Технические характеристики гидродомкратов для натяжения арматуры

Кроме домкратов могут быть приспособлены для натяжения арматуры грузовые гидродомкраты типа СМЖ-157Б и СМЖ-158Б с ходом поршня 160 мм, максимальным усилием натяжения 1000 и 2000 кН и рабочим давлением 50 МПа. Для приведения в действие гидродомкратов используются насосные станции типа СМЖ-737.01, СМЖ-83-А с электрическим насоосом производительностью 3,2 и 1,6 л/мин, вместимостью бака 40 и 10 л, рабочим давлением 50 и 40 МПа и установленной мощностью 4 и 2,2 кВт.

При выборе гидродомкрата его тяговое усилие следует принимать на 15…20 % больше проектного усилия натяжения арматуры, что позволяет осуществлять рекомендуемую перетяжку арматуры на 10 % и учитывать коэффициент полезного действия гидродомкрата, равный 0,94…0,96.

Тяговое усилие гидродомкрата для натяжения арматуры, кН:

Рт = К₂nР_n/h,

где К₂ – коэффициент, учитывающий возможную технологическую перетяжку, равный 1,1,

n – количество одновременно натягиваемых стержней,

Р_n – проектное усилие натяжения одного стержня, кН,

h – коэффициент полезного действия гидродомкрата, 0,94…0,96.

Ход поршня гидродомкрата, мм:

S = (0,008…0,012)lз,

где 1з – длина арматурной заготовки между опорными поверхностями временных концевых анкеров, мм.

Теоретическую производительность домкрата можно определить исходя из времени натяжения арматуры и возврата натяжного устройства в исходное положение, с:

t = Sn/Vn + Sn/Vв,

где Sn – длина вытяжки арматуры, которой соответствует рабочий ход натяжного устройства, мм

Vn, Vв – скорости натяжения арматуры и возврата натяжного устройства в исходное положение, мм/с.

Для обеспечения требуемой точности натяжения арматуры применяемые домкраты градуируются по образцовым динамометрам не реже 1 раза в 6 месяцев. Градуировать домкраты следует с теми же манометром и насосной станцией, которые будут эксплуатироваться в производственных условиях. Манометры домкратов должны быть предварительно поверены. Перед градуировкой необходимо 3…5 раз опрессовать насосную станцию и домкрат под давлением, превышающим на 10 % максимальное давление, указанное в паспорте домкрата и насосной станции. Опрессовочное давление следует выдерживать каждый раз не менее 5 минут. Допускаемое при этом падение давления должно составлять не более 2…3 % опрессовочного. У домкрата, установленного для градуировки, поршень должен быть смещен от крайнего положения на 1/5 своего хода. Поднимать давление в цилиндре домкрата следует ступенями по 0,1 номинального наибольшего давления, указанного в паспорте домкрата. Окончательные результаты градуировки оформляют в виде таблиц и графиков как среднее арифметическое из трех показаний, следующих друг за другом одинаковых нагружений. Таблицы и графики должны содержать соотношения между величиной давления по показаниям манометра и усилиями натяжения по образцовому динамометру.

Натяжение арматуры с контролем по показаниям манометра с целью исключения влияния непостоянства сил внутреннего трения домкрата следует производить методом прямого и обратного хода. Для этого поднимают давление масла в цилиндре домкрата до значения q₁ в кН/мм² на 3…10 % больше подсчитанного по площади поршня F в мм², без учета сил трения. Постепенно выпуская масло из цилиндра, фиксируют величину давления q₂ в кН/мм², при котором начинается перемещение поршня в обратном направлении (не более 1 % задаваемого удлинения). Фактическое усилие натяжения кН арматуры определяется:

Рф = F(q₁ + q₂)/2.

Рекомендуется контроль величины усилия натяжения по показаниям манометра дублировать контролем величины удлинения арматуры, которое не должно отличаться от расчетного при данном усилии натяжения более чем на 10 %. Если расхождение превышает эту величину, то необходимо выявить и устранить причины расхождения и лишь затем продолжить натяжение.

