Плотность и удельный вес железобетона: расчет и применение

Плотность и удельный вес железобетона: расчет и применение

Показатели плотности и удельного веса железобетонных изделий

Знать массу железобетонных конструкций — насущная необходимость для проектировщика. Без этого невозможно рассчитать множество параметров, прямо влияющих на устойчивость сооружения, к примеру, опорную площадь фундамента или сечение колонны.

С точки зрения плотности одного кубометра железобетон делят на четыре класса:

1. Особо легкие. Ячеистые на сверхлегких заполнителях: вермикулите, перлите, а так же пластбетоны на пенопластах. Плотность — менее D800 кг/м3. Английская «D» перед числом означает марку по средней плотности, а цифры указывают тяжесть 1 м3 в килограммах.

2. Легкие. В пределах D800-D2000 кг/м3, заполнителями выступают шлаковые пески и щебни, керамзит.

3. Тяжелые. Весом 2000-2500 кг/м3, к ним относятся самые обычные, наиболее часто встречающиеся железобетоны на щебнях дробленых горных пород.

4. Особо тяжелые. Специальные материалы с добавками металла (свинцовая дробь, чугунный бой). Используются такие ЖБИ для сооружений, где требуются необычные свойства, например, защита от радиации, особо высокая прочность конструкции, в т.ч. ударная.

Бетонные изделия армируются в большинстве случаев. Исключение составляют камни для кладки стен, фундаментные стеновые блоки (ФБС), выравнивающие подготовки. Все остальные сооружения, даже черновые полы из бетона сочетают в себе искусственный камень с металлическими каркасами, а обозначаются аббревиатурой ЖБИ.

Армирование и вес

В зависимости от воспринимаемой нагрузки процент армирования может составлять от 0,05 до 3 %, а для специальных конструкций и больше. Соответственно изделия с наличием значительного количества металла могут относиться к особо тяжелым. Легкие применяются для устройства ограждений, самонесущих перекрытий, как утеплители и звукоизоляция.

Такие архитектурные элементы способны выдержать лишь самих себя, плюс обслуживающие и монтажные нагрузки. Для армирования используются проволочные каркасы тонкой арматуры периодического профиля. Из-за высокого влагопоглощения некоторые виды легкого железобетона плохо защищают металл от коррозии, поэтому сталь для них выбирают с цинковым либо анодированным покрытием.

Плотность и масса

Существует три параметра, составляющие исходные данные для расчетов нагрузок:

  • плотность показывает отношение массы к единице объема;
  • удельный вес определяет, сколько весит объем, полностью заполненный данным веществом;
  • объемный вес в отличие от удельного, говорит о том, сколько будет весить единица объема.

Разница в последнем случае не очевидна. Состоит она в том, что вещество имеет единство структуры, а материал может содержать внутри тот или иной объем пустот.

Яркий пример — заполнители железобетона. Истинная плотность песка — 2500-2700 кг/м3, а объемный (насыпной) вес — всего 1450-1550 кг/м3. Именно количеством пустот (воздушных пор) объясняется различный объемный вес.

Различия будут и у монолитов, изготавливаемых непосредственно на площадке. Они зависят не только от густоты армирования, но и водоцементного отношения. Для реакции гидратации цемента воды требуется всего 15 % от клинкера. Но из соображений удобоукладываемости и некоторых других параметров наливают ее в количестве, доходящем до 70-80 %. Излишек испаряется, оставляя пустоты.

Разница между удельным весом и плотностью состоит в том, что во втором случае мы имеем дело с массой вещества. Являясь характеристикой инерции тела, она напрямую связана с ускорением свободного падения. Величина же последнего немного, но отличается в разных местах нашей планеты (скажем, на полюсе и на экваторе), а значит, и удельный вес с плотностью количественно будут разниться между собой.

Разница по отношению к железобетонным изделиям настолько незначительна, что в расчетах не учитывается. Другое дело — объемный вес, тут различие может быть большим. Тот же вермикулит — его куб весит десяток килограммов, а состоит из слюды плотностью 1800 кг/м3.

Чтобы посчитать теоретический удельный вес, необходимо знать этот показатель для всех входящих в состав ингредиентов: песка, щебня, цементного камня, а также их пропорции. На практике подобный расчет не нужен.

Нам необходимо знать вес 1 м3 железобетона, совпадающий с его массой, чтобы определить усилие на опору. Достаточно объемный вес готового (схватившегося) железобетона умножить на геометрический объем конструкции, затем добавить вес арматуры.

Данные мы узнаем из лабораторных замеров по испытаниям опытных образцов, так называемых «кубиков». Их объем составляет ровно 1 куб. дм, умножив вес одного на 1000, мы рассчитаем массу 1 м3 ЖБИ. Вес арматуры на куб можно получить несколькими способами:

  • Умножив показатель процента армирования на удельный вес железа.
  • Заглянув в спецификацию ЖБИ.
  • Посчитав количество и виды металлических изделий на чертеже, пересчитав их вес по таблицам сортамента.
  • Разделив фактический весовой расход стали из накладной на объем конструкции в кубах.

