7. Способы изготовления предварительно-напряженных конструкций

Предварительно-напряженные конструкции могут изготовляться с натяжением арматуры на упорыдо бетонирования илина бетон после его твердения. Каждая из этих разновидностей предварительно-напряженных железобетонных конструкций может быть изготовлена различными способами. Существуют три основных способа натяжения арматуры: механический, электротермический и физико-химический (самонапряжение).

Механическое натяжение арматуры производится преимущественно гидравлическими домкратами, развивающими большие силы натяжения (500 тс и более) и позволяющими достаточно точно измерять силу натяжения. Натягиваемые стержни при этом обычно соединяют с цилиндром, а поршень домкрата упирают в торцы элементов или в специальные упоры. В мощных домкратах некоторых типов натягиваемую арматуру соединяют с поршнем. Широко применяются малогабаритные переносные гидравлические домкраты двойного действия для натяжения пучковой арматуры с тяговым усилием 15, 20 60 тс.

Весьма эффективен способ непрерывного армирования, предложенный В. В. Михайловым. По этому способу навивка высокопрочной проволоки на упоры или непосредственно на затвердевший бетон конструкций производится на поворотном столе, схема действия которого показана на рис. 2.4. Этим способом изготовляются различные виды предварительно-напряженных конструкций с одноосным и двухосным напряженным состоянием — балки, панели, трубы и т. д.

Принцип непрерывного армирования напряженной обмоткой успешно применяется также при изготовлении предварительно-напряженных резервуаров с помощью специальных обмоточных передвижных машин (рис. 2.4).

Электротермический способ натяжения арматуры в последние годы получил широкое распространение; этим способом в настоящее время изготовляется примерно 3/4 выпускаемого предварительно-напряженного железобетона.

Достоинство способа в его исключительной простоте и возможности применения на любом заводе и предприятии. Используемое оборудование в 5—10 раз дешевле, чем при механическом натяжении, а трудоемкость изготовления конструкций в 2—3 раза ниже. Однако точность натяжения арматуры электротермическим способом значительно ниже, чем при механическом. Кроме того, этот способ применяется преимущественно для натяжения арматуры из горячекатаных сталей, так как для достижения в высокопрочной проволоке достаточно высоких напряжений потребовалось бы такое повышение температуры, которое привело бы к ухудшению ее механических характеристик.

При натяжении арматуры электротермическим методом арматурные стержни заготовляют так, чтобы их длина (между концевыми анкерами была меньше расстояния между упорами формы на заданную величину удлинения. Через арматуру пропускают ток, который быстро нагревает ее до температуры 300—400° С. Удлиненные стержни свободно укладывают в упоры, препятствующие их укорочению при остывании. Благодаря этому в остывших стержнях создается требуемое предварительное напряжение. Затем элемент бетонируют и по достижении бетоном достаточной прочности арматуру освобождают от анкеров и она обжимает бетон.

Рисунок 2.4 Схема изготовления предварительно-напряженных конструкций методом непрерывного армирования на поворотном столе

1 — поворотный стол; 2 — напрягаемая обмотка;

3 — натяжная станция; 4 — механизм подачи и торможения проволоки; 5 — моток с проволокой

Для натяжения высокопрочной проволоки находит применение так называемый комбинированный способ натяжения, который состоит в непрерывном армировании на поворотных столах нагретой проволоки. При комбинированном способе около 50% напряжения обеспечивается при механическом натяжении и 50% при остывании нагретой проволоки. Это вдвое увеличивает производительность машин, облегчает их конструкцию, позволяет повысить величину контролируемого предварительного напряжения.

Физико-химический способ натяжения используется при изготовлении самонапряженных конструкций, в которых предварительное напряжение арматуры достигается в результате саморасширения бетона элемента, приготовленного на расширяющемся цементе. Растягивающие усилия, возникающие в арматуре, обжимают бетон.

В некоторых случаях процесс натяжения арматуры переносится непосредственно на строительную площадку (на бетон), например при изготовлении большепролетных или крупноразмерных конструкций или при укрупнительной сборке составных конструкций, отдельные секции которых изготовляются на заводах, и т. п. В этих случаях роль упоров выполняет сама конструкция, в которой при бетонировании оставляют каналы или пазы. Каналы образуют при помощи резиновых шлангов или стальных газовых труб, которые по мере твердения бетона извлекают из изделия или специальных гофрированных трубок из листовой стали, оставляемых в конструкции, После достижения бетоном достаточной прочности арматура, расположенная в каналах или пазах, подвергается натяжению и анкеровке. Затем для лучшего сцепления арматуры с бетоном и предотвращения ее коррозии в каналы нагнетают цементный раствор под давлением 5—6 ат.

При натяжении арматуры на бетон не нужны специальные упоры или утяжеленные стальные формы. Существенные недостатки этого способа: неизбежность устройства анкеров по концам арматурных элементов, сложность процесса инъецирования каналов и его контроля.