Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных изделий

(5 Ц 5 (-: 04 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ Изобретениеотноситсякстроительству . мых элемейтов эасчет низкой прочности и может быть использовано при проиэвод- . бетона на сжатие, а также низкая трещиностве предварительно напряженных желе- стойкость изготавливаемого элемента за зобетонных изделий, например, плит, "счет низкой прочности бетона на растяжеригелей, колонн, свай, опор ЛЭП и дымовыхние.труб, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ изИзвестен способ изготовления предва-готовления предварительно напряженных рительно напряженныхжелеэобетонныхиз- железобетонных изделий, включающий усделий, включающий установку в форму тановку в форму продольной арматуры, на продольной арматуры, ее натяжение,.уклад=:тяжение ее до начального контрблируемог ку и уплотнение бетонной смеси, термооб- напряжения, укладку и уплотнение бетон- работку арматуры осуществляют в период ной смеси, твердение бетона иотпуск натяизотермической выдержки при достижений:" жения продольной арматуры. Причем бетоном прочности 40 - 5006 от марочной. отпуск натяжения арматуры осуществляютНедостатком данного способа является после приобретения бетойом необходимой низкая несущая способность изготавливав-прочности.еаеЪо 1 2(21) 4890764/33 .: навливают продольйую арматуру и натяги- (22) 17,12.90 вают ее до начальйого контролируемого на- (46)23.08.92. Бюл,%31пряжения с помощьюдомкратов; арматуру (71) Магнитогорский горно-металлургиче- фиксируют в форме, после чего укладывают ский институт им. Г.И.Носоваи уплотняют бетонную смесь, в момент на- (72)А,А.Варламов. И,А,Варламова - . чала схватывания бетонйой смеси, опредеи Е.М.Вдовиналяемой любым известным способом, (56) Авторское свидетельство СССРначинают отпуск натяженйя продольной ар- М. 1434061, кл. Е 04 С 21/.12, 1986.: матуры и ведут его соскоростью, определябайков В.Н и др. железобетонные кон- е ои по фо и ле ч = Р г е о струкции, - М.: Стройиздат. 1985, с, 63 - 64,. Т 2 - Т 3рис. 1.27.а и б. , ;: начальное контролируемое преднапряже- (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВА-", ние продольной арматурй, МПа; т 2 - время РИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕ- . достижения бетоном передаточной прочно- ТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ сти; тг - время начала схватывания бетонной (57) Использование: в производстве предва-. смеси, ч. Причем отпуск натяжения арматурительно напряженных железобетонных из-; ры с указанной скоростью ведут додостижеделий, таких как ригели, колонны, плиты и " .ния бетоном передаточной прочности при т.п. Сущность изобретения: в форму уста- одновременном его твердении. 1 табл,ФЩНедостатком известного способа явля ется низкая несущая способность изготавлйваемых изделий засчет низкой прочностибетона на сжатие и налйчия начальных трещин в бетоне от усилий предварительногонапряжения, а также низкая трещиностойкостьизделия за счет низкой процности бетона на растяжение и передачи усилиййредварительного напряжения на затвердевший бетон, в котором при этом возника.ют микродефекты, способству 1 ощиеобразованию треЩин в изделии,Цель изобретения- повышение несущей способности и трещиностой кости изделий,Поставленная цель достигается тем, чтов способе изготовления предварительно напряженныхжелезобетонных изделий, вклюцающем установку в форму продольнойарматуры, натяжение ее до начального кон.тролируемого напряжения, укладку и уплотнение бетонной смеси, твердение бетона,отпуск натяжения продольной арматуры. согласно изобретению, отпуск натяжения продольной арматуры начинают в момент начала схватывания бетонной смеси и ведут соскоростью, определяемой по формуле,Орв тг -т 1 где ар - начальное контролируемое напряжениепродольной арматуры, МПа;тг - время достижения бетоном передаточной прочности, ч;11 - время до начала схватывания бетонной смеси, ч;до достижения бетоном передаточной прочности при одновременном его твердении.