Арматура

Стальная арматура для предварительно напряженного железобетона должна обладать способностью выдерживать высокие растягивающие напряжения без явления ползучести, т. е. без вытягивания под длительно приложенной нагрузкой. Любое ощутимое вытягивание стали под нагрузкой уменьшит величину предварительного напряжения, и в результате этого балка будет вести себя, как балка с обычной арматурой. В таком состоянии она будет значительно слабее и не сможет выдерживать нагрузок, на которые была первоначально рассчитана. Обычная мягкая сталь не отвечает требованиям предварительно напряженного железобетона, поэтому для него используется специальная высокопрочная проволока, которая в противоположность мягкой стали имеет незначительную текучесть. При постоянном напряжении ползучесть ее близка к ползучести бетона. Потеря напряжения вследствие ползучести стали относительно невелика. Иногда для предварительно напряженного железобетона применяются арматурные стержни из специальной стали, сходные по размерам с арматурой для обычного железобетона.

Стоимость подготовки комплекта арматуры, установки ее и натяжения на месте приблизительно в 3—4 раза превышает стоимость материала (арматуры), поступившего на площадку.

Качество бетона

Для того чтобы максимально использовать 'преимущества предварительного напряжения, необходимо применять высокопрочный бетон прочностью в возрасте 28 дней порядка 420 кг/см² и более. Приготовление такого бетона требует особого контроля, с тем чтобы снизить до минимума отклонения в его прочности.

Из сведений о проектировании смесей следует, что для получения достаточной прочности необходимо применять жирные жесткие бетонные смеси. Укладка обычно производится с применением вибраторов.

В случае применения методов предварительного напряжения следует иметь в виду два свойства бетона, описанные в главе 2, а именно: усадку при потере влаги, которая может продолжаться довольно долго, и ползучесть под нагрузкой. Эти свойства обусловливают сокращение бетонной конструкции, в результате чего со временем ослабевает эффект предварительного напряжения арматурных проволок или стержней. Для того чтобы компенсировать эту потерю предварительного напряжения, необходимо создать напряжение в арматуре несколько выше величины, предусмотренной проектом.

Потеря предварительного напряжения особенно велика в раннем возрасте бетона, со временем темп падения напряжения постепенно уменьшается, По результатам испытаний, проводившихся в течение более двух лет, установлено, что общая потеря напряжения арматуры составляет около 16%.

Предварительное натяжение

Метод предварительного натяжения состоит в том, что сначала производится натяжение установленной на месте арматуры, обычно из специальной высокопрочной проволоки, а затем вокруг нее укладывается бетон. Натяжение проволоки поддерживается до тех пор, пока бетон не наберет достаточную прочность. После этого проволока отрезается от анкерных устройств, а ее натяжение благодаря сцеплению с бетоном передается последнему. В результате этого бетон подвергается сжимающим напряжениям.

Предварительное натяжение редко применимо при изготовлении монолитных конструкций на строительной площадке, оно пригодно в основном при производстве элементов сборного железобетона заводским способом (от небольших балок перекрытий и бетонных железнодорожных шпал до полых свай длиной до 30 м и выше). В заводских условиях наиболее пригодным является метод предварительного натяжения, известный под названием системы длинных линий. По этому методу проволока арматуры натягивается между двумя анкерными плитами, расположенными на противоположных концах стенда. По всей длине стенда, устанавливаются формы для бетонируемых деталей. Поперечные стенки ставятся на таких расстояниях, которые соответствуют необходимой длине отдельных балок. Проволока пропускается через эти поперечные стенки, причем между стенками двух смежных балок оставляют небольшие промежутки.

Часто стенд изготовляется из стали, в нем устраиваются трубопроводы горячего воздуха, предназначенные для подогрева бетона и ускорения его твердения с тем, чтобы как можно раньше обрезать проволоку и установить новую партию деталей.

При изготовлении отдельных деталей методом предварительного натяжения усилие от растянутых арматурных проволок воспринимается самой опалубкой.

Применение индивидуальных форм для изготовления отдельных деталей имеет два преимущества. Во-первых, есть большая возможность изменения размеров изготовляемых деталей. Во-вторых, в результате потери напряжения арматурой при штучном изготовлении может испортиться только одна деталь, тогда как при стендовом изготовлении партии деталей нарушение натяжения арматуры приводит к порче всей партии. Может случиться ослабление одной или нескольких проволок и неодинаковое напряжение, причем это трудно обнаружить в предварительно напряженных элементах. В таких случаях приходится делать выборочную проверку изготовленных деталей.