При использовании гидравлических домкратов для натяжения арматуры цена деления шкалы манометра не должна превышать 1/20 величины измеряемого давления. Максимальное давление, на которое рассчитан манометр, не должно превышать измеряемое давление более чем в 2 раза. При натяжении арматуры домкрат должен быть расположен таким образом, чтобы его ось совпадала с осью арматуры или захвата. Несовпадение осей может вызвать перенапряжение стали и искажение величины натяжения, а иногда и обрыв арматуры.

Натяжение арматуры разрешается производить только в присутствии технического персонала, осуществляющего операционный контроль. Данные контроля заносятся в специальный журнал. При натяжении с контролем удлинений и фиксированным падающим стопором присутствие технического персонала не требуется.

Натяжение арматуры на упоры стендов или форм рекомендуется производить групповым способом одним домкратом требуемой мощности, имеющим необходимый ход поршня. При отсутствии домкрата соответствующей мощности допускается групповое натяжение несколькими домкратами при выполнении следующих условий:

– домкраты должны быть одного типа с одинаковой технической характеристикой,

– домкраты должны устанавливаться симметрично относительно равнодействующей усилий натяжения с отклонением не более + 10 мм,

– домкраты должны присоединяться к одной насосной станции, оснащенной манометром для измерения давления.

При одиночном натяжении арматуры механическим способом создаётся возможность контролировать степень натяжения каждого стержня, обеспечивая равномерность натяжения всех стержней в изделии. Способ требует сложного оборудования и имеет относительно низкую производительность из-за потерь времени на индивидуальное натяжение.

Существует две схемы одиночного натяжения:

1-я схема предусматривает поочерёдное натяжение на упоры формы с помощью натяжной траверсы (рис. 47)

Рис.47 1-ая схема одиночного натяжения, 1 – форма, 2 – упоры, 3 – стержень, 4 – постоянные анкера, 5 – временные анкера, 6 – захваты, 7 – домкраты, 8 – силовая траверса.

2-я схема обеспечивает натяжение каждого стержня с использованием подвижных упоров формы (рис.48)

Рис.48 2-ая схема одиночного натяжения, 1 – форма, 2 – подвижный упор, 3 – неподвижный упор, 4 – гидродомкрат, 5 – напрягаемый стержень, 6 – фиксирующий элемент.

Подвижный упор может выполняться в различных модификациях:

· перемещающийся прямолинейно в направляющих силового поддона,

· откидывающийся на шарнире,

· установленный на торце поддона.

При групповом натяжение стержневой арматуры механическим способом используют три схемы:

1-я – с помощью выносных поворотных устройств (упоров) (рис. 49),

Рис.49 1-я схема группового натяжения. 1 – гидродомкрат, 2 – шарнирный натяжной борт, 3 – напрягаемые стержни, 4 – неподвожный борт, 5 – форма, 6 – фиксирующий элемент, 7 – шарнир, 8 – захват.

2-я – с помощью поперечного борта, выполненного в виде траверсы, перемещаемой гидроклиньями (рис.50),

Рис.50 2-ая схема группового напряжения, 1 – поперечный неподвижный борт, 2 – продольные борта, 3 – подвижный борт, 4 – гидродомкраты, 5 – гидроклинья, 6 – фиксирующие вкладыши, 7 – напрягаемая арматура.

3-я – с помощью шарнирно закреплённой траверсы, перемещаемой гидродомкратом из одного положения в другое (рис.51)

Рис.51 3-я схема группового натяжения, 1 – поддон, 2 – поперечные борта, 3 – напрягаемые стержни, 4 – силовая траверса, 5 – рычаги, 6 – гидродомкрат.

Напряжение арматуры производится путём перемещения траверсы 4 из положения А в положение Б силовым гидродомкратом 6.

Натяжение проволочной и канатной арматуры производится при изготовлении жби на стендах. Стенд – часть формовочного цеха, на которой изготавливаются жби в неперемещаемых формах с выполнением всех операций по подготовке, сборке, армированию форм, укладке и уплотнению бетонной смеси, тепловлажностной обработки и распалубки или распиливанию изделий на линиях безопалубочного формования. На протяжных стендах закрепляют концы проволок или канатов в одном упоре, например, с помощью инвентарных зажимов, затем тележка с бухтами арматуры в бухтодержателях с тормозными устройствами перемещается к другому упору, протягивая арматуру, где она обрезается и закрепляется в другом упоре. Затем гидродомкратом оттягивается и в зазор между анкером и упором вставляется калиброванная шайба, фиксирующая удлинение.

