Залізобетон

3.1. Технологія виготовлення збірних залізобетонних конструкцій

Виготовлення ЗБК на заводах залізобетонних виробів можливе трьома способами.

Конвеєрна технологія. ЗБК виготовляють у формах, встановлених на вагонетках, що переміщуються на рейках конвеєра від одного агрегата до другого. При цьому послідовно виконуються такі операції: установка арматурних каркасів, сіток і закладних деталей; бетонування та ущільнення бетонної суміші; термовологісна або автоклавна обробка; складування готової продукції. При такій технології повинен бути витриманий ритм виробництва. Її застосовують при масовому випуску елементів відносно невеликої ваги.

Потоково-агрегатна технологія. Технологічні операції здійснюють у відповідних відділеннях заводу, а форма з виробом переміщується від одного агрегата до другого за допомогою мостових кранів. При цьому витримувати ритм виробництва не обов’язково.

Стендова технологія. Виріб залишається нерухомим, а переміщуються агрегати, які виконують відповідні операції. Таку технологію використовують для виготовлення великогабаритних попередньо напружених ЗБК.

3.2. Суть попередньо напруженого залізобетону та способи виготовлення попередньо напружених збк

Попередньо напруженими називають такі ЗБК, в яких до прикладання навантаження в процесі виготовлення штучно створюються значні стискувальні напруження в бетоні за рахунок натягу арматури. Початкові стискувальні напруження створюються в тих зонах, які під навантаженням будуть працювати на розтяг. При цьому підвищується тріщиностійкість конструкції і виникають умови для застосування високоміцної арматури, що в свою чергу веде до економії металу та зменшення вартості конструкції.

Питома вартість арматури (Ц/R_s) знижується із збільшенням R_s (рис. 3.1, а). Використовувати таку арматуру без попереднього напружування не вигідно, бо це веде до недовикористання міцності сталі. При високих напруженнях в арматурі тріщини у бетоні та прогини значно зростають і такі конструкції експлуатувати не можливо.

Рис. 3.1. До аналізу роботи попередньо напружених елементів: а — діаграма відносної вартості арматурних сталей; б — попередньо напружена балка; в — балка без попереднього напруження; г — діаграма навантаження - прогин

Суть попередньо напруженого залізобетону в економічному ефекті, що досягається завдяки використання високоміцної арматури, а висока тріщиностійкість такого залізобетону підвищує його жорсткість, опір динамічним навантаження, корозійну стійкість, довговічність.

У завантаженій попередньо напруженій балці бетон почне працювати на розтягання тільки після того, як будуть погашені початкові стискувальні напруження (рис. 3.1, б). При цьому навантаження F_crc, що викликає появу тріщин або обмежене їх розкриття перевищує навантаження F_ser, що діє на балку. Із збільшенням навантаження на балку до руйнівного значення F_u напруження в арматурі і бетоні досягають граничних значень. В аналогічній балці без попереднього напруження (рис. 3.1, в) навантаження F_crc<F_ser , зате руйнівні навантаження F_u для обох балок близькі за значенням, тому що граничні напруження в арматурі і бетоні цих балок однакові.

Таким чином, залізобетонні попередньо напружені елементи працюють без тріщин або з обмеженим їх розкриттям (F_ser<F_crc<F_u), тоді як конструкції без попереднього напруження експлуатуються з тріщинами в розтягнутій зоні бетону (F_crc<F_ser<F_u) і при більших значеннях прогинів (рис. 3.1, г). У цьому і полягає відмінність конструкцій попередньо напружених і без попереднього напруження.

Можливі два способи виготовлення попередньо напружених ЗБК.

Натягання арматури на упори. До бетонування елемента арматуру заводять у форму. Один кінець її закріпляють на упорі, другий натягують домкратом або іншим пристроєм до заданого контрольованого напруження (рис. 3.2, а). Після того, як бетон набере необхідну кубикову міцність перед обтисканням R_bp, арматуру відпускають з упорів. Арматура, відновлюючи пружні деформації, в умовах зчеплення з бетоном обтискує його (рис. 3.2, б).

Рис. 3.2. Способи виготовлення попередньо напружених залізобетонних конструкцій: а — натягання арматури на упори — принципова схема; б — готовий елемент; в — натягання арматури на бетон — принципова схема; г — готовий елемент; 1 — форма; 2 — арматура; 3 — упор; 4 — домкрат; 5 —затужавілий бетон; 6 — канал для пропуску арматури; 7 — анкер; 8 — канал, заповнений цементним розчином

Стержньову арматуру можна натягувати на упори електротермічним способом. Через арматуру пропускають електричний струм, нагріваючи таким чином до 300-350⁰С, і закріпляють на упорах. Арматура, вистигаючи, відновлює початкову довжину і натягується на упори. Далі процес аналогічний механічному.

Натягання арматури на бетон. Спочатку виготовляють бетонний або слабоармований елемент (рис. 3.2, в). Потім, при досягненні бетоном міцності, створюють в ньому попередні обтискувальні напруження. Напружувану арматуру пропускають через канали або пази, які залишають при бетонуванні конструкції, і натягають на бетон (рис. 3.2, г). При цьому способі напруження в арматурі контролюються після обтискання бетону.

Канали, що перевищують діаметр арматури на 5...15 мм, створюють за допомогою спіралей, гумових шлангів тощо, які після затужавлення виймають з бетону. Використовують також гофровані сталеві трубки, які залишають в бетоні. Зчеплення арматури з бетоном забезпечується за допомогою цементного розчину, який під тиском через залишені для цієї мети при бетонуванні відводи нагнітають в канал. Якщо напружувана арматура розташовується із зовнішньої сторони конструкції (кільцева арматура трубопроводів, резервуарів тощо), то навивання її з одночасним обтискуванням бетону здійснюють спеціальними навивальними машинами. У цьому випадку на поверхню конструкції після натягування арматури торкретуванням (під тиском) наносять захисний шар бетону.

Натягання арматури на упори використовують, як правило, при виготовленні ЗБК у заводських умовах. Натягання на бетон застосовують, головним чином, для великорозмірних конструкцій і при стикуванні частин таких конструкцій під час монтування.