реферат тсп. Технология монолитного бетона и железобетона
 Скачать 194.89 Kb.
|
|
2. 8. Методы натяжения арматуры в предварительно-напряженных конструкциях В конструкциях, работающих на изгиб (плитах, балках, прогонах, ригелях), под действием нагрузки появляются растягивающие напряжения. Для их восприятия в растягивающей зоне приходится размещать большое количество арматуры. Кроме этого, невозможно использовать прочностные стали на растяжение, так как в бетоне появляются трещины в зоне растяжения, хотя напряжение в арматуре еще не превышает предела текучести, а эксплуатировать такую железобетонную конструкцию с трещинами по нормам не допускается. Эти недостатки в значительной степени устраняются в предварительно напряженных железобетонных конструкциях. В таких конструкциях, еще до установки ее в сооружение и передачи на нее эксплуатационных нагрузок, предполагаемая растянутая зона уже подвержена сжатию. И прежде чем бетон в конструкции, воспринимая эксплуатационную нагрузку, начнет работать на растяжение, в нем необходимо сначала погасить предварительно созданное сжатие. Предварительное напряжение позволяет увеличивать нагрузку на конструкцию или при прежней величине нагрузки уменьшать габариты конструкции. Достоинства предварительно-напряженных железобетонных конструкций: * применение арматуры меньших диаметров из высокопрочной стали позволяет уменьшать сечение бетона, а следовательно и объем сборных элементов на 20... 30%, что приводит к экономии материалов, в частности цемента; * благодаря лучшему использованию свойств арматурной стали, по сравнению с обычными железобетонными конструкциями, и при применении сталей с высоким пределом прочности достигается экономия металла до 40%; * конструкции с предварительно-напряженной арматурой отличаются высокой трещиностойкостью, что предохраняет арматуру от коррозии. Это важно для сооружений, находящихся под постоянным давлением воды, других жидкостей и газов (трубы, плотины, резервуары). Предварительное напряженное армирование осуществляют в основном двумя способами: 1) натяжением арматуры до укладки бетонной смеси в конструкцию; 2) укладкой и натяжением арматуры вслед за укладкой бетона и приобретения им не менее 70% проектной прочности. Первый способ заводской и называется натяжением на упоры, второй применяют в построечных условиях на площадках укрупнительной сборки и называют натяжением на бетон. Натяжение на формы и упоры. При армировании по этому способу арматурные стержни натягивают перед укладкой бетонной смеси. Усилия натяжения, достигающие по величине нескольких десятков и сотен тонн, воспринимаются конструкцией стальной формы, в которой изготавливают (формуют) изделие, или специальными упорами стенда. Бетонируют изделие при натянутой арматуре. Когда после затвердения бетона и набора им необходимой прочности натяжные приспособления снимают, сжатие бетона достигается за счет сцепления между стремящимися сжаться арматурными стержнями или прядями и окружающим их затвердевшим бетоном. При этом способе натяжение арматуры контролируют до обжатия бетона. При натяжении на формы упоры отсутствуют и усилия воспринимает сама форма, которая является силовой. В таких формах бетонируют плиты и панели перекрытий и покрытий. Достоинство форм в том, что они имеют модульные размеры, поэтому при смене бетонируемой конструкции ее легко переналадить на изготовление новых изделий. Натяжение арматуры на бетон. Предварительное напряжение в монолитных и сборно-монолитных конструкциях можно создавать по методу натяжения арматуры на затвердевший бетон. При таком методе усилие натяжения воспринимается не формой и не упорами, а уже затвердевшим и набравшим необходимую прочность бетоном. Этот способ используется главным образом для армирования конструкций, собираемых из отдельных блоков. По способу имеются две разновидности – линейная и непрерывная. При линейном способе укладки напрягаемой арматуры в конструкциях при их бетонировании оставляют открытые или закрытые каналы. При приобретении бетоном заданной прочности в каналы укладывают арматуру и производят ее натяжение с передачей усилий на напрягаемую конструкцию. Линейный способ применяют для создания напряжения в балках, колоннах, рамах, трубах, силосах и многих других линейных конструкциях. Непрерывный способ заключается в навивке с заданным натяжением бесконечной арматурной проволоки по контуру забетонированной конструкции. В отечественном строительстве способ применяют для предварительного напряжения стенок цилиндрических резервуаров, предварительно напряженных труб. При линейном армировании напрягаемые элементы применяют в виде отдельных стержней, прядей, канатов и проволочных пучков. Линейное армирование включает