Причины сцепления бетона с опалубкой. Основные причины возникновения дефектов в бетонных конструкциях

Работая с конструкциями монолитного типа, изготовленными из железобетона, стоит уделять внимание особенностям сцепления бетона с опалубкой, где величина достигает нескольких кг на квадратный сантиметр. Из-за сцепления распалубка ж\б конструкции будет более сложной, к тому же, данный процесс может ухудшить саму бетонную поверхность, а именно, ее качество. А щиты опалубки и вовсе могут разрушиться раньше заданного срока. Чтобы этого не произошло, сейчас доступна ubts.kiev.ua , которая решает все эти проблемы.

Из-за нижеописанных факторов бетон и сцепляется с опалубкой:
бетон подвергается адгезии и когезии;
происходит усадка бетона;
опалубка, прилегающая к конструкции из железобетона, может иметь шероховатую или пористую поверхность.

В тот момент, когда бетон укладывается, ее состояние пластично, поэтому его считают клеящим веществом, благодаря которому происходит процесс, именуемый как адгезия (когда бетон прилипает к опалубке). Когда материал уплотняется, показатель пластичности бетона может увеличиваться, в следствии чего он прилегает к поверхности опалубки.

Процесс адгезии может быть различным, что зависит от материала, который использовался для производства формирующей опалубочной поверхности: более сильно бетон будет прилипать к дереву и стали. Пластмассовые изделия из-за своей меньше смачиваемости, менее всего адгезируют с бетоном.

Если фанеру, стальные, деревянные или стеклопластиковые материалы предварительно не обрабатывать, то они будут легкосмачиваемыми, что обеспечит качественную сцепляемость с бетоном. Менее значительный коэффициент сцепления с гетинаксом и текстолитом, так как они относятся к категории гидрофобных материалов.

Снизить смачиваемость можно путем обработки поверхности, что представляет собой нанесение на нее масловой пленки, в следствии чего процесс адгезии значительно уменьшится. Из-за усадки может снизиться не только сцепление, но адгезия: из-за большой усадки велика вероятность что появятся усадочные трещины в зоне контакта, что влияет на ослабление сцепления.

Если требуется распалубка конструкции из бетона монолитного вида, то сейчас доступны три способа, благодаря которым и производится отрыв съемной опалубки:
большой показатель когезии и малый адгезии. В этой ситуации требуется отрыв опалубки по плоскости контакта;
уровень адгезии превышает когезию. Отрыв опалубки будет производится по материалу, который является клеящим (бетон);
приблизительная равность между адгезией и когезией. Такая ситуация предполагает отрыв смешанного (комбинированного) типа.

Первый вариант наиболее оптимален, так как он позволяет легко снять опалубку, сохраняя чистой ее поверхность, а также сохранить качество самого бетона. В связи с этим, адгезионный отрыв должен обеспечиваться чаще остальных. Доступен он в таких ситуациях:
когда формующая опалубочная поверхность изготовлена из гладкого материала, плохо смачиваемого;
формующая поверхность была обработана специальной смазкой или специальными антиадгезионными покрытиями.

Опалубочная смазка должна отвечать следующим требованиям:
после ее использования на поверхности бетона не должны оставляться масляные разводы;
контактный слой бетона не должен становится менее прочным;
высокий уровень пожарной безопасности;
в составе не должны числиться летучие вещества, являющиеся опасными для человеческого здоровья;
способность держаться на поверхности (вертикальные и горизонтальные) в течении суток при температуре воздуха +30 градусов по Цельсию.

Величина сцепления бетона с опалубкой достигает нескольких кгс/см 2 . Это затрудняет работы по распалубке, ухудшает качество бетонных поверхностей и приводит к преждевременному износу опалубочных щитов.

На сцепление бетона с опалубкой оказывают влияние адгезия и когезия бетона, его усадка, шероховатость и пористость формующей поверхности опалубки.

Под адгезией (прилипанием) понимают обусловленную молекулярными силами связь между поверхностями двух разнородных или жидких соприкасающихся тел. В период контакта бетона с опалубкой создаются благоприятные условия для проявления адгезии. Клеящее вещество (адгезив), которым в данном случае является бетон, в период укладки находится в пластичном состоянии. Кроме этого, в процессе виброуплотнения бетона пластичность его еще более увеличивается, вследствие чего бетон сближается с поверхностью опалубки и сплошность контакта между ними увеличивается.

Бетон прилипает к деревянным и стальным поверхностям опалубки сильнее, чем к пластмассовым, из-за слабой смачиваемости последних. В табл. 1-3 приведены значения нормального сцепления бетонов с некоторыми опалубочными материалами.

Усилие отрыва опалубки, кгс, определяют по формуле

где σ н - нормальное сцепление, кгс/см 2 ; F щ - площадь отрываемого щита (панели), м 2 ; К с - коэффициент, учитывающий жесткость щитов (панелей). Значения К с для разных видов опалубки равны: мелкощитовой - 0,15, деревянной - 0,35, стальной - 0,40, крупнопанельной (панели из мелких щитов) - 0,25, крупнощитовой - 0,30, объемно-переставной - 0,45, для блок-форм - 0,55.

Дерево, фанера, сталь без обработки и стеклопластики хорошо смачиваются и сцепление бетона с ними достаточно большое, со слабо смачиваемыми (гидрофобными) гетинаксом и текстолитом бетон сцепляется незначительно.

Краевой угол смачивания шлифованной стали больше, чем у необработанной. Однако сцепление бетона с шлифованной сталью снижается незначительно. Объясняется это тем, что на границе бетона и хорошо обработанных поверхностей сплошность контакта более высокая.

