предварительно натянутой высокопрочной проволокой, изготовляют на стендах длиной 100— 200 м.

Тяжелые конструкции типа подкрановых балок под мостовые краны, мостовые балки, балки покрытий больших пролетов и аналогичные конструкции, армируемые стержнями периодического профиля или пучками высокопрочной проволоки (в пучке бывает до 70 проволок диаметром 3 мм), изготовляют на стационарных стендах длиной до 70 м.

Различные предварительно напряженные конструкции (настилы, папели, шпалы), армируемые отдельными стержнями или проволокой, изготовляют, как правило, в переносных силовых формах ( 107, а).

Арматуру натягивают переносным домкратом и закрепляют зажимами, передающими усилия непосредственно на торцевой борт или поддон формы.

Зажим для арматуры периодического профиля ( 107, б) состоит из корпуса 1 с внутренней конической полостью, в которой помещен клин 4, и наружной гайки 3. Клином зажимают конец стержня, а домкрат, закрепленный за корпус 1 зажима, натягивает стержень до проектного усилия. Затем гайку зажима пододвигают вплотную к форме и снимают с зажима домкрат. По достижении необходимой прочности зажим снимают, а концы стержней обрезают.

Широкое распространение получил также метод электротермического натяжения стержневой арматуры, который основан на удлинении стали при ее нагреве электрическим током. Нагретый стержень, снабженный на концах анкерами, быстро укладывают в форму и заводят анкеры за упоры формы. Остывая, стержень стремится сократиться, но этому препятствуют упоры, вследствие чего стержень натягивается и получает заданное напряжение.

Нагревают стержни, как правило, до 350—400°С на специальном стеллаже в течение 3—4 мин. Бетонную смесь укладывают в форму после остывания стержней до 80°С (примерно через 15— 16 мин после нагрева). Способ электротермического натяжения арматуры прост и экономичен.

Последующее натяжение арматуры. При последующем натяжении упором для арматуры служит затвердевший бетон конструкции.

При бетонировании конструкций в них оставляют сквозные каналы, в которые пропускают пучки высокопрочной проволоки или отдельные стержни арматуры большого диаметра. Пучки проволоки на концах снабжают анкерами или специальными стаканами, а стержни — винтовой нарезкой. Арматуру натягивают с помощью домкратов, после чего концы ее заанкеривают на торцах элемента с помощью анкера, состоящего из шайбы и конической пробки, или с помощью специальных стаканов. Стаканы предварительно закрепляют на конце пучка и заполняют цементным раствором. Концы стержней закрепляют навинчиваемыми на них гайками.

Пучковую арматуру, натягиваемую после затвердения бетона, применяют как для прямолинейных, так и криволинейных элементов. После заанкеривания арматуры в торцах элементов в каналы, где проходит арматура, нагнетают цементный раствор, который, заполняя каналы, защищает арматуру от коррозии и создает сцепление арматуры с бетоном.

Последующее натяжение арматуры широко применяют при сборке большепролетных конструкций, например при сборке балок и ферм на строительных площадках из заготовленных в полигонных условиях отдельных частей.

Натяжение арматуры на затвердевший бетоп позволяет изготовлять конструкции на любых площадках, не имеющих специальных устройств или стендов для предварительного натяжения арматуры.