Файл: Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции.pdf

4.3.2. Самонапряженные покрытия дорог и аэродромов

Одной из наиболее перспективных областей строи­ тельства, в которой использование напрягающего цемен­ та могло бы существенно улучшить эксплуатационные качества и долговечность сооружений, является дорож­ ное и аэродромное строительство.

Большие по протяжению дорожные и аэродромные покрытия для предотвращения усадки бетона разделя­ ются температурно-усадочными швами иа отдельные участки в 6 и 12 м; однако, это не всегда предотвраща­ ет растрескивание. Создаваемые швы при заморажива­ нии и оттаивании неминуемо становятся местом разру­ шения торцов плит и быстрого износа транспорта от удара на стыке. Чтобы дождевая вода не проникала в швы и не вымывала из-под плит подстилающий грунт, стыки должны быть водонепроницаемыми. Устранение швов, выполнение покрытия в виде сплошной водоне­ проницаемой пластины, обладающей повышенной трещиностойкостью, позволило бы существенно улучшить эксплуатационные качества и долговечность дорог. В идее это в полной мере могло бы быть достигнуто са­ монапряжением железобетонного покрытия дорог, если бы был применен напрягающий цемент с достаточной энергией самонапряжения.

192

Всякое железобетонное покрытие дороги эксплуати­ руется в открытых атмосферных условиях и подвергает­ ся высушиванию и изменениям температуры, вследствие

твердении самонапрягаемого покрытия она обеспечива­ ет свободное скольжение плиты по пленке, минимально препятствуя расширению плиты, при понижении или по­ вышении температуры плита должна свободно скользить по пленке. В действительности такого совершенно сво­ бодного скольжения достигнуть не удается и возникают силы трения, которые могут составить 10% силы, обу­ словленной весом плиты.

Таким образом, при понижении температуры в сред­ ней части плиты возникает растягивающее ее усилие:

Л^т = 0,1 -1 -1 -0,15-2,5-250=9,4 тс.

Расчет покрытия на эксплуатационную нагрузку как плиты на упругом основании дает в заданных условиях расчетные изгибающие моменты противоположных зна­ ков: Мт = 3 , 2 и М т = 2 , 5 тс-м.

600, #р=0,021 тс/см2; по уравнениям (4.1') — (4.4') и

Подставляя в (4.1") и (4.2") известные величины, по­

Коэффициент армирования плиты составит:

15,3 .

Степень преднапряжения арматуры будет равна:

194

Такое самонапряжение рационально и вполне осущест­ вимо в настоящее время. Необходимо только использо­ вать высокопрочную арматуру, а не арматуру из низкоуглеродистой стали, принятой в расчете.

Попытки применить напрягающий цемент в покрыти­ ях дорог были предприняты в США. В Блекслн был воз­ веден железобетонный участок покрытия дороги длиной 57 м, шириной 4 м и толщиной 15 см (рис. 4.9, а) . Кон­ струкция основания под плитой покрытия • была типа, указанного выше. Продольное армирование всей плиты следующее:

внизу: 12 стержней, rf=12 мм при /7 „ = 2,55 см2; вверху: 6 стержней, rf=9,5 мм при /7 „ = 0,75 см2.

Процент армирования составлял (.1 = 0,24%.

Был применен пластичный бетон с расходом расши­ ряющегося цемента 550 кг/м3 бетона. Бетон уплотняли переносными вибраторами и заглаживали внброрейкой. После 15 ч выдерживания покрытие в течение несколь­ ких дней интенсивно поливали водой из поливочной ма­ шины. Было установлено, что за 3 суток плита удлини­ лась ча 15 см, т.е. расширение составило 0,27% (ожи­ даемое удлинение — в пределах 0,3%). Прочность бетона

подвергалось механическому испытанию, которое оно выдержало удовлетворительно, и трещин в плите не бы­ ло обнаружено. Надо учесть, что испытания эти были проведены на 8-е сутки после изготовления, когда усад­ ка еще не проявилась. Учитывая нормальную усадку бе­

196

кой. В продольном направлении плиту армировали 12

И действительно, через год на покрытии возникли тре­ щины.

Интересный опыт был проведен близ г. Колумбуса на дороге № 33. Здесь полоса в 400 м была выполнена

меченным прорезям п нигде, между швами на плите не появились трещины. Сами по себе разрывы бетона ока­ зались существенно меньше, чем были бы при обычном бетоне.

Американские инженеры, проводившие исследования, считают, что для покрытия дорог требуется бетон на це­ менте с большей энергией расширения, чем энергия К-цемента. Однако они полагают, что на имеющемся ти­ повом К-цементе можно строить дорожные покрытия с расстоянием между температурно-усадочиыми швами 60—75 м.

В последнее время данные зарубежной техники и со­ ветских строительных организаций позволили предполо­ жить, что для покрытий дорог и аэродромов можно при­ менять длинные железобетонные бесшовные полосы, ко­ торые после затвердевания получают серию разрывов (трещин), располагающихся в каком-то порядке по дли­ не полосы, и которые можно рассматривать как швы по­ крытия, если арматура полосы непрерывна по всей ее длине. Обязательным является расчет предельного рас­ крытия этих трещин.

Нам представляется, что подобные полосы можно бы­ ло бы строить из самонапрягаемого железобетона, не допуская возникновения трещин и размещая регулируе­ мые швы через каждые 500 мм полосы. Принимая тол­ щину полосы в 20 см и рассчитывая ее на расчетные на­ грузки Мт=5 тс-м; Л Р = 3 тс-м; Nr=N'T = 1 2 , 5 тс.

Пользуясь приведенным методом расчета, можно полу-

197