При нанесении на поверхность пленки масла она гидрофобизуется (рис. 1-1, б), что резко уменьшает адгезию.

Усадка отрицательно влияет на адгезию, а следовательно, и на сцепление. Чем больше величина усадки в пристыковых слоях бетона, тем вероятнее появление в зоне контакта усадочных трещин, ослабляющих сцепление. Под когезией в контактной паре опалубка - бетон следует понимать прочность на растяжение пристыковых слоев бетона.

Шероховатость поверхности опалубки увеличивает ее сцепление с бетоном. Это происходит потому, что шероховатая поверхность имеет большую фактическую площадь контакта по сравнению с гладкой.

Высокопористый материал опалубки тоже увеличивает сцепление, так как цементный раствор, проникая в поры, при виброуплотнении образует точки надежного соединения.

Третий вариант - адгезия и когезия по своим величинам примерно одинаковы. Опалубка отрывается частично по плоскости контакта бетона с опалубкой, частично по самому бетону (смешанный или комбинированный отрыв).

При адгезионном отрыве опалубка снимается легко, поверхность ее остается чистой, а поверхность бетона имеет хорошее качество. Вследствие этого необходимо стремиться к обеспечению адгезионного отрыва. Для этого формующие поверхности опалубки выполняют из гладких плохо смачиваемых материалов или наносят на них смазки и специальные антиадгезионные покрытия.

Смазки для опалубки в зависимости от их состава, принципа действия и эксплуатационных свойств можно разделить на четыре группы: водные суспензии; гидрофобизирующие смазки; смазки - замедлители схватывания бетона; комбинированные смазки.

Водные суспензии порошкообразных веществ, инертных по отношению к бетону, являются простым и дешевым, но не всегда эффективным средством для устранения прилипания бетона к опалубке. Принцип действия основан на том, что в результате испарения воды из суспензий до бетонирования на формующей поверхности опалубки образуется тонкая защитная пленка, препятствующая прилипанию бетона.

Чаще других для смазки опалубки применяют известково-гипсовую суспензию, которую готовят из полуводного гипса (0,6-0,9 вес. ч.), известкового теста (0,4-0,6 вес. ч.), сульфитно-спиртовой барды (0,8-1,2 вес. ч.) и воды (4-6 вес. ч.).

Суспензионные смазки стираются бетонной смесью при виброуплотнении и загрязняют бетонные поверхности, вследствие чего их применяют редко.

Наиболее распространены гидрофобизирующие смазки на основе минеральных масел, эмульсола ЭКС или солей жирных кислот (мыл). После их нанесения на поверхность опалубки образуется гидрофобная пленка из ряда ориентированных молекул (рис. 1-1, б), которая ухудшает сцепление материала опалубки с бетоном. Недостатки таких смазок - загрязнение поверхности бетона, высокая стоимость и пожароопасность.

В третьей группе смазок используются свойства бетона схватываться замедленно в тонких пристыковых слоях. Для замедления схватывания в состав смазок вводят мелассу, танин и др. Недостаток таких смазок - сложность регулирования толщины слоя бетона, в котором замедляется"*Схватывание.

Наиболее эффективны комбинированные смазки, в которых используются свойства формующих поверхностей в сочетании с замедлением схватывания бетона в тонких пристыковых слоях. Такие смазки готовят в виде так называемых обратных эмульсий. В некоторые из них помимо гидрофобизаторов и замедлителей схватывания вводят пластифицирующие добавки: сульфитно-дрожжевую барду (СДБ), мылонафт или добавку ЦНИПС. Эти вещества при виброуплотнении пластифицируют бетон в пристыковых слоях и снижают его поверхностную пористость.

Состав некоторых комбинированных смазок типа обратных эмульсий и условия их применения указаны в табл. 1-4.

Смазки ЭСО-ГИСИ готовят в ультразвуковых гидродинамических смесителях (рис. 1-2), в которых механическое перемешивание компонентов сочетается с ультразвуковым. Для этого в бак смесителя заливают компоненты и включают мешалку.

Установка для ультразвукового перемешивания состоит из циркуляционного насоса, всасывающего и напорного трубопроводов, распределительной коробки и трех ультразвуковых гидродинамических вибраторов - ультразвуковых свистков с резонансными клиньями. Жидкость, подаваемая насосом под избыточным давлением 3,5-5 кгс/см 2 , истекает с большой скоростью из сопла вибратора и ударяется о клиновидную пластину. При этом пластина начинает вибрировать с частотой 25-30 кГц. В результате в жидкости образуются зоны интенсивного ультразвукового перемешивания с одновременным делением компонентов на мельчайшие капельки. Длительность перемешивания 3-5 мин.

Эмульсионные смазки обладают стабильностью, они не расслаиваются в течение 7-10 сут. Применение их полностью устраняет прилипание бетона к опалубке; они хорошо удерживаются на формующей поверхности и не загрязняют 6етон.

Наносить эти смазки на опалубку можно кистями, валиками и с помощью распылительных удочек. При большом количестве щитов для их смазки следует применять специальное устройство (рис. 1-3).

Хороший эффект дают антиадгезионные защитные покрытия на с)снове полимеров. Их наносят на формующие поверхности щитов при их изготовлении, и они выдерживают 20-35 циклов без повторного нанесения и ремонта. Такие покрытия полностью устраняют прилипание бетона к опаЛубке, улучшают качество его поверхности, а также защищают деревянную опалубку от намокания И коробления, а металлическую - от коррозии.

