Попередньо-напружений бетон - як зробити ремонт квартири самостійно

Попередньо-напружений бетон виходить при спільній дії бетону і високоміцної сталі, яка попередньо напружується. Застосовувана для цього сталь називається попередньо напруженого сталлю, а призначений для попереднього напруження арматурний елемент називається напружує елементом. Попереднє напруження виникає, коли напружувані елементи натягуються і в напруженому стані зв'язуються з бетоном. При цьому всередині конструкції виходить стиск, яке забезпечує жатое стан всього перерізу конструкції. Конструкції попередньо напружуються переважно в поздовжньому напрямку. У попередньо-напружених бетонних конструкціях крім напруженої арматури потрібно ще й арматура зі звичайної пруткової стали, яка називається ненапрягаемой або допоміжної арматурою.

У попередньо напружених бетоні згідно DIN 1045 розрізняються кілька видів. Різниця полягає в ступені напруження, за часом напруги і з вигляду зв'язку між напружує елементом і бетоном. Розрізнюваними ознаками є величина напружуваного зусилля і техніка попереднього напруження.

Принцип попередньо-напруженого бетону

Принцип попередньо-напруженого бетону заснований на тому, щоб в бетоні під навантаженням створити стиснення там, де під навантаженням мало б виникнути розтягнення. При цьому міцності будівельних матеріалів можуть бути використані повністю. Це дозволяє застосовувати менші перетину елементів і мати менші навантаження від власної ваги, ніж при звичайному залізобетоні, в якому на основі зв'язку між арматурою і бетоном в розтягнутій зоні перерізу при зростаючому прогині можуть виникнути тріщини (рис. 1).

Мал. 94. Поведінка залізобетонних і пред-ньо-напружених бетонних конструкцій під навантаженням

Під корисним навантаженням все перетин буде працювати на стиск. Тому в розтягнутій зоні конструкції в бетоні буде утворюватися тріщин. Шляхом установки напружує елемента в перерізі можна по-різному впливати на власне напружений стан конструкції.

По виду установки напружених елементів розрізняють позацентровий і центральне попереднє напруження. При відцентровому пред-напрузі в розтягнутій зоні конструкції, що працює, наприклад, на вигин, виникає таке велике попереднє напруження, яке буде дорівнює тому розтягуючому напрузі, яке могло б мати місце в майбутньому при дії корисного навантаження (рис. 2). Таким чином, під дією цієї корисного навантаження не виникатиме розтягнення, а станеться зниження стискаючого навантаження. При центральному попереднього напруження напружувані елементи розташовуються по осі центру ваги перерізу (рис. 3). При цьому по всьому перетину виникає рівномірне зусилля стиснення. Під дією корисного навантаження в розтягнутій зоні балки стискуюче зусилля знижується повністю або частково, а в стислій зоні створює негативний стискуюче зусилля.

Мал. 2. Позацентрено попереднє напруження

Мал. 3. Центральне напруження

Позацентровий напруження вимагає, на противагу центральному, менше зусилля напруги і застосовується, як правило, в зігнутих елементах. Положення напружених елементів повинно відповідати епюрі згинальних моментів (рис. 4).

Мал. 4. Розташування напружуваного елемента в двопрогонової балці

Центральне напруження обмежується конструкціями, у яких моменти не мають певного напряму, як, наприклад, в залізобетонних щоглах внаслідок змінної у напрямку навантаження.

Види попередньо напруженого бетону

По виду зв'язку і за часом напруги напружуваного елемента згідно DIN 1045 розрізняють між попереднього напруження з негайною зв'язком, попередньо напружених з подальшою зв'язком, попередньо напружених перед твердением бетону на натяжній стенді і попереднього напруження після затвердіння бетону з подальшою зв'язком. (В українській практиці розрізняються два види попереднього напруження, які називаються попереднього напруження на бетон і попереднього напруження на упори).

Напруга перед твердением бетону (напруга на упори).

Цей метод вимагає особливих пристосувань, таких, як, наприклад, натяжна стенд. Натяжні стендом називається установка, яка складається з двох несдвігаемих упорів і напружує домкрата (рис. 5). Напружувані елементи або напружена дріт разом з ненапружуваною арматурою встановлюються в опалубку і напружуються. Вони розташовуються, як правило, прямолінійно. Після цього можна робити бетонування, причому між бетоном і напруженим елементом виникає безпосередній зв'язок. Бетон повинен відповідати класу міцності не менше С30 / 37. Після твердіння бетону і набору розрахункової міцності анкеровка напружених елементів звільняється, при цьому напружує зусилля передається бетону. Цей метод застосовується на бетонних заводах для серійного виробництва балок. Він називається також напругою на стенді з негайною зв'язком.

Мал. 5. Попереднє напруження на стенді

Напруга після затвердіння бетону з подальшою зв'язком (напруга на бетон).

