книги / Строительные конструкции

вбетоне

а—при раз­ личной дли­ тельности ыо пытаний; б — при длитель­ ном воздейст­ вии пост)inного напря­

жения

ВСНиП (прил. I, п. 2) даны также проектные марки для тяжелого бетона по прочности на растяжение, кгс/см2: Р 10, Р 15, Р20, Р25, РЗО, Р35 и Р40; по моро­ зостойкости в зависимости от числа выдерживаемых образцами циклов попеременного замораживания и

между напряжениями а и относительными деформациями е нелинейна (рис. II.4). Полные деформации ее состоят из упругих (мгновенных, обратимых) еу и пластических (развивающихся во времени, необратимых) еп дефор­ маций. В условиях однократного кратковременного си­ лового воздействия по мере возрастания напряжений доля пластических деформаций увеличивается.

С увеличением длительности процесса, нагружения t деформаций бетона все более отклоняются от упругих (рис. II.5,а): при одном и том же напряжении oi они тем больше, чем больше t.

Бетону свойственна ползучесть, т. е. самопроизволь­ ное возрастание деформаций при постоянном длитель­ ном напряжении материала (рис. 11.5,6). В конструкци­ ях деформации ползучести постепенно затухают, асимп­ тотически приближаясь к некоторому предельному значению е"р .

21

Ползучесть бетона обусловлена природой цементно­ го камня; она тем выше, чем больше количество цемен­ та и начальное содержание воды в бетонной смеси, а также чем меньше возраст бетона к моменту приложе­ ния нагрузки. Деформации ползучести зависят от уров­ ня напряжений в бетоне: чем выше напряжения в бето­ не, тем больше деформации ползучести. Показатели ползучести зависят также от вида цемента, убывая в последовательности: шлакопортландцемент, обычный портландцемент, высокопрочный портландцемент, гли­ ноземистый цемент.

Наиболее интенсивно ползучесть бетона проявляется в первые несколько месяцев после приложения нагруз­ ки, достигая предельного значения е„р через несколько

лет: е£р может быть в 2—3 раза больше упругих дефор­ маций. Ползучесть бетона оказывает значительное вли­ яние на напряженное и деформированное состояние железобетонных конструкций.

Упругие свойства бетона оценивают с помощью на­ чального модуля упругости бетона £б, определяемого из испытаний призм на сжатие по показателям начальной части зависимости о — е (см. прил. III).

■Модуль полных деформаций бетона, или модуль упругопластичности бетона Е в — величина переменная. З а ­

висимость между величинами Еъ и Ев определяют на основании рис. II.4 из соотношений:

Коэффициент v отражает соотношение упругой части деформации бетона к ее полной величине. По данным опытов для сжатого бетона значения v изменяются от 1 до 0,2—0,15. В СНиП (см. прил. I, п. 5) значения ко­ эффициента v установлены с учетом влажности воздуха.

Бетон обладает высокой огнестойкостью, способен более длительное время, чем многие строительные материалы, сопротивляться действию огня, обеспечивая несущие и эксплуатационные функции конструкций.

Применение обычного тяжелого бетона возможно и для конструкций, находящихся в условиях системати­ ческого воздействия повышенных температур порядка

22

а в качестве заполнителей — граниты, доломиты, сиени­ ты, плотные известняковые и другие породы.

Если конструкция должна работать в условиях дли­ тельного воздействия температур выше 200° С, для ее изготовления применяют жаростойкий бетон. В нем в зависимости от степени нагрева в качестве вяжущих используют глиноземистый цемент, портландцемент, жидкое стекло с отвердителями (кремнефтористым на­ трием, нефелиновым шламом) и с тонкомолотыми до­ бавками (шамотными, магнезитовыми, шлаковыми, зольными и др.). Заполнителями служат хромит, дио­ рит, базальт, диабаз, андезит, шамотный и кирпичный бой, доменный и котельный шлаки.

Бетон весьма долговечный материал. В нормальных условиях его структура и прочность не нарушаются не­ ограниченно долгое время.