На практике, когда речь идет о самостоятельном строительстве, вес 1 м3 обычного железобетона при расчетах принимают 2,5 т, а то и с запасом — 2,7 . Что касается разницы между понятиями плотности и удельного веса ЖБИ, практической роли она не играет. Тем не менее, знать о том, что таковая существует, будет полезным.

От чего зависят и как расчитываются плотность и вес железобетона?

Важные характеристики строительного материала — вес и плотность железобетона. Эти параметры определяют эксплуатационные качества готового элемента или конструкции. Предлагается широкая классификаций железобетонных изделий по этим характеристикам. На величину веса и плотности влияют многие факторы, в частности количество и качество используемых в исходной смеси для изготовления.

Состав и свойства железобетона

Железобетон представляет собой композит, то есть материал, состоящий из бетона и стального каркаса. В результате такого соединения получается высокопрочное изделие, практически лишенное недостатков. Бетон устойчив на сжатие, но не на растяжение. Арматура, наоборот. При укреплении бетонных конструкций металлическим каркасом есть возможность получить материал, стойкий на сжатие и растяжение.

Основные требования к железобетону представлены в ГОСТ 13015–2012. Классификация ЖБИ (железобетонных изделий) широка, как и набор характеристик. Чтобы правильно выбрать нужный строительный материал, важно знать основные свойства. Параметрами выбора считаются:

При выборе строительного материала необходимо учитывать его параметры, такие как прочность и растяжение.

  • Средняя плотность. Представляет собой сумму массы металлического каркаса и бетона в 1 м3. с учетом способа кладки бетонной смеси (вибрирование или без него). Маркируется латинской буквой D с указанием величины — 2200, 2000 и т. п.
  • Прочность на осевое сжатие и растяжение. Определяется как давление на куб бетона с ребром в 15 см.
  • Влаго- и морозостойкость.

Классификация материала по основным параметрам

Действительная плотность бетона армированного изделия определяется несколькими параметрами (состав и вид заполнителей, исходные характеристики цемента), а также от метода заливки. Например, виброуплотнение бетонного состава увеличивает массу готового продукта на 100 кг/м3.

Понятия плотности и веса: от чего зависят величины?

Важнейшие качества — вес ЖБ и его плотность. При правильном расчете можно избежать чрезмерных нагрузок железобетонных материалов и увеличить срок эксплуатации. Bec м3 железобетона представляется собой величину, равную сумме массовых частей бетона и арматуры. Средняя плотность ЖБИ зависит от таких факторов:

  • тип и фракция наполнителя;
  • количество воды;
  • метод загустения;
  • вид армирующей стали.

ЖБИ укрепляются арматурой. При этом состав стали должен варьироваться в пределах 70 до 320 кг. На вес 1 м3 железобетона влияет схема армирования, количество и сечение стальных прутьев. Перед определением общих характеристик нужно узнать внутренний объем, занимаемый арматурой и рассчитать ее вес. Приблизительные данные представлены в таблице при стандартной плотности стали 7850 кг/м3:

Как рассчитывают?

Плотность ЖБИ можно получить, взяв за ориентир известные массовые объемы раствора. При этом исключаются данные по воде, так она исправляется из готового изделия. Как вариант, используются усредненные величины плотности материала по марке бетона. Также учитываются характеристики стальной арматуры и схема армирования. Например, удельный вес железобетона в фундаменте ленточного типа, изготовленный бетоном марки м300 и укрепленный стержнями размером 16 мм плостностью 7850 кг/м3, рассчитывается так:

  1. Определение объема, занимаемого арматурой в кубометре материала по формуле: π·r2·L = 3,14·(0,008)2·16 = 0,003 м3. В итоге на бетон приходится 0,997 м3.
  2. Расчет массы арматурин: 0,003×7850 = 23,6 кг.
  3. Определение массы бетона: 0,997×2400 = 2392,8 кг.
  4. Получение плотности ЖБИ: 23,6 + 2392,8 = 2416 кг/м3.

Чтобы рассчитать, сколько весит железобетонная конструкция, нужно сложить массовые доли компонентов раствора и металла. Из полученной величины отнять объем бетона, вытесненного арматурой. Важно учесть, что самые тяжелые виды бетона будут весить больше расчетной массы, так как есть примеси, влияющие на конечный показатель. Если определение показателей нужно при разборке и сносе конструкции из ЖБИ, то нужно измерить высоту, ширину и длину разрушаемого сооружения. При этом железобетонные блоки будут иметь объемный вес, принимаемый за 2500 кг/м3. Этот показатель перемножается с данными замеров для получения тоннажа мусора.

Как рассчитать плотность и удельный вес железобетона: при демонтаже (разборке)

Одним из самых популярных стройматериалов является железобетон. За счет универсального назначения, особых эксплуатационных свойств и доступности он применяется для реализации различных строительных проектов. Но чтобы постройка была долговечной и надежной, важно изучить особенности материала и грамотно рассчитать его плотность.

Виды железобетона

Основным критерием, разделяющим материал на несколько типов, является плотность железобетона.

