Критерии плотности и удельного веса 1 м3 композиционного материала из бетона и стали

Во время проектирования конструкций, выборе грузоподъемных и ТС берут во внимание одну из очень важных параметров – плотность композиционного материала из бетона и стали. Методика расчета данного показателя проста, она дает возможность быстро получить результат и применить его как показала практика.

Виды и особенности композиционного материала из бетона и стали

Обыкновенный бетон отлично сопротивляется сжимающим нагрузкам, а растягивающие, изгибающие, крутящие напряжения (даже небольшие) он выдержит плохо. Полностью другие качества показывает композиционный материал из бетона и стали – декоративный камень, очень сильный прутьями из стали: растяжение воспринимают стержни из стали, а сжатие – бетонная составная часть.

Арматура из металла способна увеличить механическую стабильность и стойкость конструкции к трещинам на 200 %, увеличив таким образом сроки ее эксплуатации. Для одинакового распределения нагрузки прутья в теле ЖБИ размещают в виде трехмерного сетчатого каркаса с размерами ячейки 10-20 см. Порой в качестве поперечных связующих компонентов в нем применяют не отрезки арматуры, а более тонкую проволоку из стали.

В большинстве случаев возможность держать нагрузки определяет плотность ЖБИ. В зависимости от нее армированный композиционный материал из бетона и стали бывает нескольких типов:

• очень нелегкий – для наполнителей для него подбирают бариты, магнетиты, железные скрапы, гематиты, лимониты; плотность материала на основе композита выше 2500 кг/м3 (для гражданских построек очень тяжёлые разновидности не используют);
• нелегкий – с обыкновенными наполнителями в виде гранитного, известкового, щебня из гравия, вес куба – 1800-2500 кг;
• легкий – тот же нелегкий армированный, удельный вес бетонного состава (1800 кг/м3) уменьшается за счёт характеристик конструкции (в ЖБИ есть технологичные сквозные щели);
• легкий – он представлен разновидностями с ячеистой структурой (перлито-, керамзито-, полистиролбетон), которые тоже порой армируются; вес кубометра подобного материала в среднем составляет 500 кг.

Необходимо обращать свое внимание и на метод изготовления композиционного материала из бетона и стали. Во время использования вибрационных столов для уплотнения свежей смеси каждый ее куб получается тяжелее приблизительно на 100 кг.

Плотность и вес

Значение плотности бетонной части можно определить по простой методике. В большинстве случаев при создании смеси задается вес каждого ее компонента. Сложив данные показатели и исключив из суммы воду (она понемногу выветривается при застывании), получают искомую плотность. Для приблизительных расчетов пользуются справочными данными в зависимости от марки бетона для производства ЖБИ. Характеристики и область применения традиционного тяжёлого бетона приведены в таблице.

Бетон, марка	Средняя плотность, кг/м3	Использование
М200	2390	Напольная стяжка, отмостки, тротуарные дорожки, фундаменты ленточного типа для малых сооружений, лестницы, подпорные стены
М250	2397	Фундамент из монолитной плиты, отмостки, ограждения, лестницы, ненагружаемые перекрытия
М300	2407	Фундаменты монолитная плита, стены, плиты перекрытий
М350	2412	Все разновидности фундаментов, плиты перекрытия, колонны, балки, ригели, бассейны, взлетные полосы
М400	2420	Мосты, гидротехнические сооружения (в индивидуальном строительстве не применяется)

На вес 1 м3 бетона влияет и схема усиления. В это понятие входит диаметр армирующих стержней либо проволки, а еще расстояния между ними (шаг). Вес каркаса из металла в 1 м3 ЖБИ изделий невысокий: это видно из справочной таблицы:

Вид ЖБИ	Диаметр прутьев, мм	Шаг ячейки металлической сетки, см	Общаяя длина прутьев, м/м3	Общий вес стальных деталей*в кубометре композиционного материала из бетона и стали, кг
Отмостка строения, покрытие из бетона дорожек	8	20	16	6,5
Плитный и фундамент ленточного типа, горизонтальные плиты, опорные балки	12-16	18	16	14-25
Перекрытия, безопорные балки (консоли)	16-18	13	49	77-97
Несущие и ненесущие стены, колонны	14-18	13	48	59-97

*Удельный вес арматурной стали – 7850 кг/м3.

Зная критерии плотности бетонной и стальной части, несложно определить итоговую плотность конструкции из железобетона. Например приводится схема расчета для перекрытия, сделанного из бетона М350 с усилением из прутьев диаметром 18 мм. Во второй таблице берется общаяя длина стальных стержней – 49 м.

1. Определяется объем арматурин в 1 м3 композиционного материала из бетона и стали по формуле:

• D – диаметр прута (18 мм = 0,018 м);
• L – общаяя длина стержней (49 м).

После подстановки выходит: V_а= (3,14*0,018 2 /4)*49 = 0,012 м3.

2. Вычисляется объем компонента бетона, содержащий композиционный материал из бетона и стали: V_б = 1-V_а = 1-0,012 = 0,088 м3.

3. Масса арматуры вычисляется как творение ее объема на удельный вес стали: m_а = 7850 * 0.012 = 94.2 кг.

4. Масса объемной доли бетона составляет: m_б = 2412 * 0,988 = 2384 кг.

5. Суммируются масса арматуры и бетона: 94,2 + 2384 = 2476,2 кг.

Композиционный материал из бетона и стали при заданных условиях имеет плотность 2476,2 кг.

Зная, сколько весит 1 м3 ЖБИ, формируют общую массу конструкции, разложив ее если понадобится на составные детали. Аналогичные расчеты в первую очередь выполняют при проектировании сооружения: считают весовую нагрузку, чтобы узнать, удержит ли ее фундамент.

Удельный вес и общую массу ЖБИ было бы неплохо сосчитать при покупке материала для строительных работ, чтобы включить затраты на их приобретение и доставку в общую калькуляцию. При разборке конструкций из железобетона, исходя из веса разбираемых частей строения, определяется объем работ по демонтажу и вывозу мусора от строительных работ. В большинстве случаев расчет выполняют профессионалы специализированных сервисных компаний по результатам замеров. Сосчитать примерный вес мусора собственными силами большого труда не составит. Плотность ЖБИ изделий условно принимают за 2500 кг/м3 и умножают на объем – творение измеренных габаритов всех узлов. Итоговый тоннаж перемножается на тарифы за разборку, погрузку, перевозку, переработку соответствующих изделий.