В условиях агрессивных сред — газовой (наличие кислых газов в сочетании с повышенной влажностью), жидкой (растворы кислот, щелочей, солей, растворите­ ли, масла, растворы сахара), твердых материалов (агрессивная пыль в сочетании с высокой влажностью воздуха, уголь, многие руды, соли, шлаки и т. д.) — бетон преждевременно разрушается.

Стойкость бетона к воздействию агрессивных фак­ торов можно повысить проведением ряда мероприятий, среди которых: 1) повышение плотности бетона, что достигается надлежащим подбором его состава, выбо­ ром соответствующего вида цемента и метода уплотне­ ния при укладке бетонной смеси; 2) снижение фильтру­ ющей способности бетона, что связано с применением бетонов с малым водоцементным отношением и с вве­ дением в бетон особых уплотняющих добавок; 3) ис­ пользование специальных кислотостойких вяжущих и заполнителей.

В зависимости от степени агрессивности среды на­ значают следующие средства защиты конструкций (см. прил. I, п. 9): повышение стойкости обычного тяжело­ го бетона; обработку его поверхностного слоя флюатированием, пропитку высокомолекулярными соедине­ ниями и т. д.; покрытие специальными лаками, крас­ ками, эпоксидными смолами; устройство химически стойких защитных покровных слоев из керамических

23

плит или пластбетонов на полимерных вяжущих или с полимерными добавками и пропитками.

Впромышленно-гражданском строительстве помимо обычного тяжелого бетона применяют также бесцементные бетоны на плотных заполнителях (силикатные, на шлаковых вяжущих, гипсовые), бетоны на пористых за­ полнителях (керамзите, аглопорите, шлаковой пемзе, пер­ лите, туфах и др.), ячеистые бетоны. Для несущих кон­ струкций санитарно-технических сооружений эти бетоны широкого применения не нашли; для изоляции газопро­ водов используют бетоны на пористых заполнителях не­ которых разновидностей.

Взависимости от объемной массы различают тяже­ лые бетоны (объемной массой рб>1800 кг/м 3) и легкие бетоны (рб<Д800 кг/м3). В СНиП (прил. I, п. 5) вве­

§ «1.3. АРМАТУРА

Арматура в железобетонных конструкциях предна­ значена преимущественно для восприятия растягиваю­ щих усилий в изгибаемых и растянутых элементах и для усиления сечений сжатых элементов. Необходимое ее количество определяют расчетом на восприятие про­ ектных нагрузок. Эта арматура называется рабочей.

Для восприятия усилий от усадочных и температур­ ных деформаций бетона, монтажных нагрузок, для обеспечения проектного положения арматуры в элемен­ тах конструкций и по некоторым другим соображениям ставят монтажную арматуру.

Оба вида арматуры — рабочую и монтажную — объ­ единяют в арматурные изделия — сварные и вязаные сетки и каркасы (плоские и пространственные), кото­ рые соответствующим образом размещают в железобе­ тонных элементах (рис. II.6).

Стальная арматура для железобетонных конструк­ ций в зависимости от технологии изготовления подраз­ деляется на горячекатаную стержневую и холоднотяну­ тую проволочную.

Под стержнем подразумевается арматура любого диаметра независимо от того, поставляется она в прут­ ках или мотках. Стержневая арматура, проходящая после прокатки (в целях упрочнения) термическую об-

24

Рис. 11.6. Железобе­ тонные эле­ менты и их арматура

а—сетка; о — плоские кар­ касы; в—про­ странствен­ ный каркас; / —плита; 2 — балка; 3 —ко­ лонна

-V

та

Л-

Рис. 11.7. Стержневая арматура периодическо­ го профиля классов

а-А-11; б-А-Ш; в - A-1V и A-V

25

работку, называется термически упрочненной, а подвер­

различают арматуру гладкую и периодического про­ филя, с выступами на стержневой (рис. II.7) и вмяти­ нами на проволочной арматуре для лучшего сцепления ее с бетоном.

