Попередньо напружений залізобетон
1что таке попередньо напружений залізобетон і які його переваги в порівнянні з ненапруженим залізобетоном?
Основний будівельний матеріал XX століття, залізобетон, в усьому світі заслужено користується увагою вчених галузі. Створивши штучний камінь - бетон, властивості якого можна регулювати на свій розсуд, вчені знайшли і спосіб боротьби з його основним недоліком - низькою міцністю при розтягуванні. При металевої арматури бетон хоч і не руйнується при розтягуванні, але тріскається. Це негативно позначається на експлуатаційних властивостях залізобетонних конструкцій і споруд. Створення на стадії виготовлення або будівництва напруженого стану в конструкції, коли знак напруги в бетоні протилежний знаку напруги від експлуатаційного навантаження, є одним з найбільших досягнень інженерної думки в XX столітті.
Деякі види попереднього напруження з різних міркувань досі перебувають під сумнівом. Наприклад, в Німеччині заборонена сегментна збірка залізобетонних мостів за допомогою натягу арматури, і тільки зовсім недавно було дозволено застосовувати в мостових конструкціях напружену арматуру, розташовану поза перетину.
Розвиток попереднього напруження вплинуло на прогрес в області технології високоміцних бетонів. У напружених конструкціях з'явилася можливість максимально ефективно використовувати підвищену міцність бетону при стисканні.
Яскравим прикладом будівельних можливостей переднапруженого залізобетону є морські платформи для видобутку нафти. У світі таких грандіозних споруд зведено понад двох десятків.
Традиційно великою областю застосування попередньо напруженого залізобетону є мостобудування. У США, наприклад, споруджено понад 500 тисяч залізобетонних мостів з різними прольотами. За останній час там побудовано понад два десятки вантових мостів довжиною 600-700 м з центральними прольотами від 192 до 400 м. З попередньо-напруженого залізобетону споруджуються позакласні мости, які будуються за індивідуальними проектами. Мости прольотом до 50 м зводяться в збірному варіанті із залізобетонних попередньо напружених балок.
По виду армування розрізняють збірні залізобетонні вироби зі звичайним армуванням і попередньо напруженим.
Армування бетону сталевими стрижнями, сітками і каркасами не оберігає конструкції, що працюють на вигин або розтягнення від утворення тріщин, так як гранична розтяжність бетону в 5-6 разів менше, ніж стали. Тому в звичайному залізобетоні задовго до руйнування з'являються тріщини, і виникає небезпека корозії арматури під впливом вологи і газів. Це часто не дозволяє використовувати повністю несучу здатність арматури, робить не раціонально застосування арматури з високоміцного дроту.
У попередньо напруженому залізобетоні попередньо розтягують, а після виготовлення конструкцій і затвердіння бетону її звільняють від натягу. При цьому арматура скорочується і викликає стиск бетону. В результаті попередня розтяжність бетону в конструкції під дією експлуатаційного навантаження як би збільшується, так як деформація від попереднього стиснення підсумовується з деформаціями розтягування. Попереднє напруження арматури не тільки попереджає поява тріщин в бетоні розтягнутої зони конструкції, але дозволяє скоротити витрату арматури, використовуючи високоміцні сталь і бетон, знизити вагу залізобетонних конструкцій, підвищити стійкість до утворення тріщин і довговічність.
Способи натягу арматури:
Механічний спосіб - натяг, як правило, з використанням гідравлічних або гвинтових домкратів;
Електротермічний спосіб натягу - натяг з використанням електроструму для розігріву арматури, при якому арматура подовжується до певних значень;
Електротермомеханіческій - спосіб, який комбінує механічний і електротермічний.
Попереднє напруження може проводитися не тільки до, а й після схоплювання бетонної суміші. Найчастіше цей метод застосовується при будівництві мостів з великими прольотами, де один проліт виготовляється в кілька етапів (захваток). Матеріал зі сталі (трос або арматура) укладається в форму для бетонування в чохлі (гофрована тонкостінна металева або пластикова труба). Після виготовлення монолітної конструкції трос (арматуру) спеціальними механізмами (домкратами) натягують до певної міри. Після чого в чохол з тросом (арматурою) закачується рідкий цементний (бетонний) розчин. Таким чином забезпечується міцне з'єднання сегментів прольоту моста.
