книги из ГПНТБ / Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции

Простое суммирование этих несущих способностей показывает предельную несущую способность колонн, если £ = 1 . Интересной является последняя строка таб-

° б р

лицы, которая показывает изменение отношения —-—

^ п р я

в зависимости от увеличения прочности бетона: с повы­ шением марки бетона удельная несущая способность уменьшается.

Простота технологии самонапряженных спиральноармированных колонн позволяет изготовлять их в усло-

210

ром 210 мм и три образца цилиндров 80X320 мм, твер­ деющих в упругосвязанном состоянии. Самонапряженне в цилиндрах к концу водного прогрева составило

26кгс/см2.

Впроцессе раннего прогрева среднее самонапряже­ ние поперечного обжатия колонн составило 23 кгс/см2; практически оно не изменилось ни в процессе 3-суточно- го влажного хранения, ни в последующее время хране­ ния перед испытаниями. По-видимому, дополнительное самонапряжение компенсировало весьма небольшую усадку бетона, так как бетон был герметизирован стальнон оболочкой. Колонны испытывали на горизонтальной испытательной 3000-г машине, причем не снимали про­ дольных монтажных тяг; последние при самонапряже­

колонн. Как видно, при нагрузке 0,5 Л Г ы = 1000 тс дефор­ мации составляют (150 — 180) - Ю - 5 . График зависимости

Ре,

деформаций от отношения —— в обобщенном виде дан

Р бет

на рис. 4.17. На графике показана работа под нагрузкой колонны с механическим натяжением арматуры с асбестоцементными защитными кольцами в качестве внеш­ ней защиты с несущей способностью Р р ш = 2400 тс.

Сплошной чертой дана расчетно-экспериментальная кривая указанной выше зависимости. Эксперименталь­ ные точки ложатся на кривую очень точно.

212

Проведенный эксперимент показывает, что в самона­ пряженных спирально-армированных колоннах в приня­ том конструктивном оформлении бетонный сердечник и надежно заделанная в него многорядная спираль явля­ ются основой прочности колонны (>0,9МА). В таком оформлении самонапряженные колонны могут найти са-

Рис. 4.16. График деформаций Рис. 4.17. Расчетно-эксперимен- самоиапряжеииых спиральнотальная кривая зависимости де­ армированных колонн (в левой формации колонн при сжатии от

части поперечные, в правой — отношения продольные деформации)

рованная колонна с механическим натя­ жением в бетонных кольцах

мое широкое применение в многоэтажных промышлен­ ных зданиях, холодильниках, складах, подземных соору­ жениях, станциях метро и в мостостроении.

4.4. УСТРАНЕНИЕ УСАДОЧНЫХ ТРЕЩИН ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рассмотренными конструкциями не исчерпывают­ ся возможные области применения напрягающего цемен­ та — он найдет самое широкое применение в гидротех­ ническом строительстве, где его использование особенно эффективно вследствие его водонепроницаемости. Так, при создании бетонной тоннельной обделки напорных тоннелей расширение ее при затвердевании создаст не только плотный контакт облицовки со скальной породой, но и силовое давление вследствие самонапряжения. По­ добные опыты проводились в Закавказье на АНЦ [152] и дали весьма обнадеживающие результаты.

213

Г л а в а 5

С А М О Н А П Р Я Ж Е Н Н Ы Е Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н Н Ы Е Н А П О Р Н Ы Е ТРУБЫ

5.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ САМОНАПРЯЖЕННЫХ ТРУБ

Обязательным условием изготовления напорной железобетонной трубы является создание предваритель­ ного напряжения сжатия в бетоне ее стенки. В этом со­ стоит основное отличие технологии изготовления напор­ ной трубы от безнапорной.

При всем многообразии используемых в мировой практике способов изготовления напорных железобетон­ ных труб (если исключить из рассмотрения методы их формования, которые могут быть также различными и при изготовлении безнапорных труб) они в основном сводятся к различным приемам создания предваритель­ ного обжатия бетона. Отсюда следует, что если удалось

обеспечивает натяжение всей арматуры трубы, как спи­ ральной, так и продольной, предварительное напряже­ ние которой другими способами связано с большими технологическими трудностями.

Принимая во внимание, что бетон на основе напря­ гающего цемента характеризуется высокой степенью во- до-, газо- и бензонепроницаемости, его применение для производства напорных труб становится особенно целе­ сообразным.

сводится к их формованию по одноступенчатому циклу с последующей тепловлажностной обработкой. Для фор­ мования труб различных диаметров используются три

215

5.2. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВАНИЯ ТРУБ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

5.2.1. Торкретирование

Учитывая короткие сроки схватывания НЦ и необ­ ходимость достижения наибольших величин самонапря­ жения бетона на его основе, торкретирование следует считать одним из эффективных способов формования самонапряжеиных труб. При торкретировании время от момента затворепия водой цементио-песчаной смеси до ее укладки в дело не превышает десятой доли секунды. Поэтому быстрое схватывание НЦ не нуждается в за­ медлении и, более того, является благоприятным факто­ ром, позволяющим укладывать бетон послойно на боль­ шую толщину, чем это возможно при использовании це­ мента, обладающего нормальными сроками схваты­ вания.

Торкретная укладка бетона характеризуется мини­ мальным водоцементным отношением (0,16—0,2), кото­ рое при любых других способах формования трудно до­ стигнуть. Малое значение В/Ц способствует достижению высоких прочностей уже в ранние сроки твердения, что позволяет уменьшить продолжительность необходимой выдержки изделия перед его термообработкой. Кроме того, достигаемые высокие показатели прочности в пе­ риод развития расширения твердеющего цемента также приводят к увеличению самонапряжения. При торкрет­ ной укладке (наброске) бетона достигается большая его плотность за счет непрерывной трамбовки зернами песка очередного свежеукладываемого слоя. Повышен­ ная же плотность является необходимым качеством бе­ тона стенки напорной трубы.

Высказанные положения подтвердились при экспери­ ментальной проверке технологии формования самона­ пряженных труб способом торкретирования. Трубы изго­ товляли торкрет-наброской бетона на гладкий металли­ ческий сердечник, что обеспечивало получение идеально гладкой внутренней поверхности трубы.

Металлический сердечник имел наружный диаметр 340 мм и длину 2,5 м. При проточке на нем была обра­ зована небольшая конусность (1,5 мм по диаметру на всю длину) для облегчения его последующего извлече­ ния из затвердевшего бетона трубы. Сердечник устанав-

217

ливали в горизонтальном положении на станке, пред­ назначенном для нанесения защитного торкретного слоя на железобетонные напорные трубы, изготовляемые по трехступенчатой технологии. На торцах сердечника за­ крепляли кольца, являющиеся торцеобразователями сте­ нок труб и «маяками», по которым контролировалась толщина стенки формуемой на сердечнике трубы.

Сухая цементно-песчаиая смесь состава 1 :2 (цемент: : песок, по весу) из цемент-пушки под давлением сжа­ того воздуха поступала по материальному шлангу к соп­ лу, закрепленному на суппорте, совершающему возврат­ но-поступательные движения вдоль трубы со скоростью 1,3 м/мин. Отдельным шлангом к соплу подается вода, расход которой регулируется специальным вентилем. Сухая смесь перед выходом из сопла увлажняется и с си­ лой набрызгивается на вращающийся со скоростью 16 об/мин сердечник спиральными слоями толщиной в среднем 5—6 мм; часть песка при этом уходит в «отскок», вследствие чего отношение цемента и песка в торкретрастворе отличается от состава исходной цементно-пес- чаной смеси.

По достижении стенкой трубы определенной толщи­ ны сердечник снимали со станка и устанавливали на специальной консоли, где на него поверх свежеуложенного слоя бетона надвигали цилиндрический арматур­ ный каркас; затем сердечник снова устанавливали на станке и поверх каркаса наносили защитный слой необ­ ходимой толщины. Для сохранения в бетоне воды затворения поверхность трубы по окончании формовки по­ крывали тонким слоем расплавленного парафина, после

воде при температуре 80—90° С в течение 3 ч, после чего выдерживали несколько суток в воде до окончания про­ цесса расширения бетона. Благодаря расширению бето­ на сердечник свободно извлекали из тела трубы с по­ мощью специального съемника или после термообра­ ботки труб или в первый период их выдерживания в водных условиях. Изготовленные таким способом трубы

218

гладкой, наружная — грубо шероховатой («под шубу»), что обычно для торкретного слоя.

При гидростатическом испытании трубы выдержива­ ли внутреннее давление до 20 атм (изб). До появления трещин, т. е. до разрушения, поверхность труб остава­ лась совершенно сухой. Ни капель, ни отпотевания на поверхности стенок труб не наблюдалось, что свидетель­

казали надежную работу труб и их стыковых соеди­ нений.

Косвенное определение величины самонапряжения в трубах по моменту появления трещин при их испытании на внутреннее гидростатическое давление показало, что в кольцевом направлении в стенках труб было достигну­ то самонапряжение более 50 кгс/см2.

Таким образом, результаты испытания первых само­ напряженных труб, изготовленных торкретированием, убедительно доказали возможность получения напорных

75, 76]. Так, при нанесении защитного слоя торкретиро­ вание приходилось вести через арматурный каркас, в ре­ зультате чего под стержнями и спиралями образовыва­ лись пустоты или скопления песка. Формование труб в горизонтальном положении приводило к необходимости прерывать торкретирование и снимать сердечник с фор­ муемой трубой со станка для надевания на него арма­ турного каркаса. Кроме того, горизонтальное формо­ вание не позволяло осуществить немедленную распа-

219