Статьи

Конструкционные легкие бетоны в современном строительстве

Опубликовано: 03.09.2018

видео Конструкционные легкие бетоны в современном строительстве

Пирог стяжки (ЦПР, гранотсев, бетон на щебне), армирование (фибра, сетка), марка

Анализ мирового опыта решения актуальных проблем энергоресурсосбережения при строительстве и техническом обслуживании зданий и инженерных сооружений, повышения их надежности, долговечности и безопасности в эксплуатации (в том числе пожарной) показывает, что выходом является комплексное использование легких бетонов нового поколения (от особо легких теплоизоляционных до конструкционных высокопрочных).


Наномодифицированный высокопрочный легкий бетон

Под понятием "комплексное использование" имеется в виду не только традиционное использование легких бетонов в ограждающих конструкциях, но и в несущих, т. е. полное их использование в конструктивной системе зданий и инженерных сооружений в целом.


Строительные системы Файбер цемент

Под понятием "легкие бетоны нового поколения" имеется ввиду разработанная за последние 10 лет НИИЖБом с участием НИИСФа, МНИИТЭПа и др. организаций номенклатура легких бетонов со структурой, модифицированной различными химическими и минеральными добавками, на эффективных пористых заполнителях новых видов или традиционных видов, но с улучшенными строительно-техническими свойствами. Такая модификация структуры легких бетонов позволила существенно повысить их качественный уровень и, соответственно, повысить их конкурентную способность в сравнении с другими видами современных строительных материалов.

В частности, модификация структуры конструкционных легких бетонов значительно расширила возможную область их применения за счет следующих основных их преимуществ в сравнении с равнопрочными тяжелыми бетонами на природных плотных заполнителях, установленных в исследованиях НИИЖБа последних лет1:

- меньшая на 20 - 50 % плотность;

- более высокий (на 0, 1 - 0, 2 Rnp) уровень нижней границы области мик-ротрещинообразования бетона R^-, соответственно более высокий предел выносливости бетона при действии многократно повторяющихся статических нагрузок сжатия;

- более высокий (на 0, 05 - 0, 15 Rnp) уровень верхней границы области мик-ротрещинообразования бетона R+v;

соответственно более высокий предел длительной прочности бетона;

- выше на 1-5 марок морозостойкость бетона и на 1-3 марки водонепроницаемость;

- ниже в 1, 5-2, 0 раза коэффициент теплопроводности бетона;

- выше на 300-500 гр. С температура службы бетона, выше огнестойкость.

В бывшем СССР была создана производственная база, обеспечивающая почти в полном объеме строительство зданий и инженерных сооружений с комплексным применением легких бетонов (в основном керамзитобетона и шлакопемзобетона). Эта база, к сожалению, существенно сокращенная в годы перестройки, нуждается в настоящее время в ускоренном развитии, в модернизации технологических линий и оборудования. Об актуальности этой задачи как одной из важнейших в развитии строительного комплекса свидетельствует явная перспективность конструкционных легких бетонов для применения в современных конструктивных системах зданий и инженерных сооружений. К этому выводу приводит нижеизлагаемый краткий анализ применения таких бетонов в отечественной и зарубежной практике строительства.

***

СБОРНЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ ЛЕГКИЙ БЕТОН, в том ЧИСЛЕ ПРЕДНАПРЯЖЕННЫЙ

Весьма эффективно применение легкого бетона в сборных большепролетных несущих конструкциях зданий различного назначения, где существенную долю от расчетной нагрузки имеет их собственная масса. Об этом свидетельствует опыт применения в России в 70-80-х гг. следующих видов конструкций промышленных и общественных зданий:

- предварительно напряженные тонкостенные ребристые плиты "на пролет" (3x18 м), панели-оболочки типа "КЖС" пролетом 18, 24 и 36 м из шлакопемзобетона класса по прочности на сжатие ВЗО для строительства промзданий в Липецке, Череповце;

- "динакоры" - тонкостенные элементы покрытий коробчатого сечения пролетом до 40 м из керамзитобетона класса ВЗО для общественных зданий (Москва).

В информационных материалах CEB/FIB (в дальнейшем - fib) 2-3 имеется информация об эффективном использовании легких бетонов в достаточно больших объемах в США, странах континентальной Европы, Австралии и др. в сборных конструкциях следующих видов: конструкции вертикальных рам, преднапряженные стропильные фермы, консольные элементы кровли пролетом до 30 м, большепролетные балки, перекрытия, плиты покрытий, крупноразмерные оболочки покрытий различной конфигурации, пролетные строения мостов.

В международном стандарте на конструкционный легкий бетон, разработанном целевой группой "Task Group 8. 1 fib" с участием автора настоящей статьи, нормируются прочностные и деформативные свойства такого бетона класса по прочности на сжатие до LC 88, что соответствует марке бетона М1000 по ГОСТу 25820.

В многочисленных как отечественных, так и зарубежных работах, посвященных анализу применения легкого бетона (4) в сборных крупноразмерных армированных конструкциях, отмечаются как достоинство возможность уменьшения площади сечения и расхода арматуры в сравнении с аналогичными конструкциями из тяжелых бетонов.

При определении эффективности от применения легкого бетона в сборных преднапряженных конструкциях значительное внимание уделяется снижению транспортных расходов, которые здесь являются важным фактором при принятии решения об использовании того или иного вида бетона.

Следует в завершении отметить такие уникальные примеры применения керамзитобетона в сборных конструкциях, как: - забивные сваи, высоконапорные трубы больших диаметров в России, цилиндрические трубы малых диаметров в транспортном строительстве в США; - сборные элементы морских гидротехнических сооружений, в частности сваи-оболочки причальных сооружений и платформы для добычи нефти в северных приливных морях (Канада, Норвегия).

Монолитный КОНСТРУКЦИОННЫЙ ЛЕГКИЙ БЕТОН

Строительство монолитных зданий из легких бетонов высотой преимущественно до 8 этажей получило развитие в СССР с 1927 г. К 80-м гг. в России из монолитного легкого бетона выполнялись и отдельные конструкции, и полностью конструктивные системы зданий и сооружений практически во всех видах строительства. Выполнялись в монолитном варианте различные типы перекрытий, покрытий, рамные конструкции, колонны зданий, лифтовые шахты и даже такие конструкции, как цилиндрические оболочки, диафрагмы и арки.

В гражданском строительстве бывшего СССР из монолитного легкого бетона в скользящей или объемно-переставной опалубках возведены 9-16-этажные дома в более чем 30 крупных городах России, Украины, Казахстана, Узбекистана, Таджикистана, Туркмении и Латвии; методом подъема монолитных перекрытий, выполненных из легкого бетона, возведены здания в Армении, Узбекистане и Таджикистане. Использовался в основном керамзитобетон, шлакопемзобетон, бетон на природных пористых заполнителях классов по прочности на сжатие В3, 5-В25 (марок М50-М300).

Монолитный легкий бетон наиболее широко применялся и применяется в настоящее время в США, Австралии, Японии, Германии, Австрии, Венгрии, Румынии и др. европейских странах. Особенно эффективно монолитный легкий бетон используется при возведении высотных зданий (например, "Australian Square" - в Сиднее, "Picasso Tower" в Мадриде, "Like Point Tower" - в Чикаго, административные здания высотой 218, 222 и 310 м. - в г. Хьюстоне, правительственное здание "Tokyo City Hall" в Японии (фото 1). Первый известный авторам крупный нормативный документ - "Указания по применению бетона в высотном строительстве" издан еще в 1963 г. Американским институтом бетона. Сюда вошли рекомендации и по легким бетонам.

Монолитные перекрытия из легких бетонов классов по прочности на сжатие В15-В30 рекомендованы МГСН 4. 19-05 к применению в высотных зданиях, строящихся и в России (5, 6).

Следует отметить применение монолитного легкого бетона класса В25-В30 в следующих примерах уникальных конструкций и сооружений гражданского назначения США, приведенных в информационных обзорах fib 1999-2000 гг. :

- складчатое оболочечное покрытие здания "Assembly Hall" Иллинойского университета; здесь 24 изогнутых сегментных пластины связаны предварительно напряженной кольцевой балкой диаметром 122 м;

- покрытия из сводов-оболочек, опирающихся на четыре контрфорса, пролетом 18-28 м для терминала аэропорта Кеннеди (Нью-Йорк).

При оценке в вышеуказанных странах эффективности применения монолитного легкого бетона в зданиях, особенно высотных, принимается во внимание не только эффект снижения их массы на 20-30 % с соответствующим снижением нагрузки на основания и возможным существенным сокращением расхода арматуры и расходов на возведение фундаментов. Большое значение для фирм, которые производят и транспортируют легкобетонные смеси, имеет фактор уменьшения их массы на 20-50 %.

Немаловажно отметить, что проектировщики при выборе легкого бетона во многом руководствуются обеспечением безопасности эксплуатации здания, а именно: требованием его пожаростойкости. Исследования, выполненные во многих странах, установили значительное преимущество легкобетонных конструкций в огнестойкости не только в сравнении с металлоконструкциями, но и в сравнении с аналогичными конструкциями из тяжелых бетонов.

Монолитные легкие бетоны эффективны в применении и в промышленном строительстве. Это доказано примерами успешного возведения в скользящей опалубке, например в России, конструкций силосов, элеваторов диаметром более 20 м и высотой более 60 м. Следует особо отметить эффективность использования монолитных легких бетонов для изготовления конструкций с высокой температурой службы (от 900 до 1200 гр. С): фундаменты коксовых батарей, борова нагревательных печей на коксохимических и металлургических комбинатах и т. д.

В транспортном строительстве из монолитного легкого бетона выполняют конструкции мостов, покрытия дорог и аэродромов. Эффективность применения легкого бетона в пролетных строениях мостов определяется прежде всего отношением собственного веса этих конструкций к общей расчетной постоянной и временной нагрузкам. Последние 20-30 лет в мировой практике строительства мостов в большинстве стран применяются практически только легкие бетоны.

В последние 5 лет НИИЖБом разработаны и успешно используются в облегченных монолитных и сборно-монолитных несущих каркасах зданий модифицированные конструкционные керамзитобетон и шлакопемзобетон классов по прочности на сжатие от В15 (М КВ. 00) до В40 (М500) включительно при плотности в сухом состоянии у0 = 1200 - 1900 кг/м куб. (фото 2). При этом для густоармированных конструкций используются высокоподвижные (ОК до 25 см) бетонные смеси.

Масса конструкции при замене тяжелого бетона на легкий снижается от 25 до 100 %, т. е. до 2 раз. Характерно, что при этом по прочностным и деформативным характеристикам модифицированные конструкционные легкие бетоны близки к тяжелым бетонам.

Отсюда понятна возможность уменьшения сечения конструкции и снижения расхода арматуры, что и реализуется в современной практике строительства.

Применение модифицированного монолитного конструкционного легкогобетона весьма эффективно при надстройке реконструируемых малоэтажных зданий, в частности 5-зтажек, исходя из требований минимизации увеличения нагрузки на существующий фундамент. В настоящее время такой опыт успешно реализуется в Москве. На фото 3 приведен один из примеров возведения такой надстройки из конструкционного модифицированного керамзитобетона. Здесь показано бетонирование предварительно напряженного перекрытия с натяжением прядевой арматуры в построечных условиях.

Последние 2-3 года практикуется также замена в реконструируемых зданиях железобетонных перекрытий, имеющих признаки начавшегося разрушения бетона или коррозии арматуры, на новые - из легких бетонов с целью частичной разгрузки фундаментов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ опыта комплексного применения легких бетонов, и в первую очередь модифицированных конструкционных (керамзитобетон, шлакопемзобетон) взамен равнопрочных тяжелых бетонов на природных плотных заполнителях, показывает следующие основные преимущества как технологического, так и конструктивного характера:

- уменьшение массы здания до 30 %, что дает возможность снизить расход стальной арматуры на 12-15 % в нижележащих конструкциях и фундаментах; снижение расходов на устройство последних и расходов на строительство здания в целом;

- снижениетеплоотдачи здания или повышение на 10-20 % уровня его тепловой защиты за счет повышения в целом теплотехнической однородности оболочечной конструктивной системы здания (наружных стен, покрытий, контактируемых с элементами несущего каркаса из относительно низкотеплопроводных конструкционных легких бетонов);

- повышение пожаробезопасности здания за счет более высокой огнестойкости легкого бетона в сравнении с тяжелым;

- упрощение технологии производства железобетонных конструкций и изделий на предприятиях стройиндустрии, изготовляющих и несущие, и ограждающие конструкции, что обусловлено использованием на бетоносмесительном узле предприятия крупного заполнителя одного вида и, соответственно, сокращением необходимых трактов подачи материалов и технологического оборудования; снижение транспортных расходов.

Вышеизложенное свидетельствует о явной перспективности конструкционных легких бетонов для применения в современных конструктивных системах зданий и инженерных сооружений. В настоящее время это является одной из важнейших задач развития строительного комплекса страны.