Читать еще:  Газобетонные блоки: производители, рейтинг, сравнение газобетона

В зависимости от этой характеристики выделяют такие группы:

  1. Особо тяжелый железобетон. Показатели его удельного веса на 1 м³ составляют 2,5 тонны. Процесс производства предусматривает введение в состав особых добавок, повышающих плотность и вес готовой продукции. В продаже доступно несколько разновидностей особо тяжелого бетона: лимонитовые, магнетитовые, баритовые и другие. В частном строительстве перечисленные марки применяются редко, поскольку они эффективны для возведения крупногабаритных сооружений с большой этажностью, которые эксплуатируются в сложных условиях и сталкиваются с большими нагрузками.
  2. Второй тип характеризуется плотностью 2,2 тонны на м³. Роль заполнителя выполняет щебень или гравий.
  3. К третьей группе относится облегченный бетон, который обладает сквозными полостями с армированными вставками. Удельный вес подобного блока типоразмером 1 м³ составляет 1800 кг.
  4. Еще на рынке предлагается особо легкий бетон, объемный вес которого не превышает 500 кг/м³. Подобные блоки бывают арболитовыми, перлитовыми, ячеистыми и керамзитовыми. Большим спросом пользуются полистиролбетон, которому свойственна простота обработки и улучшенные звуко- теплоизоляционные свойства.

Специалисты рекомендуют использовать для возведения двухэтажного частного дома армированные и легкие разновидности.

Характеристики бетонов

Традиционные разновидности бетонов отличаются хорошими эксплуатационными свойствами и устойчивостью к большим нагрузкам. Однако они не способны выдержать растяжение, изгибы и прочие деформационные воздействия, что лишает их практической ценности при возведении тяжелых конструкций, таких как железнодорожные и автомобильные мосты, несущие балки и перекрытия. С целью повышения пригодности материала его подвергают армированию. Для этой цели используется арматура разного диаметра.

С помощью металлического армирования можно повысить прочностные свойства конструкции из бетона, сделать ее защищенной от растрескивания и продлить эксплуатационный срок в 2-3 раза. Классический способ армирования предусматривает установку железных прутьев в виде трехмерной сетки. Нередко на рынок выпускаются блоки с чередующимися тонкими и толстыми деталями.

Составить универсальное описание характеристик железобетона нельзя, поскольку каждый тип обладает разными параметрами. Однако такие свойства, как длительный срок службы и дешевизна присущи всем разновидностям.

Еще архитекторы ценят комфортный удельный вес железобетона и возможность придавать ему любую геометрию или архитектурную форму. К ключевым минусам железобетонных конструкций относят недостаточно высокую прочность при объемном весе железобетона.

Среди основных характеристик материала следует выделить:

  1. Степень средней плотности — для расчета этого показателя учитывается масса железобетона в 1 м³. Еще обращается внимание на способ укладки материалы — с использованием вибрационного оборудования или без него. Для обозначения показателя используется буква D, после которой указывается цифра 2200, 2000 и т.д.
  2. Степень прочности — в зависимости от этой характеристики железобетон разделяется на несколько классов, определяющих устойчивость к осевому сжатию при давлении на куб ребра в 1500 мм и осевому растяжению. Для установки классификации учитывается тип бетона (тяжелый, мелкозернистый, легкий).
  3. Степень устойчивости к отрицательным температурам — ее определяют по числу циклов «замораживания и размораживания» при воздействии влаги. Допустимое снижение прочности при высокой морозостойкости не должно превышать 15%.
  4. Водонепроницаемость — характеристика указывает на максимальное давление воды, при котором в поры материала не просачивается жидкость.

Армирование бетона

Несмотря на высокие прочностные свойства, традиционные разновидности бетона являются достаточно хрупкими и уязвимыми к большим нагрузкам. Любое деформационное воздействие, изгиб или кручение повлечет к непоправимому процессу разрушения. А в таких условиях постоянно эксплуатируются балки, пролеты и панельные перекрытия. Чтобы защитить их от деформации, внутрь блоков помещаются армированные элементы — стальные стержни.

Наличие металлических вставок обеспечивает устойчивость к трещинам, механическую прочность и длительный эксплуатационный срок всей конструкции. Чтобы повысить эксплуатационные свойства материала, процедуру армирования выполняют по некоторым принципам и правилам. Специалисты устанавливают стержни в форме трехмерной сетки с размером ячеек 100-200 мм.

Наличие армированных элементов придает бетону следующие преимущества:

  1. Конструкции с различным архитектурным исполнением и геометрией становятся надежными и долговечными.
  2. Степень морозостойкости повышается.
  3. Материал может выдерживать большие нагрузки.
  4. Вероятность образования трещин в процессе эксплуатации практически исключается.

Однако кроме плюсов, армирование способствует появлению некоторых минусов. Во-первых, вес куба сильно повышается, что вызывает ряд дополнительных сложностей в реализации проекта. Во-вторых, процесс монтажа арматуры в готовую постройку становится достаточно сложным.

