Korzyści, które można zyskać na skutek zmniejszania grubości nawierzchni są tym większe, im większa jest obliczeniowa grubość płyt niesprężanych, w których wyraźniej występują objawy paczenia na skutek większej różnicy temperatur i wilgotności. Z tego też powodu stosowanie betonu sprężonego jest opłacalne w przypadku nawierzchni dróg startowych, w których pojawia się konieczność budowy coraz wytrzymalszych nawierzchni, a osiąganie coraz większej wytrzymałości drogą pogrubiania płyt jest zbyt kosztowne.

Oprócz korzyści ekonomicznych istnieją również korzyści eksploatacyjne sprężenia (materiały do egzaminu na uprawnienia architektoniczne). Chodzi tu głównie o mniejszą ilość szczelin. Dodatkowo w przypadku nawierzchni ze zwykłego betonu odkształcenia, które powstały przy naprężeniach, które przekraczają granice sprężystości, są nieodwracalne. Z kolei w przypadku nawierzchni z betonu sprężonego odkształcenia, przez które powstają rysy (wywołane obciążeniem zewnętrznym), znikają w krótkim czasie po ustaniu działania obciążenia ruchem bądź zmianą termiczną. W przypadku niewystarczającego sprężenia, aby móc powstrzymać powstanie rys, zaczyna ono działać ponownie. W efekcie rysy znikają, a beton nabiera cech materiału izotropowego oraz sprężystego.

Trudności w wykonawstwie nawierzchni z betonu sprężonego

Podczas budowy nawierzchni z betonu sprężonego mogą się pojawić trudności w wykonawstwie.  Rysy z powodu skurczu betonu mogą pojawić się w okresie, który występuje pomiędzy wykonaniem płyty a jej sprężeniem. Są to ok. pierwsze trzy tygodnie. Należy jednak pamiętać o tym, że są one tymczasowe i w momencie, kiedy powstanie sprężenie – znikają. Aby do nich nie dopuścić, można zrobić normalne szczeliny skurczowe co jakiś odcinek, które zamkną się w momencie dokonania sprężenia.

Kolejnym sposobem wykonania, który pozwoli na uniknięcie rys jest wprowadzenie małego wstępnego sprężenia chwilę po zabetonowaniu. Dzięki temu nawierzchnia zostanie zabezpieczona. Po 2-3 tygodniach należy dokonać ostateczne sprężenie o pożądanej wielkości (uprawnienia architektoniczne 2021).

Beton i stal w konstrukcjach sprężonych

Materiałami, które w dużym stopniu wpływają na konstrukcje sprężone, są beton i stal. Beton, który wykorzystuje się do konstrukcji sprężanych powinien charakteryzować się właściwościami, które są potrzebne z punktu widzenia nawierzchni. Oprócz tego powinien charakteryzować się:

– możliwie największą wytrzymałością na ściskanie Rc,

– wysoką wytrzymałością na rozciąganie Rr,

– wysokim moduł sprężystości Eb,

– małym skurcz,

– małą miarą pełzania.

Z kolei stal, którą wykorzystuje się do konstrukcji sprężonych powinna być jak najwyższej jakości. Dodatkowo powinna się charakteryzować odpowiednimi cechami wytrzymałościowymi. Stal i beton odznaczają się odkształcalnością sprężystą oraz zjawiskami teologicznymi w sytuacji, kiedy zostaną poddane wysokim i długo trwającym naprężeniom. Zjawiska te występują dzięki relaksacji stali. Odkształcenia pojawiają się w sytuacji, kiedy naprężenie w stali jest większe od 0,5 Qr (egzamin na uprawnienia budowlane).

Sposoby sprężania betonu

W dzisiejszych czasach zastosowanie znajdują trzy sposoby sprężania betonu.

Pierwszy z nich polega na tym, że w deskowaniu umieszcza się przed betonowaniem stalowe struny. Następnie należy je naciągnąć i zabetonować. Kiedy beton będzie już odpowiednio twardy, struny są zwalniane z naciągu. Struny stalowe chcą osiągnąć pierwotną długość. W efekcie w betonie pojawia się naprężenie ściskające na skutek przyczepności. Jest to wówczas tzw. strunowy beton sprężony.

Drugim sposobem jest to, że w pierwszej kolejności powstają elementy nawierzchni z betonu. Należy wówczas pozostawić kanały. W momencie, kiedy beton stwardnieje, do kanałów należy wprowadzić kable. Kable te zbudowane są z kilku do kilkunastu drutów. Kolejnym krokiem jest naciągnięcie ich przy wykorzystaniu specjalnych prac hydraulicznych. Podczas sprężania prasa opiera się na powierzchni czołowej płyty.

Istnieje również takie rozwiązanie, które zaleca ułożenie kabli przed betonowaniem. Należy jednak pamiętać o tym, że konieczne jest zabezpieczenie kabli przed przyczepnością do nich twardniejącego betonu. Druty kabli naciąga się przy wykorzystaniu prac hydraulicznych bądź dźwigników. Po zakotwieniu zwalnia się je z naciągu. Na skutek tego, że druty chcą osiągnąć swoją pierwotną długość, wywierają one nacisk od czoła na element betonowy. W sytuacji, kiedy po sprężeniu wolna przestrzeń zostanie wypełniona zaprawą cementową, to oprócz nacisku czołowego pojawi się również działanie przyczepności. Jest to tzw. kablowy beton sprężony.

Trzeci sposób polega na tym, że beton spręża się przy wykorzystaniu prac w oparciu o trwałe opory. Tymi trwałymi oporami są tzw. przyczółki.

Więcej ciekawostek znajdziesz na naszym blogu!