Преднапряженный бетон: Предварительно-напряженный бетон — Как сделать ремонт квартиры самостоятельно?

Предварительно-напряженный бетон — Как сделать ремонт квартиры самостоятельно?

 Предварительно-напряженный бетон получается при совместном действии бетона и высокопрочной стали, которая предварительно напрягается. Применяемая для этого сталь называется преднапрягаемой сталью, а предназначенный для преднапряжения арматурный элемент называется напрягающим элементом. Предварительное напряжение возникает, когда напрягаемые элементы натягиваются и в напряженном состоянии связываются с бетоном. При этом внутри конструкции получается сжатие, которое обеспечивает жатое состояние всего сечения конструкции. Конструкции предварительно напрягаются преимущественно в продольном направлении. В предварительно-напряженных бетонных конструкциях кроме напрягаемой арматуры требуется еще и арматура из обычной прутковой стали, которая называется ненапрягаемой или вспомогательной арматурой.

В преднапряженном бетоне согласно DIN 1045 различаются несколько видов. Различие заключается в степени преднапряжения, по времени напряжения и по виду связи между напрягающим элементом и бетоном. Различаемыми признаками являются величина напрягающего усилия и техника преднапряжения.

Принцип предварительно-напряженного бетона

Принцип предварительно-напряженного бетона основан на том, чтобы в бетоне под нагрузкой создать сжатие там, где под нагрузкой должно было бы возникнуть растяжение. При этом прочности строительных материалов могут быть использованы полностью. Это позволяет применять меньшие сечения элементов и иметь меньшие нагрузки от собственного веса, чем при обычном железобетоне, в котором на основе связи между арматурой и бетоном в растянутой зоне сечения при увеличивающемся прогибе могут возникнуть трещины (рис. 1).

Рис. 94. Поведение железобетонных и пред-варительно-напряженных бетонных конструкций под нагрузкой

Под полезной нагрузкой все сечение будет работать на сжатие. Поэтому в растянутой зоне конструкции в бетоне не будет образовываться трещин. Путем установки напрягаемого элемента в сечении можно по-разному влиять на собственное напряженное состояние конструкции.

По виду установки напрягаемых элементов различают внецентренное и центральное предварительное напряжение. При внецентренном пред-напряжении в растянутой зоне конструкции, работающей, например, на изгиб, возникает такое большое предварительное напряжение, которое будет равно тому растягивающему напряжению, которое могло бы иметь место в будущем при действи

Важные преимущества и недостатки предварительно напряженного железобетона

Подробности

Обновлено: 04 Ноябрь 2016

Создано: 04 Ноябрь 2016

Просмотров: 5976

Преднапряжение бетона для повышения его прочности — это современный способ повышения прочности бетонных конструкций. В этой статье мы перечислим преимущества и недостатки предварительно напряженного железобетона.

Бетон используется в различных видах строительства. Имя ‘предварительно’ не означает, что данный вид бетона был поставлен под напряжение, прежде чем строится этаж над ним. Однако, вместо выпучивания под давлением, ему удается стать сильнее, и он приобретает способность выдерживать гораздо большие напряжения, чем обычный бетон.

Но как это сделать. Каковы преимущества и недостатки предварительно напряженного железобетона? Давайте узнаем ответы на эти вопросы, которые помогут лучше это понять.

Что такое предварительно напряженный железобетон?

Бетон в своем обычном состоянии имеет чрезвычайно высокий уровень прочности на сжатие. Это дает возможность использовать его для создания структур, которые должны нести сжимающие нагрузки. Например, он используется для создания колонн и опор для поддержки различных сооружений в больших зданиях.

Однако, по сравнению с его прочностью на сжатие, бетон почти не имеет целостной прочности. Поэтому, если обычный бетон используется для строительства перекрытий, он будет прогибаться под давлением при сжатии на нее, и в конце концов трескается и осыпается. Для устранения этого недостатка, применяется метод преднапряжение. В своей самой основной форме, преднапряжение осуществляется следующим образом.