Существует несколько типов армирования:

  1. Монолитное. Такой тип используется при промышленном производстве блоков на крупных предприятиях. Технология предусматривает каркасную установку прутьев, соединенных проволок в вертикальном и поперечном направлениях.
  2. Дисперсное. Подобный способ заключается во введении в состав жидкой бетонной смеси мелкодисперсных добавок — фибры. Ее изготовляют из стали, базальтовой породы, стекловолоконного или полипропиленового сырья.
  3. С сеткой. Применение сетки при армировании пользуется большой популярностью, поскольку монтаж этой конструкции достаточно простой. Сама сетка бывает композитной, полимерной или железной.

Чтобы самостоятельно выполнить армирование бетонного блока, нужно знать об основных этапах процедуры. Несмотря на схожесть алгоритма заливки разных поверхностей, некоторые отличия существуют.

Следующий этап подразумевает возведение деревянной опалубки. Дальше нужно установить доски в землю и закрепить их кольями. Высота опалубки должна превышать высоту заливки смеси. Внутреннюю поверхность досок можно оклеить пергамином, который будет удерживать влагу и обеспечивать ровность поверхности материала.

Дальше начинается подготовка элементов армирования. Осмотрев их на наличие неровностей и дефектов, можно начинать укладывать сетку или прутья на горизонтальную поверхность.

После этого начинается процесс заливки объекта с предварительным расчетом объема. Бетон дополнительно утрамбовывается для исключения образования воздушных пустот. Остается дождаться, пока бетон окончательно затвердеет и выполнить демонтаж опалубки.

Для расчета удельного веса железобетона и плотности, необходимо учитывать пропорции смеси в составе массы. Еще необходимо исключить воду из расчета, поскольку она самостоятельно уйдет через месяц. В таком случае показатели плотности будут максимально точными. Специалисты допускают применение приблизительных данных, если есть информация о марке бетона.

Вес 1 м3 железобетона определяется и схемой армирования. В этом случае нужно учитывать число прутьев в теле блока и их диаметр. В зависимости от этих параметров определяется внутренний объем стальной арматуры и ее масса.

Расчет веса куба железобетона

Если есть информация о количестве армированных элементов в составе ЖБИ, определить массу железобетона (1 куб) будет несложно — она будет определяться разницей между объемом конструкции и объемом арматуры, умноженной на удельный вес всех используемых материалов.

При разборке или при демонтаже постройки с целью повторного задействования узлов важно учитывать удельную массу ЖБИ, чтобы определить, сколько материала можно удалить. Поскольку подобная задача требует особых навыков и обладает техническими сложностями, ее лучше доверить обученному специалисту. Примерные расчеты делаются самостоятельно, исходя из свойств объекта и стройматериалов, на основе которых он возведен.

Показатели объемной массы ж/б в разобранном виде составляет 2,5 тонны на м/3. Потом значение умножается на результаты замеров. Полученный результат будет указывать на объем строительного мусора, который понадобится удалить с площадки.

Отличие расчетной и практической плотности

Точные показатели плотности постройки из железобетона отличаются от расчетных параметров, поскольку возведенный объект обладает множеством пустот и зазоров, которые нельзя предвидеть на этапе проектирования. Любой бетонный монолит подвергается проблеме закупоривания воздуха, однако его количество можно сократить путем виброуплотнения бетона в опалубке или заготовке.

Допустимый объем воздуха, который не повлияет на прочностные свойства и плотность блока, не должен превышать 1% от общего объема. Отклонение от этой нормы повлечет за собой быструю деформацию элементов из железобетона, развитие трещин и деформаций, способствующих необратимому разрушению.

Для грамотного определения удельной массы армированного бетона коэффициенты бетона и арматуры нужно совместить. Полученный результат делится на полный объем конструкции. С помощью простой математической формулы можно лишить себя необходимости проводить сложные расчеты и задействовать компьютерные программы.

Средняя плотность

Показатели средней плотности железобетона тяжелого типа составляют 2500 кг/м³. Если используется метод укладки без внедрения вибрационного оборудования, они опускаются до 2400 кг/м³. Если в составе присутствует большое количество арматуры, плотность определяется в виде суммы масс бетона и арматуры.

Особенности расчета плотности

Существует ряд формул и принципов, по которым рассчитывается плотность железобетонных конструкций.

Показатели определенной марки бетона

Чтобы определить степень плотности бетона, необязательно владеть сложными навыками или информацией.

Достаточно ознакомиться с маркой материала и его свойствами:

  1. М200 — представители этой марки обладают плотностью 2390 кг/м³. В большинстве случаев такой материал используется для обустройства стяжки напольного покрытия, выполнения отмостки, тротуарных дорожек, оснований ленточного типа и лестниц.
  2. М250 — фактическая плотность равна 2397 кг/м³. Бетон этой марки эффективен для возведения монолитных фундаментов, заборов и ненагружаемых перекрытий.
  3. М300 — показатели плотности равны 2407 кг/м³. На его основе обустраиваются фундаменты, стеновые конструкции и плиты перекрытий.
  4. М350 — 2412 кг/м³.
  5. М400 — 2420 кг/м³.

Разновидности заполнителя

В зависимости от типа исходного сырья заполнители для бетонного состава бывают органическими, которые добываются из природных пород и отходов обогащения, промышленными и искусственными.

