2.1.3 Арматура

Арматура — совокупность соединенных между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения (хотя также могут использоваться для усиления бетона в сжатой зоне).

Элементы арматуры делятся на жёсткие (прокатные двутавры, швеллеры, уголки) и гибкие (отдельные стержни гладкого и периодического профиля, а также сварные или вязаные сетки и каркасы). Арматурные стержни могут быть стальными, стеклопластиковыми, древесного происхождения (бамбук) и др.

Арматура классифицируется по ряду признаков: по назначению, ориентации в конструкции, условиям применения, по виду материала из которого арматура изготавливается.

По назначению арматуру разделяют на: рабочую арматуру; конструктивную; распределительную; монтажную; анкерную (закладные детали);

Классификация арматуры по ориентации: поперечная — арматура, которая препятствует образованию наклонных трещин от возникающих скалывающих напряжений вблизи опор и связывает бетон сжатой зоны с арматурой в растянутой зоне; продольная — арматура, которая воспринимает растягивающие напряжения и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции.

По условиям применения бывает: напрягаемая арматура; ненапрягаемая арматура.

Напрягаемая арматура в предварительно напряженных ж/б конструкциях может быть только рабочей.

Совместную работу арматуры и бетона обеспечивает сцепление их по поверхности контакта. Сцепление арматуры с бетоном зависит от прочности бетона, величины его усадки, возраста бетона и от формы сечения арматуры и вида ее поверхности.

Возможны пять видов контакта арматуры с бетоном:

• соединения на связях сдвига;

• трение;

• сцепление (соединение с помощью бетонирования стального элемента арматуры);

• обжатие арматуры бетоном после его усадки;

• электрохимическое взаимодействие стальной арматуры и цементного раствора.

Если арматура была подвергнута предварительному натяжению, то её называют напрягаемой. Натяжение служит для увеличения прочности железобетонной конструкции путём предотвращения образование трещин, уменьшения прогибов и снижения собственной массы конструкции — поскольку по весу требуется значительно меньше арматуры.

В железобетонных изделиях, в основном, используются арматурные изделия, которые представляют собой, соединенные между собой стержни арматурной стали. Основные способы соединения стержней — это электросварка, вязка проволокой. Вместо вязки проволокой используют специальные арматурные фиксаторы, изготовленные из пружинной стали. Газовая сварка, как правило, не применяется. [6, c. 284]

Основными видами арматурных изделий являются плоские арматурные решетки (сетки) и пространственные арматурные каркасы.

2.2 Технология производства бетонных изделий

Производство бетонных изделий происходит по следующему плану: приготовление бетонной смеси, подготовка формы, укладка арматуры в форму, укладка бетонной смеси, твердение бетона, распалубка формы.

Приготовление бетонной смеси включает две основные технологические операции: дозировку исходных материалов и их перемешивание.

Важнейшим условием приготовления бетонной смеси с заданными показателями свойств, а также обеспечения постоянства этих показатателей от замеса к замесу является точность дозировки составляющих материалов в соответствии с рабочим составом бетона. Дозирование материалов производят дозаторами (мерниками) периодического или непрырывного действия. Первые могут иметь ручное, полуавтоматическое или автоматическое управление.

У полуавтоматических дозаторов загрузочные затворы открываются и закрываются автоматически после наполнения мерника. Выгрузочное отверстие управляется вручную. Автоматические дозаторы управляются с центрального пульта. Отвешивание требуемого количества материала осуществляется автоматически в два этапа, сначала примерно на 90%, а затем остаточное довешивание. Управление автоматическими дозаторами может осуществляться также с помощью перфорированных карт, представляющих зашифрованный код, соответствующий заданному количеству дозируемых   материалов.   Эта система позволяет дозировать неограниченное количество составов смеси и повторять заданный режим дозирования любое число раз. По существующим нормам, допускаемое отклонение в дозировании должно быть не более ±1% по массе для цемента и воды и не более ±2% для заполнителей. Такая точность может быть обеспечена только при дозировании по массе.

