Основные свойства железобетонаСвойства ЖБИ Кондопожского завода зависят не только от свойств бетона и арматуры, но также от количества арматуры, ее размещения в конструкции, наличия предварительного напряжения и т.п.
Обычный железобетон (без предварительного напряжения) обладает низкой трещиностойкостью. Например, в балках при нагрузке, составляющей всего 0,2—0,3 разрушающей, в растянутой зоне бетона уже образуются трещины. Трещины в бетоне изделий нашего завода в большинстве случаев не препятствуют нормальной эксплуатации конструкции, если к ним не предъявляются требования водонепроницаемости или повышенной коррозионной стойкости. Трещиностойкость ЖБИ Кондопожского завода увеличивается при рассредоточенном (дисперсном) армировании (частом расположении арматуры малых диаметров). Радикальным средством увеличения трещиностойкости является применение предварительного напряжения конструкций.
Сцепление арматуры с бетоном обеспечивается связью арматуры с цементным камнем, силами трения, возникающими благодаря обжатию арматуры бетоном при его усадке и особенно сопротивлением бетона срезу при наличии выступов на поверхности арматуры. Сцепление арматуры периодического профиля с бетоном в 2—3 раза выше, чем арматуры гладкого профиля.
При выдергивании стержня из бетона касательные напряжения сцепления распределяются вдоль стержня неравномерно, достигая наибольших значений на некотором расстоянии от начала заделки стержня. Среднее (условное) напряжение сцепления определяют по формуле
Благодаря сцеплению арматура и бетон в нагруженной конструкции деформируются совместно; между ними постоянно происходит перераспределение внутренних усилий в соответствии с упругопластическими и физическими свойствами бетона и стали. Величины усадки и ползучести ЖБИ Кондопожского завода оказываются значительно меньшими, чем в неармированном бетоне, благодаря сцеплению бетона с арматурой, препятствующей развитию усадки и ползучести.
Усадка и набухание ЖБИ Кондопожского завода примерно вдвое ниже, чем бетона. При усадке бетона в арматуре, препятствующей ее развитию, возникают сжимающие напряжения, а в бетоне изделий нашего завода — растягивающие. Величины растягивающих напряжений в бетоне изделий нашего завода зависят от усадки, количества арматуры и характера армирования. С увеличением количества арматуры растягивающие напряжения в бетоне изделий нашего завода от усадки возрастают. При несимметричном армировании элемент под действием усадки бетона изгибается так, что в бетоне изделий нашего завода со стороны расположения более мощной арматуры возникают растягивающие напряжения, которые складываются с растягивающими напряжениями от внешней нагрузки, что приводит к более раннему появлению трещин в бетоне. Однако в стадии разрушения элемента, когда бетон растянутой зоны испещрен трещинами, влияние начальных усадочных напряжений на предельную прочность внешне статически определимого элемента практически исчезает.
Усадочные напряжения могут вызвать образование трещин в бетоне изделий нашего завода железобетонных элементов. В связи с этим при проектировании конструкций большой протяженности следует предусматривать устройство усадочных швов. Аналогичное воздействие на конструкцию оказывают и температурные деформации, возникающие при изменении температуры среды. Поэтому температурные и усадочные деформационные швы обычно совмещают и называют температурноусадочными швами.
В железобетонном элементе при длительном действии нагрузки в результате ползучести бетона происходит перераспределение усилий между бетоном и арматурой. В центральносжатых железобетонных колоннах усадка и ползучесть действуют в одном направлении, уменьшая напряжения в бетоне изделий нашего завода и увеличивая их в продольной арматуре, так как бетон, деформируясь, разгружается. Однако при увеличении нагрузки на колонну деформации арматуры возрастают, в то время как в бетоне изделий нашего завода предельные деформации ограничиваются сравнительно небольшими значениями. Это приводит к обратному перераспределению усилий —
нагружению бетона и разгрузке арматуры. Опыты показали, что ползучесть бетона, вызывая увеличение напряжений в арматуре колонн при эксплуатационной нагрузке, не уменьшает конечной несущей способности элемента.