Существует несколько критериев, по которым разделяются заполнители:

  1. Крупность и форма гранул.
  2. Происхождение.
  3. Зерновой состав.
  4. Прочностные свойства.
  5. Шероховатость.
  6. Плотность.
Читать еще:  Теплый бетон - что это такое и где применяется

Удельный вес

Определить, сколько весит куб ж/б достаточно просто. В зависимости от удельного веса бетон может разделяться на такие группы:

Показатели удельного веса определяются маркой материала. Вес 1 м³ блока будет определяться массой факторов, которые указываются в специальных таблицах.

Применение в строительстве

Применение железобетонных конструкций в современном строительстве пользуется большой популярностью. На основе этого материала создаются помещения промышленного назначения с любой этажностью, общественные заведения, жилые постройки, сельскохозяйственные здания и другие объекты.

Готовые сборные конструкции используются при частном строительстве, поскольку они обладают всеми требуемыми параметрами.

Виды железобетона, их удельный вес и плотность в кг на 1 м3

В масштабном строительстве железобетон применяется чаще других материалов и служит для изготовления несущей основы таких крупных объектов, как мосты, многоэтажные здания и другие конструкции. Его популярность обеспечена высокой прочностью и устойчивостью к деформации и разрушению. Однако армированный материал имеет и свои недостатки — высокая плотность железобетона обусловливает довольно большие показатели удельного веса.

Основные свойства материала

Обычный бетон имеет неплохие характеристики и обладает высокой устойчивостью при сжатии, но при этом он практически не переносит растяжения, изгибы и другие виды деформационного воздействия, что делает его очень непрактичным материалом при строительстве железнодорожных, автомобильных мостов, несущих балок и перекрытий. В этом случае его принято укреплять армирующим компонентом. В зависимости от требуемой прочности используют арматуру различного диаметра.

Металлическое армирование способно укрепить бетонную конструкцию, увеличить ее прочность и устойчивость к растрескиванию, тем самым продлив срок ее использования в два-три раза. В классическом варианте железные прутья располагаются в виде трехмерной сетки, иногда производят железобетон с чередующимися тонкими и более толстыми элементами или обвязывают прутья тонкой проволокой.

Железобетонные элементы конструкций в зависимости от технологии изготовления могут быть сборными и заливными. К сборным относятся готовые отлитые плиты или балки, которые подвозятся на объект при помощи подъемного крана и монтируются с использованием специального раствора.

Заливные элементы, как правило, производятся непосредственно на месте постройки. В специальные отделения устанавливается армирующая металлическая сеть и заливается цементным раствором.

Такой способ считается более удобным и менее трудоемким. Кроме того, литое сооружение обладает более высоким качеством по сравнению со сборным. Подавляющее большинство современных зданий строится с использованием обоих типов железобетонных изделий.

На этапе проектирования конструкции инженерами производится огромное количество расчетов, учитываются самые незначительные показатели и свойства каждого используемого материала и детали. Едва ли не самым важным параметром для качественного строительства является плотность железобетона в кг/м3. От этого значения зависит вес конструкции в целом и ее отдельных деталей, что необходимо знать при расчете давления на фундамент здания. Кроме того, эта величина определяет энергозатратность строительства, количество используемой техники и ее характеристики, а также время работы и трудоемкость.

Виды железобетона

Плотность армированного бетона зависит от исходных материалов, входящих в его состав. Существует следующая классификация разновидностей этого стройматериала:

    Особо тяжелый тип этого материала обладает самой высокой плотностью. Удельный вес железобетона на 1 м3 достигает 2500 кг. При его изготовлении используют специальные заполнители, имеющие высокую плотность и вес, и в зависимости от их вида особо тяжелый бетон подразделяют на лимонитовые, магнетитовые, баритовые и другие разновидности. В индивидуальных постройках подобные марки бетона не используются, их применяют только в строительстве глобальных сооружений, которые в процессе эксплуатации будут вынуждены выдерживать огромные нагрузки — чаще всего это железнодорожные и автомобильные мосты.

  • Следующая разновидность имеет чуть меньшую плотность в 2200 кг/м3. В качестве заполнителей используется гравий или щебень.
  • Облегченный бетон обладает такой же плотностью, но изделия из него получаются гораздо легче благодаря наличию сквозных полостей, которые дополнительно армируются толстой металлической проволокой. Вес 1 м3 железобетона при разборке равен приблизительно 1800 кг.
  • Особо легкий железобетон отличается самым низким объемным весом — до 500 кг/м3. Такой материал может быть арболитовым, керамзитовым, перлитовым и ячеистым. Популярность набирает полистиролбетон — он легок в обращении и обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.
  • Различные виды железобетона обладают разными характеристиками, это обусловливает их использование в специфических областях строительства.

    Для индивидуальной постройки, например двухэтажного дома, используют чаще всего армированный облегченный и легкий бетон. Однако, разумеется, каким бы «легким» ни был этот материал, он все равно требует включение в работу подъемного механизма.