в себя: заготовку напрягаемых арматурных элементов; образование каналов для укладки напрягаемых арматурных элементов; установку арматурных элементов с анкерными устройствами в каналы; напряжение арматуры с последующим инъецированием закрытых каналов или бетонированием открытых каналов. Проволочные пучки изготовляют из высокопрочной проволоки. Проволоку в пучке располагают или с заполнением ею всего сечения, или по окружности арматурного стержня. В первом случае пучок оборудуют гильзовым, а во втором – гильзостержневым анкером. Способ натяжения на бетон позволяет собирать крупноразмерные конструкции длиной до 30 м и более у места их установки из отдельных, легко перевозимых частей меньшего размера. При армировании конструкций, собираемых из отдельных блоков, в сборных железобетонных элементах при заводском изготовлении заранее оставляют каналы или борозды для размещения в них напрягаемой арматуры. Напрягаемую арматуру укладывают (протягивают) в эти заранее оставленные каналы, диаметр которых обычно делают на 10... 15 мм больше диаметра арматурного пучка или стержня. В качестве каналообразователей используют резиновые шланги, стальные или гофрированные трубы, которые перед укладкой смазывают жидким мылом. В резиновый шланг вводят смазанный машинным маслом сердечник, изготовленный из стального стержня. Через 2... 4 ч после укладки бетонной смеси сердечник извлекают вручную, а резиновый шланг – лебедкой. Стальные трубы через каждые 15... 20 мин после укладки бетонной смеси слегка поворачивают вокруг оси, а через 2... 4 ч после окончания бетонирования их извлекают лебедкой. В подготовленные таким образом каналы протягивают вручную или при помощи лебедки пучки или стержни арматуры. Первоначально через канал проталкивают выпрямленную проволоку, к концу которой приварен или прикреплен направляющий колпачок или наконечник. Он необходим для преодоления возможных неровностей на стенках канала. К наконечнику может быть присоединен трос или арматурный напрягаемый стержень. Трос крепят к барабану переносной лебедки и с его помощью протаскивают арматурный канат или прядь. Если необходимо протащить пучок арматурных проволок, то их можно заклинить в колпачке или приварить к специальному наконечнику. Если длина канала не превышает 6... 8 м, напрягаемую арматуру обычно проталкивают через него вручную без применения лебедки. При напряженном армировании крупноразмерных конструкций каналы устраивают путем закладки стальных тонкостенных гофрированных трубок, которые извлекаться не будут. В конструкциях из нескольких блоков арматуру затягивают в канал только после того, как блоки будут составлены в проектное положение и выверены. Затем швы между блоками заделывают раствором на быстротвердеющем цементе. Арматуру начинают протаскивать в каналы и натягивать только после достижения раствором в швах прочности, обусловленной проектом. Затем производят натяжение арматуры домкратами, снабженными захватами со сменными гайками, позволяющими натягивать арматуру с различными диаметрами анкерующих устройств. После присоединения арматуры к захвату и проверки всех систем приступают к натяжению арматуры. Натяжение необходимо производить плавно, ступенями по 30... 50 кг/см2 по манометру до значения, указанного в проекте. Затем увеличивают натяжение (давление в системе) на 5% и выдерживают его в течение 5 мин, затем постепенно уменьшают его до проектного, поддерживая давление до окончания натяжения и фиксации арматуры. Применяют различные способы натяжения арматуры: механический обычно при помощи гидравлических домкратов; электротермический, при котором используют свойство стали удлиняться при нагревании; электротермомеханический, представляющий собой сочетание первых двух способов. В конструкциях с длиной прямолинейного канала не более 18 м арматуру ввиду небольших сил трения натягивают с одной стороны. При длине прямолинейных каналов свыше 18 м и при криволинейных каналах арматуру натягивают с двух сторон конструкции. Вначале одним домкратом арматуру натягивают до усилия, равного 50% от расчетного, и закрепляют арматуру со стороны натяжения. Затем с другой стороны конструкции, другим домкратом арматуру натягивают до усилия, равного 1,1 от требуемого (значение 1,1 – коэффициент технологической перетяжки арматуры). Для предохранения пучков или стержней от коррозии немедленно после натяжения производят промывку каналов и их инъецирование под давлением цементным тестом или раствором маркой не ниже 300 и только на портландцементе. Контроль величины натяжения напрягаемой арматуры при механическом натяжении производят по показаниям манометров насосных станций, а также по величине упругого удлинения. При этом результаты должны отличаться не более чем на 5%. Заключительная операция – инъецирование каналов, к ней приступают сразу после натяжения арматуры. Для этого применяют раствор не ниже М300 на цементе М400... 