Ряд стальных тросов приводят в напряжение путем применения оттягивающей силы на их концах, и располагают в бетонный блок. Затем, жидкий бетон заливается в формы и твердеет, что вызывает склеивание между ним и стальными тросами внутри. После этого, кабели пытаются восстановить свою первоначальную форму, они тянут с ними и бетон, создавая компрессию. Это вызывает стресс во внутренних частицах бетона, укрепляя его и делая его отличным материалом для использования в конструкциях. Поскольку напряжения бетона производится до его использования, это называется предварительно напряженный бетон.

Преднапряженный бетон имеет большой объем прочности, как на сжатие, так и на растяжение. Он используется для построения длинных мостов, строительных плит и др.

Преимущества и недостатки предварительно напряженного железобетона

Преимущества

1) высокая прочность на растяжение и трещиностойкость

Обычная бетонная плита, если положить под напряжение, проседает вниз под давлением веса. В таком положении, верхняя часть плиты сжимается, а ее дно находится под напряжением. Поскольку бетон может выдерживать большие объемы сжатия верхняя части плиты способна выдерживать такую нагрузку. Однако, бетон слаб в отношении силы на растяжение. В нижней части плита начинает трескаться, пока вся плита не рухнет вниз.

Преднапряженный бетон имеет высокий запас прочности на растяжение, и поэтому способен нести большие нагрузки без образования трещин или провалов.

2) Ниже глубины

Благодаря своей высокой прочности, предварительно напряженных железобетонных можно использовать, чтобы построить структуры, имеющие значительно меньшую глубину, по сравнению с железобетонными конструкциями. Это имеет два основных преимущества. Если его используют для строительных плит, он не занимает много места, и становятся доступными дополнительное полезное пространство, особенно в многоэтажных зданиях. Второе преимущество более низких глубин структур является то, что они имеют меньший вес, и несущих колонн в зданиях тоже можно сделать меньше, что позволяет сэкономить на строительных затратах и усилиях.

3) Продолжительности

Преднапряженный бетон может быть использован для построения структур, имеющих более длительный срок по сравнению с железобетонными. При строительстве зданий, это означает, что меньшее количество столбцов будут необходимы для поддержки плит, а также расстояние между ними может быть значительно больше. Для мостов, использование преднапряженного бетона может позволить инженерам, построить длинный мост, который не провалится под нагрузкой.

4) быстрое и надежное строительство

Преднапряженные бетонные блоки изготавливаются в промышленности в нескольких стандартных формах и размерах. Они известны как сборные блоки. Поскольку они профессионально изготовлены, они имеют очень хорошее качество сборки, и в то же время они предоставляют всю силу преимущества сборного железобетона. Они могут напрямую доставляется на строительную площадку и использоваться для быстрого завершения строительных работ. Сооружения, построенные с помощью этих блоков, как известно, имеют лучшее качество, и более длительную эксплуатацию.

Недостатки

1) Большая сложность здания

Преднапряжение бетона на строительной площадке — это трудоемкий и сложный процесс. Нужно иметь глубокие знания о каждом шаге, который участвует вместе с полным знанием использованием различного оборудования. Сборные железобетонные конструкции производятся один раз, их трудно изменить, и, следовательно, сложность первоначального планирования тоже увеличивается. Кроме того, поскольку вероятность ошибки очень низка, большое внимание должно быть принято при построении.

2) Увеличение стоимости строительства

Преднапряженный бетон требует знаний и специального оборудования, которые могут быть дорогими. Даже стоимость железобетонных блоков существенно выше, чем усиленные блоки. В строительстве жилых зданий, в дополнительной прочности на растяжение, преднапряженный бетон может оказаться ненужным, так как простой железобетон значительно дешевле и достаточно прочный, чтобы выполнить все требования к нагрузке.

3) необходимость контроля качества и инспекции

Процедура, используемая для предварительного напряжения должна быть проверена и одобрена специалистами по контролю качества. Каждый поднапряженная конкретная структура должна проверяться, чтобы убедиться, что она была подвергнута соответствующему напряжению. Слишком много внимания тоже плохо, и это может привести к повреждению бетона, что делает его слабее.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции обеспечивают превосходную прочность на растяжение по сравнению с нормальными и даже железобетонными, но они сложны в конструкции и более дорогостоящие. Для приложений с низким напряжением, таких как перекрытия зданий, использовать преднапряженный бетон — это непрактично. Следовательно, решение об использовании предварительно напряженного железобетона должно быть принято только если этого требует спецификация проекта.

.

Добавить комментарий

Понятие о предварительно напряженных железобетонных конструкциях

Основными достоинствами железобетона являются: высокая проч­ность, огнестойкость, долговечность, простота формообразования. Бетонная балка (рис. ниже), испытывающая при изгибе растяжение ниже нейтральной оси и сжатие выше нее, имеет низкую несущую способность вследствие слабого сопротивления бетона растяжению. При этом прочность бетона в сжатой зоне используется не полностью. В связи с этим неармированный бетон не рекомендуется применять в конструкциях, предназначенных для работы на изгиб или растяжение, так как размеры таких элементов были бы непомерно большими. 

Бетонные конструкции применяют преимущественно при их работе на сжатие (стены, фундаменты, подпорные сооружения, ус­той и др. ) и только иногда при работе на изгиб при малых растяги­вающих напряжениях, не превышающих предела прочности бето­на при растяжении. 

Железобетонные конструкции, усиленные в растянутой зоне арматурой, обладают значительно более высокой несущей способ­ностью. Так, несущая способность железобетонной балки (рис. ниже) с уложенной внизу арматурой в 10-20 раз больше, чем несущая способность бетонной балки таких же размеров. При этом прочность бетона в сжатой зоне балки используется полностью.

Схемы работы элементов под нагрузкой

В качестве арматуры применяют стальные стержни, проволо­ки, прокатные профили, а также стекловолокно, синтетические ма­териалы, деревянные бруски, бамбуковые стволы. 

Конструкции армируют не только при их работе на растяжение и изгиб, но и на сжатие (рис. выше). Поскольку сталь имеет высокое сопротивление растяжению и сжатию, включение ее в сжатые эле­менты значительно повышает их несущую способность. Совмест­ная работа таких различных по свойствам материалов, как бетон и сталь, обеспечивается следующими факторами: 

1. сцеплением арматуры с бетоном, возникающим при твердении бетонной смеси; благодаря сцеплению оба материала деформи­руются совместно; 
2. близкими по значению коэффициентами линейных температур­ных деформаций (для бетона 7·10^-6-10·10^-6 1/град, для стали 12·10^-6 1/град), что исключает появление начальных напряже­ний в материалах и проскальзывание арматуры в бетоне при изменениях температуры до 100 °С;
3. надежной защитой стали, заключенной в плотный бетон, от кор­розии, непосредственного действия огня и механических по­вреждений.  

Особенностью железобетонных конструкций является возмож­ность образования трещин в растянутой зоне при действии внешних нагрузок. Раскрытие этих трещин во многих конструкциях в стадии эксплуатации невелико (0,1-0,4 мм) и не вызывает коррозии арма­туры или нарушения нормальной работы конструкции. Однако име­ются конструкции и сооружения, в которых по эксплуатационным условиям образование трещин недопустимо (например, напорные трубопроводы, лотки, резервуары и т. п.) или ширина раскрытия должна быть уменьшена. В этом случае те зоны элемента, в кото­рых под действием эксплуатационных нагрузок появляются растя­гивающие усилия, заранее (до приложения внешних нагрузок) под­вергают интенсивному обжатию путем предварительного натяже­ния арматуры. Такие конструкции называют предварительно напряженными. Предварительное обжатие конструкций выполня­ют в основном двумя способами: натяжением арматуры на упоры (до бетонирования) и на бетон (после бетонирования).  