Попереднє напруження бетону в конструкції демонструє нові можливості і визначає перспективу розвитку залізобетону в якості матеріалу для зведення сучасних будівель і споруд.
У XXI столітті по всій країні повинно розвернутися масове будівництво автомобільних доріг, що потребують зведення великої кількості мостів малих, середніх і великих прольотів. Міжнародний досвід говорить, що автодорожні мости доцільно будувати з переднапруженого залізобетону.
У виробництві конструкцій для будівель різного призначення доцільно істотно збільшити частку механічного натягу арматури, розширити випуск безперервно армованих і самонапружених конструкцій, збільшити застосування будівель з натягом арматури в будівельних умовах.
Для великих інженерних споруд слід застосовувати попередньо-напружені залізобетонні конструкції з натягом арматури на бетон, а для напруженої арматури використовувати канати і міцну стрижневу арматуру великих діаметрів, виробництво яких має бути освоєно металургійною промисловістю.
Широке використання переднапруженого залізобетону відкриває значні можливості для зниження витрати сталі в будівництві. Це може бути досягнуто головним чином за рахунок зменшення металоємності ряду залізобетонних несучих і огороджувальних конструкцій, а також шляхом заміни металевих конструкцій залізобетонними.
2 В яких трьох перетинах вивчається будова деревини і які основні її елементи можна розрізняти в торцевому перетині з допомогою лупи?
Деревиною називають звільнену від кори тканину волокон, яка міститься в стовбурі дерева. Стовбур дерева складається з клітин, що мають різне призначення в зростаючому дереві, а, отже, різну форму і величину. Макроструктуру стовбура (видиму неозброєним оком або через лупу) можна розглянути на трьох основних розрізах: торцевому зрізі, тангенціальному і радіальному зрізі.
На торцевому зрізі видно кора, камбій і деревина. Кора складається із зовнішньої шкірки, коркового шару під нею і внутрішнього шару - лубу. Під шаром лубу у зростаючого дерева знаходиться тонкий камбіальний шар, що складається з живих клітин розмножуються поділом. Деревина складається з витягнутих веретеноподібних клітин - осередків, стінки яких складаються в основному з целюлози. Ці пустотілі осередки утворюють волокна, що сприймають механічні навантаження. Деревина стовбура складається з ряду концентричних річних кілець. У свою чергу кожне річне кільце включає внутрішній шар ранньої (або весняної) деревини і зовнішній шар пізньої (або річний) деревини.
На поперечному розрізі стовбура дерева видно серцевина, ядро і заболонь. Серцевина - пухка первинна тканину, яка складається з тонкостінних клітин, має малу міцність і легко загниває.
Ядро, або стигла деревина - внутрішня частина стовбура дерева, що складається з відмерлих клітин. Ядро виділяється темним кольором, так як стінки клітин деревини ядра поступово змінюють свій склад: у хвойних порід вони просочуються смолою, а в листяних - дубильними речовинами. Рух вологи за цими клітинам припиняється, тому деревина ядрового частини стовбура має велику міцність і стійкістю до загнивання в порівнянні з деревиною заболоні.
Заболонь складається з кілець більш молодий деревини, що оточують ядро (або сліпу деревину). За живих клітин заболоні зростаючого дерева переміщається волога з розчиненими в ній поживними речовинами. Деревина заболоні має велику вологість, легко загниває, внаслідок значної усушки підсилює викривлення пиломатеріалів.
3 Технологія виготовлення мінеральної вати.
Мінеральна вата складається з тонких склоподібних волокон діаметром 5-15мкм, одержуваних з легкоплавких гірських порід (мергелів, доломітів, базальту та ін.), Металургійних і паливних шлаків, золи ТЕС. Розплав зазвичай отримують в вагранці або в іншому пічному агрегаті. Волокна утворюються при впливі подається під тиском пари або повітря безперервно витікає із вагранки струмінь розплаву або шляхом подачі пари на валки або диск центрифуги. Отримане мінеральне волокно збирається в камері волокноосадження на безперервно рухається сітці. У цю камеру вводять органічні або мінеральні речовини, що пов'язують. На основі мінеральної вати випускають штучні, рулонні, шнурові вироби та сипучі (пухкі, волокнисті) матеріали.
