Файл: Литвин, А. Н. Железобетонные конструкции с полимерными покрытиями.pdf

этому возникающие в них температурные напряжения то­ же будут меньшими.

Следует отметить, что при нагревании солнечными лучами полиэтилена, стабилизированного сажей против светового старения, температура полимерного слоя полимержелезобетонных конструкций, подвергающихся в эксплуатации воздействию солнечной радиации, интен­ сивно повышается. При этом на полимерном слое иногда возникают местные вздутия, локализованные на участ­ ках между анкерными ребрами. Если принять, по дан­ ным К. К. Хейвуда [81], что максимальная температура поверхности черного полиэтилена достигает 55° С, то не­ трудно подсчитать, что за счет нагрева полиэтилена на участке между смежными анкерами от температуры фор­ мования 15° С до максимальной температуры удлинение полиэтилена должно составить только 0,35 мм, а это не представляет никакой опасности. Для других полимер­ ных материалов со значительно меньшими коэффициен­ тами термического расширения, чем у полиэтилена, та­ кие температурные деформации будут еще меньшими. Тем не менее, вздутия на полиэтилене иногда возникают, но они являются следствием не только температурных деформаций материала от нагрева солнечными лучами, ио и нарушения режима охлаждения профилированного рукава или листа еще в процессе их изготовления. Ребра профилированных рукавов или листов остывают медлен­ нее, чем гладкие их части на участках между ребрами и поэтому при температурной усадке ребер возникает мелкая волнистость, обусловленная выпучиванием уже остывших гладких участков материала, расположенных между ребрами. При правильном режиме изготовления профилированных полимерных рукавов или листов та­ кой волнистости не возникает и поэтому в большинстве полимержелезобетонных конструкций даже после их ин­ тенсивного нагрева солнечными лучами никаких вздутий не наблюдается.

ДОПУСТИМАЯ ШИРИНА РАСКРЫТИЯ ТРЕЩИН

ВПОЛИМЕРЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

ИВЛИЯНИЕ РАСКРЫТИЯ ТАКИХ ТРЕЩИН

НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЛИМЕРНОГО СЛОЯ

Как известно, в большинстве железобетонных кон­ струкций допустимо образование и раскрытие трещин до такой величины, при которой конструкции продолжают

63

отвечать своему назначению и гарантируется длитель­ ная сохранность применяемой стальной арматуры и ок­ ружающего ее бетона [1].

В СНиП П-В.1-62 приняты следующие предельные ве­ личины раскрытия трещин: для железобетонных конст­ рукций, находящихся под давлением жидкости и испы­ тывающих только растяжение, при отсутствии специаль­ ных защитных мероприятий, —0,1 мм; для конструкций, находящихся под давлением жидкости или сыпучей сре­ ды, испытывающих изгиб, внецентренное сжатие или впецентренное растяжение, причем часть сечения сжата — 0,2 мм, во всех остальных случаях — 0,3 мм.

Если па данной стадии разработки и исследования полимержелезобетонных конструкций пренебречь неко­ торым защитным действием односторонне прикреплен­ ного слоя полимерного материала, то для таких конст­ рукций, при отсутствии воздействия агрессивной среды, можно принять безопасную ширину раскрытия трещин, которая установлена в СНиП П-В. 1-62 для обычных же­ лезобетонных конструкций. В то же время требования СНиП П-В.1-62 в применении к полимержелезобетоиным конструкциям должны быть уточнены в тех случаях, когда к конструкциям предъявляется требование герме­ тичности, как, например, к напорным трубам, резервуа­ рам для хранения жидкостей, различным подвалам, тон­ нелям и тому подобным подземным сооружениям, эксп­ луатируемым в условиях наличия грунтовых вод. В же­ лезобетонных конструкциях такого назначения трещины вообще не допускаются, так как при их возникновении нарушается герметичность. Герметичность полимержеле­ зобетонных конструкций подобного назначения даже по­ сле образования в железобетоне трещин может быть обеспечена за счет практически непроницаемого слоя по­ лимерного материала. Поэтому в этом случае при рас­ чете полимержелезобетонных конструкций возможно, в отличие от расчета обычных железобетонных конструк­ ций, принимать не образование трещин в предельном со­ стоянии, а их раскрытие в нормируемых пределах, т. е. поступать так, как это делают при расчете всех других железобетонных конструкций, к которым требование гер­ метичности не предъявляется. В некоторых случаях это позволяет существенно уменьшить расход арматуры или упростить технологию производства за счет применения

64

обычных полимержелезобетонных конструкций вместо соответствующих преднапряженных.

