36. Сущность обычного и предварительно напряженного железобетона. Область применения железобетона. Преимущества и недостатки железобетона.

Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) — это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям. Конструкции из преднапряженного железобетона по сравнению с не напряженным имеют значительно меньшие прогибы и повышенную трещиностойкость, обладая одинаковой прочностью, что позволяет перекрывать большие пролеты при равном сечении элемента. Сущность технологии предварительного напряжения заключена в том, что предварительно натягивают арматуру и затем осуществляют бетонирование. После полного затвердевания бетона напряжение убирают. Таким образом, перед строительством объектов, железобетон уже подвергнут необходимому напряжению на сжатие.

Железобетонные конструкции являются базой современного индустриального строительства. Из железобетона возводят промышленные одноэтажные и многоэтажные здаиия, гражданские здания различного назначения, в том числе жилые дома, сельскохозяйственные здания различного назначения. Железобетон широко применяют при возведении тонкостенных покрытий (оболочек) промышленных н общественных зданий больших пролетов, инженерных сооружений: силосов, бункеров, резервуаров, дымовых труб, в транспортном строительстве для метрополитенов, мостов, туннелей на автомобильных и железных дорогах; в энергетическом строительстве для гидроэлектростанций, атомных установок и реакторов; в гидромелиоративном строительстве для и ирригационных устройств; в горной промышленности для надшахтных сооружений и крепления подземных выработок н т. д. На изготовление железобетонных стержневых конструкций расходуется в 2,5—3,5 раза меньше металла, чем на стальные конструкции. На изготовление настилов, труб, бункеров и т. п. железобетонных конструкций требуется металла в 10 раз меньше, чем на аналогичные стальные листовые конструкции.

Различают монолитн, сборн, сборно-монолитные жб к-ции.

Преимущество ж/бетона:

Хорошее сцепление арматуры и бетона; сталь и бетон имеют близкие коэф. температур линейного расширения (t<100 oC); бетон надёжно защищает арматуру от коррозии, высокой темпер, механических повреждений; высокие прочностные хар-ки (прочностные, деформационные); малые эксплутационные расходы (в сравнении с дерев. и стальн. конст-циями); огнестойкость; долговечность; стойкость против атмосферн. возд.

Недостатки ж/бетона:

Большая плотность; высокая теплопроводность и звукоизоляция; необходимость выдержки до приобретения прочности; трудоёмкость переделки; ранее образование трещин в растянутой зоне сечения, что способствует быстрому росту прогибов эл-тов; не рационально применять высокопрочную арматурную сталь.

37. Бетон. Классификация бетонов. Структура бетона. Прочность бетона. Классы и марки бетона. Деформативность бетона.

Бетон. Классификация бетонов. Структура бетона

Под бетоном понимают искусственный композитный материал состоящий одноврем из 3х фаз:тверд, жид, газообраз. Фазы образ на стадии протекания физ-хим процессов твердения мин вяж веществ(различ цементы). Хотя бетон очень не однородный по своей структуре он имеет опред прочностные, деформ и физич свойства.

К прочностным св-ам относ: сопративл сжатию, растяж, местное сжат и др.

К деформ-ым св-м относ: усадка, набухание, ползучесть, сжимаемость, растяж от нагревания, темпер дефор-я

Физич св-ми явл: водонепроницаемость, морозостойкость, жаростойкость, температуропроводность, коррозионостойкость.

Классиф бетона.

1.По структуре: -плотный(когда пространство м\д заполнителем полностью заполнено затверд вяжущим.

- крупнопористый (подраздел-ся на песчаный и беспесчаный),(когда пространство м\д заполнителем частично заполнено затверд вяжущим)

-поризованный- когда вяжущее поризуется спец добавками

-ячеистый бетон(это бетон и искусственно замкнутыми порами)

2. По стредней плотности – особо тяжелые( ρ>2500 кг\м³); тяжелые (2200-2500); облегченные(1800-2200); легкие(400-1800)

3. По виду вяжущего: цементные, полимер-цемент, силикатные, шлаковые, гипсовые.

4. По виду запонителя: - на плот естест заполнит: гравий, щебень гор пород, кварц песок.

- на пористых ест запотнит: прелит, пемза, ракушечник.

- на пористых искусс запотнит: шлак, керамзит

- на спец заполн-х, кот отв треб биол, хим, терм треб

5. По зерновому составу наполнителя: крупнозер, низкозернистый

-по условиям твердения: естеств тв, тверд с теплов обраб, при атм давлении и стекл обр при высоком давлении в автоклавах.

6. По условиям твердения: - естествен твердение

- при тепловой обработке при атмосф давлении

- при тепловой обработке при выском давлении (автоклавы)

Структура бетона.

Прочность и деформативность бетона главным образом завис от его структуры. Структуру бетона можно представить в виде пространственно-жесткого скелета состоящего из цементного камня и заполненного зернами песка и щебня, а также пронизанным большим кол-ом микротрещин и капиляров, к-ые заполн. водой, парами воды и воздухом.

В таком неоднородном теле внешняя нагрузка создает сложное напряжен сост-е. Поэтому судить о прочности и деформативности бетона можно только на основе эксперимент данных.

Прочность бетона.

Под прочностью бетона поним способность сопратив воздействию внешн сил не разрушаясь. Прочность бетона зависит от: структуры вяж вида цемента, прочности заполнителя, формы и размера образца, вида напряж состояния, от скорости и длительности нагружения, от условий эксплуатации. Наиб влияние имеет вид напряж. деформ. состояния.

