Капитальное строительство по цене и скорости возведения каркасных технологий:

ЛЕГКИЕ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ


Семко Александр Владимирович
Заведующий кафедрой «Архитектура и городское строительство»
Полтавского национального технического университета им. Юрия Кондратюка,
доктор технических наук, профессор


Авраменко Юрий Александрович
Аспирант кафедры «Конструкции из металла, дерева и пластмасс»
Полтавского национального технического университета им. Юрия Кондратюка

Испытание легких бетонов и ЛСТК

 

Изложение основного материала

 

Предварительный подбор состава легкого бетона проводился экспериментально путем пропорционального введения легкого заполнителя: полистирола или керамзита. Зная влияние каждого из компонентов и их общее воздействие на свойства бетона, а также характеристики изделий и конструкций из него, возможно целенаправленно управлять ими на всех стадиях технологического процесса производства и эксплуатации, что является одной из главных задач на современном этапе развития строительства.


Исходя из того, что твердая фаза - матрица легкого бетона должна обеспечиваться, прежде всего, необходимая прочность, т.е. технологический процесс должен быть направлен на создание наиболее прочного межпорового материала. Поэтому для изготовления различных серий экспериментальных образцов были использованы материалы, приведенные в табл. 1.

 

В качестве вяжущего в серии Б1 использовался портландцемент марки М400, в сериях Б2, Б3 и Б4 – портландцемент марки М500, роль пористого заполнителя выполняли полистирол вспененный гранулированный (ПВГ) [7], керамзит (фракции 5-20 мм) с насыпной плотностью 450 кг/м3, не «жесткая» вода, кварцевый песок с модулем крупности 1,4 и жидкая воздухововлекающая добавка – смола древесная омыленная (СДО).


 

В рамках эксперимента для определения физико-механических свойств каждого состава бетона одновременно с соответствующими образцами было изготовлено и исследовано четыре комплекта стандартных бетонных кубиков (150×150×150) (рис. 1).


Образцы испытывались в возрасте 28-30 дней на приборе УИМ-5 и гидравлическом прессе ЗИМ-250. Испытание проводилось ступенями.


Загрузка осуществлялась до разрушения каждого из образцов. Продольные и поперечные деформации измерялись с помощью электротензорезисторов, которые размещались по четырем граням.

 

 

Важную роль в технологическом процессе играют условия и методы изготовления бетонной смеси, формование изделий и параметры тепловлажностных условий набора проектной прочности бетона.

При самомраспространенном расположении легких сферических тел при производстве рассмотренных легких бетонов объем пустот между гранулами составляет около 40%. Это свободное пространство заполняется цементом и песком.

Учитывая удельный вес цементного камня и различных типов заполнителей, становится видно, что плотность материала может составлять 743-1495 кг/м3, что в полной мере соответствует конструктивно-изоляционному назначению выбранных материалов (табл. 2).

Для уменьшения плотности полистиролбетона можно использовать метод «капсулирования» заполнителя. Крупнопористые бетоны, которые не имеют в своем составе мелкого заполнителя (песка) - яркий пример возможности получения утеплителя повышенного теплосбережения на основе компонентов, имеющих относительно высокую теплопроводность.

 

Цемент равномерным слоем распределяется по поверхности гранул вспененного полистирола, которые затем соединяются друг с другом. Полости между гранулами остаются незаполненными, что позволяет получать полистиролбетон плотностью около 260 кг/м3.

 

По результатам расчетов были определены прочность бетонных образцов, построен график зависимости разрушающей нагрузки от удельного веса (рис. 3) и определен коэффициент вариации, значения которого меняются от 3,59 до 12,04, что свидетельствует об улучшении технологии производства и повышения качества бетона.

 

Такое расхождение объясняется изменчивостью геометрических размеров контрольных образцов (изменчивость площади опорных граней кубиков).

 

В рамках экспериментального исследования также были проведены испытания на сжатие 10 коротких стоек, изготовленных из одиночных тонкостенных холоднокатаных С-образных профилей и заполненных соответствующими легкими бетонами.

Испытание проводилось на гидравлическом прессе ЗИМ-250. Экспериментальные образцы испытывались по схеме шарнирно опертой с обоих концов стойки, загруженной сосредоточенной силой (рис. 5).