При наличии агрессивных воздействий на железобе­ тонную часть полимержелезобетонных конструкций ее следует защищать либо теми же методами, какими за­ щищают обычные железобетонные конструкции, эксплуа­ тируемые в тех же условиях, либо полимерным материа­ лом и со стороны этих воздействий.

Для полимержелезобетонных конструкций, соприка­ сающихся железобетонной частью с агрессивными грун­ тами или грунтовыми водами, ширина раскрытия тре­ щин может быть принята по рекомендациям ТНИСГЭИ в зависимости от суммарного содержания ионов СГ и SO’| . При малом градиенте напора рекомендуется при­

нимать следующие величины безопасной ширины рас­ крытия трещин по условию обеспечения долговечности арматуры:

диффундирующей через слой полимерного материала, то этот вопрос можно не рассматривать, так как кон­ такта агрессивной среды с арматурой допускать нельзя. Для этого должны быть использованы эффективные ме­ тоды защиты.

Все известные способы соединения полимерного слоя с .железобетоном в полимержелезобетонных конструкци­ ях можно разделить на две группы, различающиеся ме­ жду собой тем, что по способам одной из них полимерный материал сцепляется непосредственно с железобетоном по всей площади их соприкосновения, а по спосо­ бам второй такое сцепление отсутствует, но имеется ме­ ханическое закрепление ребер с цилиндрическими утол­ щениями, расположенных с определенным шагом. Как нетрудно видеть, при наличии непосредственного сцеп­ ления полимерного слоя с железобетоном при раскры­ тии в последнем трещин полимерный слой в случае его малой растяжимости должен разорваться, и лишьвслу-

чае' применения эластичного материала в нём могут воз­ никнуть местные деформации п соответствующие значи­ тельные напряжения. Применительно к лакокрасочным покрытиям по бетону п железобетону необходимость ис­ пользования только эластичных пленочных покрытий была показана в работах [90, 91]. Установлено, что обычные лакокрасочные покрытия, широко применяю­ щиеся для покрытий по металлу, на бетоне разрывают­ ся при образовании в нем трещин шириной всего лишь 0,01—0,02 мм, а эластичные покрытия на основе полисульфидных и полихлоропреновых каучуков и хлорсульфированного полиэтилена толщиной 200—250 мкм вы­ держивают раскрытие трещим до 0,1—0,3 мм. Следует отметить, что в этих исследованиях истинное напряжен­ ное состояние полимерного материала в сечениях над трещинами не определялось ни при длительном действии нагрузок, ни при кратковременном, а фиксировалось лишь возникновение разрыва пленок при однократном

имногократном приложении нагрузок, вызывающих рас­ крытие и «дыхание» трещин. Однако и эластичные по­ крытия на основе перечисленных полимеров не выдер­ живали значительного числа циклов «дыхания» трещин

иразрывались после 250—300 циклов нагрузки-разгруз­ ки образцов [90].

При отсутствии непосредственного сцепления поли­ мерного слоя с железобетоном и наличии его анкеровки

спомощью ребер, расположенных с шагом I, деформа­ ция, возникающая при раскрытии трещины на ширину а,

вызовет заведомо меньшие напряжения, так как lj>a. В обоих случаях при условии мгновенного образования трещины в железобетоне и соответствующего этому уп­ ругого растяжения полимерного слоя напряжение в по­ следнем может быть определено на основании закона Гука, который в данном случае можно записать в сле­ дующем виде:

(Ю)

где стп — напряжение в полимерном материале в Па; Е п — модуль упругости полимерного материала в Па; а — ширина раскрытия тре­ щин в см; I — расстояние между точками закрепления в см (при

наличии адгезии равно ширине раскрытия трещины, а в случае ме­ ханического заанкеривания с помощью ребер — их шагу).

Анализ выражения (10) показывает, что при нали­ чии адгезии полимерного слоя к железобетону, когда

66