книги из ГПНТБ / Лысенко Е.Ф. Армоцементные конструкции учеб. пособие

5. Разбухание

Так как армоцемент применяется для строительства резервуаров, амфор для хранения вина и других сооружений, работающих в усло­ виях мокрой и влажной среды, вопрос разбухания мелкозернистого бетона очень важен.

В результате специальных испытаний после затухания в бетоне де­ формации усадки установлено, что кривые разбухания мелкозерни­ стого бетона в армоцементе существенно отличаются от кривых его усадки и повторного высушивания (рис. 6), т. е. гистерезис деформа­ ции усадки-разбухания мелкозернистого бетона четко выражен. Так же, как и при усадке, деформация разбухания мелкозернистого бетона зависит от коэффициента сетчатого армирования. На графике (рис. 6) видно, что деформация разбухания мелкозернистого бетона по абсо­ лютному значению близка к деформации его усадки. При поперемен­ ных высушиваниях и увлажнениях относительные деформации усадки и разбухания мелкозернистого бетона постепенно затухают. Это объясняется старением бетона. Нужно отметить, что деформация раз­ бухания замерялась в относительно старом бетоне (210 суток), надо полагать, что в более раннем возрасте деформация разбухания мелко­ зернистого бетона окажется значительно большей.

Такая значительная деформация разбухания мелкозернистого бетона — следствие недостаточной плотности мелкозернистого бетона.

6. Ползучеоть

Ползучесть — это свойство бетона деформироваться при длитель­ ном действии нагрузки. Деформация ползучести бетона влияет на внутренние усилия, вызванные вынужденными деформациями пред­ варительного напряжения, изменением температуры, усадкой, переме­ щением, изменением жесткости сечения и т. п. Деформация ползу­ чести бетона зависит от присутствия крупного заполнителя. Мелко­ зернистый бетон при обычной технологии его приготовления и укладки обладает повышенной ползучестью.

Для практических расчетов рекомендуется пользоваться мерой ползучести С, т. е. величиной относительной деформации ползучести, приходящейся на 1 кгс/см2. Между характеристикой ползучести и ме­ рой ползучести существует зависимость

Как видно из рис. 4, модуль упругой деформации мелкозернистого бетона ко времени t = 120 суток почти не изменился. Объясняется этр теми же причинами, что и отсутствие роста прочности мелкозер­ нистого бетона во времени (гл. I, § 1). Поэтому определять ползучесть мелкозернистых бетонов на кварцевом песке можно, не учитывая рост модуля упругой деформации во времени.

Ползучесть мелкозернистого бетона существенно зависит от техно­ логических мероприятий. Так, автор в своих исследованиях, приме­ няя высокочастотную вибрацию мелкозернистого бетона, установил максимальные значения

ft — 1,74 и С = 5,6810е см2/кгс.

Для определения предельной характеристики ползучести мелко­

бетон с малой усадкой и ползучестью можно получить правильным гранулометрическим подбором составов песка, введением добавок, применением жестких бетонных смесей и т. д., производя при укладке бетона виброактивацию бетонной смеси и вибрирование с пригрузом или высокочастотное вибрирование (10 000 кол/мин), а также рядом других технологических приемов.

§ 2. СТАЛЬНАЯ АРМАТУРА

1. Виды арматуры армоцемента

Конструкции армируют тонкими стальными проволочными свар­ ными или ткаными сетками (рис. 7) (диаметр проволок 0,7— 1,2 лш, ячейка 6—25 мм) в сочетании с арматурой стержневой и проволочной в сварных каркасах и сетках. Сетки могут быть с квадратными и прямоугольными ячейками. Рекомендуемый сортамент сеток для армоцемента приведен в табл. 4.