Для металлическйх щитов в качестве антиадгезионного покрытия рекомендуется эмаль СЭ-3, в состав которой входит эпоксидная смола (4-7 вес. ч.), метилполисилоксановое масло (1-2 вес. ч.), свинцовый глет (2-4 вес. ч.) и полиэтиленполиамин (0,4-0,7 вес. ч.). Сметанообразную пасту из этих компонентов наносят на тщательно очищенную и обезжиренную металлическую поверхность кистью или шпателем. Покрытие твердеет при 80-140° С в течение 2,5-3,5 ч. Оборачиваемость такого покрытия достигает 50 циклов без ремонта.

Для дощатой и фанерной опалубки в ЦНИИОМТП разработано покрытие на основе фенолформальдегида. Его напрессовывают на поверхность щитов при давлении до 3 кгс/см 2 и температуре + 80° С. Это покрытие полностью устраняет прилипание бетона к опалубке и выдерживает до 35 циклов без ремонта.

Несмотря на довольно высокую стоимость (0,8-1,2 руб/м 2), антиадгезионные защитные покрытия выгоднее смазок в связи с их многократной оборачиваемостью.

Целесообразно применять щиты, палубы которых выполнены из гетинакса, гладкого стеклопластика или текстолита, а каркас - из металлических уголков. Такая опалубка износоустойчива, легко снимается и обеспечивает хорошее качество бетонных поверхностей.

На сцепление опалубки с бетоном влияют адгезия и когезия бетона, его усадка, шероховатость и пористость формующей поверхности опалубки. Величина сцепления может достигать нескольких кг/см 2 , что затрудняет работы по распалубке, ухудшает качество поверхности железобетонного изделия и приводит к преждевременному износу опалубочных щитов.

Бетон прилипает к деревянным и стальным поверхностям опалубки сильнее, чем к пластмассовым из-за слабой смачиваемости последних.

Разновидности смазок:

1) водные суспензии порошкообразных веществ, инертных по отношению к бетону. При испарении воды из суспензии на поверхности опалубки образуется тонкая прослойка, препятствующая сцеплению бетона. чаще применяют суспензию из: CaSO 4 ×0,5H 2 O 0,6...0,9 вес. ч., известковое тесто 0,4...0,6 вес.ч., ЛСТ 0,8...1,2 вес.ч., вода 4...6 вес.ч. Эти смазки стираются бетонной смесью, загрязняют бетонные поверхности, поэтому редко применяются;

2) гидрофобные смазки наиболее распространены на основе минеральных масел, эмульсола или солей жирных кислот (мыла). После их нанесения образуется гидрофобная пленка из ряда ориентированных молекул, которая ухудшает сцепление опалубки с бетоном. Их недостаток: загрязнение поверхности бетона, высокая стоимость и пожароопасность;

3) смазки – замедлители схватывания бетона в тонких пристыковых слоях. Меласса, танин и др. Их недостаток – сложность регулирования толщины слоя бетона, в котором замедляется схватывание.

4) комбинированные – используются свойства формующих поверхностей опалубки в сочетании с замедлением схватывания бетона в пристыковых слоях. Готовят их в виде обратных эмульсий, помимо гидрофобизаторов и замедлителей могут вводиться пластифицирующие добавки: ЛСТ, мылонафт и др., которые снижают поверхностную пористость бетона в пристыковых слоях. Эти смазки не расслаиваются 7…10 сут, хорошо удерживаются на вертикальных поверхностях и не загрязняют бетон.

Установка опалубки .

Сборка опалубочных форм из элементов инвентарной опалубки, а также установка в рабочее положение объемно-переставной, скользящей, тоннельной и катучей опалубок должна производиться в соответствии с технологическими правилами на их сборку. Формующие поверхности опалубки должны быть связаны антиадгезионной смазкой.

При установке конструкций, поддерживающих опалубку, выполняются следующие требования:

1) стойки должны устанавливаться на основания, имеющие площадь опирания, достаточную для предохранения забетонированной конструкции от недопустимых просадок;

2) тяжи, стяжки и другие элементы крепления не должны препятствовать бетонированию;

3) крепление тяжей и расчалок к ранее забетонированным железобетонным конструкциям должно производиться с учетом прочности бетона к моменту передачи на него нагрузок от этих креплений;

4) основание под опалубку должно быть выверено до начала ее установки.

Опалубка и кружала железобетонных арок и сводов, а также опалубка железобетонных балок пролетом более 4 м должны устанавливаться со строительным подъемом. Величина строительного подъема должна быть не менее 5 мм на 1 м пролета арок и сводов, а для балочных конструкций - не менее 3 мм на 1 м пролета.

Для установки опалубки балок на верхний конец стойки надевают раздвижную струбцину. По стойкам на вилочные опоры, закрепленные на верхнем конце стойки, устанавливают прогоны, на которые устанавливают щиты опалубки. На прогоны опирают также раздвижные ригели. Их можно опирать также непосредственно на стены, но в этом случае в стенах должны быть сделаны опорные гнезда.

Перед установкой разборно-переставной опалубки выставляют маяки, на которые красной краской наносят риски, фиксирующие положение рабочей плоскости щитов опалубки и поддерживающих элементов. Элементы опалубки, поддерживающих лесов и подмостей следует складировать как можно ближе к рабочему месту в штабелях не более 1...1,2 м по маркам так, чтобы обеспечить свободный доступ к любому элементу.

Поднимать щиты, схватки, стойки и др. элементы, а также подавать их к рабочему месту на подмости нужно в пакетах подъемными механизмами, а элементы креплений подавать и хранить в специальных контейнерах.

