Предварительно напряженный бетон представляет собой сочетание высокопрочного бетона и стальных прядей. Эта комбинация дает очень прочный конструкционный материал, который используется в строительстве плит крыши, мостовых балок и железнодорожных шпал. Предварительно напряженный бетон был изобретен и запатентован в 1886 году Генри Джексоном, инженером из Сан-Франциско. Этот тип бетона стал предпочтительным материалом в Европе после Второй мировой войны из-за нехватки стали. Мемориальный мост Уолнат-лейн, построенный в 1951 году в Филадельфии, штат Пенсильвания, стал первым сооружением в Америке, сделанным из такого материала.
Обычная бетонная балка, даже без нагрузки, с трудом выдерживает собственный вес. Когда эксплуатационные нагрузки добавляются к весу балки, в ней появляются микротрещины. Со временем эти трещины будут увеличиваться, и в конце концов бетон рассыплется. Тонкие бетонные подушки имеют тенденцию изгибаться при добавлении дополнительного веса, что приводит к смещению дома. Именно благодаря этим изменениям был изобретен предварительно напряженный бетон.
Предварительно напряженный бетон можно создать двумя разными способами; предварительное и постнатяжение. Метод предварительного натяжения включает в себя натяжение высокопрочных стальных прядей между опорами, расположенными на обоих концах бетонного основания. После того, как пряди обучены, бетон заливается в кровати, где он окружает пряди и прилипает к ним. Когда бетон высохнет, он сцепится со сталью. После того, как бетон достигает желаемой прочности, пряди высвобождаются, в результате чего бетон образует небольшую арку, что делает его более устойчивым к большим нагрузкам.
Есть несколько причин для использования этого типа бетона в различных конструкциях. Балки изготовлены из предварительно напряженного бетона, поэтому они могут выдерживать нагрузки без образования трещин. Свая предварительно напряжена, поэтому она не разрушается под действием сил тяжелой транспортировки и забивки. Колонны изготовлены из предварительно напряженного бетона, поэтому они не деформируются под тяжестью тяжелых грузов. Тонкие бетонные подушки предварительно напряжены, чтобы они не прогибались под действием нормального веса.
Создание предварительно напряженного бетона с использованием метода пост-напряжения включает применение сжатия после заливки и затвердевания бетона. Бетон заливается вокруг изогнутого канала, через который проходят стальные пряди. После отверждения к пряди прикладывают натяжение с помощью гидравлических домкратов. Затем пряди вклиниваются на место, чтобы натяжение оставалось после того, как гидравлические домкраты были удалены.
Бетон, созданный методом постнапряжения, используется в качестве монолитных плит для домов, расположенных в районах с экспансивными грунтами, такими как глинобитные. Этот тип бетона также используется для создания конструкций, где сезонное расширение и сжатие почвы является проблемой. Бетон с пост-напряжением очень эффективен для строительства зданий с более сложной конструкцией.
