Строительство

Строительство. Ремонт. Стройматериалы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Цементный бетон, как и многие камневидные материалы, хорошо сопротивляется сжимающим усилиям, но плохо работает на растяжение. Предел прочности бетона при растяжении примерно в 10 - 18 раз ниже предела прочности при сжатии. Именно поэтому для восприятия растягивающих напряжений возникла необходимость введения в бетон стальной арматуры. Сочетание бетона со стальной арматурой и совместная их работа в конструкции основаны на следующих условиях: сталь и бетон при изменении температуры в интервале от 0 до 80°С имеют практически одинаковые коэффициенты линейного расширения; между бетоном и арматурой возникают значительные силы сцепления, препятствующие скольжению арматуры в бетоне, при этом стальная арматура достаточно надежно защищается бетоном от коррозии.

При обычном армировании под действием внутренних напряжений в растянутой зоне, в железобетоне возможно образование микротрещин вследствие малой предельной растяжимости бетона. При этом микротрещины появляются задолго до разрушения конструкции, что делает нецелесообразным применение высокопрочной арматуры. Избежать появления микротрещин при эксплуатационных нагрузках возможно путем обжатия бетона предварительным натяжением арматуры. Напряжение бетона натянутой арматурой не только устраняет опасность образования и раскрытия микротрещин, но и позволяет значительно экономить металл, сокращать расход составляющих материалов в бетоне, уменьшать массу конструкции, повышать долговечность и снижать стоимость строительства.

Предварительное натяжение арматуры осуществляют либо до бетонирования конструкции или изделия, либо после этого. В первом случае арматуру вначале натягивают, концы ее прочно закрепляют в бортах формы изделия, потом уже приступают к бетонированию.

После затвердевания уплотненной бетонной смеси арматуру освобождают от натяжного устройства. Вследствие упругости арматура стремится вернуться в прежнее ненапряженное состояние и, будучи прочно сцеплена с бетоном, обжимает его. В результате этого в железобетоне создаются взаимно уравновешивающие усилия растяжения в арматуре и сжатия в бетоне. Во втором случае арматуру располагают в каналах бетонной конструкции, ранее образованных с помощью специальных пустотообразователей, и натягивают ее после того, как бетон приобретает заданную прочность. Затем каналы замоноличивают цементным раствором или бетонной смесью.

Натяжение арматуры производят методом электротермического воздействия или с помощью специальных домкратов.

Сущность предварительного напряжения бетона состоит в том, что, используя силы упругого последействия натянутой арматуры (при условии ее прочного закрепления), достигается обжатие бетона в той зоне, где эксплуатационная нагрузка может вызвать растягивающие усилия. Благодаря этому изделия в растянутой зоне должны быть преодолены созданные сжимающие усилия и только лотом бетон начинает работать на растяжение.

В преднапряженном бетоне обычно не возникают растягивающие усилия или они настолько малы, что не превышают прочности бетона при растяжении.

Предварительное обжатие бетона достаточно осуществить с напряжением 50 -  60 МПа при натяжении арматуры в пределах упругих деформаций до 85 - 90% от предела текучести стали.