При выборе тканых сеток наиболее целесообразны диаметры про­ волоки 0,7—1 мм и ячейки 8— 10 мм. В сварных сетках рекоменду­ ются те же диаметры, а ячейки квадратные (8, 10, 12,5 мм) и прямо­ угольные (8 X 16, 10 х 2 0 , 12,5 X 25 мм). Применение сеток с более мелкими ячейками затрудняет укладку бетонной смеси. Кроме того, они стоят дороже. Сварные сетки с прямоугольной ячейкой экономят до 30% стали, в связи с меньшим количеством поперечных проволок. Существенный недостаток тканых сеток в том, что при действии растя­ гивающего усилия в местах перегибов проволока выпрямляется и ее длина увеличивается. В процессе выпрямления проволок растягиваю­ щее усилие передается бетону и, из-за его незначительной растяжи­ мости, в армоцементе появляются трещины. При использовании свар­ ных сеток такое явление не наблюдается, так как они удлиняются одновременно с деформацией бетона. Кроме того, согласно технологии

21

изготовления, тканые сетки поставляют смазанными. Смазку перед укладкой их в конструкцию необходимо удалять, что вызывает до­ полнительные трудозатраты.

При выборе типа сеток также нужно учитывать условия техноло­ гии изготовления конструкций. Сварные сетки более технологичны,

Рис. 7. Стальные проволочные сетки: а — сварная; б — тканая.

их проще фиксировать по сечению конструкции, при этом лучше обе­ спечивается толщина защитного слоя бетона. Сварные сетки также проще раскраиваются, проволоки их не рассыпаются, что характерно для тканых сеток.

Жесткость и трещиностойкость сечений армоцементных конструк­ ций, армированных сварными сетками, значительно выше, чем арми­ рованных ткаными сетками.

22

В последнее время для армирования предложены высокопрочные тканые сетки1. Применять их следует только для предварительного напряжения бетона. Они могут быть одновременно рабочей и кон­ структивной арматурой.

Если армоцементные конструкции находятся в агрессивной среде, рекомендуется использовать сетки с антикоррозийным покрытием из цинка с последующим их хроматированием.

Для обеспечения трещиностойкости бетона, уменьшения ширины раскрытия трещин и повышения жесткости армоцементных сечений также применяют высокопрочную стержневую и проволочную армату­ ру классов А-ІѴ; Ат-ІѴ; А-Ѵ; Ат-Ѵ; А-ѴІ; Вр-І; Вр-ІІ, канаты и тросы.

1 ЧМТУ-4-296-69.

28

вскобках, могут изготавливаться по соглашению с заводом-изготовителем.

2.Номер сетки соответствует номинальному размеру сторон ячейки сетки. Номера сеток с прямолинейными ячейками обозначаются в виде дроби, где числитель соот­ ветствует размеру ячейки в продольном направлении, а знаменатель — в поперечном направлении.

3.Примеры условного обозначения сеток в рабочих чертежах армоцементных

ЧМТУ-4-49-67 — 1 600 мм.

24

Каркасы и каркасные сетки делают из горячекатаных стержней периодического профиля и холоднотянутой низкоуглеродистой про­ волоки диаметром 3— 10 мм. Конструкции каркасов и сварных сеток аналогичны железобетонным элементам.

2. Механические свойства арматурных сталей армоцемента

Сварные и тканые проволочные сетки должны изготавливаться только из термически обработанной проволоки1 с требуемой проч­ ностью, пластичностью, выносливостью ит. д .,а для сварных сеток — еще со свариваемостью. Применять для сварных сеток проволоку повышенной прочности не следует, так как, исходя из условия совме­ стной работы арматуры с бетоном, ее дополнительная прочность использована не будет.

Исследования показывают, что для проволоки в тканых сетках наблюдается существенный разброс прочностных характеристик и до­

65 кгс/мм2. Для сварных сеток, до их изготовления, предел прочности должен быть не менее 33 кгс/мм2 и не более 50 кгс/мм2. Предел проч­ ности проволоки для высокопрочных тканых сеток— 150—300 кгс/мм2.

