Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Механизм технологического трещинообразования и пути его снижения

При изготовлении предварительно напряженных конструкций с натяжением арматуры на упоры, после тепловой обработки, но до передачи усилия обжатия на бетон, появляются технологические трещины (рис. 13.9). В отечественной практике на заводах сборного железобетона, где коэффициент использования стендов высок и достигает 0,95, при охлаждении изделий отмечаются и случаи обрыва арматуры .

После передачи усилия обжатия на бетон технологические трещины нередко закрываются, что затрудняет контроль этого скрытого дефекта. В то же время их наличие снижает эксплуатационные качества конструкции в связи с выключением из работы бетона будущих растянутых зон. В дальнейшем, при загружении изделий во время эксплуатации, технологические трещины раскрываются раньше и на большую величину, чем это предусмотрено расчетом.

Исследования, проведенные в процессе изготовления настилов на поддонах с внутренними упорами для напрягаемой арматуры, с фаскообразователями по контуру и при сокращенных режимах термообработки, показывают, что 90 % всех трещин составляли нормальные трещины, которые по ширине раскрытия равны 0, 05 ... 1,3 мм. При минимальном раскрытии (0,15 мм со стороны верхней грани) глубина их проникновения превышала 2/3 высоты сечения, при ширине раскрытия 0,3 ...0,5 мм трещины достигали рабочей арматуры, а при ширине раскрытия 1...1,3 мм даже пересекали предварительно напряженную арматуру. Появление подавляющего большинства трещин наблюдалось в заключительной стадии изготовления, начиная с момента открытия камер. После распалубки и складирования технологические трещины обычно закрывались до 0,03...0,2 мм, хотя на многих панелях указанные трещины оставались видимыми и после складирования.

Было установлено, что технологические трещины образуются именно в начальный период остывания, когда резко развивается выгиб поддона с настилом. В дальнейшем этот выгиб продолжает увеличиваться, расширяя и углубляя трещины, а в последующий период медленного остывания (несколько часов) происходит, наоборот, выпрямление всей системы.

Пребывание системы «поддон — настил» в открытой теплой камере делает температурный удар слабее, так как снижается температурный перепад; соответственно за то время, в течение которого преодолен температурный перепад, уменьшаются выгиб поддона и внецентренное обжатие. В результате в таких настилах, как установлено, образовывалось лишь по одной технологической трещине (над карманом поддона). Время достижения максимального выгиба с увеличением времени остывания в камере также увеличилось. Максимальный выгиб при сокращении времени остывания уменьшился, но сохранился остаточный выгиб.

Было также установлено, что при сочетании неблагоприятных условий — жесткого режима термообработки, большого температурного перепада — глубина проникновения и ширина раскрытия трещин были максимальными. Так как верхняя монтажная проволочная арматура настила не рассчитана на восприятие силового воздействия со стороны поддона, то указанное армирование не в состоянии препятствовать раскрытию трещин.

Механизм образования поперечных трещин в предварительно напряженных конструкциях (настилах) при агрегатно-поточной технологии может быть представлен в следующем виде. Стальной поддон и изготовляемый на нем железобетонный элемент (настил) обладают различными теплотехническими характеристиками, в результате чего происходит более быстрое остывание поддона, с соответствующим опережающим темпергтурным укорочением поддона относительно настила. При остывании системы железобетонный настил — поддон возникает резкий (ударный) температурный перепад, что приводит к температурным деформациям между поддоном и настилом. При этом создаются внутренние связи в виде защемления изделия внутренними упорами, торцовыми фаскообразователями; возникает также сцепление бетона поддона по контакту с настилом, что при наличии предварительно напряженной арматуры приводит к внецентренному обжатию железобетонного настила и к внецентренному растяжению поддона.

В свою очередь, внецентренное обжатие настила вызывает растягивающие напряжения в его верхней зоне, которые нередко могут быть большими, чем при передаче усилия обжатия на бетон. Кроме того, при остывании происходит тепломассообмен между горячим бетоном верхней поверхности настила и воздухом цеха, имеющим пониженную влажность, вследствие чего бетон теряет влагу, испытывая усадку. В результате верхние волокна железобетонного настила испытывают одновременное действие силовых деформаций, температурное укорочение и усадку, а при передаче усилия обжатия и растягивающие деформации, которые могут привести к возникновению трещин в бетоне, особенно при возможном снижении прочности горячего бетона при растяжении (см. § 13.4).

Для исключения возможности образования технологических трещин при агрегатно-поточной технологии разработаны три способа устранения технологических трещин в настилах, которые можно применять отдельно или в сочетании одного с другим (рис. 13.10).

Первый способ основан на усовершенствовании конструкции поддона (устранение торцовых фаскообразо- вателей, усовершенствование очертания внутренних упоров и исключение нижней обшивки), что позволяет обеспечивать самораспалубку благодаря ликвидации внутренних связей Второй способ состоит в профилактике образования технологических трещин; он разработан применительно к эксплуатируемым поддонам без их переналадки и состоит в сокращении времени остывания настила на поддоне путем быстрой передачи усилия обжатия на горячий бетон и немедленной распалубки настила. Этот способ основан на свойстве горячего бетона вполне надежно воспринимать усилие обжатия без ухудшения качества изделия. Третий способ заключается в искусственном снижении усадочных и температурных деформаций бетона путем дождевания верхней грани настила на заключительном этапе изотермического прогрева — за 30 мин до открытия камеры и в течение 10 мин после ее открытия.

Первый и второй способы предполагают наличие внутренних поворотных упоров, третий способ может быть использован для профилактики технологических трещин при поддонах как с внутренними, так и с выносными упорами.

Описанные способы предотвращения технологических трещин рекомендованы к применению на всех заводах страны. Применение перечисленных мероприятий только на одном заводе привело к снижению потерь от брака из-за технологических трещин на 75 %.

Зайцев Ю. В., Строительные конструкции заводского изготовления: Учеб. для вузов по спец. «Пр-во строит. изделий и конструкций». — М., 1987

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики