Betonas yra bene plačiausiai naudojama statybinė medžiaga, pasižyminti stiprumu, ilgaamžiškumu ir universalumu. Tačiau vienas pagrindinių betono trūkumų yra tempiamasis stipris; jis nepasižymi pakankamu atsparumu tempimo įtempiams. Būtent čia nepakeičiama armatūra. Armatūra skirta suteikti tempiamasis stipris betonui, todėl jis turi atlaikyti tempimo įtempius, kurie lemia aukštų dangoraižių ir sudėtingų tiltų stabilumą ir ilgaamžiškumą.
Armatūra (arba armatūros strypas) yra plieninis strypas, naudojamas betonui sutvirtinti ir paremti statybose. Statybos metu armatūra įterpiama į betoną, kad sudarytų kompozitą, kuris pagerina betono savybes, tokias kaip patvarumas, stabilumas ir apkrovos laikomumas. Armatūra padidina betono tempiamąjį pajėgumą, nes jis iš esmės yra stiprus gniuždymo jėgų veikiamas, bet silpnas tempimo jėgų veikiamas.
Armatūros vaidmuo ir kiekio įtaka konstrukcijai
Armatūra žymiai sustiprina pastato pamatus, padidindama jų gebėjimą atlaikyti vienalaikes tempimo ir gniuždymo jėgas. Pamatai turėtų atlaikyti ypatingas apkrovas nuo antstatų, nes šios apkrovos jiems perduodamos. Jie taip pat turėtų atlaikyti aplinkos poveikį iš įvairių šaltinių, pavyzdžiui, grunto judėjimą ar vandens slėgį aukštyn.
Armatūros strypų skerspjūvio plotas paprastai yra gana mažas ir svyruoja nuo 1% daugumai sijų ir plokščių iki 6% kai kurioms stulpeliams. Santykinis plieno, reikalingo tipiniam gelžbetoniui, skerspjūvio plotas paprastai yra gana mažas ir turi tiesioginę įtaką tempimo zonų elgsenai. Armatūra gali užtikrinti, kad betonas nesitrauktų, neskilinėtų ir nedeformuotųsi. Tolygiai paskirstant įtempius, armatūra sumažina lokalizuotą gedimą ir taip padidina konstrukcijos ilgaamžiškumą.
Armatūros kiekio poveikis stiprumui ir elgsenai
Armatūra padidina betono tempiamąjį stiprumą, kuris išlieka silpnas veikiant tempimo jėgoms. Armatūruojant betoną armatūra, konstrukcijos tampa pajėgesnės atlaikyti didesnę apkrovą. Todėl didelio masto darbai, reikalaujantys didelio stiprumo ir stabilumo, pavyzdžiui, tiltai, aukštybiniai pastatai ir užtvankos, tapo realybe.
Taip pat skaitykite: Socialinio darbo metodai priklausomybėms įveikti
Sijos ir kiti lenkiami elementai reikalauja tinkamo armatūros kiekio apatinėse (tempimo) zonose. Viena armuota sija yra betoninis elementas, kuris yra sustiprintas tik prie tempimo paviršiaus, o sutvirtinimas, vadinamas įtempimo plienu, yra sukurtas taip, kad būtų atsparus įtampai. Dvigubai sustiprinta sija yra tokia, kurioje be tempimo armatūros betono elementas taip pat yra sustiprintas šalia suspaudimo paviršiaus, kad padėtų betonui atspariai suspaudimui.
Armatūros tipai ir jų parinkimo kriterijai
Anglinio plieno armatūra yra dažniausiai naudojamas tipas, pasižymintis dideliu tempiamuoju stiprumu ir labai ekonomiškas bendrosios statybos srityje. Naujausi armatūros gamybos technologijų pasiekimai lėmė, kad ji gaminama iš įvairių medžiagų, įskaitant nerūdijantį plieną, epoksidine derva dengtą plieną ir net pluoštu armuotus polimerus, kurių kiekvienas parenkamas atsižvelgiant į konkrečius bet kokio projekto poreikius.
Epoksidine derva dengta armatūra skirta atsparumui korozijai; todėl ji yra tinkamesnė projektuose, kuriuose yra tokios aplinkos kaip didelė drėgmė arba jūrinė aplinka, pavyzdžiui, jūros sienos ir jūrinės konstrukcijos. Išorinis epoksidinės dervos sluoksnis sudaro nepralaidų barjerą, apsaugantį plieną nuo drėgmės, chloridų ir kitų korozinių elementų. Laboratoriniai bandymai ir praktinė patirtis patvirtina, kad epoksidinės dervos sluoksnis yra labai atsparus įtrūkimams ir mechaninių įtempių sukeliamiems degradacijos pokyčiams.
Nerūdijančio plieno armatūra pasižymi didžiausiu atsparumu korozijai ir ilgaamžiškumu. Nerūdijančio plieno armatūra gali tarnauti daugiau nei 75 metus su minimaliu degradavimu, tyrimų duomenimis, tris kartus sumažindama infrastruktūros priežiūros išlaidas. Didesnis nerūdijančio plieno armatūros strypų stiprumo ir svorio santykis suteikia didesnį gaunamos konstrukcijos efektyvumą ir užtikrina didelį patikimumą kritinėse srityse, tokiose kaip tiltai, pakrančių konstrukcijos ir nuotekų valymo įrenginiai.
Pluoštu armuotos kompozitinės medžiagos (FRP, GFRP) dažnai pasirenkamos vietose, kur reikalingas korozijai atsparus sprendimas, ypač ten, kur tradicinė plieninė armatūra blogai veikia. FRP medžiagos geriau atlaiko koroziją nei tradicinės plieninės armatūros, todėl sumažina priežiūros išlaidas per visą infrastruktūros gyvavimo laikotarpį.
Taip pat skaitykite: Kaip atpažinti priklausomybę nuo muzikos
Gamybos ir apdirbimo aspektai
Armatūros gamyba iš esmės apima žaliavų, tokių kaip geležies rūda, plieno laužas ir lydiniai, lydymą krosnyje, siekiant pagaminti plieno ruošinius. Šie ruošiniai tada kaitinami ir tiekiami į valcavimo stakles, kur pereina įvairius apdailos etapus, kad pasiektų norimą dydį ir formą. Apdailos procesai apima paviršiaus apdailą arba deformacijos raštų įspaudą, siekiant pagerinti sukibimą su betonu.
Pagrindinė armatūros strypų gamybos medžiaga yra plienas, atsižvelgiant į pritaikymą, pasižymintis dideliu stiprumu, tąsumu ir gebėjimu gerai sukimba su betonu. Paprastai pagrindinę medžiagą sudaro perdirbtas plienas iš laužo, kuris vėliau lydomas elektrinėse lanko krosnyse (EAF). Po valcavimo ir aušinimo armatūra apdorojama specialiu apdorojimo būdu, vadinamu „termomechaniniu apdorojimu“ (TMT), kuris pagerina mechanines savybes. TMT - tai greitas grūdinimo procesas, kurio metu suformuojamas didelio stiprumo išorinis paviršiaus sluoksnis su santykinai minkšta ir kališka šerdimi.
Armatūra pjaustoma ir lenkiama pagal projekto reikalavimus naudojant pažangias mašinas, kurios užtikrina tikslius kampus ir matmenis. Gamyboje naudojamos pažangios mašinos, o robotų automatizavimas didina efektyvumą ir nuoseklumą.
Korozija, karbonizacija ir ilgaamžiškumas
Betonas yra viena ilgaamžiškiausių statybinių medžiagų, tačiau veikiama aplinkos - dėvisi. Kaip ir dauguma statybinių medžiagų betonas ir gelžbetonis senėja ir praranda savo savybes dėl jį supančios aplinkos įtakos. Eksploatacijos metu betono ir gelžbetonio konstrukcijas veikia įvairūs fizikiniai - mechaniniai ir cheminiai veiksniai.
Betono ir gelžbetonio nusidėvėjimą bei pažeistų vietų atsiradimą lemia armatūros korozija, struktūriniai pažeidimai, vandens įsiskverbimas, užšalimo ir atšilimo ciklai, cheminiai, fiziniai ir mechaniniai poveikiai, reaktyvūs užpildai bei panašūs veiksniai. Prasidėjusi gelžbetonio armatūros korozija - ypač pavojingas procesas. Susidarius rūdims (geležies hidroksidui), plieno tūris padidėja 2,3 karto. Priklausomai nuo mąsto, armatūros korozija tampa matoma rūdžių išplovimo pavidalu ant betono paviršiaus arba dengiamojo betono atskilimo. Rūdžių išplovos ant gelžbetonio paviršiaus yra pirmasis matomas ženklas.
Taip pat skaitykite: Kainų analizė
Betono karbonizacija yra labai lėtas procesas, jo greitis gali siekti iki 1 mm per metus. Mechaninio stiprumo požiūriu betono tai yra nekenksminga, nes betonui karbonizuojantis, jo stiprumas didėja. Tačiau padidina betono traukimąsi ir mažina karbonizuoto sluoksnio šarmingumą. Kai cemento pasta susiduria su oru ir meteorinis vanduo reaguoja su atmosferos CO2, portlanditas ir sukietinto cemento pastos kalcio silikato hidratas (CSH) tampa vis labiau anglies dvideginio ir aukštas pH palaipsniui mažėja, plienas nebėra pasyvuotas ir pradeda rūdyti.
Remontas, stiprinimas ir apsauginės priemonės
Mes pratęsiame betono ir gelžbetonio naudingo tarnavimo laiką, atlikdami kruopštų remontą ir padengdami konstrukcijas apsauginėmis dangomis. Papildoma apsauga, pavyzdžiui, epoksidine derva dengta plieninė armatūra arba stiklo pluoštu sustiprinta plastika (GFRP), įrengiama vietose, kuriose yra labai didelė rizika, siekiant išvengti tinkamo konstrukcinio vientisumo praradimo.
Gelžbetoninių konstrukcijų atstatymas ir stiprinimas apima: fasadų remonto darbus, tilto konstrukcijų remontą, pamatų stiprinimą injektuojant gruntą po esamais pamatais, mūro stiprinimą, gelžbetoninių vamzdynų renovaciją ir padengimą apsaugine danga. G/b atstatymas remontiniais mišiniais, metalinių konstrukcijų antikorozija ir kiti darbiniai sprendimai leidžia ženkliai pratęsti konstrukcijų tarnavimo laiką.
Prevencinės priemonės ir modernios technologijos
Šiuolaikinės apsauginės dangos ir hidrofobiniai hermetikai sukuria papildomą barjerą nuo oro sąlygų ir cheminio atsisluoksniavimo. Šie paviršiaus apdorojimo būdai yra skirti tvirtai sukibti su betoniniu pagrindu, taip sudarant barjerą, apsaugantį nuo drėgmės, UV spinduliuotės ir dilimo. Mikrolegijuotų armatūros strypų sudėtyje yra minimalus niobio arba titano kiekis, siekiant pagerinti stiprumą nepaveikiant suvirinamumo.
Taip pat pažangios inžinerinės priemonės, tokios kaip itin didelio našumo betonas (UHPC) ir pažangios modeliavimo programos, leidžia optimizuoti armatūros kiekį, vietą ir tipą, užtikrinant, kad projektai atitiktų saugos reikalavimus ir būtų ekonomiškai efektyvūs. Pavyzdžiui, UHPC, kuriame armatūrai naudojami optimizuoti dalelių pakavimo ir pluošto įterpimo projektai, pasižymi daug didesniu gniuždymo stiprumu nei įprastas betonas.
Praktiniai rekomenduojami sprendimai projektuose
- Projektuojant konstrukcijas, nustatyti reikalingą armatūros santykį pagal apkrovas: paprastai 1-6% skerspjūvio ploto.
- Aplinkinėms agresyvioms sąlygoms rinktis epoksidine derva dengtą armatūrą arba nerūdijantį plieną.
- Naudoti termomechaniniu būdu apdorotus strypus (TMT) pagerintoms mechaninėms savybėms.
- Įvertinti alternatyvias medžiagas (FRP, polipropileno fibra) ten, kur reikalingas didesnis korozijos atsparumas arba mažesnė priežiūra.
- Taikyti apsaugines dangas ir reguliarią stebėseną korozijos ir karbonizacijos procesų kontrolei.
Armatūros tiekimas ir matmenys
SIA Rikta V siūlo platų armatūros asortimentą, kurių skersmuo nuo 6 mm iki 40 mm, ilgis 6 m arba 12 m. Armatūros plieno markės: B500B, B500C, B500A, B500K. Armatūra gaminama pagal standartus: DIN 488, EN 10080. Armatūros strypai paprastai yra apskrito skerspjūvio formos ir skirtingo skersmens.
Trumpas praktinis pavyzdys: sijos armavimas
Lankstymo momentu lenkiasi sija, dėl kurio susidaro kreivumas. Išlenkimo išoriniame paviršiuje (tempimo paviršiuje) betonas patiria tempimo stresą, o vidiniame paviršiuje (suspausto paviršiaus) jis susiduria su suspaudimu. Todėl sijos apačioje dedama tempimo armatūra, kuri turi užtikrinti pakankamą tempimo jėgų atsparumą. Kai betono suspaudimo zona yra nepakankama, turi būti numatytas papildomas sutvirtinimas suspaudimo zonoje (kompresinis plienas).
Modernios alternatyvos armatūrai
Polipropileno fibra, palyginti su plienine, reikia keliskart mažiau, išlaikant tuos pačius konstrukcijos tvirtumo rodiklius. Polipropileno fibra taupo brangų laiką ir pinigus, nes nebereikia kloti armatūros tinklų prieš betonavimo darbus. Polipropileno fibra betone sudaro unikalų 3D tinklą ir tolygiai pasiskirsto betono sluoksnyje. Dažniausiai naudojamas kiekis 2-4 kg/m³ betono. Ši polipropileno fibra skirta pakeisti plačiai naudojamą plieninę fibrą ir armatūros tinklus, kas atpigina gelžbetonio armavimą ir pagerina armavimo savybes.
Armatūros kiekio optimizavimo svarba
Konstrukcijų projektavime armatūros kiekis turi būti parinktas taip, kad būtų užtikrintas saugus ir ekonomiškas atsparumas apkrovoms. Naudojant per mažai armatūros, padidėja įtrūkimų ir staigių gedimų rizika. Per didelis armatūros kiekis gali sukelti ekonomiškai neefektyvius sprendimus ir sudėtingumą betonavimo metu. Todėl svarbus projektinių sprendimų balansas tarp medžiagų savybių, aplinkos sąlygų ir eksploatacinių reikalavimų.
Lentelė: Tipiniai armatūros procentai pagal elementų tipą
| Betoninis elementas | Tipinis armatūros % (skerspjūvio) |
|---|---|
| Sijos ir plokštės | ~1% |
| Stulpeliai | 2-6% |
| Pamatai (tinkleliai) | 1-3% |
Apibendrinant techninius reikalavimus
Dėl stiprios, kaliaus ir ilgaamžės konstrukcijos armatūra turi turėti bent šias savybes: didelis santykinis stiprumas; didelis tempimo tempimo toleravimas; geras ryšys su betonu; terminis suderinamumas; patvarumas betoninėje aplinkoje. Šarminio rezervuaro (KOH, NaOH) ir sukietinto cemento pasta sudėtyje esančio portlandito (kalcio hidroksido) šarminė cheminė aplinka sukelia pasyvią plėvelę ant plieno paviršiaus, todėl jis yra labiau atsparus korozijai tol, kol pH išlieka aukštas.
Armatūra yra nepakeičiamas elementas betono konstrukcijose, nes padeda sumažinti plyšių susidarymą ir užtikrina ilgalaikį konstrukcijos stabilumą. Tinkamai parinktas armatūros kiekis ir medžiagos - kertiniai faktoriai, lemiantys gelžbetonio konstrukcijų saugumą, ilgaamžiškumą ir ekonomiškumą.
tags: #pleisetumo #priklausomybe #nuo #armaturos #kiekio