Строительство предварительно напряженных монолитных цементобетонных покрытий

Предварительно напряженные монолитные цементобетонные покрытия пока не получили массового применения, так как их конструкция и особенно технология строительства требует дальнейшей разработки и усовершенствования. Однако положительные качества таких покрытий вызывают большой практический интерес и они несомненно будут внедряться в практику аэродромного строительства более широко.

Сохраняя все достоинства цементобетонных неармированных и армированных покрытий, предварительно напряженные позволяют уменьшить по сравнению с указанными покрытиями толщину на 30—40% и сократить количество поперечных швов в 10—20 раз, что резко сокращает очаги разрушений, повышает ровность и увеличивает долговечность покрытий.

Создание предварительного напряжения в монолитных аэродромных покрытиях осуществляется тремя основными способами.

При первом способе производят натяжение арматуры на упоры до бетонирования. Для этого высокопрочную стальную проволоку раскладывают и создают в ней натяжение до 65—90% от предела текучести на всю длину захватки, а затем закрепляют за специальные устройства анкерных упоров. После бетонирования и набора цементобетоном необходимой прочности проволоку в швах разрезают, что приводит вследствие сцепления арматуры с цементобетоном и упругих деформаций к обжатию цементобетона, т. е. возникновению в нем сжимающих напряжений. Этот способ эффективен при обжатии больших участков покрытия в продольном направлении. При малых участках его эффективность снижается из-за необходимости устройства большего количества дорогостоящих анкерных упоров.

При втором способе натяжение арматуры производят после бетонирования («на затвердевший бетон»). Для этого арматуру в виде пучков из высокопрочной проволоки помещают в каналы цементобетона или в специальные оболочки, исключающие возможность сцепления арматурных пучков с цементобетоном во время бетонирования, и производят ее натяжение после набора цементобетоном соответствующей прочности. Упорами при натяжении арматуры служат торцовые грани плит покрытий. Этот способ применим и для обжатия в поперечном направлении, он позволяет осуществлять ступенчатое или многократное обжатие. Регулируемое обжатие бетона в раннем возрасте снимает опасные в этот период усадочные и температурные напряжения, а в более позднем — компенсируется часть потерь предварительного напряжения из-за релаксации арматуры и усадки бетона. Однако способ натяжения арматуры на затвердевший бетон весьма трудоемок и сложен по обеспечению изоляции арматуры от сцепления с цементобетоном, защиты от коррозии и натяжения арматуры.

Известен способ обжатия покрытий с помощью арматуры, напрягаемой электротермическим воздействием (предложен ХИСИ и ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект»). По этому способу требуемое удлинение арматуры обеспечивают электронагревом, а сцепление ее с бетоном (заанкеривание) —с помощью термореактивной пластмассы, наносимой на стержни арматуры до установки ее в проектное положение. Электрический ток пропускают в стержни после набора бетоном необходимой прочности. Термореактивная пластмасса, покрывающая стержни, при нагреве вначале размягчается (и этим позволяет стержням беспрепятственно удлиняться), а затем при определенной температуре, соответствующей достижению требуемого удлинения, отвердевает, прочно сцепляясь с арматурой и цементобетоном. В результате этого в арматуре возникают растягивающие напряжения, в бетоне — сжимающие. Важное достоинство такого способа обжатия покрытия — отсутствие анкерных упоров и каналов, ослабляющих сечение плит покрытия.

Обжатие покрытия натяжением арматуры электротермическим способом наиболее целесообразно для создания предварительного напряжения в поперечном направлении, в том числе с расположением арматуры под углом 45° к продольной оси покрытия. В продольном направлении предварительное напряжение может быть осуществлено безарматурным способом или натяжением высокопрочной арматуры (по типу струнобетонных покрытий).

При третьем способе обжатие покрытия создают без арматуры с помощью специальных распорных устройств (домкратов), устанавливаемых в поперечных швах на удалении 100—200 м друг от друга. Такие швы названы силовыми (активными), а сам способ — безарматурным обжатием. Этот способ обжатия покрытия, как и первый — натяжение на анкерные упоры — требует воздействия массивных и дорогостоящих концевых устройств, но может быть осуществлен без применения специальных машин и оборудования (кроме силовых домкратов) и без расхода высокопрочной арматуры. Однако разработка и создание силовых швов, надежно обеспечивающих в процессе эксплуатации заданное напряжение, еще полностью не закопчены и это сдерживает применение такого способа обжатия покрытия.