В первом случае перед бетонированием конструкции арматуру натягивают и закрепляют на упорах или торцах формы (рис. ниже). Затем бетонируют элемент. После приобретения бетоном необхо­димой прочности для восприятия сил предварительного обжатия (передаточная прочность) арматуру освобождают от упоров и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Передача усилия на бетон происходит благодаря сцеплению между арматурой и бетоном, а также посредством специальных анкерных устройств, находящих­ся в бетоне конструкции, если сцепления недостаточно. 

Во втором случае сначала изготовляют бетонный или слабоармированный элемент с каналами или пазами (рис. ниже). При дос­тижении бетоном требуемой передаточной прочности в каналы (пазы) заводят арматуру, натягивают ее с упором натяжного при­способления на торец элемента и заанкериваюг. Таким образом, бет

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.

Статьи о строительстве, Публикации о строительстве

Публикаций: 22

19.03.2014

Без железобетона современному строителю никуда. По некоторым данным, это самый популярный в мире стройматериал — ему можно придать практически любую форму, он достаточно дешевый в изготовлении, неприхотлив, прочен, в общем, имеет массу достоинств. Но есть и недостатки.

Обычный железобетон характеризуется высокой прочностью при сжатии, но низкой при растяжении. Говоря обывательским языком, бетонная балка трескается, если, к примеру, под влиянием своего веса или веса нагрузки, даст прогиб. В этом случае нижняя сторона этой балки будет испытывать растяжение (верхняя останется в сжатом состоянии, и ее это не касается) и может пойти трещинами даже при небольших величинах упомянутого прогиба.

Чтобы справиться с этим недостатком ученые изобрели способ напряжения (фактически, натяжения) арматуры, закладываемой в бетон. В этом случае знак напряжения, полученный в таком железобетоне, противоположен знаку напряжения от эксплуатационной нагрузки и практически полностью компенсирует последствия приложения этой нагрузки. Применение напряженных бетонов вызвало, без преувеличения, революцию в строительстве. Где только не использовался предварительно напряженный бетон — от железнодорожных шпал до реакторов АЭС. Но выявился и ряд недостатков.

Главным недостатком изделий из предварительно напряженного бетона стала их высокая себестоимость, т.к. большая часть этих изделий в нашей стране изготавливалась энергозатратным электротермическим способом. С ростом стоимости электроэнергии резко возросла и стоимость преднапряженного бетона, выпускаемого промышленным способом. Поэтому, по сравнению с советским временем, когда наблюдался подлинный расцвет этой технологии, выпуск преднапряженных конструкций упал более чем в 10 раз. Сказались и затраты на транспортировку изготовленных в заводских условиях изделий на стройплощадку.

Но жизнь не стоит на месте, и на смену моде на предварительно напряженный бетон уже торопится пост-напряженный бетон, который во многом лишен этого главного недостатка.

Создатели технологии пост-напряженного бетона уверяют, что такой железобетон сочетает достоинства преднапряженного бетона и того бетона, который заливается «на месте» по стандартной технологии. При использовании технологии пост-напряженного бетона напряжение арматуры для каждого конкретного участка рассчитывается непосредственно для каждого проекта здания или сооружения. Фактически за счет напряжения арматуры производится укрепление зон, где на изделие будут действовать силы растяжения (зоны уязвимости), а там, где будут преимущественно силы сжатия и бетон «справится сам», напряжение арматуры будет снижено.

Рис. 1. Силы растяжения при использовании обычного железобетона при нагрузке

Рис. 2. Силы растяжения при использовании пост-напряженного железобетона при нагрузке. Зеленым показа прокладка арматуры. Обратите внимание, на отклонение траектории прохождения арматуры от прямой линии (показана пунктиром) в точках, где действуют силы растяжения.

Точные траектории прохождения арматуры определяются согласно инженерным расчетам. Обратите внимание, что сама арматура для повышения коррозионной устойчивости помещается в защитное покрытие.

За счет использования технологий пост-напряженного бетона можно, по разным оценкам, сэкономить до 20% и даже до 40% арматуры и бетона. Кроме этого снижается общий вес зданий, перекрытия становятся тоньше, а значит, возрастает и скорость производства строительных работ. Повышается даже сейсмоустойчивость зданий и сооружений из такого бетона. Особенно большую популярность новые технологии приобрели у дизайнеров и архитекторов — еще бы, гораздо большая свобода для творчества вследствие уменьшения толщины конструктивных элементов и пропорционального увеличения внутреннего пространства.

Но вернемся к технологии производства работ. Арматура для пост-напряженных бетонных изделий изготавливается из одного или нескольких кусков (нитей) специальной преднапряженной стали. Каждая нить имеет на конце зацеп. Иногда зацепы устанавливаются и в середине изделия. Диаметр сечения этих стальных нитей, как правило, составляет 1,3 — 1,5 см. Понятно, что сталь, используемая в нитях, должна быть очень прочной и хорошо растягиваться. Для повышения надежности нити арматуры укладывают в пучки.

Напряжение к нитям арматуры прикладывается после заливки поробетона с требуемыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Сначала бетон должен набрать необходимую прочность. Обычно, не менее 75% от заданной прочности, это указано в проектной документации.

Натяжение нитей достигается за счет использования гидравлического домкрата. По крайней мере, один конец каждой нити с зацепом должен быть выведен за край плиты для приложения усилий. В месте выхода нити устанавливается пластмассовый стакан (см. Рисунок 3).

Рис. 3. Пластмассовый стакан

Усилия, прикладываемые к арматуре, достаточно высоки, чтобы повредить структуру изделия или даже привести к травмам людей, осуществляющих операцию натяжения, если установка домкратов произведена не должным образом. Поэтому работники, производящие действия по пост-натяжению, должны пройти независимую программу сертификации в соответствующем обучающем центре.

Натяжение арматуры производится с силой, равной 80% от прочности стали на разрыв. Если такая сила натяжения будет достигнута, арматура сохранит свое напряженное состояние в бетоне. Зацепы на концах нитей арматуры предназначены для поддержания постоянного усилия, чтобы сохранить сталь в натяжении, а бетон — сжатом состоянии.

По окончании работ производится измерение характеристик напряжения каждой стальной нити.

Другие публикации автора:

Похожие публикации по теме:

Бетон напрягающий

Навигация:
Главная → Все категории → b1

Бетон напрягающий

Бетон напрягающий

Бетон напрягающий — бетон на основе цемента напрягающего. От обычного бетона на портландцементе его отличает способность расширяться в нач. период твердения и растягивать находящуюся в сцеплении с ним арматуру, приобретая при этом напряжения собственного обжатия, т.н. самонапряжение. Получаемые т.о. предварительно напряж. конструкции наз. самонапряженными ж.-бет. конструкциями.

Основу напрягающего цемента составляет портландцементный клинкер (около 2/3 состава), к к-рому при помоле добавляют повыш. по сравнению с портландцементом кол-во гипса, а также дополнительно высокоалюминатные шлаки, являющиеся, как правило, отходами металлургия, пром-сти. Объемное расширение цементного камня обусловлено образованием в процессе его гидратации гидро-сульфоалюмината кальция (т.н. «цементной бациллы»), имеющего объем больший, чем сумма объемов исходных компонентов.

Различают т.н. свободное расширение, когда цементному камню, напрягающему цементу и бетону на его основе не препятствуют внешн. ограничения в виде смешанных элементов конструкций (в стыке, шве), связанной с ним сцеплением или анкерами арматуры, либо противодействующих внешн. сил. При наличии таких ограничений или воздействий имеет место связанное расширение. В этом случае цементный камень или бетон развивает давление на препятствие, проявляющееся в виде распора в швах и стыках или растяжения арматуры независимо от ее направления в бетоне.