    Особенности расчета плотности

    Стоит учитывать, что использование вибрационных машин и столов, уплотняющих жидкий бетон, повышает плотность и вес готового изделия примерно на 100 кг/м3. Обычно расчет этих величин ведется в зависимости от марки бетона и типа армирующего компонента.

    Армирование производится в виде трехмерного каркаса сетчатого вида, размер ячейки в зависимости от вида ЖБА колеблется в пределах от 10 до 20 см.

    Показатели определенной марки бетона

    По таблице можно вычислить необходимое количество материалов для производства железобетонных изделий.

    Исходя из приведенной таблицы, можно рассчитать вес необходимого для работы цемента. Чтобы вычислить массу железобетона в 1 м3, необходимо высчитать количество арматуры исходя из выбранной схемы армирования. Общий вес всех необходимых компонентов за исключением воды и будет удельным весом ЖБИ.

    Классическая схема внесения компонентов выглядит следующим образом:

  • цемент — 26%;
  • песок — 13%;
  • щебень — 53%;
  • вода — 7%;
  • воздух — 1% (даже при использовании вибромашин в растворе остается небольшое количество воздушных пузырьков, но допустимое количество не более 1 процента всего объема раствора — тогда оно не скажется на качестве бетона).
  • Если самостоятельный расчет представляет определенную сложность, можно воспользоваться специализированными программами по калькуляции состава и пропорций тяжелых, облегченных и легких бетонов. Это не избавит от необходимости вычисления армирующего компонента, но основные параметры будут получены.

    Расчетная плотность будет несколько отличаться от фактической. Дело в том, что при изготовлении монолитных заливных изделий, как и при сборке уже готовых плит и балок, в толще раствора образуются воздушные каверны, это значительно уменьшает среднюю плотность железобетона и снижает его качество, повышая хрупкость. Чтобы этого избежать, используют специальную вибротехнику — погружные машины для габаритных изделий и столы для небольших плит, например, для изготовления тротуарной плитки.

    Разновидности заполнителя

    В зависимости от заполнителя отличается и плотность готового продукта. Таблица демонстрирует усредненные показатели плотности бетона с различными составляющими.

    Каждую из разновидностей бетона можно дополнительно армировать металлическими прутьями. В зависимости от их толщины величина шага армирующей сетки плотность бетона, указанная в таблице, и, соответственно, удельный вес увеличатся.

    Применение в строительстве

    Железобетонные конструкции используются в подавляющем большинстве случаев строительства — они обладают повышенной прочностью, которую к тому же можно контролировать путем увеличения диаметра арматуры и ее количества. Для изготовления различных строительных элементов применяются разные виды железобетона:

    1. М 200 (средняя плотность 2390 кг/м3) — используется для мощения тротуарных дорожек, бетонной стяжки пола в жилых и производственных помещениях, а также при изготовлении лестниц, подпорных стен и ленточных фундаментов для небольших сооружений, например флигеля, сарая или гаража.
    2. М 250 (2397 кг/м3) — его можно применять для тех же целей, что и предыдущий, но ввиду чуть большего показателя плотности из него могут производиться заборы и перекрытия, на которые не идет особая нагрузка. Кроме того, этот вид бетона используют для заливных фундаментов.
    3. М 300 (2407 кг/м3) — из этого бетона можно изготавливать плиты под перекрытия, а также монолитные фундаменты и стены.
    4. М 350 (2412 кг/м3) подходит для всех типов фундаментов, для плит, балок, ригелей и колонн с большой нагрузкой, а также для заливки бассейнов и взлетных полос.
    5. М 400 (2420 кг/м3) — бетон этой марки является самым прочным и не используется в частных постройках. Из него производят мосты, гидротехнические сооружения повышенной прочности и другие важные стратегические объекты.

    Для различных строительных объектов применяют арматуру разного диаметра. Все зависит от требуемых параметров прочности и устойчивости к нагрузкам и деформационным воздействиям. Так, для отмосток зданий и мощения тротуаров чаще всего используют металлические пруты диаметром 8 мм, размещая их сеткой с шагом в 20 см.

    В ленточных и заливных фундаментах диаметр арматуры увеличивают до 12−16 мм, а размер металлической сетки уменьшают на 2−3 см. Так же поступают и с опорными балками и плитами. Для перекрытий, несущих стен, колонн и консолей применяют стержни 16−18 мм диаметром, сгущая их количество до шага сетки в 13 см.

    Для изготовления арматуры обычно используется сталь с удельным весом в 7850 кг/м3. Учитывая это значение, легко высчитать плотность.

    Вес 1м3 железобетона при разборке ж/б конструкций также необходимо знать, чтобы заранее определить объем работ и финансовые затраты по разборке, перевозке и утилизации строительного мусора как побочного продукта. Подобные расчеты могут делать как сами хозяева здания, так и работники специальных сервисов. Специалисты замеряют все параметры и вычисляют объем изделий. В таких расчетах плотность железобетона условно принимают в 2500 кг/м3. Приблизительная масса рассчитывается умножением объема на плотность.

