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

Проделанные расчеты свидетельствуют, что усадка может вызвать в сечениях армоцементных конструкций значительные растягиваю­ щие напряжения, близкие к пределу прочности мелкозернистого бе­ тона на растяжение. Нужно отметить, что в приведенном примере учтены только продольные проволоки тканых сеток. Наличие в свар­ ных и тканых сетках поперечных проволок может вызвать в армоце­ менте дополнительное растяжение от усадки бетона. Так же надо учи­ тывать, что большинство армоцементных конструкций армируют ком­ бинировано, а величина модуля упругости стержневой арматуры выше, чем тканых сеток, и сварные сетки менее податливы, чем тканые. Таким образом, в сечениях армоцементных конструкций, армиро­ ванных стержневой арматурой и сварными сетками, от усадки бетона

могут возникнуть напряжения более высокие, чем получены в рас­ четах.

Автором при испытаниях наблюдалось значительное разбухание мелкозернистого бетона. При этом относительная деформация разбу­ хания была близка к величине усадки. Учитывая проделанные рас­ четы, становится очевидным, что попеременные высушивания и увлаж­ нения могут вызвать в сечениях армоцементных конструкций суще­ ственное знакопеременное напряженное состояние, что весьма важно для процессов трещинообразования в армоцементе.

Армоцементные конструкции, как правило, проектируют больших пролетов. Поэтому умение оценить жесткость тонкостенного армоцементного сечения на различных стадиях работы конструкции очень существенно. Эксперименты показывают, что в железобетонных кон­ струкциях полные прогибы изгибаемых элементов в 2—4 раза пре­ восходят упругие (мгновенные).

30

Автором исследовалась ползучесть армоцемента при осевом сжа­ тии, растяжении и сжатии при изгибе. Напряжения в образцах, выз­

28 и 55 суток с момента их изготовления. К концу испытаний (200 су­ ток) полные относительные деформации сжатых элементов увеличи­ лись в 1,3 — 2 раза по сравнению с первоначальными деформациями. На рис. 10 приведены кривые относительных деформаций ползучести армоцемента при сжатии и растяжении, из которых видно, что дефор­ мации ползучести быстро растут в течение первых 28 суток. Даль­ нейшее замедление роста деформаций ползучести объясняется тем,

Рис. 10. Кривые относительных деформаций ползучести армоцемента при сжатии (средние опытные значения из 2-х образцов) и растяже­ нии (средние опытные значения из 3-х образцов).

что процесс старения мелкозернистого бетона длится недолго. При­ веденные кривые относительных деформаций ползучести армоцемента при сжатии и растяжении образцов нельзя сравнивать в количествен­ ном отношении, так как сжатые и растянутые образцы находились в различных по направлению и величине напряженных состояниях; при сжатии напряжения были в пределах осж = 182 ч- 200 кгс/см2, а при растяжении — не превышали аР = 20 кгс/см2. Из представлен­ ного на рис. 10 сопоставления видно, что в армоцементе линейная ползучесть при сжатии и растяжении протекает примерно одинаково. Величина коэффициента упругости армоцемента при сжатии находится в пределах ус = 0,43-^0,5 и зависит от коэффициента сетчатого арми­ рования. При растяжении величина коэффициента упругости колеб­ лется от 0,41 до 0,48. В изгибаемых элементах, по результатам иссле­ дований автора и В. С. Басова, ползучесть армоцемента протекает аналогично сжатым сечениям.

Исследования показывают, что для армоцемента справедлива ли­ нейная зависимость между напряжениями и деформациями ползу-

31

чести. С повышением напряжений ползучесть армоцемента увели­ чивается. Тканые сетки препятствуют свободной деформации ползу­ чести мелкозернистого бетона в армоцементе, но, в силу их значи­ тельной податливости, сопротивление тканых сеток деформации пол­ зучести меньше, чем сварных сеток и стержневой арматуры.

У армоцемента после снятия напряжений упругие деформации

ческих деформаций способ армирования. При сетчатом армировании и, особенно, сварными сетками деформации восстанавливаются зна­ чительнее, чем при комбинированном армировании. • Преобладание стержневой арматуры и наличие трещин препятствует восстановлению деформаций.

4. Морозостойкость

Долговечность армоцементных конструкций в значительной степени зависит от морозостойкости мелкозернистого бетона. Одна из главных причин этого — сравнительно небольшая толщина армоцементных элементов, из-за чего влага быстро пропитывает сечение и оно скорее замерзает и оттаивает.

Ю. М. Баженов отмечает, что повышенное содержание цемента способствует образованию большого количества наименее долговеч­ ного компонента — цементного камня, обладающего из-за повышен­ ного влагосодержания большой пористостью, отчего возрастает пористость и мелкозернистого бетона. От пористости зависит и водопоглощение — у мелкозернистого бетона оно составляет 8— 12% про­ тив 1—4% у обычного бетона. Наименьшее водопоглощение наблюда­ ется у мелкозернистого бетона составов 1 : 2 — 1 : 3 с водоцементным отношением В/Ц = 0,25 -г- 0,3. На морозостойкость мелкозернистого бетона особенно влияет плотность структуры бетона. Опыты свидетель­ ствуют о том, что разрушение мелкозернистого бетона наступает вслед­ ствие нарушения сцепления между песком и цемейтным камнем. Умень­ шение водоцементного отношения пропорционально повышает морозо­ стойкость мелкозернистого бетона. Улучшению морозостойкости армоцемента заметно содействуют тонкость помола цемента и введение поверхностно-активных добавок (СДБ и др.). На морозостойкость армоцемента также положительно влияет технология приготовления и укладки, и особенно, хорошее уплотнение и благоприятные условия вызревания бетона.

5. Водонепроницаемость армоцемента

Водонепроницаемость определяется объемом и характером пор в бетоне. Чем меньше пористость бетона, тем выше его водонепроницае­ мость. Уменьшить количество и объем пор можно применением мало­ усадочных и расширяющихся цементов, добавок (гипс, алюминат и др.), подбором состава бетона, уменьшением водоцементного отно­ шения и использованием высокоэффективных средств уплотнения

32

бетонной смеси. В качестве добавки можно также использовать бен­ тонит, который следует вводить в бетонную смесь с водой затворения в виде суспензии. По данным опытов М. Д. Свищевской, И. Я. Якуба, А. И. Голубкова, введение добавок повышает водонепроницаемость мелкозернистого бетона в 2—3 раза.

Вопрос водонепроницаемости мелкозернистого бетона очень ва­ жен для армоцемента, так как повышение плотности бетона способ­ ствует защите арматуры тонких сеток от коррозии.

На водонепроницаемость армоцемента влияет количество и номер тонких сеток. Чем больше количество и меньше номер сеток, тем выше показатели водонепроницаемости армоцемента. Проведенные на водо­ непроницаемость опыты показали, что растянутые армоцементные образцы, находящиеся не более 2 ч под гидростатическим давлением от 2 до 6 атм, стали пропускать воду только после раскрытия трещин на величину более 0,01—0,015 мм.

6. Сопротивление армоцемента динамическим воздействиям

В некоторых случаях наблюдается тенденция к применению армо­ цемента в конструкциях, работающих при динамических или сейсми­ ческих воздействиях.

Опыты Ю. М. Баженова и В. С. Удальцева свидетельствуют, что с уменьшением времени нагружения прочность мелкозернистого бе­ тона повышается. Объясняется это тем, что при динамическом воздей­ ствии пластические деформации в бетоне развиваются медленнее, чем при его статическом нагружении.-

Марка бетона влияет на динамические характеристики, если проч­ ность его менее 300 кгс/см2. С увеличением возраста бетона с 14 до 28 суток его динамический модуль увеличивается на 25%, а к 9 меся­ цам — на 10%.

Прочность проволоки сеток не сказывается на динамических харак­ теристиках армоцемента, но увеличение количества сеток почти пропор­ ционально влияет на сопротивление армоцемента динамическим воз­ действиям.

Коэффициент сетчатого армирования в конструкциях, подвер­ гающихся ударным нагрузкам или истиранию, а также в облицовоч­ ных слоях конструкций, должен быть максимальным (р = 0,025). Сварные сетки в армоцементе лучше тканых сопротивляются динами­ ческим нагрузкам.

Предел выносливости армоцемента выше, чем железобетона, и объяс­ няется это, в основном, повышенным сцеплением арматуры с бетоном за счет дисперсного армирования.

7. Огнестойкость армоцемента

Так как армоцемент используется в конструкциях покрытий, стен и других элементах, он должен быть огнестоек.

