Преднапряженная арматура в бетоне: особенности производства и применения

Традиционные железобетонные элементы иногда заменяются в строительстве более прочными аналогами, тоже выполненными из железобетона, но предварительно напряжёнными. Результатом становится улучшение характеристик и расширение функциональности материала. Благодаря особой технологии производства, преднапряженная арматура в бетоне лучше защищает материал от деформаций, дольше служит и может применяться для конструкций большого размера.

технология предварительного напряжения железобетона

Особенности изготовления

Прочность бетона повышают с помощью арматуры, которая может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Однако первый вариант представляет собой пассивное армирование бетона, не защищающие конструкции от изгибающих и особенно динамических нагрузок. Обеспечить более эффективную защиту позволяет растягивание арматурной стали в железобетонном изделии и её избавление от натяжения в процессе застывания бетонного раствора. Сжимаясь, арматура влияет на железобетон, увеличивая предел его растяжимости, благодаря суммированию двух деформаций – предсжатия и растяжения.

Существует 3 способа натяжения арматуры.

  1. Механический – напряжение арматуры с помощью винтовых или гидравлических домкратов.
  2. Электротермический – применяется электроток, с его помощью стальные пруты разогреваются и удлиняются.
  3. Электротермомеханический – это одновременное применение механического и электротермического способа.

Требования к арматуре

В роли преднапряженной необходимо использовать классы арматуры с высокой прочностью и незначительной текучестью. С учётом небольших потерь преднапряжения при изготовлении железобетонных конструкций значение этого показателя устанавливается выше. Распространённые виды арматуры – холоднодеформированная и горячекатаная упрочнённая, арматурная проволока, сварные каркасы и канаты. Профиль арматурных элементов может быть периодическим и гладким. Какую арматуру использовать для армирования, зависит от того какую роль она играет в железобетонной конструкции.

  1. Напряженная арматура. Располагается в продольном направлении. Применяют горячекатаную и термомеханически упрочнённую арматуру класса А800, А600 и А1000 периодического профиля, холоднодеформированную сталь класса Вр1200 до Вр1500, а так же канатную К1400, К1500 (К-7, К-19).
  2. Ненапрягаемая. Она укладывается поперек продольной. Используют арматуру класса А500С, В500С, А1 (А240), А400, А300 и арматурную проволоку Вр-1.
классы арматуры
Пример арматуры с гладким и периодическим профилем.

Напрягаемая арматура должна быть в виде цельных стержней.

Рекомендации по бетону

Для создания предварительно напряженных конструкций применяются бетоны с такими характеристиками:

  • плотность в пределах 2200–2500 кг/куб. м;
  • класс прочности на осевое растяжение – не меньше 0,8;
  • уровень прочности – не меньше 250–260 кг/кв. см (класс B20);
  • марка водонепроницаемости – W2 и выше;
  • морозостойкость – не ниже F50.

Какой класс бетона использовать зависит от класса напрягаемой арматуры. При отсутствии необходимых данных о бетоне, его класс можно определить спустя 28 дней после его заливки.

Преимущества и недостатки материала

Причинами использования предварительно напряжённого железобетона могут стать такие преимущества армированных конструкций:

  • высокий уровень защиты материала от образования трещин и коррозии – важный параметр для сооружений, постоянно находящихся в контакте с водой;
  • уменьшение сечения и веса железобетона в пределах 30%;
  • снижение расхода стальной арматуры на 40%;
  • повышение сопротивления динамическим нагрузкам;
  • увеличение огнестойкости построек;
  • повышение эксплуатационного срока конструкций – особенно, при использовании сборно-монолитных блоков.
плюсы напрягаемой арматуры в бетоне
Преднапряженный железобетон меньше подвержен возникновению трещин.

Кроме плюсов, у конструкций с применением предварительного напряжения есть и несколько серьёзных минусов. В том числе – сложность контроля армирования готовых элементов, трудоёмкий процесс изготовления и необходимость привлечения квалифицированных мастеров. Вес конструкций увеличивается по сравнению с железобетоном, изготовленным по традиционной технологии, но этот недостаток устраняется использованием пустотных конструкций и лёгких заполнителей.

Применение в строительстве

Предварительно напряжённый железобетон применяют в разных сферах строительства, изготавливая из него такие объекты:

  • высотные башни, в том числе телевизионные;
  • перекрытия с большим пролётом производственных и жилых зданий;
  • резервуары для очистных сооружений;
  • гидротехнические сооружения, в том числе, плотины, каналы и шлюзы;
  • мосты с широкими пролётами;
  • колонны и столбы электропередач;
  • корпуса атомных реакторов и ограждения атомных электростанций.

Из этого же материала изготавливают подпорные стены и ограждающие панели. Подходит он и при необходимости усиления фундаментов зданий и лестничных маршей, построек и помещений, расположенных в сейсмоопасных и взрывоопасных районах. А для дополнительного повышения прочности каркасов зданий и тоннелей пользуются сборно-монолитными конструкциями, собранными из отдельных железобетонных элементов.

мост построенный с помощью преднапряженного железобетона
Пример моста построенного по технологии предварительного напряжения железобетонной конструкции.

Изделия из преднапряжённого железобетона характеризуются большим количеством плюсов, что позволяет широко применять их в строительстве. А недостатки в основном связаны с недостаточным качеством изготовления, и могут компенсироваться ответственным отношением к производству. Чтобы избежать проблем и получить не только повышенную прочность, но и длительный срок эксплуатации, стоит доверять создание таких железобетонных конструкций профессионалам.

Ссылка на основную публикацию