Собирается опалубка специализированным звеном, принимается мастером.

Монтаж и демонтаж опалубки целесообразно вести крупноразмерными панелями и блоками с максимальным использованием средств механизации. Сборка ведется на монтажных площадках с твердым покрытием. Панель и блок устанавливают в строго вертикальное положение с помощью винтовых домкратов, установленных на подкосах. После монтажа при необходимости устанавливают стяжки, закрепляемые клиновым замком на схватках.

Опалубку для конструкций высотой более 4 м собирают в несколько ярусов по высоте. Панели верхних ярусов опирают на нижестоящие или устанавливают на опорные кронштейны, устанавливаемые в бетоне, после демонтажа опалубки нижних ярусов.

При сборке опалубки криволинейного очертания применяют специальные трубчатые схватки. После сборки опалубки производят ее рихтовку подбивкой клиньев последовательно по диаметрально противоположным направлениям.

Контрольные вопросы

1. Какое основное назначение опалубки при монолитном бетонировании? 2. Какие виды опалубки вы знаете? 3. Из каких материалов может изготавливаться опалубка?

13. Армирование железобетонных конструкций

Общие сведения. Стальная арматура для железобетонных конструкций – самый массовый вид высокопрочного проката с временным сопротивлением от 525 до 1900 МПа. За последние 20 лет объём мирового производства арматуры увеличился примерно в 3 раза и достиг более 90 миллионов тонн в год, что составляет около 10 % всего выпускаемого стального проката.

В России в 2005 году произведено 78 млн. м 3 бетона и железобетона, объём применения стальной арматуры составил около 4 млн. т, при тех же темпах развития строительства и полном переходе в обычном железобетоне на арматуру классов А500 и В500 в нашей стране в 2010 году ожидается потребление около 4,7 млн. т арматурной стали на 93,6 млн. м 3 бетона и железобетона.

Средний расход арматурной стали на 1 м 3 железобетона в разных странах мира находится в пределах 40…65 кг, для железобетонных конструкций, изготавливаемых в СССР, средний расход арматурной стали составлял 62,5 кг/м 3 . Экономия за счет перехода на сталь А500С вместо А400 ожидается около 23%, при этом повышается надёжность железобетонных конструкций благодаря исключению хрупкого разрушения арматуры и сварных соединений.

При изготовлении сборных и монолитных железобетонных конструкций стальной прокат используется для изготовления арматуры, закладных деталей для сборки отдельных эле6ментов, а также для монтажных и других приспособлений. Потребление стали при изготовлении железобетонных конструкций составляет около 40% от всего объёма металла, применяемого в строительстве. Доля стержневой арматуры составляет 79, 7% от общего объёма, в том числе: обычная арматура – 24,7%, повышенной прочности – 47,8%, высокопрочная – 7,2%; доля проволочной арматуры – 15,9%, в том числе обычная проволока 10,1%, повышенной прочности – 1,5%, горячекатаная – 1%, высокопрочная – 3,3%, доля проката для закладных деталей составляет 4,4%.

Арматура, устанавливаемая по расчёту для восприятия напряжений в процессе изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации конструкции, называется рабочей, а устанавливаемая по конструктивным и технологическим соображениям, – монтажной. Рабочую и монтажную арматуру чаще всего объединяют в арматурные изделия – сварные или вязаные сетки и каркасы, которые размещаются в опалубке строго в проектном положении в соответствии с характером работы железобетонной конструкции под нагрузкой.

Одной из основных задач, решаемых при производстве железобетонных конструкций, является снижение расхода стали, что достигается применением арматуры повышенной прочности. Внедряются новые виды арматурных сталей для обычных и предварительно напряжённых железобетонных конструкций, которые вытесняют малоэффективные стали.

Для изготовления арматуры используются низкоуглеродистые, низко или средне легированные мартеновские и конверторные стали различных марок и структур, а, следовательно, и физико-механических свойств диаметром от 2,5 до 90 мм.

Арматуру железобетонных конструкций классифицируют по 4 признакам:

– По технологии изготовления различают горячекатаную стержневую сталь, поставляемую в прутках или мотках в зависимости от диаметра, и холоднотянутую (изготовленную волочением) проволочную.

– По способу упрочнения стержневая арматура может быть упрочнена термически и термомеханически или в холодном состоянии.

– По форме поверхности арматура может быть гладкая, периодического профиля (с продольными и поперечными рёбрами) или рифлёная (с эллиптическими вмятинами).

– По способу применения различают арматуру без предварительного напряжения и с предварительным напряжением.

Разновидности арматурной стали. Для армирования железобетонных конструкций применяют: стержневую сталь, соответствующую требованиям стандартов: стержневая горячекатаная – ГОСТ 5781, классы этой арматуры обозначаются буквой А; стержневую термомеханически упрочнённую – ГОСТ 10884, классы обозначаются Ат; проволочную из низкоуглеродистой стали – ГОСТ 6727, гладкая обозначается В, рифлёная – Вр; проволоку из углеродистой стали для армирования преднапряженных железобетонных конструкций – ГОСТ 7348, гладкая обозначается В, рифлёная–Вр, канаты по ГОСТ 13840, обозначаются буквой К.

При изготовлении железобетонных конструкций целесообразно для экономии металла применять арматурную сталь с наиболее высокими механическими свойствами. Вид арматурной стали выбирают в зависимости от типа конструкций, наличия предварительного напряжения, условий изготовления, монтажа и эксплуатации. Все виды отечественной ненапрягаемой арматуры хорошо свариваются, но выпускаются особенно для предварительно напрягаемых железобетонных конструкций и ограниченно свариваемые или не свариваемые виды арматуры.

Стержневая горячекатаная арматура. В настоящее время испо-льзуется два способа обозначения классов стержневой арматуры: А-I, А-II, А-III, А-IV, А-V, А-VI и соответственно А240, А300, А400 и А500, А600, А800, А1000. При первом способе обозначения в один класс могут входить разные арматурные стали с одинаковыми свойствами, с увеличением класса арматурной стали повышаются её прочностные характеристики (условный предел упругости, условный предел текучести, временное сопротивление) и уменьшаются показатели деформативности (относительное удлинение после разрыва, относительное равномерное удлинение после разрыва, относительное сужение после разрыва и др.). При втором способе обозначения классов стержневой арматуры числовой индекс обозначает минимальное гарантированное значение условного предела текучести в МПа.

Дополнительные индексы, применяемые для обозначения стержневой арматуры: Ас-II – арматура второго класса, предназначенная для железобетонных конструкций, эксплуатируемых в северных регионах, А-IIIв – арматура третьего класса, упрочнённая вытяжкой, Ат-IVК – арматура термоупрочнённая четвёртого класса, с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию, Ат-IIIС – арматура темпоупрочнённая III класса свариваемая.

Стержневая арматура выпускается диаметром от 6 до 80 мм, арматура классов А-I и А-II диаметром до 12 мм и класса А-III диаметром до 10 мм включительно может поставляться в прутках или мотках, остальная арматура поставляется только в прутках длиной от 6 до 12 м, мерной или немерной длины. Кривизна стержней не должна превышать 0,6 % от измеряемой длины. Сталь класса А-I изготавливается гладкой, остальная – периодического профиля: арматура класса А-II имеет два продольных ребра и поперечные выступы, идущие по трёхзаходной винтовой линии. При диаметре арматуры 6 мм допускаются выступы по однозаходной винтовой линии, а при диаметре 8 мм – по двухзаходной. Арматура класса А-III и выше также имеет два продольных ребра и поперечные выступы в виде «ёлочки». На поверхности профиля, включая поверхность рёбер и выступов, не должно быть трещин, раковин, прокатных плен и закатов. Для того чтобы отличать стали класса А-III и выше окрашиваются в различные цвета торцевые поверхности прутков или маркируют сталь выпуклыми метками, наносимыми при прокатке.

В настоящее время изготавливается также сталь со специальным винтовым профилем – европрофиль (без продольных ребер, а поперечные рёбра в виде винтовой линии сплошной или прерывистой), что обеспечивает возможность навинчивания на стержни винтовых соединительных элементов – муфт, гаек. С их помощью арматура может стыковаться без помощи сварки в любом месте и образовывать временные или постоянные анкеры.

Рис. 46. Стержневая горячекатаная арматура периодического профиля:

а – класса А-II, б – класса А-III и выше.

Для изготовления арматуры применяется углеродистые (главным образом Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст5пс, Ст5сп), низко и среднелегированные стали (10ГТ, 18Г2С, 25Г2С, 32Г2Рпс, 35ГС, 80С, 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР), изменением содержания углерода и легирующих элементов регулируются свойства стали. Свариваемость арматурных сталей всех марок (кроме 80С) обеспечивается химическим составом и технологией. Величина углеродистого эквивалента:

Сэкв = С + Mn/6 + Si /10

для свариваемой стали из низколегированной стали А-III (А400) должна быть не более 0,62.

Стержневая термомеханически упрочнённая арматура также подразделяется на классы по механическим свойствам и эксплуатационным характеристикам: Ат-IIIС (Ат400С и Ат500С), Ат-IV(Ат600), Ат-IVС (Ат600С), Ат-IVК(Ат600К), Ат-V(Ат800), Ат-VК(Ат800К), Ат-VI(Ат1000), Ат-VIК(Ат1000К), Ат-VII(Ат1200). Сталь изготавливается периодического профиля, который может быть как у горячекатаной стержневой класса А-Ш, или как показано на рис. 46 с продольными или без и поперечными серповидными ребрами, по заказу может изготавливаться гладкая арматура.

Арматурная сталь диаметром 10 и более мм поставляется в виде прутков мерной длины, свариваемую сталь допускается поставлять в прутках немерной длины. Сталь диаметром 6 и 8 мм поставляется в мотках, допускается поставка в мотках стали Ат400С, Ат500С, Ат600С диаметром 10 мм.

Для свариваемой арматурной стали Ат400С углеродный эквивалент:

Сэкв = С + Mn/8 + Si /7

должен быть не менее 0,32, стали Ат500С – не менее 0,40, для стали Ат600С – не менее 0,44.

Для арматурной стали классов Ат800, Ат1000, Ат1200 релаксация напряжений не должна превышать 4% за 1000 часов выдержки при исходном усилии, составляющем 70% максимального усилия, соответствующего временному сопротивлению.

Рис. 47. Сталь стержневая термомеханически упрочнённая периодического профиля

а) – серповидный профиль с продольными ребрами, б) – серповидный профиль без продольных рёбер.

Арматурная сталь классов Ат800, Ат1000, Ат1200 должна выдерживать без разрушения 2 млн. циклов напряжения, составляющего 70% от временного сопротивления. Интервал напряжения для гладкой стали должен составлять 245 МПа, для стали периодического профиля – 195 МПа.

Для арматурной стали классов Ат800, Ат1000, Ат1200 условный предел упругости должен быть не менее 80% от условного предела текучести.

Арматурная проволока изготавливается холодным волочением диаметром 3–8 мм или из низкоуглеродистой стали (Ст3кп или Ст5пс) – класса В-1, Вр-1 (Вр400, Вр600), выпускается также проволока класса Врп-1 с серповидным профилем, или из углеродистой стали марок 65…85 класса В-П, Вр-П (В1200, Вр 1200, В1300,Вр 1300, В1400,Вр 1400, В1500, Вр 1500). Числовые индексы класса арматурной проволоки при последнем обозначении соответствуют гарантированному значению условного предела текучести проволоки в МПа с доверительной вероятностью 0,95.

Пример условного обозначения проволоки: 5Вр1400 – диаметр проволоки 5 мм, поверхность её рифлёная, условный предел текучести не менее 1400 МПа.

В настоящее время отечественная метизная промышленность освоила выпуск стабилизированной гладкой высокопрочной проволоки диаметром 5 мм с повышенной релаксационной способностью и низкоуглеродистую проволоку диаметром 4…6 мм класса Вр600. высокопрочная проволока изготавливается с нормированным значением прямолинейности и правке не подлежит. Проволока считается прямолинейной, если при свободной укладке отрезка длиной не менее 1,3 м на плоскости образуется сегмент с основанием 1 м и высотой не более 9 см.

Табл. 3. Нормативные требования к механическим свойствам высокопрочной проволоки и арматурных канатов

Вид арматуры и её диаметр	Нормы механических свойств по ГОСТ 7348 и ГОСТ13840
,МПа	Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования., МПа	Е.10 -5 МПа	, %	%
Не менее	Не более
В-II 3и 5 1 мм			2,00	4,0	8/2,5 1
В-II 4,5,6 мм			2,00	4,0	-
В-II 7 мм			2,00	5,0	-
В-II 8 мм			2,00	6,0	-
К7 6,9,12 мм			1,80	4,0	8,0
К7 15 мм			1,80	4,0	-

Примечания: 1 – 5 1 и 2,5 1 относится к стабилизированной проволоке диаметром 5 мм,

2 – – величина релаксации напряжения приведена через 1000 часов выдержки при напряжении = 0,7 в % от величины начального напряжения.

Арматурные канаты изготавливают из высокопрочной холоднотянутой проволоки. Для лучшего использования прочностных свойств проволоки в канате шаг свивки принимают максимальным, обеспечивающим нераскручиваемость каната – обычно в пределах 10–16 диаметров каната. Изготавливают канаты К7 (из 7 проволочек одного диаметра: 3,4,5 или 6 мм) и К19 (10 проволок диаметром 6мм и 9 проволок диаметром 3мм), кроме этого могут быть свиты несколько канатов: К2×7 – свиты 2 семипроволочных каната, К3×7, К3×19.

Нормативные требования к механическим свойствам высокопрочной проволоки и арматурных канатов приведены в табл.

В качестве ненапрягаемой рабочей арматуры применяется стержневая горячекатаная классов А-III, Ат-III, Ат-IVС и проволока Вр-I. Возможно применение арматуры А-II, если прочностные свойства арматуры более высоких классов используются не полностью из-за чрезмерных деформаций или раскрытия трещин.

Для монтажных петель сборных элементов должна применяться горячекатаная сталь класса Ас-II марки 10ГТ и А-I марок ВСт3сп2, ВСт3пс2. Если монтаж железобетонных конструкций происходит при температуре ниже минус 40 0 С, то не допускается применение полуспокойной стали из-за её повышенной хладноломкости. Для закладных деталей и соединительных накладок применяется прокатная углеродистая сталь.

Для напрягаемой арматуры конструкций длиной до 12 м рекомендуется применять стержневую сталь классов А-IV, А-V, А-VI, упрочнённую вытяжкой А-IIIв, и термомеханически упрочнённую классов Ат-IIIС, Ат-IVС, Ат-IVК, Ат-V, Ат-VI, Ат-VII. Для элементов и железобетонных конструкций длиной более 12 м целесообразно применять высокопрочную проволоку и арматурные канаты. Допускается для длинномерных конструкций применение стержневой свариваемой арматуры, стыкуемой сваркой, классов А-V и А-VI. Несвариваемую арматуру (А-IV марки 80С, а также классов Ат-IVК, Ат-V, Ат-VI, Ат-VII) можно применять только мерной длины без сварных стыков. Стержневая арматура с винтовым профилем стыкуется навинчиванием соединительных резьбовых муфт, с помощью которых устраиваются также временные и постоянные анкеры.

В железобетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации при низких отрицательных температурах не допускается применения арматурных сталей, подверженных хладноломкости: при температуре эксплуатации ниже минус 30 0 С нельзя применять сталь класса А-II марки ВСт5пс2 и класса А-IV марки 80С, а при температуре ниже минус 40 0 С дополнительно запрещается применение стали А-III марки 35ГС.

Для изготовления сварных сеток и каркасов применяют холоднотянутую проволоку класса Вр-I диаметром 3-5 мм и горячекатаную сталь классов А-I, А-II, А-III, А-IV диаметром от 6 до 40 мм.

Применяемая арматурная сталь должна удовлетворять следующим требованиям:

– иметь гарантированные механические свойства как при кратковременном, так и при длительном действии нагрузок, сохранять прочностные свойства и пластичность при воздействии динамических, вибрационных, знакопеременных нагрузок,

– обеспечивать постоянные геометрические размеры сечения, профиля по длине,

– хорошо свариваться всеми видами сварки,

– обладать хорошим сцеплением с бетоном – иметь чистую поверхность, при транспортировке, складировании, хранении должны быть приняты меры для предотвращения стали от загрязнения и увлажнения. При необходимости поверхность стальной арматуры должна очищаться механическими способами,

– высокопрочная стальная проволока и канаты должны поставляться в мотках большого диаметра, так чтобы разматываемая арматура была прямолинейной, механическая правка этой стали не допускается,

– арматурная сталь должна быть коррозионностойкой и должна быть хорошо защищена от внешних агрессивных воздействий необходимым по толщине слоем плотного бетона. Коррозионная стойкость стали увеличивается с уменьшением содержания в ней углерода и введением легирующих добавок. Термомеханически упрочнённая сталь склонна к коррозионному растрескиванию, поэтому её нельзя применять в конструкциях, эксплуатируемых в агрессивных условиях.

Заготовка ненапрягаемой арматуры .

Качество арматуры в монолитных железобетонных конструкциях и её расположение определяются требуемыми прочностными и деформативными свойствами. Железобетонные конструкции армируют отдельными прямыми или гнутыми стержнями, сетками, плоскими или пространственными каркасами, а также введением в бетонную смесь дисперсной фибры. Арматура должна располагаться точно в проектном положении в массе бетона или вне контура бетона с последующим покрытием цементно-песчаным раствором. Соединения стальной арматуры в основном осуществляются с помощью электросварки или скруткой вязальной проволокой.

Состав арматурных работ включает изготовление, укрупнительную сборку, установку в опалубку и фиксацию арматуры. Основной объём арматуры изготавливается централизованно на специализированных предприятиях, изготовление арматуры в условиях строительной площадки целесообразно организовать на передвижных арматурных станциях. Изготовление арматуры включает операции: транспортировка, приёмка и складирование арматурной стали, правка, чистка и резка арматуры, поступающей в мотках (кроме высокопрочной проволоки и канатов, которые правке не подвергаются), стыковка, резка и гибка стержней, сварка сеток и каркасов, при необходимости – гибка сеток и каркасов, сборка пространственных каркасов и транспортировка их к опалубке.

Стыковые соединения осуществляют опрессовкой муфт в холодном состоянии (а высокопрочных сталей – при температуре 900…1200 0 С) или сваркой: контактной стыковой, дуговой полуавтоматической под слоем флюса, дуговой электродной или многоэлектродной сваркой в инвентарных формах. При диаметре стержней более 25 мм они скрепляются дуговой сваркой.

Пространственные каркасы изготавливают на кондукторах для вертикальной сборки и сварки. Формирование пространственных каркасов из гнутых сеток требует меньших затрат труда, металла и электроэнергии, обеспечивает высокую надёжность и точность изготовления.

Устанавливают арматуру после проверки опалубки, монтаж ведут специализированные звенья. Для устройства защитного слоя бетона устанавливают прокладки из бетона пластмассы, металла.

При армировании сборно-монолитных железобетонных конструкций для надёжного соединения арматура сборной и монолитной частей связывается через выпуски.

Применение дисперсного армирования при получении фибробетона позволяет повышать прочность, трещиностойкость, ударную вязкость, морозостойкость, износостойкость, водонепроницаемость.

Величина сцепления бетона с опалубкой достигает нескольких кгс/см2. Это затрудняет работы по распалубке, ухудшает качество бетонных поверхностей и приводит к преждевременному износу опалубочных щитов.

Под адгезией (прилипанием) понимают обусловленную молекулярными силами связь между поверхностями двух разнородных или жидких соприкасающихся тел. В период контакта бетона с опалубкой создаются благоприятные условия для проявления адгезии. Клеящее вещество (адгезив ), которым в данном случае является бетон, в период укладки находится в пластичном состоянии. Кроме этого, в процессе виброуплотнения бетона пластичность его еще более увеличивается, вследствие чего бетон сближается с поверхностью опалубки и сплошность контакта между ними увеличивается.

Бетон прилипает к деревянным и стальным поверхностям опалубки сильнее, чем к пластмассовым, из-за слабой смачиваемости последних.

При нанесении на поверхность пленки масла она гидрофобизуется, что резко уменьшает адгезию.

Шероховатость поверхности опалубки увеличивает ее сцепление с бетоном. Это происходит потому, что шероховатая поверхность имеет большую фактическую площадь конта-кта по сравнению с гладкой.

Выеокопориетый материал опалубки тоже увеличивает сцепление, так как цементный раствор, проникая в поры, прн виброуплотнении образует точки надежного соединения.

При снятии опалубки может быть три варианта отрыва. При первом варианте адгезия очень мала, а когезия достаточно велика

В этом случае опалубка отрывается точно по плоскости контакта. Второй вариант -адгезия больше, чем когезия. При этом опалубка отрывается по клеящему материалу (бетону).

Третий вариант-адгезия и когезия по своим величинам примерно одинаковы. Опалубка отрывается частично по плоскости контакта бетона с опалубкой, частично по самому бетону (смешанный или комбинированный отрыв).

При адгезионном отрыве опалубка снимается легко, поверхность ее остается чистой, а поверхность бетона имеет хорошее качество. Вследствие этого необходимо стремиться к обеспечению адгезионного отрыва. Для этого формующие поверхности опалубки выполняют из гладких плохо смачиваемых материалов или наносят на них смазкн и специальные антиадгезионные покрытия.

Смазки для опалубки в зависимости от их состава, принципа действия и эксплуатационных свойств можно разделить на четыре группы: водные суспензии; гидрофобизирующие смазки; смазки - замедлители схватывания бетона; комбинированные смазки.