Способ изготовления предварительнонапряженных железобетонных элементов ос,ществляется следующим образом,В Форму устанавливают продольнуюарматуру и натягивают ее до начального контролируемого напряжения. соответствующего классу бетона, арматуры и конструкции, после чего арматуру фиксируют в форме. Натяжение арматуры производят с помощь а натяжных устройств, например, домкрата. После этого в форму укладывают бетонную смесь иуплотняют ее. В момент начала схватывания бетонной смеси, определяемый известным способом, начинают отпуск натяжения продольной арматуры. В бетонной смеси вмомент начала ее схваты:, вания происходит интенсивный рост прочности, поэтому начало отпуска арматуры именно в этот момент позволяет создать вбетОнной смеси эффект "залечивания" образующихся при сжатии и растяжении бетонной смеси силовых микротрещин путем усиления направленного роста кристаллов в бетонной смеси равномерно нарастающим давлением от продольной арматуры.Отпуск натяжения арматуры ведут соскорость 1 о, определяемой по Формуле10где ор - начальное контролируемое предварительное напряжение продольной арматуры, МПа;1 г - время достижения бетонолл передато цной прочности, ч;11 - время начала схватывания бетоннойсмеси, ч,Причем отпуск натяжения арматуры ве 20 дут до достижения бетоном передаточнойпрочности при одновременном его твердении, После этого продольную арматуру обрезают и изделие извлекают из формы,Режим, характеризующий скорость от 25 пуска натяжения продольной арматуры иопределяемый по указанной математической зависимости, позволяет плавно регулировать рост кристаллов в бетонной смеси,что обеспечивает "залечивание" в ней воз 30 никающих силовых микротрещин и другихдефектов по мере набора бетоном изделияпрочности, а также полностью сброситьпредварительное напряжение с арматурына бетон к моменту достижения передаточ 35 ной прочности, что приводит к повышениюсцепления бетона с арматурой и исключение возникновения усадочных трещин приизготовлении изделия. Все это позволяетповысить несущую способность и трещино 40 стойкость изделия,Указанная ллатематическая зависимость позволяет учитывать условия твердения бетонной смеси, от которых зависитпродолжительность твердения, так, напри 45 мер, при тепловлажностной обработке время твердения бетонной смеси уменьшается,а следовательно, возрастает скорость отпуска натяжения арматуры по мере наборабетоном изделия передаточной прочности,50 Начинать отпуск натяжения арматурыраньше начала схватывания бетонной смесинецелесообразно, так как это вызвает значительные потери предварительного напряжения арматуры вследствие слабого сцепления55 ее с бетоном и малой прочности последнего,что приводит к резкому снижению трещиностойкости и несущей способности изделия.Отпуск натяжения продольной арматуры, который осуществляют позже началамомента схватывания, бетонной Смеси, . 5 мин после эатвердения смеси водой и велиприводит к уменьшению воэможности бето- в течение 20 сут,на изделия "залечивать" воэникающиемик- В опыте 6 отпуск натяжения продольродефекты из-за резкого снижения ной арматуры начинали в момент началаинтенсивности роста кристаллов в бетон схватывания бетонной смеси, т,е. через 2 чной смеси, Это ведет к снижению несущей 10 мин и вели в течение 10 сут.способности и трещиностойкости изготав- В опыте 7 отпуск натяжения продольливаемого изделия, . ной арматуры начинали в момент началаДля обоснования преимущества пред- схватывания бетонной смеси, т,е. через 2 члагаемого способа иэгоговления предва 10 мин и вели в течение 30 сут.рительно напряженных железобетонных Все изготовленные образцы до испытэизделий по сравнению с прототипом были ния хранились в форме, Образцы испытывапроведенылабораторныеиспытанияобраз- ли в возрасте 35 сут. Испытание образцовцов, изготовленных в опытах 1 и 2 - ло осуществляли на 100-тонкой глдравличеизвестному способу, в опытах 3 и 4 - по 15 ской машине.предлагаемому способу, в опыте 5 - по спо- Результаты испытания образцов привесобу; в котором отпуск арматуры начинали дены в таблице,.в момент окончания схватываниябетонной Результаты испытаний показывают,смеси и вели со скоростью, соответству 1 о- что трещиностройкОСть иэделий, изгОтОвщей скорости в заявленном способе и ука ленных по предлагаемому способу по сравзанной в опытах 3 и 4. в опытах 6 и 7 - по нению с изделиями, изготовленными поспособу, в котором отпуск арматуры наци- прототипу, повысились"на 30%, а несущаянали в момент начала схватывания бетон- способность их увеличивалась на 7 - 300,ной смеси и вели со скоростью, выходящей Изготовление образцов по способам сза пределы скоростей опытов 3 и 4. 25 режимами, приведенными в опытах 5 - 7,Образцы изготавливали размером нецелесообразно, так как изделие, изготов 10 х 20 х 200 см из бетонной смеси жестко- ленное в опыте 5,.имеет в 1,28 раза нижестью 60 с. В качестве арматуры использовэ-трещиностойкость по сравнению с издели стержень диаметром 16 мм класса А-Ч. лием, изготовленным по предлагаемомуВ образцах(опыты 1,3,5,6, и 7), испытывае способу. Это происходит вследствие возмых на растяжение, стержень располагали никновения значительного числа микропо центральной оси сечения, а в образцахтрещин и других дефектов в иэделии из-за(опыты 2 и 4), испытываемых на изгиб, стер- приложения давления к сложившейся к можень смещали к нижней растянутой грани и . менту окончания схватЬщания структуре берасполагали от нее на расстояйии 3 см, В 35 тона, имеющего в этот период очень низкуюкаждом опыте изготавливали по одному об- прочность, Изделие, изготовленное в опытеразцу. 6, имеет в 1,45 раза ниже трещиностойкостьКачало схватывания бетонной смеси по сравнению с изделием, изготовленнымпроисходит через 2 ч 10 мин,по предлагаемому способу. Это происходитОкончание схватывания бетонной сме из-за больших потерь предварительного наси соответствует 3 ч 50 мин. пряжения в продольной арматуре 157 МПэПередаточную прочность бетон достиг по показаниям тенэодатчиков), так как усичерез 20 сут (480 ч). Величина начального лия напряжения с арматуры передаютсяконтролируемого предварительного на- при высокой скорости на слабый бетон. Хотяпряжения продольной арматуры во всех 45 изделие. изготовленное в опыте, имеет выопытах равна 400 МПэ, Эту величину конт- сокую трещиностойкость, однако при этомролировали по манометру домкрата и по значительно увеличивается время изготовтензодатчикам, наклеенныл нэ арматурный ления изделия из-за низкой скорости отпустержень. ска усилий натяжения с арматуры наВ опытах 1 и 2 отпуск натяжения про бетон.дольной арматуры осуществляли через 20 Преимуществом предлагаемого спососуттвердения бетона в нормальных услови-ба изготовления железобетонных изделийях и вели в течение 5 мин., по сравнению с прототипом является повыВ опытах 3 и 4 отпуск натяжения про- шение до 30)ь несущей способности и на 20 -дальной арматуры начинали в момент ка 30 трещиностойкости изделия эа счет почала схватывания бетонной смеси, т.е. вышения прочности бетона и значительногочерез 2 ч,10 мин и вели о течение 20 сут. уменьшения в нем дефектов структуры.В опыте 5 отпуск натяжения продоль- " Кроме того, предлагаемый способ поной арматуры начинали вмоментококчаййя зволяет снизить расходарматуры за счетсхватывания бетонной смеси, т,е, через 3 ч, снижения необходимой величины контроли175 б 508 формула изобретен ия Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных изделий, аключающий установку в Форму продольной арматуры, натяжение ее до начального контролируемого напряжения, укладку и уплотнение бетонной смеси, отпускСкорость от. пуска натяжения продольной арматуы. МПа/чНачальное контролируемое напряжение продольной арматуы, МПа Момент начала отпуска натяжения продольнойарматуры Трещиностойкость изделия,кН Несущая способность изделия,кН Опыт На растяжение На изгиб На растяжение На изгиб На растяжение На растяжение На астяжение.20 сут гО сут гч 10 мин 2 ч 1 Омин Зч 50 мин 2 ч 1 Омлн 2 ч 10 мин 1 г 1 5 доо доо 400 400 доО 400 400 4 ВОО 4800 О,ВЗ 0,83 0,83 1,87 0.55 100.1 1 ЭО 1 101,8 89,7 129,0 100,1 16,7,1 ЗО,1 7,8 101,8" 89,7 129,0несущутб способность Централъно растянутых образцов определяли по моменту трещинообразования(2 группа предельных состояний). Составитель Г.АфиногеноваРедактор О.Головач Техред М.Моргентал Корректор С,Пекарь Заказ 3070 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-йздательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 руемого напряжения арматуры путем уменьшения потерь предварительного найряжения от ползучести бетона,Предлагаемый способ также позволяет повысить оборачиваемость Форм за счет одновременности выполнения операций выдержки бетона и сброса давления с арматуры на бетон,натяжения продольной арматуры, о т л и ч а 1ю щ и й с я тем, что, с целью пОвышениянесущей способности и трещиностойкостиизделия, отпуск натяжения продольной ар матуры начинают проводить в момент начала схватывания бетонной смеси и ведут соскоростью,ойределяемой по формулеи=брз(Ь - С 1)10 где Ор, - начальное контролируемое напряженйе продольной арматуры, МПа;т 1 - время начала схватывания бетонной смеси, до достижения бетоном передаточной прочности при одновременном его 5 твердении, ч;тг - время достижения бетоном переда- .точной прочности, ч,