Свободное расширение контролируют, как правило, только при произ-ве напрягающего цемента как более чувствит. показатель, оно составляет 0,2—2,5%. Связанное расширение контролируют при произ-ве цемента (в цементно-песчаном р-ре 1:1), фиксируя его в виде марки по самонапряжению — НЦ-10, НЦ-20, НЦ-30 и НЦ-40 (соответственно самонапряжение не менее 0,7, 2, 3 и 4 МПа), а также для определения фактич. марки бетона по самонапряжению, когда она предусмотрена в проекте конструкции.

Связанное расширение помимо энер-гетич. св-в цемента и бетона зависит от степени ограничения расширения, поэтому испытания Б.н. проводят на стандартных образцах-призмах размерами от 4х4х 16 см для цемента до 1 Ох 10×40 см для бетона, используя стандартные динамо-метрич. кондукторы соответствующего типоразмера, создающие в отформованных в них образцах упругое сопротивление расширению, эквивалентное наличию в образцах продольного армирования 1 %.

Подбор состава Б.н. по прочности на сжатие не отличается от подбора состава обычного бетона на портландцементе, однако расход вяжущего может быть снижен практически на 10%. Могут быть получены бетоны классов В15—В40 и выше. При одинаковой прочности бетона на сжатие Б.н. имеет прочность при растяжении на 20% выше, чем бетон на портландцементе. Существует ряд марок по самонапряжению от Sp0,6 до Sp4 (в МПа).

Для получения заданной проектной марки по самонапряжению необходимо учитывать не только активность напрягающего цемента по самонапряжению, но и расход вяжущего, водоцементное отношение и в нек-рых случаях влажностные условия твердения.

Бетон напрягающий характеризуется маркой по водонепроницаемости не ниже W12, в связи с чем в выполняемых из него конструкциях не требуется устройства гидроизоляции и во мн. случаях антикорроз. защиты.

Существует разновидность Б.н. — бетон с компенсированной усадкой, отличающийся тем, что при сохранении всех остальных св-в в нем не нормируется марка по самонапряжению. Для изготовления такого бетона применяют, как правило, напрягающий цемент марок НЦ-10 или НЦ-20. Бетон с компенсиров. усадкой целесообразно применять взамен обычного бетона на портландцементе практически для всех конструкций, что обеспечивает компенсацию усадки и ее отрицат. последствий как на этапе изготовления конструкций (от образования технологич. трещин), так и при эксплуатации.

Технологич. св-ва Б.н. сходны со св-вами бетона на портландцементе, однако при повыш. темп-рах (30 °С и выше) наблюдается тенденция к более заметному ускорению твердения (набору прочности) и, частично, схватыванию смеси. Это позволяет сократить продолжительность и снизить темп-ру тепловлажностной обработки изделий заводского изготовления. Сроки схватывания бетонов и растворов на напрягающем цементе регулируются в широких пределах: от ускорения схватывания до 1—2 мин, что применяется для остановки протечек при ремонте конструкций под гидростатич. напором, до удлинения схватывания до 2—3 ч (при необходимости длит, транспортировки смеси). Для этого добавляют ускорители и пластификаторы, а также используют метод т.н. предварит, частичной гидратации, заключающийся в предварит, перемешивании (до затворения) напрягающего цемента с частично увлажненным заполнителем либо двухстадийном перемешивании смеси. Учитывая особенности Б.н., его применение особенно эффективно в конструкциях, к к-рым предъявляются требования повыш. водонепроницаемости и трещино-стойкости (в т.ч. при использовании подвижных смесей), спец. гидроизоляции в этом случае не требуется. Это сборные и монолитные емкостные, подземные конструкции разл. назначения и стыки в них, трубы напорные и безнапорные, транспортные и коммуникац. тоннели, безрулонные кровли, покрытия полов, дорог, аэродромов и автодорожных мостов, а также основания искусств, конькобежных дорожек и ледовых полей без швов или с увелич. расстоянием между ними, элементы объемного домостроения. Применяют Б.н. для герметизации и защиты от источников ра-диац. излучений, а также для изготовления предварительно напряж. конструкций с целью компенсации потерь напряжений от усадки и др. видов конструкций и сооружений, в т.ч. ж.-бет. конструкций массового произ-ва, взамен обычного бетона как тяжелого, так и легкого.

Похожие статьи:
Болты

Навигация:
Главная → Все категории → b1

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Предварительное и последующее натяжение в предварительно напряженном бетоне

Имя пользователя *

Электронное письмо*

Пароль*

Подтвердить Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна

Выберите страну … Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГватемалаГернсиГвинеяГвинея-БисауГайанаГайти-Айленд Херд и острова МакдональдГондурасХо нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияЛихтенштейнЛихтенштейнЛитваAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности. *

Что такое предварительно напряженный бетон? (с иллюстрациями)

Предварительно напряженный бетон представляет собой сочетание высокопрочного бетона и стальных нитей. Эта комбинация делает очень прочный конструкционный материал, который используется в строительстве кровельных плит, мостовых балок и шпал. Предварительно напряженный бетон был изобретен и запатентован в 1886 году Генри Джексоном, инженером из Сан-Франциско. Этот тип бетона стал предпочтительным материалом в Европе после Второй мировой войны из-за нехватки стали.Мемориальный мост Уолнат-Лейн, построенный в 1951 году в Филадельфии, штат Пенсильвания, стал первым сооружением в Америке, построенным из такого материала.

Мемориальный мост Уолнат-Лейн, построенный в 1951 году в Филадельфии, является первым сооружением в Америке из предварительно напряженного бетона.

Обычная бетонная балка, даже без нагрузки, с трудом выдерживает собственный вес. Когда служебные нагрузки добавляются к весу балки, на ней появляются микротрещины. Со временем эти трещины будут увеличиваться, и в конечном итоге бетон рассыпется. Тонкие бетонные подушки имеют тенденцию изгибаться при добавлении дополнительного веса, что приводит к смещению дома. Эти изменения явились причиной изобретения предварительно напряженного бетона.

Плиты крыши зданий часто изготавливают из предварительно напряженного бетона, в котором высокопрочный бетон сочетается со стальными нитями.

Предварительно напряженный бетон можно создавать двумя разными способами; предварительное натяжение и пост-натяжение. Метод предварительного натяжения включает растягивание прядей из высокопрочной стали между упорами, расположенными на обоих концах бетонной станины. После того, как пряди заучены, бетон заливается в грядки, где он окружает пряди и сцепляется с ними.Когда бетон высохнет, он соединится со сталью. После того, как бетон достиг желаемой прочности, пряди освобождаются, в результате чего бетон приобретает небольшую дугу, что делает его более устойчивым к большим нагрузкам.

Бетонные балки широко используются в современном строительстве.

Есть несколько причин использовать этот вид бетона в различных конструкциях. Балки изготовлены из предварительно напряженного бетона, поэтому они могут выдерживать нагрузку без трещин. Свая предварительно напряжена, поэтому она не осыпается под действием тяжелых транспортных средств и движения. Колонны изготовлены из предварительно напряженного бетона, поэтому они не прогибаются под тяжестью тяжелых нагрузок. Тонкие бетонные подушки предварительно напряжены, чтобы они не прогибались под действием нормального веса.

Создание предварительно напряженного бетона методом пост-растяжения включает приложение сжатия после того, как бетон был залит и затвердел. Бетон заливается вокруг изогнутого канала, через который проходят стальные нити. После затвердевания пряди натягиваются с помощью гидравлических домкратов.Затем стренги заклинивают, чтобы натяжение сохранялось после снятия гидравлических домкратов.

Бетон, созданный методом пост-напряжения, используется в качестве монолитных плит для домов, расположенных на участках с обширными почвами, такими как глинобитная глина. Этот тип бетона также используется для создания конструкций, где сезонное расширение и сжатие почвы является проблемой.Пост-напряженный бетон очень эффективен для строительства зданий с более сложной конструкцией.

Предварительно напряженный бетон можно использовать при строительстве туннелей и других строительных проектах.

Разница между предварительным и последующим натяжением | Что подвергается предварительному напряжению

Самый важный момент в этой статье

Что предварительно подвергается напряжению?

В обычном железобетоне растягивающие напряжения только из стали и сжимающие напряжения воспринимаются бетоном.

Этот бетон ниже нейтральной оси игнорируется, поскольку он слаб на растяжение .

Хотя сталь принимает на себя растягивающие напряжения, в бетоне в зоне растяжения образуются мельчайшие трещины.

Th e Несущая способность таких бетонных секций может быть увеличена , если сталь и бетон подвергаются нагрузке перед приложением внешних нагрузок.

Это концепция предварительно напряженного бетона. Согласно комитету ACI, предварительно напряженный бетон — это бетон, в который вводятся внутренние напряжения подходящей величины, так что этим напряжениям, возникающим в результате внешних нагрузок , можно противодействовать до желаемой степени .

В RCC-элементах индуцированное предварительное напряжение носит сжимающий характер, так что оно уравновешивает растягивающие напряжения , возникающие из-за внешней нагрузки .

Благодаря этому вся секция (а также бетонная поверхность в растянутой зоне!) Эффективно выдерживает нагрузки.

Также прочтите: Что такое длина круга | Длина нахлеста колонны | Длина нахлеста плиты | Длина внахлест балки

Методы предварительного напряжения

Предварительное напряжение может быть вызвано в конструкции различными методами предварительного напряжения.Некоторые из них объясняются ниже:

Внутреннее предварительное напряжение

• В этой системе к высокопрочной стали, то есть к стальной арматуре, прикладывается усилие предварительного напряжения .
• Вызывает внутренние сжимающие напряжения в бетоне .
• Это наиболее часто используемый метод из-за легкого и точного применения.
• Внутреннее предварительное напряжение может быть выполнено двумя различными методами:
  • Предварительное натяжение
  • Последующее натяжение

Внешнее предварительное напряжение

• Этот метод обычно не используется.
• В этом методе предварительное напряжение выполняется путем регулирования внешних реакций (путем введения различных условий опоры).
• В соответствии с рисунком ниже, балка с простой опорой подвергается внешнему предварительному напряжению с помощью домкратов.
• Система внешнего предварительного напряжения требует очень большой точности при проектировании и применении.

Система внешнего предварительного напряжения для балки с простой опорой.

Также прочтите: Что такое покрытие в бетоне | Прозрачная крышка в балках, плитах, колоннах, опорах

Предварительное натяжение

При предварительном натяжении стальные арматуры натягиваются перед заливкой бетона .

Арматура временно закреплена на некоторых опорах, а затем разрезана или освобождена после того, как бетон был помещен и затвердел .

Сила предварительного напряжения передается этому бетону посредством связи по длине стержня .

Предварительное натяжение обычно выполняется на заводах по производству сборных железобетонных изделий на постоянных станинах , которые используются для производства предварительно напряженных сборных железобетонных элементов для строительной промышленности.

Предварительное натяжение

Пост-натяжение

При пост-натяжении стальные арматуры растягиваются после того, как бетон был отлит и затвердел .

Последующее натяжение выполняется двумя основными операциями: натяжение стальных тросов или жил с помощью гидравлических домкратов , которые растягивают жилы, удерживая их на концах элемента, и затем заменяют домкраты постоянными креплениями , которые опираются на элемент и удерживайте стальные пряди в напряжении.

Арматура обычно состоит из проволоки, жил или стержней . Провода и жилы можно натягивать группами , тогда как стержни натягиваются по одному.

В процессе последующего натяжения, стальные стержни помещаются в опалубку до заливки бетона, и предотвращается соединение стержней с бетоном с помощью водонепроницаемой бумажной упаковки или металлического канала (оболочка).

Сухожилия, прикрепленные к бетону, называются связанными стержнями. Несвязанные сухожилия, оставленные без раствора или покрытые смазкой , не имеют сцепления по всей длине сухожилия.

Последующее натяжение

Также прочтите: Сваи для фундамента | Использование свайного фундамента | Характеристики свайного фундамента

Разница между предварительным и последующим натяжением