Водные суспензии порошкообразных веществ, инертных по отношению к бетону, являются простым и дешевым, но не всегда эффективным средством для устранения прилипания бетона к опалубке. Принцип действия основан на том, что в результате испарения воды из суспензий до бетонирования на формующей поверхности опалубкн образуется тонкая защитная пленка, препятствующая прилипанию бетона.

Чаще других для смазки опалубки применяют известково-гип-coBVio суспензию, которую готовят из полуводного гипса (0,6-0,9 вес" ч.), известкового теста (0,4-0,6 вес. ч.), сульфитно-спиртовой барды (0,8-1,2 вес. ч.) и воды (4-6 вес. ч.).

Суспензионные смазки стираются бетонной смесью прн виброуплотнении и загрязняют бетонные поверхности, вследствие чего их применяют редко.

Наиболее распространены гидрофобизирующие смазки иа основе минсоальных масел, эмульсола ЭКС или солей жирных кислот (мыл). После их нанесения на поверхность опалубки образуется гидрофобная пленка из ряда ориентированных молекул (рис. 1-1, б), которая ухудшает сцепление материала опалубки с бетоном. Недостатки таких смазок -загрязнение поверхности бетона, высокая стоимость и пожароопасность.

Наиболее эффективны комбинированные смазки , в которых используются свойства формующих поверхностей в сочетании с замедлением схватывания бетона в тонких пристыковых слоях. Такие смазки готовят в виде так называемых обратных эмульсий. В некоторые из них помимо гндрофобизаторов и замедлителей схватывания вводят пластифицирующие добавки: сульфитно-дрожжевую барду (СДБ), мылонафт или добавку ЦНИПС. Эти вещества при виброуплотнении пластифицируют бетон в пристыковых слоях и снижают его поверхностную пористость.

Установка для ультразвукового перемешивания состоит из циркуляционного насоса, всасывающего и напорного трубопроводов, распределительной коробки и трех ультразвуковых гидродинамических вибраторов - ультразвуковых свистков с резонансными клиньями. Жидкость, подаваемая насосом под избыточным давлением 3,5-5 кгс/см2, истекает с большой скоростью из сопла вибратора и ударяется о клиновидную пластину. При этом пластина начинает вибрировать с частотой 25-30 кГц. В результате в жидкости образуются зоны интенсивного ультразвукового перемешивания с одновременным делением компонентов на мельчайшие капельки. Длительность перемешивания 3-5 мин.

Эмульсионные смазки обладают стабильностью, оии не расслаиваются в течение 7-10 сут. Применение их полностью устраняет прилипание бетона к опалубке; они хорошо удерживаются на формующей поверхности и не загрязняют б«!Гон.

Наносить эти смазки иа опалубку можно кистями, валиками и с помощью распылительных удочек. При большом количестве щитов для их смазки следует применять специальное устройство.

Применение эффективных смазок снижает вредное воздействие на опалубку некоторых факторов.

Для металлических щитов в качестве антиадгезиоииого покрытия рекомендуется эмаль СЭ-3, в состав которой входит эпоксидная смола (4-7 вес. ч.), метилполисилоксановое масло (1-2 вес. ч.), свинцовый глет (2-4 вес ч.) и полиэтиленполиамин (0,4-0,7 вес. ч.). Сметанообразиую пасту из этих компонентов наносят на тщательно очищенную и обезжиренную металлическую поверхность кистью" илн шпателем. Покрытие твердеет при 80-140° С в течение 2,5-3,5 ч. Оборачиваемость такого покрытия достигает 50 циклов без ремонта.

Для дощатой и фанерной опалубки в ЦНИИОМТП разработано покрытие на основе фенолформальдегида. Его напрессовывают на поверхность щитов при давлении до 3 кгс/см2 и температуре +80° С. Это покрытие полностью устраняет прилипание бетона к опалубке и выдерживает до 35 циклов без ремонта.

Несмотря на довольно высокую стоимость (0,8-1,2 руб/м2), ан-тиадгезиониые защитные покрытия выгоднее смазок в связи с их многократной оборачиваемостью.

При снятии опалубки может быть три варианта отрыва. При первом варианте адгезия очень мала, а когезия достаточно велика.В этом случае опалубка отрывается точно по плоскости контакта. Второй вариант - адгезия больше, чем когезия. При этом опалубка отрывается по клеящему материалу (бетону). Третий вариант - адгезия и когезия по своим величинам примерно одинаковы. Опалубка отрывается частично по плоскости контакта бетона с опалубкой, частично по самому бетону (смешанный или комбинированный отрыв). При адгезионном отрыве опалубка снимается легко, поверхность ее остается чистой, а поверхность бетона имеет хорошее качество.

Вследствие этого необходимо стремиться к обеспечению адгезионного отрыва. Для этого формующие поверхности опалубки выполняют из гладких плохо смачиваемых материалов или наносят на них смазки и специальные антиадгезионные покрытия.

Применение эффективных смазок снижает вредное воздействие на опалубку некоторых факторов. В ряде же случаев использовать смазки нельзя. Так, при бетонировании в скользящей или подъемно-переставной опалубке применять такие смазки запрещено из-за их попадания в бетон и снижения его качества. Хороший эффект дают антиадгезионные защитные покрытия на Основе полимеров. Их наносят на формующие поверхности щитов при их изготовлении, и они выдерживают 20-35 циклов без повторного нанесения и ремонта. Для дощатой и фанерной опалубки разработано покрытие на основе фенолформальдегида. Его напрессовывают на поверхность щитов при давлении до 3 кгс/см 2 и температуре + 80° С.