ГлавнаяСтатьи

Общие сведения о железобетоне

Бетон хорошо сопротивляется сжатию и очень плохо воспринимает растягивающие напряжения. В то же время большинство элементов строительных конструкций, подверженных изгибающим нагрузкам, воспринимают напряжения сжатия в верхней своей части и напряжения растяжения — в нижней. Если материал, из которого изготовлен такой элемент, имеет равную прочность при сжатии и растяжении, то разрушение верхней и нижней зоны балки произойдет при равных напряжениях.

Совершенно другой характер будет носить разрушение балки, изготовленной из материала, прочность которого при сжатии и растяжении различна. Представим себе балку, аналогичную изображенной на рис. 2, но изготовленную, например, из бетона, и загрузим ее изгибающей нагрузкой Р. Так как прочность бетона при растяжении в 10-15 раз меньше прочности при сжатии, разрушение нижней растянутой зоны балки (образование трещин) произойдет значительно раньше разрушения верхней сжатой зоны. Появление трещин уменьшит рабочее сечение балки, трещины станут увеличиваться, что приведет к разрушению бетонной балки, хотя верхняя сжатая зона могла бы выдержать значительно большие сжимающие напряжения, чем возникающие при изгибе. Следовательно, бетон как хрупкий материал применять для изготовления изгибаемых элементов невыгодно, так как прочность его будет использована неполностью. Это существенно ограничивало применение бетона в строительстве, хотя по стоимости, долговечности и простоте изготовления бетон во многом превосходит другие материалы. Естественно поэтому, что строители изыскивали способ повысить сопротивляемость бетона растяжению и этим значительно расширить область применения этого эффективного строительного материала.

Рис. 1. Схема изгиба балки

Таким способом явилось армирование бетона сталью в местах, подверженных растяжению. Сталь обладает высокой прочностью при растяжении, бетон в. свою очередь хорошо сопротивляется сжатию. Следовательно, если в нижнюю растянутую зону бетонной балки (рис. 2) уложить стальные стержни, то растягивающие напряжения, возникающие при изгибе, будут восприняты сталью, а бетон воспримет напряжения сжатия в верхней зоне. Таким образом, железобетон представляет собой сочетание в одном материале свойств бетона и стали (старое название «железо»).

Возможность совместной работы в железобетоне двух крайнеразнородных по своим свойствам материалов определяется гледуюшими важнейшими факторами:
— бетон прочно сцепляется со стальной арматурой, чем обеспечивается полная монолитность железобетона;
— коэффициенты температурного расширения бетона и стали близки между собой;
— бетон предохраняет сталь от ржавления. В зависимости от способа армирования и состояния арматуры в бетоне различают железобетонные конструкции обыкновенные и предварительно напряженные.

Рис. 2. Схема изгиба железобетонной балки

К обыкновенным железобетонным конструкциям можно отнести балку, о которой говорилось выше. Однако такой обычный способ армирования не позволяет все же избежать появления трещин, так как бетон обладает крайне незначительной растяжимостью (менее 1-2 мм на 1 пог. м), тогда как сталь при таких же нагрузках растягивается в 5-6 раз больше бетона. Появление трещин существенно влияет на работу железобетона-увеличиваются прогибы, в трещины проникают влага и газы, которые вызывают коррозию арматуры.

Предупредить образование трещин в бетоне при эксплуатационных нагрузках можно предварительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению. В предварительно сжатом бетоне трещины появятся только в том случае, если растягивающие напряжения перерастут напряжения предварительного сжатия.

Сжатие бетона достигается предварительным напряжением (растяжением) арматуры.

По способу изготовления различают два вида предварительно напряженных конструкций. В первых предварительное наряжение арматуры производится до затвердения бетона, а во вторых — после приобретения бетоном определенной прочности.

Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура закрепляется на упоре и специальным приспособлением натягивается. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от напряжения и, сокращаясь, сжимает окружающий ее бетон.

К недостаткам стендового способа относится низкая механизация технологического процесса и вытекающая из этого высокая трудоемкость. В этом отношении конвейерный способ имеет большие преимущества, так как позволяет механизировать и автоматизировать все важнейшие технологические операции. Однако чрезвычайно высокие капитальные затраты и трудность перехода на выпуск новых типов изделий являются существенным недостатком конвейерного способа.

По технико-экономическим показателям поточно-агрегатный способ занимает среднее положение. При относительно небольших капитальных затратах и значительной механизации трудоемких процессов он позволяет легко перейти на выпуск новых изделий. Поточно-агрегатный способ положен в основу организации большинства отечественных заводов, имеющих производительность порядка 60-100 тыс. м3 сборного железобетона в год.

Наиболее производительным является изготовление изделий на прокатном стане. К недостаткам этого способа можно отнести ограниченность номенклатуры изделий (преимущественно выпускают ребристые плиты) и значительный расход цемента вследствие применения мелкозернистого бетона.

Приготовление бетонной смеси

Для изготовления сборных бетонных и железобетонных изделий применяют в зависимости от их назначения — тяжелый, легкий и теплоизоляционный бетоны. Требования, предъявляемые к бетонам, остаются теми же, что и к рассмотренным в главе «Бетоны». Однако для облегчения сборных железобетонных конструкций из тяжелого бетона их выполняют из. бетона марки не ниже 150, а не окаймленные ребрами жесткости тонкостенные сборные элементы (толщиной 40 мм и менее) -из бетона марки не ниже 200. Для изготовления предварительно напряженных конструкций следует применять бетон марки не ниже 200-300.