500 и чистом, без примесей песка. Нагнетают раствор при помощи растворонасоса или пневмонагнетателя с одной стороны канала. Раствор подают по шлангу и через специально оставленные отверстия заполняют канал. Инъецирование ведут непрерывно с начальным давлением от 0,1 МПа и последующим его повышением до 0,4 МПа. Прекращают нагнетание, когда раствор начнет вытекать с другой стороны канала. Натяжение арматуры контролируют в процессе обжатия бетона, которое можно производить только после накопления затвердевшим бетоном прочности, достаточной для восприятия усилий, создаваемых натяжными устройствами. Для закрепления напрягаемой арматуры на упорах, в формах, или при натяжении на бетон используют гильзы, опорные шайбы с гайками, приваренные петли, клиновые зажимы, конические анкеры и другие приспособления. Применение проволочных пучков и пакетов позволяет заменить трудоемкое натяжение отдельных проволок натяжением целого пучка, сгруппированного вокруг специального круглого анкера или пакета. При такой группировке проволок уменьшается сечение арматуры, снижается объем и масса конструкции. Для предварительно напряженных конструкций очень важно создать надежное сцепление поверхности арматуры с окружающим бетоном. Этим объясняется применение в качестве напрягаемой арматуры прядей и канатов со сложной формой поверхности. В последнее время начали применять способ, исключающий операции по инъецированию. Арматурные канаты или стержни перед укладкой и протяжкой покрывают антикоррозийным составом, а затем фторопластом (тефлоном), имеющим практически нулевой коэффициент трения. При натяжении канат относительно легко скользит в канале бетонной конструкции. 3. Бетонирование конструкций 3. 1. Приготовление бетонной смеси Бетонную смесь приготовляют на механизированном или автоматизированном бетонном заводе и в готовом виде доставляют на строительство. При потребности в бетонной смеси до 3 тыс. м3 в месяц на строительной площадке может быть на эстакаде смонтирована временная бетоносмесительная установка таким образом, чтобы осуществлять выгрузку бетонной смеси в транспортные средства. Приготовление бетонной смеси состоит из операций по приему и складированию составляющих материалов (цемента и заполнителей), дозирования и перемешивания их и выдачи готовой бетонной смеси на транспортные средства. В зимних условиях в данный технологический цикл включаются дополнительные операции. При приготовлении бетонной смеси для бетонирования конструкций в условиях отрицательных температур необходимо подогревать воду и заполнители; при применении бетонов с добавками (противоморозными, пластифицирующими, порообразующими и др.) следует предварительно изготовить водный раствор этих добавок. Бетонную смесь приготовляют по законченной или расчлененной технологии. При законченной технологии в качестве продукции получают готовую бетонную смесь, при расчлененной – отдозированные составляющие или сухую бетонную смесь. Основными техническими средствами для приготовления бетонной смеси являются расходные бункера с распределительными устройствами, дозаторы, бетоносмесители, системы внутренних транспортных средств и коммуникаций, раздаточный бункер. В зависимости от потребности в бетонной смеси могут быть организованы районные бетонные заводы, крупные стационарные бетоносмесительные узлы или построечные установки. Районные бетонные заводы снабжают готовыми смесями строительные объекты, расположенные на расстояниях, не превышающих технологически допускаемые расстояния автомобильных перевозок. Это расстояние, называемое радиусом действия завода, зависит от многих факторов, основными из которых являются местные дорожные условия и технологические свойства цемента. Районные заводы обычно обслуживают стройки, находящиеся в радиусе действия до 25... 30 км. Стационарные бетоносмесительные узлы (заводы) обычно устраивают на крупных строительных площадках при сроке возведения комплекса в течение 5... 6 лет. Такие заводы выполняют сборно-разборными блочной конструкции, что позволяет их быструю перебазировку на новый объект. Построечные бетоносмесительные установки обслуживают одну строительную площадку или отдельно строящийся объект при месячной потребности в бетонной смеси до 1,5 тыс. м3 . При обосновании создания бетоносмесительной установки на строительной площадке должны быть оборудованы склады песка, щебня, цемента, предусмотрена возможность подогрева составляющих и добавки пластификаторов. Бетонные заводы обычно выпускают продукцию двух видов – отдозированные составляющие и готовую бетонную смесь, в основном для автобетоносмесителей. В качестве оборудования для приготовления обычной бетонной смеси применяются смесители цикличного и непрерывного действия , работающие по принципу свободного падения смеси или принудительного перемешивания. Бетонные смеси с малым содержанием воды и высокой технической вязкостью приготовляют в вибробетономешалках с интенсивным вибрационным воздействием. Виброперемешивание помимо уменьшения расхода цемента позволяет увеличить прочность конструкций и сократить срок производства работ. Дозирование составляющих материалов должно производиться по массе. Точность дозирования цемента, активных добавок и воды должно быть не ниже 1% при приготовлении смеси на заводах и не ниже 3% – на бетоносмесительных установках, для заполнителей – соответственно на 2 и 3%. Допускается на мелких бетономешалках осуществлять дозировку цемента по массе, а заполнителей по объему с учетом их влажности. Проверка подвижности бетонной смеси на месте приготовления должна производиться не реже двух раз в смену при условии постоянной влажности заполнителей. Заполнители для бетона применяются фракционированными и чистыми. Запрещается применять природную смесь песка и гравия без рассеивания на фракции. Порядок загрузки компонентов, продолжительность перемешивания бетонной смеси должны быть установлены для конкретных материалов и применяемого оборудования путем оценки подвижности, однородности и прочности бетона в конкретном замесе. Загрузку смесителя цикличного действия можно осуществлять в следующей последовательности. Сначала в смеситель подают 15... 20% требуемого на замес количества воды, затем одновременно начинают загружать цемент и заполнители, не прекращая подачи воды до требуемого количества. Цемент поступает в смеситель между порциями заполнителя, благодаря чему устраняется его распыление. Продолжительность перемешивания бетонной смеси зависит от емкости барабана смесителя и необходимой подвижности бетонной смеси и находится в пределах от 45 до 240 с. Наибольший размер зерен крупного заполнителя принимают не более 1/3 наименьшей толщины тонкостенной конструкции, для железобетонных плит – не более 1/2 толщины плиты, для других армированных конструкций – не более 2/3 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. В песке не должно быть зерен гравия и щебня размером более 10 мм, а частиц от 5 до 10 мм не более 5% по весу, остальные частицы должны быть размером менее 5 мм. Пригодность воды для приготовления бетонной смеси проверяют лабораторным путем. Бетонные смеси, в зависимости от водоцементного отношения, а оно обычно варьируется в пределах от 0,35 до 0,8, бывают разной консистенции – жесткие, малоподвижные и подвижные. Степень подвижности характеризуется осадкой стандартного конуса, имеющего высоту обычно 30 см. Проверку прочности бетона осуществляют контрольными кубиками с ребрами 10, 15, 20 и 30 см. Для немассивных конструкций раздавливают кубики и проверяют прочность бетона через 28 суток, для массивов – в возрасте 60, 90 и 120 дней. Для подбора состава бетонной смеси в зависимости от требуемой подвижности и водоцементного отношения созданы таблицы состава смеси. Пример подбора состава бетонной смеси на 1 м3 бетона
Коэффициент выхода – отношение объема бетонной смеси к объемам сухих материалов, обычно в пределах от 0,58 до 0,72. Все большее применение находит сухая строительная смесь (ССС) – смесь вяжущего, заполнителя, добавок, пигментов, отдозированных и перемешанных на заводе, и затворяемая водой перед употреблением. Точное дозирование компонентов позволяет получать более высокие технические характеристики готовой продукции по сравнению со смесями, приготовляемыми на строительной площадке. Важным достоинством сухих смесей является возможность целенаправленного добавления в них химических добавок и микронаполнителей, как улучшающих их структуру, так и подготовленных для применения в холодное время года. Сухие смеси для производства бетонных работ подразделены на несколько групп. Сухие бетонные смеси представляют собой смесь крупного заполнителя с фракциями до 20 мм, песка, вяжущего и добавок. На упаковке таких смесей, в частности в зависимости от максимальной крупности заполнителя, даны показания по оптимальной области применения – каркас здания, заделка стыков, устройство полов и т. д. Мелкозернистый бетон наиболее удобен для монтажных, ремонтных работ, устройства стяжек, для работ при отрицательных температурах. Морозостойкие бетонные смеси разработаны специально для производства работ в зимнее время. Такие смеси имеют в составе специальные добавки, позволяющие свежеуложенному бетону продолжать набирать прочность при понижении температуры до –15 º С. |