Напряженный бетон

Напряженный бетон – это современный набирающий популярность строительный материал.

Напряженный значительно лучше сопротивляется значительным напряжениям.

Он позволяет преодолеть один из основных недостатков обычного – неспособность сопротивления значительным напряжениям. Конструкции из данного материала имеют ряд преимуществ перед конструкциями из обычного:

• обладают меньшим прогибом;
• имеют повышенную трещиностойкость;
• позволяют перекрывать большие участки при том же сечении элемента.

Предварительно напряженный материал имеет ряд преимуществ:
• обладает меньшим прогибом;
• имеет повышенную стойкость к трещинам;
• при том же сечении перекрывает гораздо большие участки.

В обычном железобетоне связанный с арматурой раствор подвергается сильному растяжению, которое может привести к разрушению слоя в силу его чувствительности к растяжению. На поверхности могут образовываться трещины еще до того, как элемент будет подвергнут предельной нагрузке. Появление трещин чревато определенными неприятными последствиями. Например, тем, что материал не будет выполнять свою защитную функцию и арматура, вступая во взаимодействие с окружающей средой, будет подвергаться коррозии, а затем и разрушению.

При изготовлении данного материала прокладывают стальную арматуру, обладающую высокой прочностью при растяжении. Арматура натягивается при помощи специального устройства, затем укладывают смесь. После того как смесь начнет застывать, сила натяжения арматурного каркаса передается раствору, который оказывается сжатым. Данные манипуляции позволяют уменьшить или вовсе устранить растягивающее напряжение от нагрузки на конструкцию, так как та сила, которая в обычном железобетоне вызывала появление трещин на поверхности, в преднапряженном все лишь уменьшает сжатие, создаваемое напряженной арматурой.

Различают несколько основных способов натяжения арматуры:

• электротермомеханический – совмещение двух следующих способов;
• электротермический – осуществляется при помощи электротока, который повышает температуру арматуры и благодаря этому растягивается до определенного размера;
• механический – осуществляется при помощи домкратов (гидравлических или винтовых).

Как правило, преднапряженный элемент проектируют так, чтобы в процессе эксплуатации не подвергался растягивающему напряжению. Если такой элемент будет подвержен напряжению большему, чем среднее, но меньшему, чем предел текучести арматуры, то после снятия нагрузки он может практически полностью восстановиться, то есть трещины в нем исчезнут.

Требования к арматуре

Арматура для натяжения должна быть изготовлена из высокопрочной проволоки.

Арматура, используемая для создания с предварительным напряжением, должна обладать определенными характеристиками, которые позволят ей выдержать требуемые нагрузки. Стальная арматура должна быть способна выдержать высокое напряжение растяжения, то есть не вытягиваться при длительном напрягающем воздействии.

Если арматура не будет обладать этим свойством, то предварительное напряжение уменьшится, вследствие чего преднапряженный элемент будет обладать теми же свойствами, что и обычный. Таким образом, этот материал не сможет выдержать тех нагрузок, на которые он рассчитан. Для изготовления необходимо использовать не обычную сталь, а высокопрочную проволоку, которая изготавливается специальным способом, позволяющим значительно снизить ее текучесть.

Необходимые качества

Схема натяжения арматуры:
1 – форма;
2 – арматура;
3- упоры.

Для получения наиболее высоких характеристик необходимо использовать тот, обладающий определенным набором свойств. Оптимальным решением станет применение высокопрочного раствора. Для его приготовления необходимо осуществлять контроль на протяжении всего процесса приготовления, чтобы исключить отклонения, которые могут привести к понижению его прочности.

Наиболее высокую прочность можно получить, используя жесткие и жирные смеси. Для укладки, как правило, применяют вибраторы.

Следует помнить о таких свойствах, как усадка из-за потери влаги и ползучесть под нагрузкой. Из-за этих свойств конструкция может сокращаться, из-за чего с течением времени с предварительно напряженным бетоном может произойти потеря его преимуществ перед обычным. Во избежание последствий данных свойств материала необходимо подвергнуть арматуру большему предварительному напряжению, чем изначально предусмотренное.

В начальный период эксплуатации потеря предварительного напряжения выше, чем в более поздний. В целом потеря напряжения может составить около 16%.

Предварительное натяжение арматуры

Для натяжения арматуры на производстве используются гидравлические упоры.

Метод, основанный на предварительном натяжении, заключается в том, что сначала прокладывают и натягивают арматуру, а после этого она обкладывается раствором. Натяжение сверхпрочной стальной армированной проволоки поддерживается до того момента, когда бетон станет достаточно прочным. После этого проволоку обрезают, а ее натяжение передается смеси из-за сцепления с ним. Благодаря этому бетон подвергается напряжению от сжатия, а производство на этом закончено.

Данный метод в основном не применяют для монолитных конструкций непосредственно на строительной площадке, основная область его применения – производство сборных элементов в промышленных условиях.

В заводских условиях наиболее эффективным способом производства предварительно напряженного бетона является так называемая система длинных линий. Применяя этот способ, армированную проволоку располагают между анкерными плитами, а затем натягивают. Поперечные стенки необходимо располагать на расстоянии, соответствующем планируемой длине изготавливаемых балок.

В процессе применения данного метода сила натяжения передается опалубке элемента.

Предварительное натяжение применяют для изготовления монолитных плит непосредственно на стройплощадке.

Применяя данный метод, лучше использовать индивидуальные формы. Это имеет следующие преимущества:

• появляется возможность варьировать размеры изделий;
• при штучном изготовлении, если арматура утратит напряжение, испортится только один элемент.

В процессе изготовления необходимо проводить проверку выбранных случайным образом изделий.

Последующее натяжение

Данный способ отличается от предыдущего тем, что в процессе его применения арматура защищается от сцепления специальной оболочкой или помещается уже после его застывания в специальные отверстия или углубления. Арматурные элементы натягиваются на упоры, которые устанавливают на концах конструкции, а натяжение осуществляют непосредственно после застывания.

Для заливки применяют вибратор.

В применении данного метода есть свои особенности. Приложенную силу увеличивают до рассчитанной, а затем уменьшают до тех пор, пока она не достигнет нуля. Эту процедуру повторяют необходимое количество раз до того момента, пока не будет достигнуто нужное удлинение. Доведение арматуры до определенного удлинения, а не напряжения производится из-за того, что внутри конструкции происходит трение проволоки, которое уменьшает напряжение.

Данный метод имеет преимущества. А также не нужно учитывать возможность усадки, так как он уже затвердел.

Таким образом, напряженный железобетон – особый строительный материал, который объединят в себе положительные характеристики других материалов. Применение методов предварительного или последующего натяжения лишает рствор его основного недостатка – неспособности сопротивления натяжению. Такой материал имеет широкий сектор применения. Преимущественно из него изготавливают междуэтажные перекрытия, колонны стен в зданиях (особенно в условиях сейсмической активности). Кроме того, он широко применяет в других областях.