Понятие о предварительно напряженных конструкциях

Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) — это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям.
Конструкции из преднапряженного железобетона по сравнению с не напряженным имеют значительно меньшие прогибы и повышенную трещиностойкость, обладая одинаковой прочностью, что позволяет перекрывать большие пролеты при равном сечении элемента.
При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается специальным устройством и укладывается бетонная смесь. После схватывания сила предварительного натяжения освобождённой стальной проволоки или троса передаётся окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Такое создание напряжений сжатия позволяет частично или полностью устранить растягивающие напряжения от нагрузки.
Способы натяжения арматуры:
1. Механический способ — натяжение, как правило, с использованием гидравлических или винтовых домкратов
2. Электротермический способ натяжения — натяжение с использованием электротока для разогрева арматуры, при котором арматура удлиняется до определенных значений.
3. Электротермомеханический — способ, комбинирующий механический и электротермический.
По виду технологии устройства подразделяется на:
- натяжение на упоры (до укладки бетона в опалубку);
- натяжение на бетон (после укладки и набора прочности бетона).
Бетон - композиционный материал. Роль отдельных компонентов в составе бетона
Бетон – композиционный материал конгломератной структуры. Каждый компонент играет свою роль.
Цемент, взаимодействуя с водой, способен схватываться и твердеть, образуя так называемый цементный камень. Цемент и вода — сами себе камень. Цементный камень при затвердевании деформируется. Объемная усадка достигает 2 мм/м. Из-за неравномерности усадочных процессов, возникают внутренние напряжения, появляются микротрещины. Эти микротрещины практически не видны, но прочность и долговечность цементного камня снижается.
Для того, чтобы уменьшить эти деформации, в состав вводят заполнители.
Роль крупных и мелких заполнителей - создать структурный каркас, который воспринимает усадочные напряжения, и в результате - готовый бетон даёт меньшую усадку. Также увеличивается прочность и модуль упругости бетона (снижение деформаций конструкции под нагрузкой), уменьшает ползучесть (когда бетон необратимо деформируется при длительных нагрузках). Заполнители существенно удешевляют бетон. Ведь цемент стоит значительно дороже чем щебень и песок.
Вода добавляется в бетон для гидратирования цемента. Поскольку минимальное количество воды необходимое для гидратирования слишком мало, чтобы обеспечить достаточную обрабатываемость, дополнительная вода необходима, чтобы “пластифицировать” смесь и сделать возможными её обработку и укладку на месте. Эта дополнительная вода после испарения увеличивает пустоты и поры в структуре бетона и приводит к увеличению проницаемости бетона для газов, пара и жидкостей особенно в его поверхностном слое.