Вследствие значительного насыщения армоцемента металличе­ скими тонкими сетками сравнительно небольшой толщины сечений

(15—30 мм) и защитного слоя бетона (4 мм), показатели огнестой­ кости армоцементных конструкций ниже железобетонных, но выше стальных. Предел огнестойкости армоцемента составляет 0,6 ч. Это позволяет применять такие конструкции для зданий второй степени огнестойкости. Огнестойкость армоцемента можно повысить устройством теплоизоляционного слоя из несгораемых материалов (фибролит, асбестовый картон, фенопласт на смоле ВИАМ-6 и др.), который надо располагать внутри помещения. При этом в целях исключения конденсата нужна пароизоляция.

8. Коррозия арматуры и антикоррозийные меры

Недостаточная плотность бетона приводит к тому, что под воздей­ ствием фильтрующей воды происходит коррозия бетона, в резуль­ тате чего растворяется и выносится на поверхность составная часть цементного камня — гидрат окиси кальция. Коррозию бетона вызы­ вает также газообразная, кислотная и другие агрессивные среды.

Влажность окружающей среды — благоприятный фактор, спо­ собствующий развитию коррозии арматуры тонких сеток. Коррозия арматуры может наступить также вследствие нарушения защитного слоя бетона, недостаточной толщины защитного слоя и плотности бетона, введения в бетон добавок, снижающих его защитные свой­ ства, и наличия трещин недопустимой ширины раскрытия.

Коррозия стали резко уменьшает сечения проволок, что суще­ ственно снижает прочность и жесткость сечений армоцементных кон­ струкций.

Одно из эффективных мероприятий в борьбе с коррозией армо­ цемента — применение плотных бетонов и соблюдение нормативной толщины защитного слоя бетона. Из табл. 6 видно, что увеличение вибрационного воздействия (пригруз, виброштампование) существенно повышает коррозионную стойкость армоцемента.

Наблюдения за состоянием армоцементных конструкций свиде­ тельствуют о том, что при отсутствии прямых атмосферных воздействий агрессивных сред, при относительной влажности воздуха менее 60— 70% и надлежащей плотности бетона ѵзащитный слой бетона толщи­ ной 3 мм обеспечивает сохранность проволок тонких сеток. Увеличе­ ние толщины защитного слоя бетона нежелательно, так как при этом

34

с одной стороны снижаются силы сцепления арматуры с бетоном и трещиностойкость армоцемента, и с другой — увеличивается масса конструкции.

В том случае, когда армоцементные конструкции подвергаются слабому воздействию агрессии, эффективной защитой может быть оцинковка тонких сеток с их последующим хромированием. Толщина покрытия цинком должна быть не менее 20 мк. Так же может приме­ няться эпоксидный лак. Другие виды покрытия, как, например, капронирование, снижают сцепление арматуры с бетоном.

Учитывая высокую стоимость оцинковки сеток, а также трудоем­ кость этой операции, поверхность конструкции можно защищать раз­

Т а б л и ц а 7

Допускаемая величина раскрытия трещин и основных характеристик мелкозернистого бетона из условий долговечности

Глава II

АРМОЦЕМЕНТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

§ 4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ВИДЫ ПОКРЫТИЙ

Армоцементные конструкции широко применяются в строительстве. Наиболее рациональны пространственные конструкции при больших пролетах покрытий общественных и промышленных зданий. Весьма широки перспективы применения армоцементных потол­ ков, использования армоцементных транспортерных галерей и пере­

городок промышленных зданий.

Согласно статистическим данным для большинства мостов пролетом до 25 м наиболее часто применяют деревянные конструкции, так как металлические и железобетонные дороже, а последние еще и тяжелее. Использование же армоцементных мостов с пролетами до 25 м из плос­ ких блоков, склеенных эпоксидным клеем, весьма эффективно, так как срок их эксплуатации неограничен. Поэтому -армоцемент начи­ нают применять и для строительства мостов малых пролетов.

Кроме перечисленных направлений, армоцемент применяют при сооружении резервуаров, амфор для хранения вина, лодок и судов малой и средней тоннажности.

В Советском Союзе были запроектированы и осуществлены свыше 70 типоразмеров различных армоцементных покрытий балочных, цилиндрических и конических оболочек, арочных, сводчатых и др.

В начальном этапе были освоены армоцементные корытообразные

разного поперечного и продольного очертания (рис. 11, г) сложно, так как при этом нельзя полностью механизировать все производственные процессы. Поэтому конструкции волнообразного поперечного сече­ ния не получили распространения.

Как показали экспериментальные исследования и практика, наи­ более выгодны армоцементные покрытия складчатого сечения (рис. 11,5), состоящие из одной или нескольких волн. Замена криволинейной волны прямоугольной плоскостью позволяет полностью механизиро­ вать изготовление конструкции и создать унифицированные сборные линейчатые, сводчатые, арочные и другие конструкции пролетами 6—45 м, варьируя при этом только количеством элементов.

37

Складки могут быть и закрытого профиля (рис. 11, е), состоящие из двух элементов — плоской и ломаной плит. Для такого профиля характерна повышенная жесткость и он применяется для конструкций

больших пролетов.

Для покрытий пролетами 18—39 м характерны конструкции одно­ значной кривизны в виде армоцементных цилиндрических оболочек, цельных или собранных из отдельных элементов (рис. 11, ж). Для больших пролетов (45—75 м) характерны бочарные своды двоякой

Рис. 11. Сечения армоцементных конструкций покрытий:

а — ребристая панель; б — двойное «Т»; — настилы — «грани*, «бабочка»; г — волно­ образное; д — складчатое; е — то же, закрытого профиля; ж цилиндрическое; з — бочарное.

кривизны (рис. 11, з), комбинированные покрытия, состоящие из сбор­ ных цилиндрических армоцементных панелей с металлическими бор­ товыми фермами или висячие покрытия с плоскими или ребристыми армоцементными плитами. Изгибаемые армоцементные конструкции и укрупненные блоки арочных и сводчатых покрытий следует проек­ тировать предварительно напряженными.

Армоцементные предварительно напряженные покрытия следует применять в зданиях пролетами более 24 м, а также в случае подвес­ ного транспорта или сосредоточенных подвесных нагрузок, т. е. когда

38

в конструкциях могут возникнуть существенные растягивающие уси­ лия.

Опорами армоцементных покрытий могут быть стены, колонны или непосредственно фундаменты.

Конструкции пролетами до 18 м целесообразно изготавливать в виде одного элемента, а свыше 18 м рекомендуется членить с после­ дующим обжатием их предварительно напряженной арматурой. Армоцементные покрытия дают возможность наносить теплоизоляционный слой и рулонный ковер в заводских условиях, при этом первый можно располагать как сверху, так и снизу конструкции. Рулонный утепли­ тель наклеивают на поверхность конструкции, жесткие плиты утеп­ лителя укладывают сверху по гребням волн. При холодных покры­ тиях более приемлемо поперечное сечение конструкции отрицатель­ ной кривизны (вогнутое), так как при этом стык между соседними элементами находится на гребне волны и более герметичен.

§ 5. КОНСТРУКЦИИ БАЛОЧНОГО ТИПА

Балочными покрытиями называют конструкции с соотношением сторон (длины и ширины элемента) не менее 3 : 1 . Работают такие конструкции в одном направлении. Поперечное сечение этих элементов бывает тавровое, двутавровое, волнообразное или складчатое. Вы­ сота балочных конструкций колеблется в пределах 1/10— 1/20 про­ лета. Преимущество балочных покрытий— четкая статическая схема работы, простота расчета и изготовления, удобство транспортирова­ ния и монтажа. Простые конструктивные формы дают возможность изготовлять элементы виброформовочной машиной. Их недостатки —

Панели изготовляли из мелкозернистого бетона марки 300 на порт­ ландцементе марки 500 с В/Ц = 0,4. Плиту армировали двумя ткаными сетками № 12 и двумя сварными сетками. В ребрах была располо­ жена предварительно напряженная арматура.

Изготовление панели ведется в такой последовательности: бето­ нируют плоскую плиту толщиной 22 мм, а затем в свежеотформованном состоянии борта опалубки высотой 450 мм поднимают, обра­ зовывая таким образом вертикальные ребра. После этого устанавли­ вают металлические диафрагмы Р-2. Вес панели 4,1 т. Расход бетона — 1,65л3, его приведенная толщина — 4,6 см. Расход стали при напряженной проволочной арматуре 232 кг, или 6,2 кг/м2, а при стержневой — 282 кг, или 7,84 кг/м2. Преимущества конструкции — технология ее изготовления.

Склад готовой продукции ячеистого бетона Березовского завода строительных конструкций был перекрыт 132 панелями (рис. 13), разработанными Куйбышевским Оргэнергостроем. Уложены панели

39