Материал: Строительные конструкции

Рис. Н.1. Железобе­ тонные элементы

а —при изгибе; б —при сжатии; 1 —стальная ар­ матура; 2 —сжатый бе­ тон; 3 —трещины

конструкциях в процессе их изготовления еще до приложения нагрузки создается значительное обж атие•бето­ на в тех его зонах, которые впоследствии при воздейст­ вии на конструкцию нагрузки испытывают растяжение.

Осуществляется предварительное напряжение желе­

стремясь восстановить свою первоначальную длину (сокращаясь), она увлекает с собой бетон вследствие имеющегося с ним сцепления, и обжимает его. Впослед­ ствии при загружении элемента нагрузкой растягиваю­ щие усилия в нем должны сначала преодолеть напря­ жения предварительного обжатия бетона. Этим и обус­

10

ловливается повышение его сопротивления образованию трещин.

Во втором случае (рис. 11.2,6) сначала изготовляют бетонный или слабо армированный сталью элемент с каналами внутри него или с пазами на поверхности для размещения в них предварительно напрягаемой арма­ туры. Ее натягивают с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон элемента и при помощи ан­

отвердел и приобрел необходимую прочность, предвари­ тельно-напряженный железобетонный элемент готов к использованию.

Посредством предварительного напряжения трещиностойкость железобетонного элемента может быть по­ вышена в несколько раз, резко уменьшена ширина рас­ крытия трещин, существенно снижена деформативцость.

По способу возведения различают сборные, монолит­ ные и сборно-монолитные железобетонные конструкции.

Сборные конструкции изготовляют на заводах желе­ зобетонных изделий с помощью высокопроизводитель­ ных машин при соблюдении технологических режимов, обеспечивающих их высокое качество при рациональ­ ных нормах расхода материалов. На месте строительст­ ва готовые конструкции монтируют мощными механизи­ рованными средствами. Сборные конструкции в совре­ менных условиях лучше всего отвечают требованиям индустриализации строительства. Они обеспечивают также наиболее короткие сроки возведения сооружения.

В случае возведения монолитных железобетонных конструкций и сооружений на месте строительства устра­ ивают поддерживающие леса и опалубку, устанавли­

заводской механизации довольно затруднительно. Бетон в течение периода его твердения необходимо выдержи­ вать в опалубке, причем в зимних условиях сырой бе­ тон необходимо подогревать и утеплять. По указанным причинам трудоемкость изготовления монолитных желе­ зобетонных конструкций выше, продолжительность строительства больше, качество хуже. Поэтому моно­ литный железобетон применяют для возведения мас­

17

сивных сооружений и конструкций, а также в тех случа­ ях, когда это оправдывается технико-экономическими соображениями.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции занимают промежуточное положение, в них в отдельных случаях можно реализовать преимущества и сборных, и монолитных конструкций. Сборно-монолитными целе­ сообразно устраивать рабочие площадки под особо большие нагрузки, а также перекрытия, подверженные динамическим воздействиям.

§ 11.2. БЕТОН

Бетон по структуре представляет собой неоднород­ ный материал, большую часть объема которого занима­ ют инертные заполнители (крупный — щебень или гра­ вий и мелкий*— песок), скрепленные в единый монолит с помощью цементного камня, образованного из хими­ чески активных составляющих — цемента, воды (хими­ чески связанной и свободной).

В цементном камне химические процессы происхо­ дят длительное время. В связи с этим в бетоне со вре­ менем прочность нарастает, несколько изменяется объ­ ем, в зависимости от соотношения состава бетона и химического состава цемента, происходит усадка или (при использовании специальных цементов) расшире­ ние.

Бетон не обладает абсолютной плотностью даже при тщательном уплотнении сырой смеси. По условиям удобоукладываемости в него всегда вводят избыточное (сверх необходимого для химической реакции с цемен­ том) количество воды. Избыточная вода, испаряясь, об­ разует капиллярные ходы в цементном камне и полости под зернами крупного заполнителя и стержнями арма­ туры. По этим полостям и частично капиллярам воз­ можно перемещение влаги и газа в толще бетона. Этим обусловливаются частичные влаго- и газопроницаемость бетона — свойства, которые необходимо принимать во внимание при строительстве санитарно-технических со­ оружений. Уменьшить пористость можно снижением на­ чального содержания воды в бетонной смеси, наиболь­ шим уплотнением при укладке сырого бетона, вве­ дением химически активных добавок, обладающих способностью набухать при увлажнении.

Наиболее важная характеристика механических

18

камня тем выше, чем выше активность (марка) цемен­ та и ниже водоцементное отношение смеси. Для приго­ товления тяжелых бетонов (обычно используемых в са­ нитарно-технических сооружениях) применяют плотные

в том случае, если поверхность заполнителей шерохова­ та (что улучшает их сцепление с цементным камнем). Поэтому для приготовления бетона щебень предпочти­ тельнее гравия. Прочность бетона тем больше, чем вы­ ше его плотность.

от способа их изготовления и режима твердения, пред­ писанных ГОСТом.

Строительными нормами и правилами (прил. I, п. 2) установлены следующие проектные марки бетона по прочности на сжатие: для тяжелого бетона М 100, М 150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М 500, М600, М700, М800; для бетонов на пористых заполни­ телях М 35, М 50, М75, М100, М 150, М200, М250, М300.

Кубиковую прочность бетона определяют испытани­ ем на сжатие контрольных образцов стандартных раз­ меров, выдерживаемых при стандартных условиях хра­ нения. Вычисляют ее по формуле

где Np— разрушающая нагрузка, Н (кгс); F — площадь поперечно­ го сечения куба, см2.

При сжатии начальные размеры кубического образ­ ца сокращаются в направлении действующего усилия и увеличиваются в поперечном направлении (рис. П.З). Из испытаний бетона на растяжение установлено, что предельные относительные деформации удлинения бе­ тона в 10—20 раз меньше предельных относительных

19

деформаций сжатия. Разрушение сжатого образца про­ исходит вследствие поперечного расширения материала, вызывающего образование трещин. Если деформациям образца в поперечном направлении ничто не препятст­ вует [+орцы образцов смазаны (рис. II.3 ,а )], то трещи­ ны ориентированы вдоль сжимающего усилия; если по­

углом к действующим усилиям. Во втором случае сопро­ тивление бетона сжатию значительно выше (в 2—2,5 раза). Стандартное условие испытания кубических об­ разцов — без смазки торцов.

В образцах-призмах влияние сил трения по торцам уменьшается по мере увеличения отношения высоты призмы к стороне ее основания, при четырехкратной вы­ соте призм и более это влияние несущественно. Опыты

20