Железобетон

Особенности заводского производства

При проектировании железобетонных элементов пре­дусматривают возможность высокопроизводительного из­готовления их на специальных заводах и удобного мон­тажа на строительных площадках путем выбора опти­мальных габаритов, экономичных форм сечения, рациональных способов армирования. Конструктивное решение элементов и технология заводского изготовле­ния находятся в тесной взаимосвязи. Элементы, конст­рукция которых допускает их массовое изготовление на заводе или на полигоне с использованием высокопроиз­водительных машин и механизмов без трудоемких руч­ных операций, являются технологичными. Производство сборных железобетонных элементов ведется по нес­кольким технологическим схемам.

Конвейерная технология. Элементы изготовляют в Формах, установленных на вагонетках и перемещаемых по рельсам конвейера от одного агрегата к другому. По мере передвижения вагонетки последовательно выполня­ют необходимые технологические операции: установку арматурных каркасов, натяжение арматуры предвари­тельно напряженных элементов, установку вкладышей- пустотообразователей для элементов с пустотами, уклад­ку бетонной смеси и ее уплотнение, извлечение вклады­шей, термовлажностную обработку изделия для ускоре­ния твердения бетона. Все формы-вагонетки переме­щаются с установленным принудительным ритмом. Высокопроизводительная конвейерная технология при­меняется на крупных заводах при массовом выпуске элементов относительно малой массы.

Поточно-агрегатная технология. Технологические опе­рации производят в соответствующих отделениях заво­да, а форма с изделием перемещается от одного агрега­та к другому кранами. Технологический ритм перемеще­ния форм заранее не установлен и не является принуди­тельным.

Стендовая технология. Ее особенность состоит в том, что изделия в процессе изготовления и тепловой обработ­ки остаются неподвижными, а агрегаты, выполняющие необходимые технологические операции, перемещаются вдоль неподвижных форм. Стенды оборудованы пере - ижными кранами, подвижными бетоноукладчиками, а акже вибраторами для уплотнения бетонной смеси, лементы изготовляют в гладких или профилированных рмах (матрицах или кассетах). По стендовой техно - огии изготовляют крупноразмерные и предварительно апряженные элементы промышленных зданий (фермы, алки покрытий, подкрановые балки, колонны и др.).

При изготовлении плит перекрытий и панелей стен 'ражданских зданий широко применяется кассетный :пособ. Элементы изготовляют на неподвижном стенде в ^пакете вертикальных металлических кассет, вмещающем ^одновременно несколько панелей. Сборка и разборка Ікассет механизированы. Арматурные каркасы размером На панель устанавливают в отсеках кассеты. Бетониру - |от подвижной бетонной смесью, подаваемой пневмати­ческим транспортом по трубам. Благодаря формова­нию изделий в вертикальном положении поверхность |плит и панелей получается ровной и гладкой.

При вибропрокатном способе плиты перекрытий и Панели стен изготовляют на непрерывно движущейся ^іенте, гладкая или рифленая поверхность которой слу­жит формой изделия. После укладки арматурного кар­каса бетонная смесь, поданная на ленту, вибрируется и уплотняется с помощью расположенных сверху валков. Последовательно прокатываемые изделия, укрытые свер­ху и подогреваемые снизу, за время перемещения по ленте (в течение нескольких часов) набирают необходи­мую прочность и после охлаждения на стеллажах транс­портируются на склад готовой продукции. Технологиче­ские операции подчинены единому ритму — скорости движения формующей ленты.

Изготовить весь комплекс сборных изделий, необхо­димых для возведения здания, по одной технологической схеме нельзя. Поэтому на заводах сборных железобетон­ных изделий одновременно используют несколько техно­логических схем. Разработка новых прогрессивных кон­струкций в ряде случаев вызывает необходимость со­вершенствования технологической схемы или создания новой технологии, что, в свою очередь, может потребо­вать определенного приспособления конструкции к тех­нологическим требованиям.

Сущность предварительно напряженного железобетона и способы создания предварительного напряжения

Предварительно напряженными называют такие же^ лезобетонные конструкции, в которых до приложения^ нагрузок в процессе изготовления искусственно создают^ ся значительные сжимающие напряжения в бетоне пу-І тем натяжения высокопрочной арматуры. Начальный сжимающие напряжения создаются в тех зонах бетона| которые впоследствии под воздействием нагрузок испы-i тывают растяжение. При этом повышается трещиностой - кость конструкции и создаются условия для применения высокопрочной арматуры, что приводит к экономии ме­талла и снижению стоимости конструкции.

Удельная стоимость арматуры г), равная отношению ее цены Ц (руб/т) к расчетному сопротивлению Rs, сни-* жается с увеличением прочности арматуры (рис. 1.26, а). Поэтому высокопрочная арматура значительно выгоднее горячекатаной. Однако применять высокопрочную арма­туру в конструкциях без предварительного напряжения нельзя, так как при высоких растягивающих напряже­ниях в арматуре и соответствующих деформациях удли­нения в растянутых зонах бетона появляются трещины значительного раскрытия, лишающие конструкцию не­обходимых эксплуатационных качеств.

Сущность предварительно напряженного железобе­тона в экономическом эффекте, достигаемом благода­ря применению высокопрочной арматуры. Кроме того, высокая трещиностойкость предварительно напряженно­го железобетона повышает его жесткость, сопротивление динамическим нагрузкам, коррозионную стойкость, дол­говечность.

В предварительно напряженной балке под нагрузкой (рис. 1.26,6) бетон испытывает растягивающие напря­жения только после погашения начальных сжимающих напряжений. При этом сила FCrc, вызывающая образо­вание трещин или ограниченное по ширине их раскры­тие, превышает нагрузку, действующую при эксплуата­ции г Ser- С увеличением нагрузки на балку до предель­ного разрушающего значения Fu напряжения в арматуре и бетоне достигают предельных значений. В аналогичной балке без предварительного напряжения (рис. 1.26, в) Нагрузка FCRc<Fsert но разрушающая нагрузка Fu для

200 400 600 800Rs--WOO МПа

6) F I

5) F F

7 j_

1 L

Выгиб/

Рис. 1.26. К анализу работы йредварительно напряженных элементов

Ш

'T

А — диаграмма относительной стоимости арматурных сталей; б — предварительно напряжен­ная балка; в — балка без пред­варительного напряжения; г — Диаграмма нагрузка Р — про­гиб /

Рис. 1.27. Способы создания предварительного напряжения

Обеих балок близка по значению, поскольку пре­дельные напряжения в арматуре и бетоне этих

Балок одинаковы. !

Таким образом, железобетонные предварительно на­пряженные элементы работают под нагрузкой без тре­щин или с ограниченным по ширине их раскрытием {Fser<FCrc<FИ), в то время как конструкции без пред­варительного напряжения эксплуатируются при наличии Трещин (FCrc<FSer<Fu) и при больших значениях про­гибов (рис. 1.26, г). В этом различие конструкций пред­варительно напряженных и без предварительного напря­жения с вытекающими отсюда особенностями их рас­чета," конструирования и изготовления.

В производстве предварительно напряженных эле­ментов возможны два способа создания предваритель­ного напряжения: натяжение на упоры и натяжение на

А — натяжение на упоры — принципиальная схема; б — го­товый элемент; в — натяжение на упоры прн непрерывном ар­мировании; г — натяжение на бетон — принципиальная схема; Д — готовый элемент; 1 — фор­ма; 2—арматура; <3 —упор; 4 — домкрат; 5 — затвердевший бетон; 6 — поддон; 7 — шты­ри поддона; 8 — трубки; 9 — Зажим; 10 — канал; 11 — ан­кер; 12 —заннъецированный ка­нал

Бетон. При натяжении на упоры до бетонирования эле­мента арматуру заводят в форму, один конец ее закреп­ляют в упоре, другой натягивают домкратом или другим приспособлением до заданного контролируемого напря­жения (рис. 1.27, а). После приобретения бетоном необ­ходимой кубиковой прочности перед обжатием RbР ар­матуру отпускают с упоров. Арматура при восстановле­нии упругих деформаций в условиях сцепления с бетоном обжимает окружающий бетон (рис. 1.27, б). При так называемом непрерывном армировании форму укладывают на поддон, снабженный штырями, арматур­ную проволоку специальной навивочной машиной нави­вают на трубки, надетые на штыри поддона, с заданной величиной напряжения, и конец ее закрепляют плашеч - ным зажимом (рис. 1.27, в). После того как бетон набе­рет необходимую прочность, изделие с трубками снима­ют со штырей поддона, при этом арматура обжимает бе­тон.

Стержневую арматуру можно натягивать на упоры электротермическим способом. Стержни с высаженными головками разогревают электрическим током до 300— 350 °С, заводят в форму и закрепляют на концах в упо­рах форм. Арматура при восстановлении начальной дли­ны в процессе остывания натягивается на упоры.

При натяжении на бетон сначала изготовляют бетон­ный или слабоармированный элемент (рис. 1.27, г), за­тем при достижении бетоном прочности Rbp создают в нем предварительное сжимающее напряжение. Напряга­емую арматуру заводят в каналы или в пазы, оставляе­мые при бетонировании элемента, и натягивают на бе­тон (рис. 1.27, д). При этом способе напряжения в арма­туре контролируются после окончания обжатия бетона. Каналы, превышающие диаметр арматуры на 5—15 мм, создают в бетоне укладкой извлекаемых пустотообразова- телей (стальных спиралей, резиновых шлангов и т. п.) или оставляемых гофрированных стальных трубок и др. Сцепление арматуры с бетоном создается после обжатия инъецированием — нагнетанием в каналы цементного теста или раствора под давлением. Инъецирование про­изводится через заложенные при изготовлении элемента тройники — отводы. Если напрягаемая арматура распо­лагается с внешней стороны элемента (кольцевая арма­тура трубопроводов, резервуаров и т. п.), то навивка ее с одновременным обжатием бетона производится специ-

Ьными навивочными машинами. В этом случае на по- рхность элемента после натяжения арматуры наносят ркретированием (под давлением) защитный слой бе - на.

' Натяжение на упоры как более индустриальное явля­йся основным способом в заводском производстве. На­ряжение на бетон применяется главным образом для Крупноразмерных конструкций и при соединении их на монтаже.