- •1. Понятие об армированном бетоне. История развития железобетона. Железобетонные конструкции с обычным армированием и предварительно напряженные
- •3. Виды, свойства и маркировка арматурных сталей
- •5. Правка и резка арматурных сталей. Резка листовой стали
- •6. Гнутье арматурных элементов
- •8. Сварные соединения арматуры. Виды, схемы испытаний
- •9. Контактная стыковая сварка
- •10. Контактная точечная сварка
- •11. Стыковая сварка под флюсом, ванная сварка, ручная электродуговая сварка
- •12. Изготовление сварных объемных арматурных каркасов
- •15. Электротермомеханическое натяжение арматуры
- •16. Механическое натяжение арматуры
- •17. Химический способ натяжения арматуры
- •18. Передача напряжения с упоров на бетон
- •19. Натяжение арматуры на бетон
- •20. Замена арматуры
- •21. Складирование и хранение арматурной стали. Расчет арматурного склада
- •(23. Формы (опалубка) для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций)
- •(24. Подготовка форм к бетонированию. Требования к смазочным материалам)
- •25. Армирование форм. Фиксация арматуры в проектном положении. Обеспечение защитного слоя бетона
- •27. Заглаживание поверхности свежеотформованных бетонных изделий. Уход за твердеющим бетоном
- •28. Способы ускорения твердения бетона при производстве жби
- •29. Способы создания декоративных поверхностей наружных стеновых панелей
Исаев. Технология бетона
1. Понятие об армированном бетоне. История развития железобетона. Железобетонные конструкции с обычным армированием и предварительно напряженные
Железобетон – композиционный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры. Бетон выполняет по отношению к стали защитную функцию – защита от коррозии (относится только к цементным бетонам). Арматура воспринимает на себя в конструкциях преимущественно растягивающие усилия, за счет этого повышает несущую способность конструкции, в которой возникают растягивающие напряжения. Если конструкция работает только на сжатие, то арматура не нужна.
Арматура выполняет свою функцию только при хорошем сцеплении с бетоном. Бетон (как и все хрупкие материалы) имеет прочность на растяжение меньше, чем на сжатие.
При колебаниях температуры бетон и арматура должны деформироваться примерно одинаково, в противном случае постепенно будет уменьшаться сцепление арматуры с бетоном. У бетона и у стали коэффициенты
термического расширения примерно близки:
тяж.бет. (10 – 12) × 10-6 1/°С сталь (10 – 17) × 10-6 1/°С
НЕ применяется в алюминий и его сплавы, титан, древесина, большинство пластмасс. Введение арматуры в растянутую зону (нижнюю) повышает несущую способность конструкции. Арматура повышает прочность конструкции изделия.
История развития ЖБ:
1848 г. – первое появление ЖБ;
1854 г. – патент на ЖБ перекрытия;
1879 г. – первое применение ЖБ в России;
1901 г. – первый в мире ЖБ мост, Англия;
1917 г. – впервые применена вибрация для уплотнения бетонной смеси, Эжен Фресине;
1923 г. – работа Ле Коргузье о массовом типовом строительстве
Перед 1-ой мировой войной и во время нее строили первые ЖБ корабли.
В 1886 г. предварительно напрягают арматуру
При предварительном напряжении до начала нагружения нет нагрузок. Потом с началом нагружения нейтральная зона начинает смещаться вверх. Появляются трещины, при эксплуатации в эти трещины поступает воздух и влага – арматура начинает корродировать (снижается долговечность конструкции).
Предварительное напряжение арматуры уменьшает прогиб под нагрузкой и повышает трещиностойкость конструкции (повышается их долговечность). Предварительное напряжение НЕ повышает несущую способность конструкции. Вначале нагрузки нет, но есть напряжение: бетон обжат (верх немного растянут). При рабочей нагрузке напряжения в бетоне пониженные, в арматуре – одинаковые.
Кроме стали в настоящее время применяется пластиковая арматура – армированный бетон.
2. Химический состав сталей. Классификация конструкционных сталей
Сталь – сплав железа и углерода (не более 2,14 %). Подразделяется на:
конструкционные (углеродистые и легированные); коррозионностойкие;
жаропрочные; инструментальные; специальные.
Легированные – стали, в состав которых кроме железа и углерода входят другие вещества.
В строительстве используются только конструкционные стали с содержанием С ≤ 0,86 %.
Классификация углеродистых сталей:
По степени окисления: кипящие КП; полуспокойные ПС; спокойные СП.
По качеству: обыкновенного качества, качественные
По структуре: доэвтектоидные С < 0,8 %, эвтектоидные С = 0,8 %; заэвтектоидные С > 0,8 %
По способу получения: кислородно-конвертерные; Мартеновские; электростали.
По назначению: конструкционные; инструментальные
Легированные стали бывают низколегированными (строительными) и высоколегированными. Арматура по форме подразделяется на стрежневую А, проволочную В и канатную (прядевую) К.
После выплавки стали в ней остаются микроскопические количества неудаленных газов и маленький процент оксида железа. Протекает процесс FeO + C → Fe + CO↑. Газы распределяются в объеме в виде микроскопических пузырьков, которые портят сталь. Когда пузырьков много, они уменьшают усадку стали, при затвердевании металл твердеет равномерно по всему объему – кипящие стали. При удалении максимально возможных газов отливка дает сильную усадку; в середине изделия образуется трещина, вокруг которой повышается пористость, центральную часть выпиливают и направляют в переплавку – спокойная сталь. Кипящие стали обладают меньшей пластичностью и для них характерна хладоломкость (на морозе становятся хрупкими). Степень раскисления всегда входит в маркировку стали.
По качеству стали маркируются числом от 08 до 86, которое обозначает содержание углерода в сотых долях процента: 08…25 – низкоуглеродистые, 25…50 – среднеуглеродистые, 50…86 – высокоуглеродистые.
Обозначение легированных сталей:
09Г2ФБ пс 09 – низкоуглеродистая
Г2ФБ – легирующий компонент
2 – ориентировочный показатель содержания добавки
Ф – ванадий, Б – бор; Г – марганец, С – кремний, Х – хром.
Свойства стали определяются ее химическим составом. Содержащиеся в стали компоненты можно разделить на 4 группы: постоянные (обыкновенные), скрытые, случайные и специальные (легирующие).
Постоянные примеси – углерод (с увеличением содержания углерода в стали повышается ее твердость и прочность, уменьшается пластичность и вязкость);
марганец (раскислитель стали, повышает прочность, изностостойкость и прокаливаемость, снижает корабление при закалке, улучшает режущие свойства стали, при этом снижается ударная вязкость);
кремний (раскислитель, увеличивает прочностные свойства стали, предел упругости, коррозионную стойкость и жаростойкость, снижает ударную вязкость);
сера и фосфор – вредные примеси (сера делает сталь «красноломкой», а фосфор, повышая твердость стали, снижает ее ударную вязкость и вызывает «хладноломкость»).
Скрытые примеси – кислород, азот и водород, частично растворенные в стали и присутствующие в виде неметаллических включений – разрыхляют металл при горячей обработке, вызывают в нем надрывы (флокены).
Случайные примеси – медь, цинк, свинец, хром, никель и другие металлы, попадающие в сталь с шихтовыми материалами, в основном ухудшают качества стали.
Специальные добавки (легирующие элементы) – вводят в сталь с целью придания ей тех или иных свойств – марганец, кремний, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, бор, медь и др.