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

Г л а в а 5

С А М О Н А П Р Я Ж Е Н Н Ы Е Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н Н Ы Е Н А П О Р Н Ы Е ТРУБЫ

5.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ САМОНАПРЯЖЕННЫХ ТРУБ

Обязательным условием изготовления напорной железобетонной трубы является создание предваритель­ ного напряжения сжатия в бетоне ее стенки. В этом со­ стоит основное отличие технологии изготовления напор­ ной трубы от безнапорной.

При всем многообразии используемых в мировой практике способов изготовления напорных железобетон­ ных труб (если исключить из рассмотрения методы их формования, которые могут быть также различными и при изготовлении безнапорных труб) они в основном сводятся к различным приемам создания предваритель­ ного обжатия бетона. Отсюда следует, что если удалось

обеспечивает натяжение всей арматуры трубы, как спи­ ральной, так и продольной, предварительное напряже­ ние которой другими способами связано с большими технологическими трудностями.

Принимая во внимание, что бетон на основе напря­ гающего цемента характеризуется высокой степенью во- до-, газо- и бензонепроницаемости, его применение для производства напорных труб становится особенно целе­ сообразным.

сводится к их формованию по одноступенчатому циклу с последующей тепловлажностной обработкой. Для фор­ мования труб различных диаметров используются три

215

5.2. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВАНИЯ ТРУБ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

5.2.1. Торкретирование

Учитывая короткие сроки схватывания НЦ и необ­ ходимость достижения наибольших величин самонапря­ жения бетона на его основе, торкретирование следует считать одним из эффективных способов формования самонапряжеиных труб. При торкретировании время от момента затворепия водой цементио-песчаной смеси до ее укладки в дело не превышает десятой доли секунды. Поэтому быстрое схватывание НЦ не нуждается в за­ медлении и, более того, является благоприятным факто­ ром, позволяющим укладывать бетон послойно на боль­ шую толщину, чем это возможно при использовании це­ мента, обладающего нормальными сроками схваты­ вания.

Торкретная укладка бетона характеризуется мини­ мальным водоцементным отношением (0,16—0,2), кото­ рое при любых других способах формования трудно до­ стигнуть. Малое значение В/Ц способствует достижению высоких прочностей уже в ранние сроки твердения, что позволяет уменьшить продолжительность необходимой выдержки изделия перед его термообработкой. Кроме того, достигаемые высокие показатели прочности в пе­ риод развития расширения твердеющего цемента также приводят к увеличению самонапряжения. При торкрет­ ной укладке (наброске) бетона достигается большая его плотность за счет непрерывной трамбовки зернами песка очередного свежеукладываемого слоя. Повышен­ ная же плотность является необходимым качеством бе­ тона стенки напорной трубы.

Высказанные положения подтвердились при экспери­ ментальной проверке технологии формования самона­ пряженных труб способом торкретирования. Трубы изго­ товляли торкрет-наброской бетона на гладкий металли­ ческий сердечник, что обеспечивало получение идеально гладкой внутренней поверхности трубы.

Металлический сердечник имел наружный диаметр 340 мм и длину 2,5 м. При проточке на нем была обра­ зована небольшая конусность (1,5 мм по диаметру на всю длину) для облегчения его последующего извлече­ ния из затвердевшего бетона трубы. Сердечник устанав-

217

ливали в горизонтальном положении на станке, пред­ назначенном для нанесения защитного торкретного слоя на железобетонные напорные трубы, изготовляемые по трехступенчатой технологии. На торцах сердечника за­ крепляли кольца, являющиеся торцеобразователями сте­ нок труб и «маяками», по которым контролировалась толщина стенки формуемой на сердечнике трубы.

Сухая цементно-песчаиая смесь состава 1 :2 (цемент: : песок, по весу) из цемент-пушки под давлением сжа­ того воздуха поступала по материальному шлангу к соп­ лу, закрепленному на суппорте, совершающему возврат­ но-поступательные движения вдоль трубы со скоростью 1,3 м/мин. Отдельным шлангом к соплу подается вода, расход которой регулируется специальным вентилем. Сухая смесь перед выходом из сопла увлажняется и с си­ лой набрызгивается на вращающийся со скоростью 16 об/мин сердечник спиральными слоями толщиной в среднем 5—6 мм; часть песка при этом уходит в «отскок», вследствие чего отношение цемента и песка в торкретрастворе отличается от состава исходной цементно-пес- чаной смеси.

По достижении стенкой трубы определенной толщи­ ны сердечник снимали со станка и устанавливали на специальной консоли, где на него поверх свежеуложенного слоя бетона надвигали цилиндрический арматур­ ный каркас; затем сердечник снова устанавливали на станке и поверх каркаса наносили защитный слой необ­ ходимой толщины. Для сохранения в бетоне воды затворения поверхность трубы по окончании формовки по­ крывали тонким слоем расплавленного парафина, после

воде при температуре 80—90° С в течение 3 ч, после чего выдерживали несколько суток в воде до окончания про­ цесса расширения бетона. Благодаря расширению бето­ на сердечник свободно извлекали из тела трубы с по­ мощью специального съемника или после термообра­ ботки труб или в первый период их выдерживания в водных условиях. Изготовленные таким способом трубы

218

гладкой, наружная — грубо шероховатой («под шубу»), что обычно для торкретного слоя.

При гидростатическом испытании трубы выдержива­ ли внутреннее давление до 20 атм (изб). До появления трещин, т. е. до разрушения, поверхность труб остава­ лась совершенно сухой. Ни капель, ни отпотевания на поверхности стенок труб не наблюдалось, что свидетель­

казали надежную работу труб и их стыковых соеди­ нений.

Косвенное определение величины самонапряжения в трубах по моменту появления трещин при их испытании на внутреннее гидростатическое давление показало, что в кольцевом направлении в стенках труб было достигну­ то самонапряжение более 50 кгс/см2.

Таким образом, результаты испытания первых само­ напряженных труб, изготовленных торкретированием, убедительно доказали возможность получения напорных

75, 76]. Так, при нанесении защитного слоя торкретиро­ вание приходилось вести через арматурный каркас, в ре­ зультате чего под стержнями и спиралями образовыва­ лись пустоты или скопления песка. Формование труб в горизонтальном положении приводило к необходимости прерывать торкретирование и снимать сердечник с фор­ муемой трубой со станка для надевания на него арма­ турного каркаса. Кроме того, горизонтальное формо­ вание не позволяло осуществить немедленную распа-

219