(1) "Железобетон в XXI веке" , "Состояние и перспективы развития бетона и железобетона в России" , раздел 2. 5 (автор В. Н. Ярмаковский), "Легкие бетоны на пористых заполнителях". Н. , НИИЖБ, 2001.

(2) "Lightweight Aggregate Concrete. Codes and standards. State-of-art report prepared by Task Group 8. 1". CEB-FIP (fib), Stuttgart, 1999, коллектив авторов из 11 стран, в т. ч. от России - В. Н. Ярмаковский.

(3) "Lightweight Aggregate Concrete. Recommended extensions to Model Code 90, Guide. Identification of research needs, technical report. Case Studies, State-of-art report" , CEB-FIP (fib), Stuttgart, 2000, коллектив авторов из 11 стран, в т. ч. от России - В. Н. Ярмаковский.

(4) ГОСТ 25820-Z000 "Бетоны легкие. Технические условия".

(5) МГСН 4. 19-05 "Многофункциональные высотные здания и комплексы" , раздел 6 "Надземная часть конструкций" , коллектив авторов, в т. ч. В. Н. Ярмаковский.

(6) Ю. А. Матросов, В. Н. Ярмаковский. "Рекомендации по проектированию тепловой защиты и энергоэффективности высотных зданий" , Информационный сборник N2: "Новые материалы, конструкции, оборудование и технологии в строительном комплексе г. Москвы" , Центр новых строительных технологий. М" 2005 г.

- Фото 1. Правительственное здание "Tokyo City Hall" (Япония, 1991 г. ) высотой 243 м (48 этажей). Перекрытия выполнены из монолитного легкого бетона класса В15.

-Фото 2. Возведение монолитного несущего каркаса из легких бетонов на пористом шлаковом гравии Новолипецкого металлургического комбината и наружных стен с монолитной теплоизоляцией из полистиролбетона в несъемной опалубке, которой служит кирпичная кладка (строительство жилого здания в Воронеже).

-Фото 3. Бетонирование предварительно напряженных перекрытий из керамзитобетона класса В27. 5 (ОК = 25 см) с натяжением арматуры в построечных условиях (устройство легкой двухэтажной надстройки в реконструируемом здании, Москва).

Новости

Металлопластиковые двери Киев
Важной частью интерьера вашего дома являются межкомнатные двери. Они визуально изменяют комнату, создают гармонию и уют, Но нужно правильно выбрать двери, из – за качества дверей, во многом зависит ваш

Купить синтепон оптом от производителя
Так уж утроен человек, что обстановку, которая его постоянно окружает он всегда пытается украсить или разнообразить. Декоративные подушки на диван — прекрасная деталь, которая позволяет легко добавить

Предметная съемка
Как известно, на данный момент, предметная съемка действительно актуальна и популярна, она пользуется колоссальным успехом и спросом. Суть такого вида съемки в том, что здесь в процессе работы принято

Курсовую
Оторвемся от мечтаний и вспомним, как мы обычно делаем выбор в реальной жизни. Депрессия, метания от одного к другому, желание совсем не выбирать или просто подбросить монетку… Ремарка: Говорю, разумеется,

White fence
Для того чтобы обжаривать хлеб, приготовленный в хлебопечке, по утрам можно приобрести универсальный прибор – тостер, который нагревает его за счет спиралей, через которые проходит электричество. Дело

Фотограф профессиональный алматы
Знание правил и техники семейной фотографии является неотъемлемой частью фотографа. Потому что такие фотографии приходится делать довольно часто, например Вам предложили сделать фотографии  с какого-либо

Наливные полы
Материалы для наливных полов и технология работ в зависимости от назначения помещения имеет свои отличительные особенности. Устройство наливных полимерных полов производится там, где предусмотрена высокая

Зажимы для сосков и половых губ
Ответы на эти и другие вопросы содержаться в причинах вставания сосков и, как ни странно, в частоте повторений такой реакции. При этом следует быть особо внимательным к тому, что причины « женские»

Dota 2 mmr
Dota 2 – одна из самых популярных киберспортивных дисциплин. Каждый год ее разработчик и издатель, компания Valve, проводит турнир The International, на который приглашаются сильнейшие команды со всего

Мрия самолет
За посадкой самолета в западноавстралийском Перте наблюдали около 20 тысяч человек. Многие из любителей воздушного транспорта, специально прибывшие в этот регион, ночевали в автомобилях. На дорогах образовались

 

rss