На пакетных стендах вдоль стенда располагается линия заготовки пакета проволок или канатов. Эта линия включает в себя бухтодержатели с тормозными устройствами, тянущие ролики, с помощью которых вытягиваются концы проволок или канатов, на них одевается и обжимается волновой зажим, рамка которого захватывается приводом протяжного устройства и протягивается на нужную длину арматурный пакет, на который с дугого конца устанавливаются два волновых анкерных зажима, они обжимаются и между ними перерезается арматурный пакет (рис.52 ) . Готовый пакет переносится мостовыми кранами на формовочную линию и устанавливается в упоры с помощью челюстных захватов, хвостовики которых проходят через упор и фиксируются упорными гайками.

Рис. 52 Схема заготовки проволочного пакета.

С одного конца стенда гидродомкратом вытягивается арматура и фиксируется напряжение упорной гайкой (рис.53).

Рис. 53 Схема натяжения пакета проволоки

Схема натяжения арматурного пакета, состоящего из прядей или канатов с помощью полиспаста приведена на рис. 54. При этом достигается выигрыш в тяговом усилии гидродомкрата, но увеличивается масса отходов напрягаемой арматуры.

Рис.54 Схема натяжения проволоки или каната с помощью полиспаста.

При изготовлении плитных изделий на стендовых линиях безопалубочного формования широко используют механическое напряжение высокопроволочной арматуры. На проволоку одевается натяжная шайба для соединения со штоком гидродомкрата, устраивают временный анкер (высаженная головка, или обжатая шайба), затем заанкеренные концы заводят в упоры и оттягивают домкратом. В зазор вставляют колиброванную фиксирующую шайбу.

При изготовлении железобетонных шпал используют десятигнёздные формы – два ряда по пять шпал. Каждый ряд шпал армируется пакетом проволоки. Для заготовки и натяжения этих пакетов проволоки используется специализированная линия, позволяющая одновременно получать два пакета и одевать их на форму в предварительно растянутом состоянии (рис.55 ).

Рис.55 Схема линии армирования десятигнёздных форм для производства железобетонных шпал. 1 – бухтодержатели с тормозами; 2 – механизм подачи зажимных головок; 3 – пресс четырехцилиндровый для опрессовки зажимов; 4 – конвейер вытяжки струнопакетов; 5 – пила для резки струнопакетов; 6 – натяжное устройство; 7 – насосная станция

Проволока с бухтодержателей через гидровырвниватели струн подаётся в зажимные головки волнового зажима, установленные на 4-х цилиндровом прессе. После установки клиньев в зажимные головки для фиксации арматуры они опрессовываются, затем зажимаются захватами протягивающей каретки вытяжки струнопакетов. За 3 м до натяжного устройства каретка останавливается при достижении расчётной длины струнопакетов. В это время опрессовываются очередные зажимные головки, после чего каретка продвигается вперёд до захвата зажимных головок захватами. Каретка замедляет ход за 1 м до натяжного устройства, что обеспечивается переключением двигателя передвиженияна малый ход и необходимо для точной фиксации зажиных головок в месте распиливания струнопакетов. После этого захваты натяжного устройства выдвигаются и захватывают зажимные головки, а протягивающая каретка возвращается в исходное положение. Затем производится натяжение струнопакетов гидроцилиндрами натяжного устройства, одновременно под конвейер вытяжки подаётся по рольгангу форма, которая подъёмником подаётся под струнопакет, он одевается на упоры формы и последняя перемещается на пост окончательного натяжения арматуры. Применение этой линии позволяет в 2 раза увеличить производительность формовочной линии и уменьшить долю ручного труда.

