ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Железобетон и железобетонные изделия

1 2 34

Общие сведения

Бетон имеет недостаток, присущий всем каменным как природным, так и искусственным материалам, он хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. Прочность бетона на растяжении составляет всего около 1/10….1/15 его прочности на сжатие. Чтобы повысить прочность бетонных конструкций на растяжение и изгиб, в бетон укладывают стальную проволоку или стержни, называемые арматурой. Арматура в переводе с латинского означает «вооружение», т. е. стальная арматура как бы вооружает, укрепляет бетон. Армированный стальными стержнями бетон называют железобетоном.

Железобетон - материал, в котором сталь и бетон работают совместно, помогая друг другу. Это объясняется следующим. Бетон при твердении на воздухе уменьшается в объеме, плотно охватывая арматуру. Прочность сцепления арматуры с бетоном достигает больших значений. Сцепление стали с бетоном не нарушается и при сильных перепадах температуры, так как коэффициенты теплового расширения стали и бетона почти одинаковы. Хорошее сцепление стали с бетоном приводит к тому, что под нагрузкой эти два материала работают как одно целое.

Смысл армирования можно пояснить на элементах, работающих на изгиб (балках, ригелях). В таких элементах часть поперечного сечения элемента подвергается сжатию, а другая — растяжению. Если балку изготовить из неармированного бетона, то вследствие низкой его прочности на растяжение (1...4 МПа) уже под небольшой

Рис.1 Неармированная бетонная (а) и армированная железобетонная (б) балки: 1- арматура

нагрузкой бетон в растянутой зоне растрескивается (рис. 1. а) и балка разрушится. Если же в растянутую зону ввести стальную арматуру, то она примет на себя растягивающие напряжения (прочность стали при растяжении более 200 МПа), и балка, хотя на ней могут появиться трещины, не разрушится даже при больших нагрузках (рис. 1, б). В ряде случаев армируют элементы, работающие и на сжатие (колонны, сваи), так как и на сжатие, сталь в 5.. .10 раз прочнее бетона.

Причиной, почему арматура принимает на себя большую часть нагрузки, является различие в модулях упругости стали 2 • 10⁵ МПа и бетона (2...3) • 10⁴ МПа. Из-за того, что модуль упругости стали в 10 раз выше модуля упругости бетона, при нагружении железобетонного элемента сталь и бетон получают одинаковые деформации, но напряжения в них в соответствии с законом Гука будут разные. В стали они будут в 10 раз выше, чем в бетоне. Иными словами, можно сказать, что 2 см² сечения стали заменяет 10 см² бетона.

Бетон благодаря своей плотности и водонепроницаемости, с одной стороны, и щелочной реакции цементного камня в бетоне, с другой, защищает сталь от коррозии. Кроме того, бетон как сравнительно плохой проводник теплоты защищает сталь от быстрого нагрева при пожарах. Стальные конструкции при пожаре быстро нагреваются, сталь размягчается, и вся конструкция начинает деформироваться даже под собственным весом. В железобетонных конструкциях стальная арматура защищена от огня слоем бетона. Так, опыты показали, что при температуре поверхности бетона1000 °С арматура, находящаяся на глубине 50 мм, через 2 ч нагреется лишь до 500 °С.

В современном строительстве большую популярность приобретает напряженно - армированный бетон.

Прочность бетона на растяжение в 10.. .20 раз ниже, чем на сжатие. В железобетоне этот недостаток устраняют введением в растянутую зону арматуры. Однако вследствие малой растяжимости бетона в растянутой его зоне возникают трещины, после чего всю нагрузку воспринимает только арматура. Пока ширина трещины менее 0,1...0,2мм (так называемые волосяные трещины), они не опасны с точки зрения сцепления арматуры с бетоном и коррозии арматуры.

При применении для армирования высокопрочных сталей полное использование их прочности сопровождается относительно большим удлинением арматуры, что приводит к сильному растрескиванию бетона, а это, в свою очередь,— к коррозии арматуры из-за обнажения ее поверхности. Отсюда следует, что при обычном способе армирования применение высокопрочной арматуры нерационально. При армировании такой арматурой применяют метод предварительного натяжения арматуры.

Сущность этого метода состоит в том, что до загрузки железобетонной конструкции полезной нагрузкой ее арматуру растягивают наподобие резинового жгута; упором при этом служит бетон. Естественно, что чем сильнее растянута арматура, тем больше будет сжат бетон. Когда же к конструкции будет приложена полезная нагрузка, напряжения от нее, возникающие в растянутой зоне бетона, частично компенсируются предварительно созданными сжимающими напряжениями. Поэтому в растянутой зоне бетона не возникнут трещины, а предварительно напряженная арматура получит от нагрузки дополнительное напряжение и ее высокая прочность будет реализована в большой степени.

В настоящее время применяют два способа получения напряженно-армированного бетона. Один из них заключается в том, что арматуру натягивают и закрепляют на специальных анкерах, а затем укладывают бетон. После того как бетон достаточно затвердеет, арматуру освобождают и она, сжимаясь, сжимает бетон. Другой способ: в бетоне оставляют специальные каналы для напрягаемой арматуры. После затвердевания бетона арматуру вводят в каналы и натягивают, используя в качестве опоры затвердевший бетон. При этом в бетоне возникают сжимающие напряжения. После натяжения арматуры каналы заполняют цементном раствором.

Наряду с силовым (механическим) натяжением арматуры применяют электротермический способ, натяжения, а также химический при применении напрягающегося цемента.