Перемешивание бетонной смеси производят в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. В бетоносмесителях периодического действия рабочие циклы машины протекают с перерывами, т. е. в них периодически загружаются отвешенные порции материалов, которые перемешиваются, а далее бетонная смесь выгружается. Приготовленная бетонная смесь поступает на формовку. Процесс формования изделий складывается из подготовки форм, укладки в формы арматуры, укладки бетонной смеси и её уплотнения. [2, c. 377]

  Укладка бетонной смеси и ее уплотнение являются одними из наиболее трудоемких и энергоемких операций. Эти операции в настоящее время выполняются с помощью бетоноукладчиков или более простых машин — бетонораздатчиков. Бетоноукладчики позволяют в большей степени механизировать процесс распределения бетонной смеси в форме. Бетонная смесь должна быть уложена в форме так, чтобы в ней не оставались свободные места; особенно тщательно нужно заполнять углы и суженные места формы. После укладки бетонной смеси производят уплотнение ее вибрированием, виброштампованием, центрифугированием, вакуумированием, прокатом.

На практике часто используют комбинированные способы уплотнения бетонной смеси. Так, при формовании железобетонных изделий из жестких и малоподвижных смесей применяют вибрирование под нагрузкой. При величине прессующего давления поверхности изделия 0,05-0,15 МПа можно применять способ вибропрессования.

При центробежном способе формования для уплотнения бетонной смеси используют центробежную силу, возникающую при вращении формы. Частота вращения 400-900 об/мин, при этом бетонная смесь равномерно распределяется по стенкам формы и хорошо уплотняется; часть воды затворения (20-30%) отжимается к внутренней поверхности изделия, это способствует повышению плотности и водонепроницаемости. Такой способ формования применяют при изготовлении труб, полых колонн, опор и т. п. [1, c. 259]

Повысить качество бетона можно вакуумированием смеси, при этом из бетонной смеси извлекается часть избыточной воды и воздуха, одновременно под действием атмосферного давления бетонная смесь уплотняется, ускоряется твердение и повышается прочность бетона. Еще лучшие результаты дает повторное вибрирование после вакуумирования, при котором закрываются мелкие поры, образовавшиеся при вакуумировании. Сумма мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия твердения уплотненной бетонной смеси, а также способы, предохраняющие бетон от повреждения его структуры в раннем возрасте, составляют уход за бетоном. Организация ухода за бетоном должна быть проведена сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси.

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Бетон при нормальных Условиях постепенно набирает свою прочность и к 28 дню приобретает марочную прочность, причем в первые 3-7 суток прочность бетона растет более интенсивно и на 7-е сутки составляет 60. 70%  марочной  (проектной)  прочности. Для заводской технологии такие условия твердения бетона неприемлемы.

В заводской технологии применяют ускоренные методы твердения — тепловую обработку при обязательном сохранении влажности изделий. На заводах сборного железобетона чаще всего применяют прогрев изделий при атмосферном давлении в паровоздушной среде с температурой 80...85 °С или выдерживание в среде насыщенного пара при 100 °С. Стремятся применять насыщенный пар, чтобы исключить высыхание бетона и создать хорошие условия для гидратации цемента.

На заводах сборного железобетона применяют также и другие способы тепловой обработки изделий: электропрогрев, контактный обогрев, обогрев в газовоздушной среде и др.

Нарастание прочности бетона в определенные сроки контролируется лабораторией путем испытания серий образцов. С учетом прочности бетона назначаются сроки распалубливания бетонных и железобетонных конструкций.

Процесс распалубливания всегда начинают с удаления боковых элементов опалубки, не несущих нагрузки от собственного веса конструкций. Летом при температуре наружного воздуха 15—20 ºС боковые поверхности распалубливают через 2—3 дня.

Несущая опалубка железобетонных конструкций небольших пролетов снимается примерно через 10—12 дней в зависимости от вида конструкции, температуры наружного воздуха, марки и вида цемента, величины и характера нагрузок и т. д. Эти сроки определяют применительно к виду конструкций, исходя из требуемой прочности бетона к моменту распалубки.