    Читать еще:  Бетон м250: состав, пропорции, характеристики

    Дальнейшие вычисления предполагают подсчет финансовой составляющей исходя из тарификации транспортировки, погрузки/разгрузки и утилизации строительных отходов. То же самое выполняется и при закупке необходимых строительных материалов перед началом работ — рассчитывается количество, общая стоимость и расходы на доставку.

    Удельный вес железобетона в 1 м3

    В строительстве наряду с обычным, даже прочным бетоном, применяются железобетонные (ЖБИ) изделия и конструкции, которые обладают повышенной прочностью. При всех достоинствах этого стройматериала большая плотность железобетона обеспечивает ему единственный недостаток – большую массу изделий. Кроме того, вес изделиям значительно прибавляет арматура внутри затвердевшего бетонного раствора. Поэтому при проектировании сооружений с использованием ЖБ необходимо принимать во внимание это их особенность, задавая более широкие критерии прочности сопутствующим конструкциям. Состояние плотности строительных материалов в сравнении с железобетоном

    Характеристики бетонов

    Нормативный удельный вес железобетона прямо пропорционален его плотности, поэтому существует соответствующая классификация материала:

    1. Особо тяжелый железобетон имеет высокий удельный объемный вес ≥ 2500 кг/м ³ . Такая плотность задается добавлением магнетитовых, лимонитовых, баритовых и еще ряда заполнителей с высокой удельной массой. Особо тяжелые марки железобетона в индивидуальном строительстве не используются;
    2. Тяжелый бетон имеет плотность ≥ 2200 кг/м 3 с заполнителем в виде щебня или гравия;
    3. Облегченный (или легкий) бетон имеет плотность ≥ 2200 кг/м 3 и дополнительно армируется. Облегченными называются изделия из армированного бетона со сквозными полостями, что уменьшает среднее значение веса до 1800 кг/м 3 ;
    4. Изделия жби из легкого (или особо легкого) бетона имеют удельный вес ≥ 500 кг/м 3 изготавливаются из ячеистого, арболитового, вермикулитового, керамзитового, перлитового или полистиролбетона. Изделия и конструкции из легкого бетона разрешается усиливать армированием.

    Реальная плотность бетона в изделии, усиленном арматурой, зависит от ряда факторов, в том числе и от технологии заливки. При виброуплотнении бетонной смеси конструкция становится тяжелее приблизительно на 100 кг/м 3 .

    Уплотнение бетона погружным глубинным вибратором

    Армирование бетона

    Неармированный бетон имеет бо́льшую хрупкость, чем ж/б изделия, то есть, выдерживая нагрузки на сжатие, он подвержен разрушению при нагрузках на изгиб и кручение. Но изгибающие и крутящие нагрузки – это стандартные усилия, которые должны выдерживать такие бетонные конструкции, как мостовые пролеты, балки, перекрытия. Поэтому для придания этим изделиям необходимой прочности в бетон добавляют арматуру.

    Армирование повышает механическую прочность в три и более раз, а закрепление этих характеристик производится применением различных схем армирования. Стандартное армирование бетонных узлов – это трехмерная металлическая сетка с ячейками 100-150 мм, в которой стержни сетки перевязываются мягкой вязальной проволокой меньшего диаметра, чтобы при расчете прочности конструкции можно было не учитывать ее влияние на конечный результат.

    Плотность железобетона

    Для расчета плотности в кг на один кубический метр берется пропорциональное соотношение составных компонентов минус присутствие воды. Примерную плотность видно в таблице ниже:

    Чтобы более точно определить вес 1 м3 изделия из железобетона, нужно учитывать схему и плотность армирования.

    Для конструкций разного функционального назначения применяется арматура разного диаметра и разные схемы укладки. Примерную плотность железобетонных элементов можно взять из таблицы:

    Как рассчитать вес куба железобетона

    Если количество арматуры и плотность известны, рассчитать массу 1 м3 ж/б изделия просто – это разница между общим объемом и объемом арматуры, умноженная на удельную массу всех стройматериалов. Сводная таблица характеристик железобетона

    » alt=»»>
    Реальный пример:

    Ленточное бетонное основание на бетоне M 300, армированное прутьями Ø 16 мм. Объем арматуры: ∏ х r 2 – L, или 3,14 – (0,008) х 2 х 16 = 0,003 м 3 . Оставшиеся 0,997 м 3 объема – бетон. В этом случае вес арматуры будет равен 0,003 х 7850 = 23,6 кг, масса бетона равна 0,997 х 2400 = 2392,8 кг. После сложения получается результат, равный 23,6 + 2392,8 = 2416 кг/м 3 . Обычно показатели переводят в тонны, поэтому плотность ж/б изделия будет равна 2,416 т/м 3 .

    В реальных расчетах применяются коэффициенты плотности ж/б материала, которые зависят от заполнителей:

    1. Керамзитовый заполнитель может иметь вес 1-м м 3 в пределах 0,8-1,0 т при добавлении перлита;
    2. 0,8-1,2 т при добавлении песка кварцевого;
    3. 0,8-1,5 т при добавлении керамзитовой пыли;
    4. Вес туфа – 1,2-1,6 т для одного кубометра;
    5. Вес пеносиликата – 0,3-1,0 тонны в кубометре;
    6. Масса шунгизита – 0,1-1,4 тонны в кубометре;
    7. Масса пемзы – 0,8 дo 1,6 т/м 3 .