В предварительно напряженных железобетонных конструкциях более полно используется прочность стали и бетона, поэтому уменьшается масса изделий. Кроме того, предварительное обжатие бетона, препятствует образованию трещин, повышает его долговечность и непроницаемость.

В зависимости от способа изготовления железобетонные конструкции могут быть монолитными,, сборными и сборно-монолитными.

Монолитными называют железобетон, изготовляемый непосредственно на строительной площадке. На месте возведения конструкции устанавливают опалубку. Назначение опалубки – придать бетонной смеси при её укладке форму будущей конструкции. Опалубку выполняют из дерева, фанеры, стали или различных их комбинаций. Обычно применяют разборно-переставную опалубку из мелких или крупных щитов.

Для возведения высоких сооружений применяют скользящую или подъёмно-переставную опалубку. Когда бетон, уложенный в скользящую опалубку, достаточно затвердеет, опалубку вместе с рабочими подмостями двигают вверх и цикл повторяют.

В опалубку укладывают арматуру, а затем бетонную смесь. Бетонную смесь уплотняют глубинными или поверхностными вибраторами, навешиваемыми на опалубку.

Опалубку снимают по достижении бетоном достаточной прочности, чаще всего через 7….10 дней.

При правильной организации труда скорость строительства из монолитного бетона не уступает скорости монтажа из сборных элементов.

Сборные железобетонные изделия и конструкции (сборный железобетон) представляют собой крупноразмерные железобетонные элементы, изготовляемые на заводе или полигоне домостроительного комбината. Основное преимущество таких конструкций — высокомеханизированные и автоматизированные методы их изготовления; на строительной площадке эти элементы только монтируют, что резко сокращает сроки строительства, повышает производительность труда.

Сборно-монолитные конструкции представляют собой заранее изготовленные сборные элементы и дополнительно уложенные на месте строительства монолитный бетон (бетон омоноличивания) и арматуру. После приобретения монолитным бетоном прочности такая конструкция работает как единое целое, в случае обеспечения надежного сцепления нового и старого бетона.

Конструктивное сочетание сборных элементов и монолитного бетона во многих случаях является экономически выгодным, так как сборно-монолитные конструкции, объединяя достоинства тех и других, лишены некоторых их недостатков. Для возведения сборно-монолитных конструкций в отличие от монолитных не требуется специальной опалубки, подмостей и лесов. Поэтому монолитный бетон сборно-монолитных конструкций дешевле бетона монолитных конструкций, а также пропаренного бетона сборных элементов. В сборных элементах сборно-монолитных конструкций весьма эффективно применение предварительно напряженной высокопрочной арматуры. Установкой дополнительной арматуры в опорных участках монолитного бетона легко обеспечивается неразрезность соединений элементов.

Способы производства железобетонных изделий

Сборные железобетонные изделия и конструкции изготавливают на заводах, полигонах и специальных предприятиях. Производство может быть организованно двумя принципиально отличными способами: поточным в перемещаемых формах или на перемещаемых поддонах; стендовым в стационарных (неперемещаемых ) формах.

Независимо от способа производства технология их изготовления включают следующие основные производственные операции: подготовка составляющих материалов; приготовление бетнной смеси; изготовление арматуры; армирование и укладка бетонной смеси; формование изделий; твердение изделий обычно в условиях тепловлажностной обработки.

При поточном способе все технологические операции (очистка и смазка форм, армирование, формование, твердение, распалубка) выполняются на специализированных постах, которые оборудованы стационарными машинами и установками, образующими поточную технологическую линию. Формы с изделиями последовательно перемещаются по технологической линии от поста к посту. Поточный способ изготовления сборных железобетонных конструкций может быть поточно-агрегатным и конвейерным

При поточно-агрегатном способе формы и формуемые изделия перемещают от поста к посту краном с интервалом времени, зависящим от длительности операции на данном посту, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (твердение изделий в пропарочных камерах). Поточно-агрегатный способ использует на заводах средней мощности (с годовой производительностью около 60-100 тыс. м³ изделий), в особенности при выпуске изделий широкой номенклатуры.

Конвейерный способ применяют на заводах большой мощности при выпуске однотипных изделий. При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т.е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определенное время (например, через 15 мин), необходимое для выполнения самой длительной операции.

При стендовом способе производства в отличие от поточно-агрегатного и конвейерного сборные конструкции изготовляют в стационарных формах. Изделия в процессе их изготовления и до затвердевания бетона остаются на месте, в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций последовательно перемещается от одной формы к другой. Стендовый способ применяют при изготовлении изделий большого размера (ферм, балок и т.п.) для промышленного, мостового и гидротехнического строительства. Для формования изделий сложной конфигурации (лестничных маршей, ребристых плит и т.п.) применяют матрицы, т.е. железобетонные формы, воспроизводящие отпечаток ребристой поверхности изделия.

Кассетный способ — вариант стендового способа, основой которого является формование изделий в стационарно установленных кассетах, состоящих из нескольких вертикальных металлических форм-отсеков. В форму закладывают арматурный каркас и заполняют ее бетонной смесью. Тепловую обработку производят контактным обогревом через стенки форм. После тепловой обработки стенки форм раздвигают и изделия вынимают мостовым краном. Кассетным способом изготовляют плоские изделия (панели перекрытий, стеновые панели и т. п.). Этот способ благодаря вертикальному расположению форм экономит производственные площади.

1 2 34