4 Назвіть основні звукоізоляційні матеріали.
Звукоізоляційні матеріали застосовують в основному для ослаблення звуку, хоча нерідко (наприклад, в міжповерхове перекриття) ці ж матеріали допомагають ізоляції повітряного шуму. Звукоізоляційні матеріали застосовують у вигляді шарів, смугових або штучних прокладок. Звукоізоляція перекриття значно поліпшується при влаштуванні звукоізоляції по типу «плаваючого» статі. Плаваюча підлога відокремлюється від несучої конструкції перекриття та стін прокладками з звукоізоляційний матеріал, не маючи з ними жорстких контактів. За допомогою пружних прокладок з звукоізоляційних матеріалів звук ізолюють по внутрішніх стінах і перегородках. Прокладки встановлюють в місцях примикання і сполучення огороджувальних конструкцій і перекриттів.
В основному це пористо-волокнисті, гумові і резиноподібного матеріали з губчастої структурою. Прокладки з губчастої структурою - це пружні матеріали з малим модулем пружності, що мають велику наскрізну пористість. Їх виготовляють з пористої гуми, еластичних полімерів: поліуретанових смол (поролонів), поліхлорвінілу звичайного (ПВХ) і еластичного (ПВХЕ).
Звукоізоляційні двошарові м'які покриття підлог значно покращують ізоляційні властивості перекриттів, особливо лінолеум на підоснові з пінополіуретану або ворсова нейлонова тканина на губчастої гумі.
З матеріалів з волокнистої структурою найбільше значення мають мінераловатні плити, виготовлені з мінеральної, скляного або азбестового волокна.
Скловолокнисті матеріали виготовляють з безперервного скляного волокна, що має діаметр 10-30 мкм (скляна вата, скловолокнисті мати і смуги), які прошиваються або проклеюються. З штапельного скляного волокна довжиною 20-40 см і товщиною 8-20 мкм отримують плити на полімерних сполучних. Підвищення тонкощі скляного волокна збільшує звукоізоляційні властивості матеріалів.
Мінераловатні матеріали виготовляють у вигляді м'яких і напівтвердих плит щільністю 50-150 кг / м3, використовуючи сполучна на основі полімерів.
Азбестові матеріали випускають у вигляді матів з азбестового волокна з добавкою в'яжучого (наприклад, цементу, рідкого скла). Товщина азбестових плит 15-400мм, а азбестових матів до 80 мм. Для звукоізоляції застосовують деревоволокнисті плити щільністю 150-250 кг / м3.
5 Чим відрізняються будівельні розчини від бетонів?
Будівельний розчин - це штучний матеріал, отриманий в результаті розчинної суміші, що складається з в'язкої речовини, води, дрібного заповнювача і добавок, яка поліпшує властивості суміші і розчинів. На відміну від бетонів великий заповнювач відсутній, так як розчин застосовують у вигляді тонких шарів (швів кам'яної кладки, штукатурка і т.п.). Одним з важливих властивостей будівельних розчинів є хороше зчеплення з основою.
Бетон - це також штучний матеріал, що отримується в результаті ретельно перемішаної і ущільненої суміші з в'язкої речовини, води, дрібного і крупного заповнювача, взятих в певних пропорціях. Бетон - це один з основних будівельних матеріалів. З нього виготовляють збірні конструкції, вироби і монолітні споруди різної форми та призначення.
Основним призначенням будівельних розчинів є заповнення швів між великими елементами (панелями, блоками і т.п.) при монтажі будівель і споруд. А також будівельні розчини застосовують для кам'яної кладки стін, фундаментів стовпів, склепінь та ін. Ще одне застосування будівельних розчинів - це штукатурка внутрішніх стін, стель фасадів будівель і ін. Існують також спеціальні розчини: декоративні, гідроізоляційні, тампонажні та інші.
Тому можна сказати, що основною відмінністю будівельних розчинів від бетонів є їх призначення в будівництві, а також відсутність у складі великих заповнювачів, що дозволяє розчинної суміші легко укладатися тонким і щільним шаром на пористу підставу.
Список використаних джерел
1 Горчаков Г.І. Баженов Ю.М. Будівельні матеріали: Підручник для вузов-М. Стройиздат, 1986.