Изготовление арматуры

Арматура, поступающая в мотках, предварительно подвергается правке. Наиболее совершенна правка арматуры на специальных автоматических станках, которые одновременно производят несколько операций: очистку проволоки от окалины и ржавчины, правку, сплющивание (упрочнение стали) и резку стержней. Затем приступают к изготовлению сеток и каркасов обычно способом контактно-точечной сварки: через

два пересекающихся стержня пропускают электрический ток и сильно при этом прижимают стержни. В месте контакта стержней происходит быстрый нагрев металла выше температуры его плавления, и стержни свариваются. Применение электрического тока большой силы (несколько десятков тысяч ампер) позволяет провести процесс контактной сварки за доли секунды. Арматура периодического профиля и круглая диаметром более 16 мм поступает в виде стержней длиной от 7 до 12 ж. В этом случае правка не требуется, нЪ для уменьшения отходов стали стержни предварительно стыкуются в ленты длиной до 40 м, а затем разрезаются на детали заданной длины. Соединяют стержни при помощи стыковой сварки, принципиально не отличающейся от точечной. При изготовлении предварительно напряженных конструкций натяжение арматуры производят механическим (при помощи гидравлических домкратов) или электротермическим способом. Электротермический способ основан на свойстве металла разогреваться при пропуске через него электрического тока и увеличиваться в длине при нагревании, а при охлаждении — уменьшаться. Если разогретый стержень арматуры закрепить по концам, то при охлаждении он останется растянутым (напряженным), так как длина закрепленного стержня в холодном состоянии будет равна длине горячего стержня. Электротротермический метод натяжения арматуры эффективнее механического: он не требует сложного натяжного оборудования.

Рис. 3. Схема станка для правки арматурной стали: 1 — правильный барабан, 2 — подающие ролики, 3 — ножи, 4 — приемное устройство

Формование изделий

Процесс формовки бетонных и железобетонных изделий складывается из подготовки форм (очистка, смазка, сборка), укладки в формы арматуры, укладки бетонной смеси и ее уплотнения.

При стендовом способе изделия изготовляют на стендах, в матрицах или в кассетах. Стенд (рис. 4) представляет собой железобетонную отшлифованную площадку с постоянными или переносными ограждениями. Эти ограждения образуют секции, равные размеру будущего изделия.

Процесс формования на стенде и в матрице заключается в следующем.

Рис. 4. Стенд для изготовления железобетонных изделий: 1 — натянутая арматура, 2 — формовочная линия, 3 — разделительные стенки

В смазанную матрицу или стенд укладывается арматурный каркас, а затем — бетонная смесь. Уплотнение бетонной смеси производят глубинными и поверхностными вибраторами. Матрица (рис. 5) представляет собой стационарную преимущественно железобетонную форму.

Кассета (рис. 6) представляет собой вертикальную форму с несколькими (8-12) отсеками, ограниченными металлическими или железобетонными стенками. Между каждым отсеком устраиваются специальные емкости 2, по которым пропускается пар для прогрева бетона. Стенки отсеков раздвижные, что необходимо для распалубки изделий.

При поточно-агрегатном способе формовка изделий осуществляется в переносных металлических или металло-железобетонных формах. Форма с арматурным каркасом устанавливается на виброплощадку, затем в нее подается бетонная смесь и включается вибратор площадки. Под действием

Рис. 5. Матрицы для изготовления железобетонных изделий

Рис. 6. Кассеты для изготовления железобетонных изделии: 1 — отсеки для формования изделий, 2 — отсеки для подачи пара

Рис. 7. Прокатный стан для изготовления железобетонных изделий

При стендовом способе изделия прогреваются через стенки матрицы или стенда паровыми, водяными или электрическими приборами.

При поточно-агрегатном способе применяют пропарочные камеры периодического действия и автоклавы.

При конвейерном способе тепловлажностная обработка осуществляется в трехъярусных тоннельных камерах непрерывного действия.

Операцией пропаривания технологический процесс производства изделий заканчивается. После распалубки, пройдя технологический контроль, изделия поступают на склад готовой продукции.

При техническом контроле качества железобетонных изделий проверяется их соответствие рабочим чертежам или техническим условиям (ТУ) и ГОСТ в отношении:
— формы и размеров;
— внешнего вида и качества отделки поверхности; прочности;
— качества арматуры и ее размещения.

Проверяются такие физико-механические свойства некоторых изделий, (если это указано в ТУ): объемный вес, морозостойкость стеновых блоков, водонепроницаемость водопроводных труб и т. п.

Для” проверки формы и размеров изделий, прочности, качества арматуры и ее размещения от каждой партии отбирается определенное количество изделий, устанавливаемое ТУ. На основании оценки качества отобранных изделий оценивается качество всей партии.

На каждую отгружаемую партию изделий отдел технического контроля завода составляет паспорт, в котором указывается:
— наименование и адрес завода-изготовителя;
— номер паспорта (карты);
— наименование изделий по ГОСТ или ТУ (техническим условиям) и условное обозначение изделий (индекс);
— номер ГОСТ или ТУ;
— количество изделий в партии;
— дата изготовления и приемки ОТК и номер браковщика отпускная прочность бетона в процентах от проектной прочности в момент приемки.

Каждое изделие должно иметь хорошо видимую маркировку, выполненную несмываемой краской при помощи штампов.

На штампе указывается: марка завода-изготовителя; паспортный номер изделия; индекс и сорт изделия; номер браковщика отк.

Изделия, у которых верх трудно отличим от низа или несимметрична арматура (плиты, прямоугольные балки), должны быть снабжены надписью «верх» или другими знаками.



Читать далее:
Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалы
Асфальтовые и дегтевые растворы и бетоны
Дегти и пеки
Природные битумы
Битуминозные материалы
Неорганические теплоизоляционные материалы
Органические теплоизоляционные материалы
Асбестоцементные изделия
Материалы и изделия на основе магнезиальных вяжущих веществ
Изделия на основе гипса



Ваш отзыв