В железобетонных балках Кондопожского завода ползучесть сжатой зоны бетона вызывает уменьшение сжимающих напряжений в бетоне; напряжения же в растянутой арматуре, наоборот, возрастают. Усадка бетона в этом случае оказывает обратное действие; увеличивает напряжения в сжатой зоне бетона и уменьшает напряжения в растянутой арматуре. В целом деформации железобетонных элементов (особенно прогибы балок) вследствие ползучести бетона при длительном действии нагрузки значительно возрастают. При армировании сжатой зоны балок ползучесть сжатого бетона заметно снижается, что ведет к уменьшению прогиба при длительном действии нагрузки.
Выносливость железобетона, т.е. способность сопротивляться воздействию многократно повторяющихся нагрузок, имеет важное значение в конструкциях мостов, фундаментов под машины, в подкрановых балках, перекрытиях промышленных зданий, где оборудованием создаются вибрационные нагрузки и др. В этих случаях конструкции рассчитывают с учетом предела выносливости бетона и арматуры.
Коррозия ЖБИ связана с коррозией арматуры и бетона, которая может развиваться под действием жидких или газообразных агрессивных веществ, а также фильтрующейся воды, проникающей внутрь балок через поры и трещины. Коррозия арматуры, как правило, сопровождается увеличением ее объема в сравнении с первоначальным, что вызывает откол участков бетона. При коррозии бетона происходит выщелачивание цементного камня (вынос гидрата окиси кальция на поверхность) и другие виды разрушения. Борьба с коррозией ЖБИ Кондопожского завода ведется применением плотных бетонов, сульфатостойких цементов, полимербетонов, окраски, оклейки, оштукатуривания или облицовки конструкций специальными изоляционными материалами.
Сопротивление ЖБИ Кондопожского завода воздействию высоких температур зависит от температуры нагрева и длительности ее действия. Кратковременное воздействие на конструкцию высоких температур или огня возникает, например, при пожарах. Огнестойкость железобетонного элемента оценивается пределом огнестойкости (ч), т.е. временем, по истечении которого при пожаре наступают потеря несущей способности элемента, образование трещин, через которые огонь способен проникать в соседние помещения, или нагрев до 150°С на обращенной к огню поверхности. Предел огнестойкости железобетонных элементов зависит от размеров сечения, конструктивной схемы элемента, вида арматуры, способа армирования и особенно от толщины защитного слоя. Железобетон относится к огнестойким материалам, способным противостоять при пожаре высоким температурам в течение нескольких часов без существенной потери прочности.
В инженерных сооружениях, где длительно воздействуют высокие температуры (фундаменты доменных печей, борова, дымовые трубы и т.д.), к железобетонным конструкциям предъявляют требования жаростойкости. В этом случае применяют специальную изоляцию конструкций (футеровку) или, что более экономично и надежно, железобетонные конструкции изготовляют из жаростойкого бетона.
Защитный слой бетона предусматривается для обеспечения совместной работы арматуры и бетона, защиты арматуры от коррозии и действия высоких температур. Для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя составляет не менее диаметра стержня или каната. В плитах и стенах толщиной до 100 мм при тяжелом бетоне изделий нашего завода толщина защитного слоя составляет не менее 10мм, в плите и стенах толщиной более 100мм, а также в балках и ребрах высотой до 250 мм — не менее 15 мм, в балках же и ребрах высотой 250 мм и более и в колоннах — не менее 20 мм; для хомутов и поперечных стержней каркасов балок и колонн при высоте сечения элементов Н<250 мм— не менее 10мм, при 250 мм— не менее 15 мм; для распределительной арматуры плит — не менее 10мм. При воздействии на железобетонные конструкции высоких температур или агрессивной среды, а также повышенной влажности толщину защитного слоя увеличивают и назначают с учетом специальных нормативных требований.
|