Что такое преднапряженный бетон?

Дорогостоящие кружала, которые использовались только во время строительных работ, с одной стороны, давали возможность возвести нужные конструкции, с другой стороны — добавляли трудности в работу мостостроителей. Только в конце XIX в. Жозеф Мелан сконструировал стальные кружала, которые при бетонировании служили арматурой. Однако мечта мостостроителей о том, чтобы совершенно избавиться от кружал, осуществилась лишь после того, как француз Эжен Фрейсине изобрел предварительно напряженный железобетон.

На нижней стороне бетонной балки при нагрузке образуются трещины. Стальная арматура принимает это растягивающее усилие на себя, особенно в том случае, если она предварительно напряжена

Идея в своей основе проста. Если бетонную мостовую балку нагрузить, то сначала она лишь немного прогнется, но вскоре на ее нижней стороне возникнут такие большие растягивающие напряжения, что балка даст трещины и сломается. Если же балка сделана из железобетона, то на этой стадии вмонтированная в нее стальная арматура принимает растягивающие усилия на себя. Однако образование трещин можно предотвратить и другим способом: бетонную балку в продольном направлении стягивают так сильно, что силы сжатия превышают растягивающие усилия, возникающие при нагрузке. В этом случае в опалубку нижней части балки, где растяжение особенно велико, закладывается несколько труб, а в них — тросы из высокопрочной стальной проволоки, которые до затвердения балки еще свободны. Только после затвердевания бетона эти тросы с помощью гидравлических прессов натягивают и концы их закрепляют (см. рис. вверху). Так в бетоне возникает так называемое внутреннее напряжение сжатия. После этой операции трубы, куда введены тросы, тоже заполняют цементным раствором, который прочно соединяет тросы с бетоном и одновременно защищает их от коррозии. Теперь балку можно нагружать, и она не даст трещин.

Сегодня с помощью этой техники строятся очень легкие и элегантные мосты, так как при одинаковой несущей способности балки из предварительно напряженного бетона тоньше и легче, чем железобетонные.