    Расчет плотности бетона в компьютерной программе

    При сносе или при разборке сооружения с целью повторного использования узлов также необходимо оперировать удельной массой ЖБИ, чтобы знать, какие объемы материалов нужно будет убирать. Так как такие операции довольно сложные технически, их проводят специалисты с выездом на место сноса для оценки объемов работы. Примерные расчеты можно сделать своими силами, зная общие характеристики объекта и строительных материалов, из которых он построен.

    Объемная масса ж/б при разборке принимается равной 2500 кг/м 3 , и это значение нужно умножить на результаты реальных замеров объекта. Это и будет объем строительного мусора, который необходимо убрать со стройплощадки.

    Чем отличается расчетная и практическая плотность железобетона

    Реальное значение плотности железобетонного сооружения, состоящего из множества узлов, немного меньше расчетного параметра, так как физический объект имеет определенное количество полостей и пустот, которые невозможно участь и предвидеть в математических расчетах. Закупоривание воздуха в бетонном монолите – это реальная неизбежность, но объем воздушных пустот можно уменьшить виброуплотнением бетона в опалубке или в форме. Реальная и расчетная прочность армированного бетона

    » alt=»»>
    Важно: Конечный разрешенный объем воздуха, не ослабляющий показатели прочности и плотности железобетона, должен быть не больше 1% от общего объема элементов или конструкции. Несоблюдение этого критерия приведет к преждевременным разрушениям железобетонных элементов, появлению в них микротрещин и деформаций, вызывающих необратимые негативные процессы.

    Чтобы правильно рассчитать удельную массу армированной бетонной конструкции, массовые (весовые) коэффициенты арматуры и бетонной массы складываются. Результаты сложения необходимо разделить на полный объем изделия или армированной конструкции. Если использовать даже такой упрощенный метод расчета плотности железобетона, то можно минимизировать применение сложных вычислений с задействованием компьютерных программ и алгоритмов высшей математики, что, в свою очередь, минимизирует возможность ошибок при оперировании сложными формулами.

    Плотность и удельный вес 1 м3 железобетона

    Железобетон и изделия из него (ЖБИ) – особо прочный строительный материал. У него есть масса достоинств и только один недостаток – очень большой вес. С этим приходится мириться и на стадии проектирования или возведения объектов, и при разборке железобетонных конструкций в процессе демонтажа.

    Вес изделий из железобетона напрямую зависит от плотности самого материала. Поскольку бетон, основной их компонент, имеет свою классификацию по плотности, ЖБИ также принято делить на несколько видов:

    1. Особо тяжелые – высокий удельный вес более 2500 кг/м 3 им обеспечивают магнетитовые, лимонитовые, баритовые и прочие тяжелые заполнители. В гражданском строительстве не применяются.

    2. Тяжелые – плотность от 2200 кг/м 3 и выше имеют привычные нам составы с добавлением щебня или гравия.

    3. Облегченные – как правило, это те же тяжелые бетоны с металлической арматурой, но со сквозными полостями, уменьшающими средний вес конструкции до 1800 кг на каждый 1 м 3 .

    4. Легкие – удельный вес от 500 кг/м 3 имеют ячеистые, керамзитовые, перлитовые и полистиролбетоны, которые тоже могут усиливаться арматурой.

    Следует помнить, что фактическая плотность бетона в армированной конструкции будет зависеть не только от состава раствора, но и от способа его заливки. Уплотнение еще не застывшей смеси вибрационными машинами делает железобетон тяжелее примерно на 100 кг/м 3 .

    Особенности армирования

    Обычный бетон, хоть и обладает высокой прочностью, остается довольно хрупким материалом. Отлично справляясь с нагрузками на сжатие, он легко разрушается при изгибании и кручении. А ведь именно такое воздействие испытывают балки, пролеты мостов и панели перекрытий. Чтобы конструкция приобрела необходимую прочность еще и на изгиб, в железобетоне применяется армирование стальными стержнями.

    Благодаря металлической арматуре трещиностойкость и механическая прочность ЖБИ вырастает втрое, увеличивая срок службы всей системы. Но чтобы улучшенные характеристики железобетона были равномерно распределены, упрочнение выполняют по определенным схемам. Как правило, стержни располагают в теле в виде трехмерной сетки с размером ячеек 100-200 мм.

    Прутья могут увязываться друг с другом более тонкой стальной проволокой, и тогда ее присутствием при расчете плотности железобетона можно пренебречь. Но в крупных конструкциях, вместо катанки используются отрезки той же арматуры. В этом случае дополнительные элементы придется учитывать.

    Чтобы определить ее, можно взять за основу пропорции раствора в единицах массы. Достаточно исключить из расчета воду, которая через месяц полностью уйдет из массива, чтобы получить вполне точную плотность монолита. Разрешено воспользоваться и приблизительными данными, если известна марка бетона, применяемая в ЖБИ:

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector