§ 1.3. Железобетон

1. Особенности заводского производства

При проектировании железобетонных элементов пре­дусматривают возможность высокопроизводительного из­готовления их на специальных заводах и удобного мон­тажа на строительных площадках путем выбора опти­мальных габаритов, экономичных форм сечения, рациональных способов армирования. Производство сборных железобетонных элементов ведется по нес­кольким технологическим схемам.

Конвейерная технология.Элементы изготовляют в формах, установленных на вагонетках и перемещаемых по рельсам конвейера от одного агрегата к другому. По мере передвижения вагонетки последовательно выполня­ют необходимые технологические операции: установку арматурных каркасов, натяжение арматуры предвари­тельно напряженных элементов, установку вкладышей-пустотообразователей для элементов с пустотами, уклад­ку бетонной смеси и ее уплотнение, извлечение вклады­шей, термовлажностную обработку изделия для ускоре­ния твердения бетона.

Поточно-агрегатная технология.Технологические опе­рации производят в соответствующих отделениях заво­да, а форма с изделием перемещается от одного агрега­та к другому кранами. Технологический ритм перемеще­ния форм заранее не установлен и не является принуди­тельным.

Стендовая технология.Ее особенность состоите том, что изделия в процессе изготовления и тепловой обработ­ки остаются неподвижными, а агрегаты, выполняющие необходимые технологические операции, перемещаются вдоль неподвижных форм. Стенды оборудованы передвижными кранами, подвижными бетоноукладчиками, а также вибраторами для уплотнения бетонной смеси, элементы изготовляют в гладких или профилированных формах (матрицах или кассетах).

При изготовлении плит перекрытий и панелей стен гражданских зданий широко применяется кассетныйспособ. Элементы изготовляют на неподвижном стенде в ракете вертикальных металлических кассет, вмещающем одновременно несколько панелей. Сборка и разборка кассет механизированы. Арматурные каркасы размером нaпанель устанавливают в отсеках кассеты. Бетониру­ют подвижной бетонной смесью, подаваемой пневмати­ческим транспортом по трубам. Благодаря формова­нию изделий в вертикальном положении поверхность плит и панелей получается ровной и гладкой.

3. Сцепление арматуры с бетоном

В железобетонных конструкциях благодаря сцепле­нию материалов скольжения арматуры в бетоне под на­грузкой не происходит. Прочность сцепления арматуры с бетоном оценивается сопротивлением выдергиванию или вдавливанию арматурных стержней, заанкерованных в бетоне (рис. 1.28, а). Согласно опытным данным, прочность сцепления зависит от:

1) зацепления в бето­не выступов на поверхности арматуры периодического профиля (рис. 1,28, б);

2) сил трения, развивающихся при контакте арматуры с бетоном под влиянием его усадки;

3) склеивания арматуры с бетоном, возникаю­щего благодаря клеящей способности цементного геля.

Наибольшее влияние на прочность сцепления оказывает первый фактор - он обеспечивает около 3/4 общего соп­ротивления скольжению арматуры в бетоне. Если арма­тура гладкая и круглая, сопротивление скольжению уменьшается в 2-3 раза. Исследования показали, что распределение напряжений сцепления арматуры с бето­ном по длине заделки стержня неравномерно, и наиболь­шее напряжение сцепления τ_c,max не зависит от длины анкеровки стержняl_an. Среднее напряжение сцепления определяется как частное от деления усилия в стержне N на поверхность заделки

τ_c=N/(l_an u) (1.19)

где u— периметр сечения стержня; для гладкой арматуры при сред­них классах бетона оно примерно равно 2,5-4 МПа.

Прочность сцепления возрастает с повышением клас­са бетона, уменьшением водоцементного отношения, а также с увеличением возраста бетона. При недостаточ­ной заделке к концам стержней приваривают коротыши или шайбы (по концам стержней из гладкой стали класса A-Iустраивают крюки).

Рис. 1.28. Сцепление арматуры с бетоном

При вдавливании арматурно­го стержня в бетон прочность сцепления больше, чем при его выдергивании, вследствие сопротивления окру­жающего слоя бетона поперечному расширению сжима­емого стержня. С увеличением диаметра стержня и на­пряжения в нем σ_sпрочность сцепления при сжатии воз­растает, а при растяжении уменьшается (рис. 1.28, в). Отсюда следует, что для лучшего сцепления арматуры с бетоном при конструировании железобетонных элемен­тов диаметр растянутых стержней следует ограничи­вать.