Натяжение арматуры на бетон особенно эффективно при изготовлении крупноразмерных конструкций, состоящих из нескольких элементов (составные фермы, балки, арки мостовых переходов, оболочки и др.). Эффективность этого способа обеспечивается уменьшением расхода металла, так как не нужны упоры, силовые формы для восприятия напряжения арматуры до набора бетоном передаточной прочности. Кроме того, уменьшаются затраты на транспортировку и монтаж, так как крупногабаритная конструкция может быть перевезена по частям, которые затем монтируются в сооружении и объединяются общей напрягаемой арматурой. Некоторые конструкции, например оболочки, могут достигать в плане размеров 102х102 м (торговый центр в г.Челябинске) и в собранном виде вообще не транспортабельны, то-есть их можно изготовить только из отдельных элементов (ребристых или других плит) с последующим натяжением по периметру арматуры на бетон. Напрягаемая арматура обычно канатная, но в отдельных случаях это может быть стержневая или проволочная арматура. В преднапряженных железобетонных конструкциях с натяжением арматуры на бетон напрягаемая арматура располагается в специальных оставляемых при бетонировании каналах, диаметр которых на 10…15 мм больше диаметра арматуры. В отдельных случаях вместо каналов используются открытые лотки или борозды. После установки арматуры и ее натяжения до проектного значения закрытые каналы заполняются (инъецируются) цементным раствором для защиты арматуры от коррозии и создания условий для ее сцепления с раствором и бетоном. Открытые лотки и борозды бетонируются обычным способом или торкретируются. Прочность и долговечность таких конструкций зависит от качества заполнения каналов, лотков или борозд бетоном. В закрытом канале арматура окружена обжатым бетоном, в котором при эксплуатационных нагрузках не образуются трещины. В лотках и бороздах арматура сверху покрыта необжатым слоем бетона, в котором при эксплуатации могут появляться и раскрываться трещины, то-есть арматура менее надежно защищена от коррозии.

Для образования каналов в подготовленную к бетонированию форму или опалубку устанавливают и закрепляют в проектном положении каналообразователи, которые могут быть неизвлекаемые или извлекаемые. Неизвлекаемые каналообразователи чаще всего представляют собой гофрированные стальные тонкостенные трубки, в которых продольные ребра улучшают сцепление с бетоном. Иногда для улучшения сцепления с бетоном стенки этих каналообразователей делают перфорированными. Гибкие каналообразователи можно монтировать вместе с арматурными канатами и в свернутом виде доставлять к месту бетонирования элементов конструкций. К извлекаемым каналообразователям относятся толстостенные стальные или резиновые трубы с необходимым наружным диаметром, которые вытягивают из бетона через 2…3 часа после окончания бетонирования. Извлекаемые после пропаривания отдельных элементов конструкции каналообразователи могут изготавливаться из тонких стальных спирально наматывамых лент или из спирально намотанной проволоки. Такие каналообразователи можно извлекать из бетона, развивая намотку, и после правки и навивки повторно использовать. Извлекаемые каналообразователи обеспечивают лучшее сцепление инъекционного раствора с бетоном по сравнению с неизвле-каемыми.

Для закрепления концов арматуры, пропущенной через каналы, используют анкерные стальные плиты, через которые пропускают напрягаемую арматуру с концевым анкером. После напряжения арматуры зазор между концевым анкером и анкерной плитой заполняется калиброванной по толщине шайбой с прорезью. Если концевой анкер заканчивается резьбовым участком, то после натяжения арматуры завинчивается на анкере гайка и закрепляется контргайкой. Для заполнения каналов инъекционным раствором в анкерных плитах имеются резьбовые отверстия (Рис. 56, 57).

Рис. 56 Схемы анкеровки стержневой арматуры

Рис. 57 Схемы анкеровки проволочной и канатной арматуры

Инъецирование каналов железобетонных конструкций, напрягаемых после набора бетоном необходимой прочности, обеспечивает: защиту стальной арматуры от коррозии и обеспечение сцепления арматуры с бетоном, способствующее повышению трещиностойкости и несущей способности железобетонных конструкций.

К инъекционным растворам предъявляют следующие требования: они должны иметь высокую подвижность при заполнении каналов и характеризоваться минимальным водоотделением, при твердении такой раствор должен давать минимальную усадку, прочность при сжатии в семидневном возрасте должна быть не менее 20 МПа, а в 28 суток – не менее 30 МПа, морозостойкость затвердевшего камня должна быть не менее морозостойкости бетона конструкции. Наиболее дешев и доступен портландцементный инъекционный раствор.