Стержневая арматурная сталь подразделяется на шесть классов: A-I, А-П, A-III и т. д., в зависимости от основных ее механических характеристик (табл. II.1). В обозначении класса стали упрочнение ее отмечается дополнительным индексом т (термическое упрочнение,

26

В марке стали отражаются главные особенности ее химического состава. Так, в марке 25Г2С первая цифра обозначает содержание углерода в сотых долях процен­ та (0,25%), буква Г, что ст^ль легирована марганцем, цифра 2 показывает, что его содержание может достигать 2%, а буква С — наличие в стали кремния (силиция). Буква X в марке 20ХГ2Ц обозначает, что сталь легиро­ вана хромом..

Стержневая арматура классов A-IV, A-V и всех

27

(рис. 11.8,6). Каждый пучок образуется из прямых про­ волок или прядей, в большинстве случаев расположен­ ных по окружности (что фиксируется постановкой спе­ циальных спиралей или «звездочек»), закрепленных по концам в специальных анкерах; проволоки (пряди) в пучках размещаются группами с просветами для досту­ па цементного раствора внутрь пучка. Пучки могут быть однорядными или многорядными.

Механические характеристики арматурных сталей определяются по экспериментальной зависимости меж­ ду напряжениями о и относительными деформациями е (рис. II.9), получаемыми из испытания образца арма­ туры на растяжение. Для арматуры с площадкой теку­ чести (см. рис. II.9, а) установлен физический предел текучести стт, МПа (кгс/см2), т. е. напряжение, при ко­ тором образец деформируется без заметного увеличения

го происходит упрочнение вытяжкой за счет так назы­ ваемого наклепа стали. При последующих нагружениях сталь деформируется по укороченной диаграмме О'А'В (рис. II.9, а) с повышенным пределом текучести.

Временное сопротивление стали 0вр, т. е. напряже­ ние, соответствующее наибольшей нагрузке, предшест­ вующей разрушению образца, как и предел текучести,—

наются отклонения от прямо пропорциональной зависи­ мости между напряжениями и деформациями. Это весь­ ма ценное качество стали, так как позволяет применять предварительное напряжение арматуры большой интен­ сивности. За предел упругости 00,02, МПа (кгс/см2), условно принимается напряжение, при котором оста­ точные относительные деформации составляют 0,02%.

Арматурная сталь обладает высокой пластичностью, что предотвращает возможность внезапного (хрупкого) разрушения железобетонных конструкций вследствие

29

разрыва арматуры. Пластичность арматуры характери­ зуется значением полного относительного удлинения после разрыва б, % (изменение первоначальной расчет­ ной длины образца, включающей длину шейки разрыва), и значением относительного равномерного удлинения бр, % (изменение первоначальной расчетной длины образца, не включающей длину шейки разрыва). Отно­ сительное удлинение после разрыва для арматурной ста­ ли классов A-I, А-Н, A-III равно соответственно 25, 19, 14%', для других классов колеблется в пределах 8—4%.

Сортамент арматурной стали (см. табл. II. 1 и прил. VIII) построен по номинальным диаметрам, что соответствует для стержневой арматурной стали перио* дического профиля диаметрам равновеликих по площа­ ди поперечного сечения круглых гладких стержней, для обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля — диаметрам проволоки до. про­ филировки, для арматурных канатов — диаметрам их описанных окружностей.

Сварные сетки (рис. 11.10) образуются посредством контактной точечной сварки в местах пересечений про­ дольных и поперечных стержней; они бывают рулонные и плоские. Максимальные общие размеры для плоских

крайними стержнями сеток). Сварные сетки изготовля­ ют из стальной низкоуглеродистой холоднотянутой про­ волоки класса В-I диаметром 3—5 мм и горячекатаной низколегированной стали класса А-Ш периодического профиля диаметром 6—9 мм. В рулонных сутках наи­ больший диаметр продольных стержней 7 мм. В услов­ ном обозначении сетки указываются ее основные пара­

Для рулонных сеток в знаменателе указывают толь­ ко ширину.

Сварные каркасы образуются из продольных и по-

30