Цей метод застосовується, як правило, для виготовлення попередньо напружених конструкцій на будівельному майданчику. Напружуючі елементи прокладаються в спеціальних трубах, службовців каналами ковзання (рис. 6). Після цього можна бетонувати, причому бетон повинен відповідати класу міцності не менше С25 / 30. Спосіб роботи при установці напрягающих елементів залежить від умов на будмайданчику і від положення напружуваного елемента. Більш короткі напружують елементи можуть встановлюватися разом з ненапружуваною арматурою, а довгі напружують елементи встановлюються після установки ненапрягаемой арматури.

Мал. 6. Попереднє напруження з подальшою зв'язком (на бетон)

Крім того, є можливість напружену арматуру заводити в забетоновані канали після затвердіння бетону (рис. 7). При цьому говорять про підключення напруженої арматури. Коли бетон досягне певної міцності, напружують елементи за допомогою гідравлічних пресів натягуються і потім закріплюються (табл. 1). Після напруги і закріплення на бетоні Кожухова труба каналу запресовується розчином. При цьому виникає зв'язок між бетоном і напружує елементом. Для зображення напрягающих елементів в арматурних кресленнях застосовуються символи згідно DIN 1356-10 (рис. 8).

Мал. 7. Попередньо виготовлені канали - кожухові труби

Мал. 8. Зображення напрягающих елементів

Таблиця 1. Мінімальні міцності бетону fcmj [МН / м 2] при попередньому напруженні

Будівельні матеріали

Використання властивостей бетону і сталі до допустимого рівня напруги вимагає застосування високоякісних будівельних матеріалів.

Для виготовлення бетону можуть застосовуватися всі нормальні цементи класів міцності 42,5 і 52,5, а також Портланд і доменний портландцемент класу міцності 32,5. Склад і гранулометричний склад заповнювача повинні бути визначені при випробуваннях на відповідність. Зерна заповнювача і вода замішування повинні бути вільні від шкідливих домішок. Значення w / z необхідно тримати якомога нижче. Добавки до бетону можуть застосовуватися тільки тоді, коли вони допущені до застосування для переднапруженого бетону в випробувальному сертифікаті.

При застосуванні переднапруженого бетону особливі вимоги пред'являються до твердненню бетону. Ними є висока міцність на стиск і мала схильність до усадкам і повзучості. Причиною усадки є висихання молодого бетону. Величина усадки в значній мірі залежить від водосодержания бетону, від вологості повітря і від розмірів конструкції. Повзучість бетону настає під тривало діючої навантаженням. Величина повзучості особливо залежить від розмірів конструкції, від ступеня твердіння бетону і від навантаження. Усадка і повзучість є причиною укорочення конструкції, яка повинна враховуватися при напрузі конструкції.

Як напружувана стали для напрягающих елементів (рис. 9) може застосовуватися тільки сталь, для якої є допуск будівельного нагляду. Так як напружують елементи служать для створення попереднього напруження в бетоні, то напружувані стали повинні мати особливі властивості, як, наприклад, дуже високу міцність на розтягнення і хороше зчеплення з бетоном.

Мал. 9. Напружуючі елементи

Розчин для запресовування служить при попереднього напруження з подальшою зв'язком для забезпечення зв'язку і в якості корозійного захисту.

Він запресовується в труби каналів таким чином, щоб порожнечі між попередньо напруженого арматурою і між попередньо напруженого арматурою і стінкою каналу були повністю заповнені. Це вимагає застосування розчину, який володіє достатньою плинністю і не осідає при запрессовивании. Затверділий розчин повинен мати міцність не менше 30 МН / м2, а також бути щільним і, крім того, морозостійким. Як розчин для запресовування застосовується водоцементне суміш зі значенням w / z ≤ 0,4, з допущеними для попередньо напруженого бетону добавками, наприклад ЄП.

напружує елемент

Сталеві елементи, які служать для створення попереднього напруження в конструкції, називаються напружує елементами. Напружувана сталь зі зв'язком, яка забезпечується відразу, забетонують без кожухових каналів.

При попередньому напрузі з подальшою зв'язком напружена сталь повинна заводитися в кожухові канали. Розрізняють напружують елементи з окремих стрижнів і з пучків. Пучки можуть готуватися з гладких або з ребристих дротів або з пасом. Напружувана сталь повинна бути чистою і вільною від шкодить іржі і не повинна бути мокрою. Тому виготовлення готових напрягающих елементів повинно проводитися в критих цехах.

Кожухові канали виготовляються з хвилястою сталевої бляхи. Через хвилеподібною форми поверхні забезпечується хороша жорсткість труби і хороший зв'язок з бетоном конструкції, а також можливість на стиках нагвинчувати з'єднувальні муфти. Кожухові труби повинні бути щільними, щоб всередину не могло потрапити цементне молоко при бетонуванні конструкції. Вони не повинні згинатися або отримувати інші пошкодження при заповненні опалубки бетоном. Для того щоб при подальшому запрессовивании каналу розчином з нього міг виходити повітря, в довгі напружують елементи повинні вбудовуватися трубочки для воздухоотведенія.