Подвижность растворных смесей определяется на вискозиметре, представляющем собой стеклянный цилиндрический сосуд диаметром и высотой 150 мм с коническим днищем высотой 40 мм, через отверстие в котором растворная смесь попадает в стеклянную трубку с краником. На цилиндрической части вискозиметра имеются две круговые горизонтальные линии, разделяющие объем вискозиметра на три равных части. (Рис. 58).

Для испытания подвижности растворной смеси она наливается до верхнего края вискозиметра, затем открывается краник на стеклянной трубке и раствор из нее вытекает. Смесь считается достаточно подвижной, если время истечения средней трети ее не превышает 6 секунд.

Водоотделение растворной смеси испытывается в стеклянном мерном цилиндре вместимостью 500 см³, в который заливается 500 см³ растворной смеси. Смесь считается удовлетворительной по водоотделению, если через три часа отделяется не более 2 % воды от начального ее объёма.

Рис. 58 Схема вискозиметра для определения подвижности инъекционного раствора.

Обычно в качестве инъекционного раствора используется цементное тесто с водоцементным отношением в пределах 0,35…0,4, иногда в состав раствора вводится до 20 % от массы цемента мелкого (не крупнее 0,5 мм) песка или трасса, содержащих не более 0,25 % по массе отмучиваемых примесей. Для снижения водопотребности и расслаиваемости смеси в ее состав вводят до 0,25 % от массы цемента добавку пластификатор (чаще всего типа ЛСТ.

Перед инъецированием каналы очищают сжатым воздухом, промывают водой и вновь продувают воздухом для удаления застоявшейся воды. Промывка водой особенно важна для каналов, образованных извлекаемыми каналообразователями, так как в этом случае благодаря насыщению бетонных стенок канала водой улучшается сцепление раствора с бетоном. Изделие устанавливается наклонно (3…5^О) и начинают нагнетание растворной смеси с нижнего конца канала до выхода из верхнего конца плотной массы раствора без пузырьков воздуха. Затем отверстие в анкерной плите на верхнем конце канала закрывают резьбовой пробкой и продолжают нагнетание растворной смеси поднимая, давление до 0,8 МПа. После чего подкачку прекращают, а спустя 1…2 часа проводят повторное нагнетание растворной смеси в канал, что является достаточно радикальным средством для устранения вредных последствий седиментации растворной смеси. Затем закрывают пробку на нижней анкерной плите и изделие твердеет не менее 7 суток при температуре 20 + 5 ⁰С или подвергается повторной тепловой обработке.

При нагнетании растворной смеси в каналы в зимних условиях необходимо устраивать тепляки. Вводить противоморозные добавки в инъекционные растворы не допускается.

3.4 Электротермическое напряжение арматуры, технологические расчёты

Сущность электротермического способа натяжения арматуры заключается в том, что арматурные заготовки, нагретые электрическим током до требуемого удлинения, фиксируются в жестких упорах, которые препятствуют укорочению арматуры при остывании. Благодаря этому в арматуре возникают заданные напряжения. Нагрев арматурных заготовок производится электрическим током большой плотности (рис.59 ).

Рис.59 Схема нагрева арматуры, 1о–начальная длина стержня, 1к –расстояние между электроконтактами, – термическое удлинение

Арматурные заготовки, предназначенные для натяжения их на упоры форм, поддонов или коротких стендов, снабжаются по концам временными анкерами, расстояние между опорными плоскостями которых (la) на заданную величину меньше расстояния между наружными гранями упоров (la < lу) на такую величину, чтобы создавалось требуемое напряжение в арматуре с учётом деформации формы и анкеров. Удлинение заготовок при электронагреве должно обеспечивать свободную укладку их в нагретом состоянии в упоры ( l_t + lа = (tр – to)lк + lа > lу). Нагрев арматуры рекомендуется осуществлять вне форм с помощью специальных установок, допускается производить нагрев на месте натяжения.

При электротермическом способе напряжения во избежание снижения условного предела текучести и временного сопротивления нагреваемой арматуры температура нагрева не должна превышать величин, указанных в табл. 32.

Таблица 32