Для сварных сеток важна степень прочности сварных узлов. В сет­ ках должны быть сварены все пересечения проволок. При надлежащей технологии сварки прочность сварных узлов выше прочности про­ волоки.

Нормативные и расчетные сопротивления, коэффициенты одно­ родности и условий работы, а также модули упругости арматуры се­ ток приведены в табл. 5. Соответствующие значения для стержневой и проволочной арматуры принимают по данным СНиП П-В. 1-62*.

3. Анкеровка арматуры

Заанкеривание арматуры в бетоне обеспечивает совместную их работу на протяжении всего срока эксплуатации конструкции. Для армоцементных элементов, учитывая их малую толщину и особенность армирования, вопрос анкеровки арматуры весьма важен.

Дисперсное армирование тонкими проволочными сетками с часто расположенными в них (6—25 мм) поперечными проволоками обеспе­ чивает заанкеривание продольных проволок сетки. В тканых сетках изгибы в местах пересечения продольных и поперечных проволок

25

Т а б л и ц а 5

Нормативные и расчетные сопротивления, коэффициенты однородности и условий работы а также модуль упругости сеток для армоцемента

2.Сварные сетки из проволоки диаметров, указанных в скобках, могут преду­ сматриваться в проектах при наличии соответствующего согласования с заводомизготовителем сеток.

3.Нормативное сопротивление сеток Р” определяется по прочности отдельных вырезанных из сетки проволок на базе 100 мм.

являются своеобразными анкерами.- Для сварных сеток такими анке­ рами служат сварные соединения продольных и поперечных проволок, которые способствуют лучшему заанкериванию арматуры в бетоне и позволяют увеличить размер ячейки по сравнению с ткаными сет­ ками.

Установлено, что с уменьшением диаметра проволоки и увели­ чением количества проволок силы сцепления арматуры с бетоном по­ вышаются и ее заанкеривание улучшается.

Анкеровка стержневой арматуры, отдельных прутков, каркасов и сварных или вязаных каркасных сеток должна соответствовать тре­ бованиям, предъявляемым к железобетонным конструкциям1. Соответ­ ствующие указания и требования изложены в § 9, гл. III.

1 СНиП И-В. 1-62*.

26

§3. АРМОЦЕМЕНТ

1.Виды армоцемента

По способу армирования армодемент может быть комбиниро ванноармированным сетками и стержнями (рис. 8, а, б, в) и дисперсноармированным — часто расположенными только сварными или ткаными сетками (рис. 8, г).

П. Л. Нерви придерживался второго направления, исходя из того, что при весе арматуры в виде тонких сеток 400—500 кг на 1 м3 бетона

местах утолщений, образуемых пересечением плоскостей конструк­ ции. Такое армирование названо комбинированным и широко приме­ няется в конструкциях, изготовляемых в СССР. Конструкции с та­ ким армированием близки к железобетонным, им свойственны повы­ шенные характеристики: растяжимости мелкозернистого бетона, тре­

нированным армированием менее эффективны, чем с дисперсным. Однако для большинства армоцементных конструкций (покрытия, подвесные потолки, стены и др.), не требующих значительной трещиностойкости, водонепроницаемости и ударной вязкости, можно рекомендовать комбинированное армирование.

27

Для предварительно напряженного армоцемента при дисперсном армировании можно применять высокопрочные тканые сетки. Это позволяет равномерно по всему сечению конструкции передать силу обжатия с арматуры на бетон и значительно повысить его трещино­ стойкость. Положительным является и то, что для размещения напря­ женных сеток не требуется создавать ребра и утолщения.

При комбинированном же армировании предварительно напря­ женную арматуру (стержни, пучки) располагают в ребрах или утол­ щениях, которые увеличивают вес конструкции; кроме того, сконцент­ рированная арматура передает силу обжатия бетону неравномерно по сечению конструкции.

