Предварительные данные о железобетонных опорах контактной сети

Сущность железобетона как материала опор контактной сети

Железобетон, как показывает само название, представляет собой со­четание двух различных по своим механическим и физическим характе­ристикам материалов—железа (стали) и бетона для совместной работы в конструкции как одно монолитное целое. Такое сочетание объясня­ется тем, что бетон, как всякий естественный или искусственный ка­мень, хорошо сопротивляется сжатию и в значительно меньшей степе­ни—растяжению. Следствием этого является то обстоятельство, что для обеспечения прочности изгибаемых и растянутых элементов из бетона требуется назначение весьма больших поперечных сечений. Они опре­деляются из условия, что возникающие напряжения не должны превос­ходить прочность бетона на растяжение. При выполнении этого условия в конструкциях в большой степени оказывается недоиспользованной прочность бетона на сжатие. Для уменьшения размеров поперечного се­чения конструкций, более полного использования прочностных свойств бетона на сжатие целесообразным оказывается введение в растянутую зону конструкций материалов, обладающих более высокими прочност­ными свойствами на растяжение. Таким материалом уже на протяжении длительного времени является железная или стальная арматура.

Эффективная совместная работа стальной арматуры и бетона явля­ется возможной и выгодной благодаря следующим их свойствам:

• бетонная смесь при твердении и превращении в бетон прочно сце­пляется со сталью, и под действием внешних сил оба материала работа­ют совместно. Вследствие этого сталь, как более прочный материал, при одинаковой совместной деформации воспринимает большую величину

20

 Глава 2. Железобетонные опоры

внутренних усилий по сравнению с бетоном. Следовательно, при отно­сительно небольшом сечении включенной в бетон стали ее эффектив­ность будет существенной. Наличие хорошего сцепления между сталью и бетоном является основным условием их совместной работы;

• сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами ли­нейного температурного расширения (для бетона в зависимости от вида

заполнителя а = (7 / 14)*10 ^{– 6} 1/град, для стали а = 10-10^-61/град,

вследствие чего при изменениях температуры в составном материале возни­кают лишь незначительные внутренние напряжения, исключающие по­явление опасных деформаций. Являясь плохим проводником тепла, бе­тон одновременно защищает сталь от резких изменений температурной среды;

• бетон защищает заключенную в нем сталь от коррозии. При тверде­нии бетона в нем образуется щелочная среда, способствующая форми­рованию на поверхности стальной арматуры пассивной пленки. Однако способность бетона защищать сталь от коррозии с течением времен и в зависимости от условий контактирования конструкций со средой мо­жет в ряде случаев нарушаться, и сталь может подвергаться коррозион­ному разрушению.

Таким образом, в железобетоне при обеспечении защищенности стали от коррозии достигается выгодное использование прочностных свойств обоих материалов, причем бетон эффективно работает на сжа­тие, а сталь - на растяжение.

Применяемый в железобетоне бетон представляет собой сложный материал, свойства которого зависят от составляющих его материалов и технологии его изготовления. По современным воззрениям, бетон явля­ется трехфазной системой, включающей твердую, жидкую и газообраз­ную фазы. Твердая фаза бетона, определяющая его основные свойства, включает три структурных элемента: цементный камень, заполнитель и контактный слой между ними.