Изготовление некоторых видов железобетонных конструкций и изделий

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

В настоящее время в строительной практике широко применяют напряженно армированный железобетон.

Сущность предварительного напряжения сводится к тому, что арматуру натягивают заранее и в таком положении закрепляют на упорах. После приобретения бетоном прочности, равной 70—80% от проектной, арматуру освобождают от упоров и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Обычно предварительное напряжение арматуры, а следовательно, и сжатие бетона, производят в той части конструкции, которая при нагружении подвергается растяжению.

Благодаря предварительному сжатию в бетоне при нагружении не появляются опасные растягивающие напряжения, а лишь уменьшаются напряжения сжатия. В обычном железобетоне в растянутой зоне даже при небольших нагрузках возможно появление трещин. В предварительно напряженном железобетоне сопротивление появлению трещин возрастает в несколько раз.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными железобетонными более экономичны в связи с тем, что расход арматурной стали в них снижается до 60—80, а бетона — до 30—50%. Снижение расхода стали достигается в результате применения в предварительно напряженном железобетоне стали с пределом прочности до 20 000 кг/см², что в 3—5 раз больше, чем прочность обычной арматурной стали класса A-I или А-II.

В обычном железобетоне сталь высокой прочности не применяют, так как ее прочность на растяжение в связи с неизбежным образованием трещин в бетоне использовать полностью нельзя. Объясняется это тем, что с повышением нагрузки, воспринимаемой сталью, пропорционально увеличивается ее удлинение. Высокопрочная сталь без повреждений на каждый метр длины может удлиниться примерно на 3 мм, а в бетоне возникают трещины при его удлинении на 0,1—0,15 мм/м.

Трещинообразование нарушает сцепление арматуры с бетоном и может привести к разрушению конструкций.

При предварительном напряжении в качестве арматуры используют высокопрочную проволоку (гладкую или периодического профиля) классов В-II и Вр-II с пределом прочности до 20 000 кг/см², прутковую сталь периодического профиля класса A-IV с пределом прочности 9000 кг/см² и сталь периодического профиля классов А-IIв и А-IIв с пределом прочности 5000 и 6000 кг/см² и др.

Предварительное напряжение можно создать натяжением арматуры перед бетонированием или после. Если арматуру натягивают до укладки бетонной» смеси, то такой способ называют предварительным натяжением, если после укладки бетонной смеси и затвердевания бетона, то последующим натяжением на бетон.

Предварительное натяжение арматуры. При предварительном натяжении арматуру натягивают при помощи домкратов или подвесных грузов до напряжения, достигающего примерно 70—80% от предела прочности арматуры.

Если для натяжения используют гладкую проволоку, то ее освобождают от закрепления на упорах по достижении бетоном прочности 350 кг/см². Если используют арматуру периодического профиля, имеющую повышенное сцепление с бетоном, достаточна прочность бетона при обычной стержневой арматуре 140— 200 кг/см2, а при высокопрочной проволоке 200—300 кг/см².

Арматура закрепляется в бетоне в результате сцепления с ним, а если этого недостаточно, то концы арматурных стержней дополнительно закрепляют специальными заанкеривающими устройствами, исключающими возможность скольжения арматуры в бетоне.

Предварительное натяжение арматуры осуществляют на специальных стендах, оборудованных упорами, которые удерживают арматуру в натянутом состоянии, или непосредственно в формах, в которых бетонируется изделие. В последнем случае усилие напряжения воспринимает форма.

Плоские и ребристые плиты, шпалы, балки различной формы и длины и другие конструкции, армируемые предварительно натянутой высокопрочной проволокой, изготовляют на стендах длиной 100—200 м.

Тяжелые конструкции типа подкрановых балок под мостовые краны, мостовые балки, балки покрытий больших пролетов и аналогичные конструкции, армируемые стержнями периодического профиля или пучками высокопрочной проволоки (в пучке бывает до 70 проволок диаметром 3 мм), изготовляют на стендах длиной до 70 м.

На рисунке ниже показан универсальный стенд СМ-535, предназначенный для изготовления различных железобетонных изделий с напряженной проволочной арматурой. Изделие армируется проволочными пакетами (струнопакетами), которые изготовляют на специальной установке, смонтированной около стенда. Производительность стенда до 37 тыс. м³ в год. Пакет состоит из 60 проволок диаметром 2,5—3 мм или 24 проволок диаметром 5 мм.

Стенд работает следующим образом. Сначала заготовляют проволочные пакеты. Для этого проволоку с бухт 9 подают на устройство 10 для сборки пакетов и далее в зажимное устройство 11, где концы проволок опрессовывают в гребенках. Гребенку соединяют с кареткой конвейера 5, которая протягивает пакет до гребенчатого зажима 4.

В зажимном устройстве 11 устанавливают вторую гребенку и затем проволоку обрезают. Проволочный пакет подают механизмами 2 на стенд, одним концом закрепляют в упоре 7, а вторым присоединяют к натяжному устройству 3. После натяжения пакета гидродомкратом 1 второй конец струнопакета закрепляют в натяжном упоре, а домкрат перемещают к следующему струнопакету. Потом устанавливают бортовую оснастку форм, надевают на проволоки диафрагмы, разделяющие отдельные элементы и удерживающие проволоки в проектном положении, и при помощи бетоноукладчика 6 бетонируют изделия.

Когда бетон приобретает необходимую прочность, проволоку освобождают от зажимов на упорах, диафрагмы вынимают и карборундовым кругом или газовым резаком разрезают проволоку между изделиями. return_links(); ?>

Различные предварительно напряженные конструкции (настилы, панели, шпалы), армируемые отдельными стержнями или проволокой, изготовляют, как правило, в переносных силовых формах.

Арматуру натягивают переносным домкратом и закрепляют зажимами, передающими усилия непосредственно на торцевой борт или поддон формы.

Конструкция зажима для арматуры периодического профиля состоит из корпуса 1 с внутренней конической полостью, в которой помещен клин 4, и наружной гайки 3. Клином зажимают конец стержня, а домкрат, закрепленный за корпус 1 зажима, натягивает стержень до проектного усилия. Затем гайку 3 зажима подвигают вплотную к форме и снимают с зажима домкрат. По достижении бетоном необходимой прочности зажим снимают, а концы стержней обрезают.

В последнее время широкое распространение получил метод электротермического натяжения стержневой арматуры, который основан на удлинении стали при ее нагреве электрическим током большой силы. Нагретый стержень, снабженный на концах анкерами, быстро укладывают в форму и заводят анкеры за упоры формы. Остывая, стержень стремится сократиться, но этому препятствуют упоры, вследствие чего стержень натягивается и получает заданное напряжение.

Нагревают стержни, как правило, до температуры 350—400° С на специальном стеллаже в течение 3—4 мин. Бетонную смесь укладывают в форму после остывания стержней до температуры 80° С (примерно, через 15—16 мин после нагрева). Способ электротермического напряжения арматуры прост и экономичен и получает повсеместное распространение.

Последующее натяжение арматуры. При последующем натяжении упором для арматуры служит затвердевший бетон конструкции.

При бетонировании конструкций в них оставляют сквозные каналы, в которые пропускают пучки высокопрочной проволоки или отдельные стержни арматуры большого диаметра. Пучки проволоки на концах снабжают анкерами или специальными стаканами, а стержни — винтовой нарезкой. Арматуру натягивают при помощи домкратов, после чего концы ее заанкеривают на торцах элемента при помощи анкера, состоящего из шайбы и конической пробки, или при помощи специальных стаканов. Стаканы предварительно закрепляют на конце пучка и заполняют цементным раствором. Концы стержней закрепляют гайками, навинчиваемыми на концы стержней.

Пучковую арматуру, натягиваемую после отвердения бетона, применяют как для прямолинейных, так и криволинейных элементов. После заанкеривания арматуры в торцах элементов в каналы, где проходит арматура, нагнетают цементное тесто, которое, заполняя каналы, защищает арматуру от коррозии и создает сцепление арматуры с бетоном.

Последующее натяжение арматуры широко применяют при сборке большепролетных конструкций, например, при сборке балок и ферм на строительных площадках из заготовленных в полигонных условиях отдельных частей.

Натяжение арматуры на затвердевший бетон позволяет изготовлять конструкции на любых площадках, не имеющих специальных устройств или стендов для натяжения арматуры.

Отдельные виды изделий

Блоки фундаментов и стен подвалов изготовляют обычно в металлических или комбинированных из дерева и металла формах. Уплотняют бетонную смесь внутренними вибраторами ИВ-59 и ИВ-26. При бетонировании в блок заделывают подъемные петли.

При изготовлении блоков стен подвалов с пустотами в сборно-разборных формах на стенд устанавливают вкладыши и борта формы. После набора бетоном необходимой прочности борта формы снимают, блок приподнимают краном на 10—15 см и ударами молотка по патрубкам, прикрепленным сверху к вкладышам, выбивают вкладыши.

Блоки фундаментов и стен подвалов изготовляют также в неразъемных формах с немедленным распалубливанием. К формам жестко крепят по два или четыре наружных вибратора. После бетонирования форму сразу снимают с блока, а блок остается на стенде. Если бетон выдерживают с пропариванием, то блоки бетонируют непосредственно в пропарочной камере.

Пустотелые настилы перекрытий изготовляют обычно, уплотняя бетонную смесь на виброплощадках или вибросердечниками с виброщитами. Применять вибросердечники более выгодно, так как при этом колебания передаются непосредственно бетонной смеси. Однако способ уплотнения на виброплощадках значительно проще.

Ниже показана установка для изготовления, в условиях припостроечного полигона восьмипустотных настилов размерами 6390x1595x220 мм. Установка состоит из виброплощадки, стального съемного поддона коробчатой формы, накладных съемных бортов 1, виброщита, пустообразующего агрегата с вибровкладышами 2 диаметром 160 мм, механизма для перемещения (каретки) вибровкладышей и самоходного бетоноукладчика 3. После установки арматурного каркаса в форму вводят одновременно все пустотообразующие вибровкладыши.

Самоходный бетоноукладчик состоит из бункера, снабженного роликовым затвором, покоящегося на четырех катках, два из которых приводные. На одном поддоне формуют по два настила длиной 6390 мм одновременно.

Жесткую бетонную смесь укладывают в форму в два приема: сначала на половину высоты формы с вибрированием на виброплощадке и вибровкладышами, затем до верха формы с уплотнением на виброплощадке, вибровкладышами и пригрузочным виброщитом одновременно.

По окончании вибрирования виброщит снимают, извлекают пустотообразователи, снимают оснастку, а отформованный настил на поддоне перемещают в пропарочную камеру. Производительность установки в среднем около 15 настилов в смену.

Крупноразмерные панели на полигонах, как правило, изготовляют в формах — матрицах. Уложенную в матрицу бетонную смесь уплотняют переносными вибраторами и прогревают в течение 15—20 ч, а затем изделие извлекают из матрицы. Иногда такие панели изготовляют в опрокидных металлических формах-матрицах с немедленной распалубкой.

Наиболее широко распространен способ изготовления крупных панелей в вертикальных кассетах. Кроме панелей перекрытий и тонкостенных стеновых панелей, на кассетных установках можно изготовлять также лестничные марши, площадки и т. п. Изделия, отформованные в кассетах, имеют точные размеры и гладкие поверхности, что позволяет до минимума сократить послемонтажные работы. При изготовлении изделий в кассетах применяют бетонные смеси с осадкой конуса от 4 до 25 см.

Изделия в кассетах изготовляют следующим образом. Разделительные 8 и боковые стенки очищают и смазывают. В каждую кассету устанавливают каркасы. Затем гидравлическими домкратами 5 все кассеты сжимают; оставляя между ними необходимые зазоры. Кассеты заполняют бетонной смесью посредством пневмонагнетателя и одновременно внутрь коробов пускают пар температурой 120—130° С.

Вибрирование бетонной смеси осуществляют через арматуру при помощи специальной траверсы с вибраторами или вибраторами, прикрепленными к разделительным стенкам кассет.

По достижении температуры бетона 100° С (через 1,5—2 ч) подачу пара прекращают и спустя 4 ч распалубливают изделия, последовательно раздвигая разделительные стенки 8. На кассетных установках изготовляют также предварительно напряженные панели путем натяжения арматуры на стенки кассеты. В настоящее время существует много типов механизированных и немеханизированных кассет.

Мелкие ребристые плиты изготовляют в опрокидных формах или способом виброштампования с дополнительной пригрузкой, также с немедленным распалубливанием.

Крупные стеновые блоки на полигонах изготовляют в основном стендовым способом. Пустотелые блоки формуют на специальной установке. Смесь уплотняют вибровкладышами, а иногда внутренними или наружными вибраторами, прикрепленными к стенкам формы. Фактурный слой из декоративного бетона наносят вручную (рейкой) или при помощи специальных машин.

Твердеют блоки в пропарочной яме при температуре 80—95° С в течение 10—20 ч. На некоторых предприятиях применяют электропрогрев блоков в специально оборудованных формах. Пустотообразователи извлекают из блока сразу после уплотнения бетона, а затем блок распалубливают и оставляют его на поддоне формы.

Трубы изготовляют методом центрифугирования на установке, оборудованной роликами. На ролики свободно укладывают цилиндрическую форму 6. Формы бывают разъемные и неразъемные. Стенки неразъемных форм покрывают изнутри слоем расплавленного парафина толщиной 4—5 мм при помощи ложечных питателей 1, вводимых в форму при ее вращении. Затем в форму укладывают готовый арматурный каркас и в два-три приема посредством питателей заполняют ее равномерно по всей длине бетонной смесью.

При изготовлении труб диаметром 250—600 мм формы во время загрузки бетонной смеси вращают со скоростью 150—170 об/мин. После загрузки скорость увеличивают, например для труб диаметром 600 мм — до 400 об/мин.

Бетонная смесь в формах уплотняется частично под действием центробежной силы, а частично — некоторой вибрации, возникающей при вращении формы. Центрифугирование при максимальной скорости вращения продолжается 8—12 мин. По окончании уплотнения бетонной смеси форму снимают со станка, переносят краном к ямной пропарочной камере и устанавливают в вертикальном положении. После 2—3 ч пропаривания форму снимают с трубы и трубу оставляют в камере до приобретения необходимой прочности.

При изготовлении труб диаметром 1 м и более тепловлажностную обработку производят прямо на центробежном станке 4, закрывая его сверху колпаками и пуская под него пар. В этом случае производительность станка значительно снижается.

Железобетонные трубы изготовляют как с обычной ненапряженной арматурой, так и с предварительно напряженной. Причем при натяжении продольной арматуры концы ее предварительно закрепляют на фланцах в торцах формы.

Если труба предназначена для трубопроводов с напором воды более 3—4 ат, то на отвердевшую трубу дополнительно навивают под натяжением проволочную арматуру и затем покрывают ее защитным слоем из цементно-песчаного раствора.

1. Бетоноведение
2. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
3. Бетонные работы в зимних условиях
4. Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
5. Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
6. Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
   • Организация производства
   • Виды бетонных и железобетонных изделий
   • Формование и твердение железобетонных изделий
   • Изготовление некоторых видов железобетонных конструкций и изделий
   • Контроль качества изготовленных железобетонных изделий
   • Техника безопасности при изготовлении железобетонных изделий
7. Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке