Строительные технологии и высокопрочный бетон

За минувшее десятилетие усовершенствования бетонных заводов и улучшение технологий производства смесей значительно расширили возможности конструирования и повысили качество построек. Know-how последних лет расширили границы применения бетона и позволили ему стать более конкурентным по сравнению с другими материалами. Применение пластификаторов обеспечило создание бетонов с очень малым содержанием воды по отношению к цементу. Сохранив высокую обрабатываемость, бетон значительно увеличил прочность, которая при сжатии теперь может быть свыше 55 МРа. Производство высокопрочного бетона позволило снизить использование стальных рамочных конструкций при строительстве высотных зданий. Также в ряде случаев высокопрочный бетон стал заменой габаритным колоннам из традиционных смесей для нижних этажей многоэтажек. Но при работе с таким видом бетона следует учитывать, что он имеет большую ползучесть (крип), а при высыхании его усадка выше, чем у обычного бетона. При сочетании таких свойств у монолитного высокопрочного бетона существует склонность к растрескиванию, что может снижать эксплуатационные качества конструкции. Для обеспечения необходимой долговечности данного вида бетона применяют предварительное напряжение.

 

Основной особенностью предварительно напряженных конструкций и деталей является предварительное обжатие бетона с тем, чтобы создать в нем начальное напряжение со знаком, противоположным тому, которое возникает в железобетонном элементе под воздействием эксплуатационных нагрузок. Благодаря такому предварительному обжатию значительно отдаляется момент появления трещин в бетоне, уменьшается величина их раскрытия и повышается жесткость изгибаемых элементов. Это позволяет повысить величины расчетных напряжений бетона при растяжении и допускаемых величин прогибов при изгибе железобетонных конструкций, что создает возможность, например для большепролетных металлоконструкций, уменьшить их высоту и собственный вес. Вместе с тем предварительное напряжение позволяет полнее использовать высокие марки арматурной стали в элементах и снизить соответственно расход металла. Величина предварительного обжатия бетона выбирается с таким расчетом, чтобы результирующее растягивающее напряжение в бетоне под воздействием эксплуатационных нагрузок было близко к нулю или, во всяком случае, не выходило за пределы допускаемого для бетона напряжения при растяжении. Обжатие бетона достигается натяжением рабочей арматуры в железобетонном изделии в пределах упругих деформаций и использованием упругого последействия в момент отпуска натянутой арматуры либо непосредственной передачей на бетон в изделии сил реакций, возникающих при натяжении арматуры; и в том и в другом случае в бетоне возникают сжимающие усилия, равные по величине усилию натяжения арматуры за вычетом потерь в размере до 10 - 15% вследствие усадки и ползучести бетона. Величина натяжения должна быть достаточно большой с тем, чтобы увеличить величину начального напряжения в бетоне (обычно в пределах 40 - 60 кг/см2), однако оно не должно выходить за пределы упругих деформаций применяемой арматурной стали, т. е. не должно быть более 90% от предела текучести стали данной марки, а для твердых сталей, не имеющих ярко выраженной площадки текучести, - не более 65% от предела прочности при растяжении.