Уменьшение веса и объема бетонной конструкции

Уменьшение веса и объема бетонной конструкции

Бетонная конструкция представляет изделие, в котором расчетным и опытным путем найден компромисс между массой, прочностью и объемом. За десятилетия, прошедшие со времени освоения железобетона, были найдены оптимальные соотношения связующего, воды, наполнителей и арматуры, при которых деталь или конструктивный узел приобретает заданную прочность и сохраняет не грозящий конструкции перегрузкой вес.

Нас интересует, можно ли снизить вес детали из бетона без потери ее прочности, уменьшить ее объем, чтобы оптимизировать размеры и расход раствора на момент изготовления монолита? Бетон от производителя имеет определенные характеристики, соответствующие технологическим требованиям и стандартам, при этом конструкция из него далеко не всегда может быть полностью монолитной. При проектировании допускается применение методов, позволяющих изменить массу и объем, но это должно быть основано на расчете прочности. Учитывается ряд особенностей конструкции и материала:

  • допустимая предельная нагрузка на деталь или узел;
  • характер реакции детали на нагрузку - растяжение, сжатие, перекручивающая или изгибающая деформация;
  • характер распределения усилий по монолиту и арматуре;
  • свойства бетона, зависящие от марки и использованных наполнителей.

Задача снижения веса объясняется тем, что по мере увеличения масштабов конструкции, особенно в высотных зданиях, на каждую единицу площади приходится все большая нагрузка. Может наступить момент, когда собственный вес сооружения превышает допустимые усилия, приходящиеся на его нижнюю часть и распределенные по отдельным несущим элементам. Результат такого превышения - конструкция сложится из-за разрушения снизу.

Объем деталей тоже имеет серьезное значение, так как увеличение их размеров означает уменьшение полезной площади внутренних помещений. Поэтому поиск оптимизирующих решений ведется, и дает результаты.

Способы изменения веса и объема бетонного монолита

Основные способы, к которым прибегают для изменения массы и объема бетонных конструкций в проектном строительстве:

  • применение наполнителей пористой структуры - керамзита и аналогов;
  • использование специально подобранных закладных в монолиты большого объема для замещения части бетона;
  • изменение марки бетона в сторону уменьшения - это довольно сомнительный подход с точки зрения соблюдения технологии;
  • применение пористых бетонов, добавок для насыщения монолита воздухом - подход работает с ограничениями, так как газобетон, пористые смеси и аналоги не могут использоваться в больших сооружениях из-за ограниченной прочности.

Частичного снижения веса можно добиться при использовании полимерной углепластиковой арматуры, внедрении в раствор фиброволокна, за счет которого можно незначительно уменьшить общее количество арматуры.

Связь марки бетона и массы конструкции

Наибольшая часть веса бетона - это монолит, состоящий из связующего и наполнителей, которые схватываются по мере гидратации цемента и испарения воды. Поэтому уменьшение марки и использование более легкого наполнителя дает самый серьезных эффект в больших масштабах, если нет возможности использовать пластиковые закладные большого объема в некоторых частях монолитной детали.

На что влияет марка бетона

В проектном строительстве распространение получил бетон марки М350 - это своего рода переходный вариант, компромисс, который позволяет сделать монолит чуть легче, не жертвуя его прочностью. Обладающий высокими показателями прочности бетон М400  используется не повсеместно, так как он быстро схватывается и имеет высокую плотность - более 2500 кг/м.куб. Материал применяется для формирования конструкций особо высокой прочности, монолитов, где весу придается меньшее значение.

На что влияет плотность бетона

Вес и плотность материала связаны напрямую, поэтому были найдены способы снижения плотности до показателей 1400 - 1600 кг/м.куб в изоляционном и конструктивно-изоляционном бетоне марки М200 - М250. Для создания прочных конструкций, в том числе и крупных сооружений с распределенными нагрузками, допускается использование бетонов с плотностью 2000 км.куб. Решение принимается на уровне проектирования с учетом нагрузок на конкретную деталь или узел конструкции. Способ применяется при строительстве торговых и развлекательных объектов, жилых домов высотой не более 25 этажей.

Плотность и наполнители

Снижение плотности достигается в таких случаях достигается за счет частичной или полной замены тяжелых наполнителей легкими, тем же керамзитом. Изменять соотношение воды и связующего в растворе не рекомендуется, поскольку это приведет к потере прочности и даст временный и незначительный эффект уменьшения веса. Не прибегают к таким методам в случаях, когда речь идет о работе со специфическими составами - это сталебетоны, конструкции с баритом и магнетитом, которые используются при строительстве АЭС и аналогичных объектов с необходимостью радиационной защиты.

Для строительства в частном секторе, при возведении крупных сооружений ограниченной этажности проблема уменьшения веса стоит не так остро, поскольку широкая в плане конструкция способствует перераспределению нагрузок, снижению усилий на отдельных узлах. Чем выше здание, тем больше на его стоимость и требования по прочности бетона влияет соотношение высоты и площади.

×

Внимание! Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку своих персональных данных, в том числе, файлов cookie. Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, просим вас покинуть сайт.