2. Сцепление арматуры с бетоном

Сила сцепления тсц арматуры с бетоном — один из факторов, обус­ ловливающих их совместную работу. Она меняется в широких пре­ делах и зависит: от склеивания арматуры с бетоном, от сил трет я,

Рис. 9. Зависимость сил сцепления тсц:

а — от толщины образца; б — от количества сеток; в ►- от номера сеток.

возникающих по линии контакта арматуры с бетоном, и от сопротив­ ления бетона усилиям среза. Два последних условия и из них, в основ­ ном, первое определяют еилу сцепления. Отсюда у арматуры перио­

марки цемента, содержанием цемента в бетоне и уменьшением В/Ц отношения. С уменьшением диаметра арматуры увеличивается коли­ чество проволок, их удельная поверхность и силы сцепления.

По данным исследований В. Г. Бессонова, в армоцементе сила сцепления зависит от толщины сечения, количества сеток в сечении и от номера сетки. На рис. 9 видно, что с увеличением толщины сече­ ния элемента с 1,5 до 4,5 см сила сцепления повышается почти про­

(рис. 9, в) сила сцепления также увеличивается.

Нарушение сцепления между бетоном и арматурой во времени зависит от вида армирования; при сетчатом оно сказывается меньше, при комбинированном — больше. Это зависит от жесткости связей бетона с арматурой. При сетчатом армировании она выше, в резудь-

28

тате чего значительно возрастают напряжения тсц, а их влияние на трещиностойкость и жесткость сечения становится заметнее.

В теории железобетона обычно принимают криволинейную эпюру напряжений сцепления тсц. Для армоцемента при армировании, осо­ бенно дисперсном, распределения (эпюры) напряжений сцепления часто расположенных проволок совмещают и накладывают одна на другую. Такая суммарная эпюра тсц будет близка к прямоугольной форме без выраженного пика, где тсц достигают тсц max.

Считалось, что усадка бетона (объемная) способствует силе сцеп­ ления арматуры с бетоном. В соответствии с последними исследова­ ниями прочность сцепления определяется микроусадкой новообра­ зований, в процессе физико-химических фазовых превращений. Величина микроусадки зависит от условий твердения бетона и в значительной степени обратима. Поэтому в каждом отдельном случае сцепление может нарушаться. Оно связано со структурообразованием и твердением цементного камня. Попеременное замораживание и оттаивание бетона нарушает сцепление.

3. Влияние стальной арматуры на усадку и ползучесть армоцемента

Стальная арматура в бетоне выступает как внутренняя связь, препятствующая свободе деформаций усадки и ползучести. Кроме того, она сообщает сечению статическую неопределимость.

Усадка вызывает растягивающие напряжения в бетоне, что осо­ бенно нежелательно для растянутой зоны изгибаемых элементов, так как в этом случае поля напряжений, вызванные усадкой и силовым воздействием, суммируются. Усадка также снижает предварительное напряжение арматуры.

Ползучесть приводит к перераспределению усилий в сечении между бетоном и арматурой, снижает устойчивость конструкции и вызывает потери предварительного напряжения арматуры.

Усадка железобетона по данным опытов примерно вдвое меньше, чем усадка обычного бетона. В отношении армоцемента автором уста­ новлено, что, начиная с семидневного возраста, в образцах с 4-мя

= 0,0213) (рис. 6), т. е. на деформацию усадки армоцемента влияет сетчатое армирование.

Напряженное состояние в сечении армоцементного элемента, вы­ званное усадкой мелкозернистого бетона, можно определить, поль­ зуясь аналитическими зависимостями, предложенными И. И. Улицким.

Как пример рассмотрим случай центрального растяжения от усадки армоцементного элемента, симметрично армированного тка­ ными сетками (по данным исследований автора).

Площадь поперечного сечения образца F6 = 45,5 см2\ площадь продольных проволок 4 тканых сеток № 10 — Fa = 1,28 смг и про-

29