Прочность бетона на сжатие: явл важ-им класс-ым показателем характер техн св-ва бетона как строит материала. Прочность бетона на сжатие обознач f_c (опред как максим сжим напряж при одноосном напряж состоянии). При опред прочности на сжатие испытывают образцы в виде кубов с размерами ребра 15см.

Ср. значение прочности - f_cm.

Гарантированная прочность бетона опр-ся как прочность бетона на осевое сжатие кубов со стороной 15 см, устан с учетом статистич изменчивости прочности и гарантируется предприят. изготовит f_c^G_cube. Гарантир прочн бетона гарантир его кач-во и необход для произв. контроля. При проектир ж/б и бетон к-ций гарантир прочность не применяется.

Расчетная прочность бетона или его расчетное сопротивление которое опред как величину получаемую в результете деления нормативного сопротивления f_cк на коэф безопастности для бетона j_c.

Нормативное сопр бетона соотв прочн бетона на осевое сжатие стандартным цилиндром или призмой с учетом статистич изменч прочности (f_cк).

Прочность бетона на растяжение с определенным допущением, при выполнении инж расчетов принято опред в зависимости от прочности на сжатие. Взаимосвязь между сред прочностью бетона на растяж и его сред прочностью на сжатие приним по фор-ле. f_ctm= α_r f_cm^2\3 нормат сопрат бетона растяж f_ctk=α_rf_ck^2/3 α_r =0,21

Прочность бетона при длительном действии нагрузки. При длит действии нагрузки в бетоне разв значит пластич деформации и возник структурные изменения. Бетон разруш при напряж меньших прочности бетона на осевое сжатие на 10 и более процентов.

Динамическая прочность. При динамич нагрузках большой интенсивности и малой продолжительности (ударная, взрывная) имеет место увеличен. прочности бетона. Это явлен наз динамич прочн бетона и объясн запоздалым развитием пластич деформац. Бетон работает упруго. Прочность бетона увелич на 15-20%.

Классы и марки бетона.

При проектир бет и ж\б конструкций в завис от их назнач и услов эксплуатации нормативно устанавл след показатели кач-ва бетона. Основной показатель это класс бетона на осевое сжатие С, и допол показатели это марка бетона по морозостойкости F, по водонепроницаемости W , по средней плотности D , по самонапряжению S_p.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие. Это качественная величина характер кач-во бетона и соот его гарантиров прочности на осевое сжатие обознач С и дробью в числителе указыв нормат сопротивл. Осевому сжатию, в знаменателе – гарантир прочность бетона. Величина нормат сопрат и гарантир прочности указ в Н/мм² или в МПА.

Например С ^12/15 f_ck =12 МПА нормат сопрат проч бетона

При проектировании бетонных и жб и пред напряж нонструкций след применять конструктив бетоны след классов:

а) тяжелые в том числе напрягающие С^8/10, С ^12/15 , С ^16/20 , С ^20/25 , С ^25/30 , С ^30/37 , С ^35/45 … С ^100/115

б) мелкозернистые, группа А(на песке с модулем крупности свыше 2) С ^8/10 … С ^35/45

группа В( на песке с модулем крупности 2 и менее) С ^8/10 … С ^25/30

Марка бетона по водонепроницаемости отвечает гар-му знач давления воды при котором не наблюдается ее просачивания ч\з станд образец. Обознач W и число соответствует давлению воды в атмосферах W4, W6 , W8, W10, W12

Марка бетона по морозостойкости- это максим число циклов попеременного замораживания и оттаивания которое при испытании выдерживают образцы установленных размеров без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте. ( f и цифра указывает число циклов)

тяжелые бетоны : F50, F75,F100…F500

легкого бетона F25,F35,F50…F500

ячеистого и пористого F15, F25,F35,F50, F75,F100.

Марка бетона по средней плотности отвеч гарантир знач объемной массы кг\м³ D800 D1000… указывается для конструкций в котор необход знать объемную массу здания.

Марка напрягающего бетона по самонапряжению представляет собой гарантир знач пред напряж сжатия в бетоне(самонапряжение в Н\мм² МПа ) создаваемого в результате ???? бетона в условиях внешнего ограничения и обознач S_p и числом выр-го самонапряжения) S_p 0,6 … S_p 4

Деформативность бетона.

Принято различать деформации двух видов:

-объемные – развивающиеся по всем направлениям под влиянием усадки, набухания, расширения(физ хим или температурных)

-силовые развиваются главным образом вдоль направления действующих усилий, силовым продольным деформациям соответст опред поперечная деформация, котор харак-ся коэффиц поперечной деформации( коэфф Пуассона)

Усадка и набухание: под усадкой в общем случае понимаем объемное сокращение бетона( раствора, цем камня) в рез-те физ-хим процессов, происходящих при взаимодействии цемента с водой(хим усадка). Измен влажности цем камня( физич усадка). Если затверд бетон поместить в сухие условия проявится физ усадка ее часто называют усадка при высыхании. При хранении бетона во влаж условиях будет происходить набухание т.е. увелич объемной усадки.

Усадка увеличивает сцепление бетона с арматурой, в тоже время неравномерная усадка вызывает неравномерные трещины это отриц сказывается на бет конструкциях.

Температурные деформации бетона: в интервале темпер от 27до 100⁰ нормы рекомендуют принимать значение коэффиц темпер расширения равным

10∙10^{-6 0}С^-1 (1/C⁰) . Наиб темпер оказ неудовлетвор воздей-ие на массивные конструкции, статич неопред конструкции. При кон темпер возник дополнит усилия.

Силовые деформации бетона: в зависимости от характера прилож нагрузки и длител ее действия силовые деформ подраздел:1) на деформ при однократ-м загружении кратковрем нагрузкой

2) деформ при длит действии нагрузки

3) деформ при многократ повтор действии нагрузки