Заанкерування служать як для закріплення напружених дротів, так і для передачі напрягающих зусиль на бетон конструкції. Розрізняють напружують анкери та міцні (глухі) анкери. Тоді як глухі анкери просто тримають напружувану сталь на бетоні (рис. 11), напружують анкери використовують для напруги і анкерування напруженої арматури. Напружуючі анкери, звані також напружує головками, складаються, як правило, з анкерної плити і тіла анкера (рис. 10). Анкерная плита закриває з боку бетону через перехідний штуцер Кожухова трубу каналу. Тіло анкера влаштовано таким чином, що кінці напруженої арматури після натягу можуть утримуватися. У разі пучкових напрягающих елементів анкерная плита має пристосування для розпирання напруженої сталі. Часто застосовуються пристосування для заанкерування - це різьбове заанкеріваніе, заанкеріваніе розклиненням і петлеве заанкеріваніе. Заанкеріваніе при великих зусиллях напруги вимагає застосування спіральнонавівние арматури в районі передачі зусиль. При цьому зусилля розподіляються і підвищується зв'язок арматури з бетоном.

Мал. 10. Напрягаемй анкер

Мал. 11. Міцний (глухий) анкер

попереднє напруження

Під попереднім напруженням розуміють передачу напружуваного зусилля і заанкеріваніе решт стрижнів через напружує анкер на затверділому бетоні. Попереднє напруження в попередньо напружених бетоні з подальшою зв'язком може відбуватися тільки тоді, коли бетон придбає певну міцність (див. Табл. 1). Напруження передається за певною програмою. Про процес попереднього напруження складається протокол попереднього напруження.

Пристосування для попереднього напруження Для натягу напруженої арматури застосовуються майже виключно гідравлічні напружують преси (рис. 12). При натягу напружує зусилля і шлях натягу повинні бути точно вимірюваними. Як плоскостісопротівленія для пресів служать анкерні плити напрягающих елементів. Зусилля преса має бути погоджено з напружує зусиллям напружує елемента, видом передачі зусилля на його поперечний переріз і видом його заанкерування.

Мал. 12. Гідравлічний прес для натягу арматури

процес натягу

Попереднє напруження повинно відбуватися таким чином, щоб зусилля стиснення по всьому перетину бетону рівномірно збільшувалися. Тому напружують елементи напружуються один за іншим в послідовності, зазначеної в програмі напруги.

Напруження проводиться ступінчасто. Якщо досягнуто повне зусилля попереднього напруження, то кінці стрижнів утримуються на місцях анкерування, і після цього кожухові труби запресовуються розчином.

Запресовування повинна відбуватися якомога швидше за умовами захисту від корозії. Необхідно стежити за тим, щоб температура в Кожухова трубі і в навколишньому бетоні конструкції не була нижче +5 ° С. Процес запресовування повинен проводитися з одного боку безперервно і без перерв. Перед запрессовкой канал напруженої арматури промивається водою і продувається стисненим повітрям. За допомогою запресовуються насоса розчин під невеликим тиском повільно і рівномірно подається прямо з міксера чи розчинозмішувачі по насосному шлангу через запрессовочное отвір в Кожухова канал. Запрессовочное отвір, як правило, знаходиться в анкерної плиті напружуваного елемента. Через трубочки для видалення повітря, які в більшості розташовані у верхній частині напружуваного елемента, можна спостерігати процес запрессовки. Отвори для видалення повітря будуть закриватися, коли розчин просунувся досить далеко. Якщо розчин виходить з отворів для видалення повітря на протилежному кінці напружуваного елемента при однаково залишається консистенції, то процес запрессовки може бути закінчено.

Переваги попередньо-напруженого бетону

Попередньо-напружений бетон являє собою подальший розвиток залізобетону. У залізобетоні внаслідок малої міцності бетону на розтяг можуть бути тільки частково використані властивості бетону і сталі. У той же час в попередньо напружених бетоні вони використовуються повністю. Якщо порівнювати між собою залізобетон і переднапружений бетон, то переднапружений бетон більш кращий для конструкцій великих прольотів. Економічність попередньо-напруженого бетону заснована на більш високої несучої здатності його при одночасній економії матеріалів. Його перевага в будівельно-технічній галузі - це малі деформації будівельних конструкцій, відсутність тріщин в бетонних поверхнях і пов'язана з цим захист від корозії. Без попереднього напруження не можна виготовити економічні стрункі великопрогонові конструкції і споруди, наприклад, в будівництві мостів (рис. 13) і в збірному будівництві.

Мал. 13. Пролітна будова і плита проїжджої частини