 

Характер работы образцов под нагрузкой можно разделить на несколько этапов:


 при нагрузке около 60-70% от разрушающей происходило локальное выпучивание стенки экспериментальных образцов посередине высоты 
образца. Потеря устойчивости имела упругий характер, и при разгрузке наблюдались обратные деформации;


 при нагрузке более 90% от предельной наблюдались появления мест потери местной устойчивости на пластинчатых элементах стенки, полок и кромковых ребер жесткости. Количество участков, на которых происходила потеря местной устойчивости, не превышало трех по высоте элемента;

Средний коэффициент увеличения прочности для серии СБ-200-1 составляет 1,004, что в полной мере отвечает тепло- и звукоизоляционным свойствам полученных образцов. Прирост в 6,3 и 26,0%, для образцов серий СБ-200-2 и СБ-200-3 соответственно может характеризовать как материал как легкий конструктивно-изоляционный. Увеличение несущей способности на 30% в случае с СБ-200-4 дает небольшое преимущество по сравнению с удельным весом материала.


Для дальнейших исследований нами были спроектированы и изготовлены легкие сталежелезобетонные конструкции, удельный вес которых не превышает 1000 кг/м3 позволяющие воспринимать значительные нагрузки, увеличивая несущую способность сжатых и изогнутых элементов, дающие возможность эффективно использовать физико-механические свойства материалов и экономить цемент и сталь.

 

Сочетание ЛСТК и легкого бетона позволит улучшить теплотехнические и акустические показатели, повысить скорость строительства, а также значительно снизить нагрузку на фундамент и решить вопрос возведения зданий в сейсмических районах.

Выводы:

 

В результате экспериментально-теоретических исследований было выявлено, что прочностные и деформативные характеристики полученного полистиролбетона удовлетворяют практически любым требованиям для производства сталежелезобетона из ЛСТК.

Используя полистиролбетон в качестве конструктивного элемента в комплексных конструкциях, а также теплоизоляции и шумоизоляции, значительно уменьшается нагрузка на конструктивные элементы здания, что приводит к уменьшению размеров последних, т.е. непосредственно влияет на скорость и стоимость строительства в целом.

По нашему мнению, наиболее оптимальным является использование легкого бетона удельным весом 9 кН/м3, который способен выдерживать нагрузку около 3,5 МПа.

 

Семко Александр Владимирович
Заведующий кафедрой «Архитектура и городское строительство»
Полтавского национального технического университета им. Юрия Кондратюка,


Доктор технических наук, профессор
Авраменко Юрий Александрович


Аспирант кафедры «Конструкции из металла, дерева и пластмасс»
Полтавского национального технического университета им. Юрия Кондратюка

Библиографический список

 

1. Астахов И.В. Пространственная устойчивость элементов конструкций из холодногнутых профилей: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: спец. 05.23.01 / И.В. Астахов. – СПб.: СПГАСУ, 2006. – 24 с.


2. Лагун Ю.И. Экспериментальные исследования поведения тонкостенных холодногнутых профилей под нагрузкой / Лагун Ю.И., Лешкевич О.Н., Новиков В.Е., Чубрик А.П. // Современные металлические и деревянные конструкции (нормирование, проектирование и строительство): Сб. науч. тр. Междунар. симпоз., г.Брест, 15-18 июня 2009 г. – Брест: ОАО «Брестская типография», 2009. – С. 148-153.


3. Yu W.-W. Cold-Formed Steel Design: third edition / Yu. W.-W. – New York: John Wiley & Sons Inc., 2000. – 645 pр.


4. Рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу конструкций каркаса малоэтажных зданий и мансард из холодногнутых 
стальных оцинкованных профилей. – М.: ЦНИИПСК, 2006. – 69 с.


5. Clarke J.L. Structural Lightweight Aggregate Concrete. / Clarke J.L. –Taylor & Francis E-Libory, 2005. – 128 pр.


6. Vogdt F. Conceptual and structural design of building made of lightweight and infra-lightweight concretes. / Vogdt F., Schlaich M., Hillemeir B. // Berlin, 2010.  105 pр.


7. ГОСТ Р 51263-99. Полистиролбетон. Технические условия. – М.: Госстрой России, 1999. – 10 с.


8. Дорф В.А. Высокопрочный керамзитобетон / В.А. Дорф, В.Г. Довжик.– М.: ЦНИИТЭСтром, 1968. – 60 с.

 

P.S. Блок или монолит?

Многие спрашивают - "какая разница?"

 

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К.Аммосова»

Инженерно-технический институт

 

Посельский Ф.Ф

Заведующий кафедрой строительных конструкций и проектирования инженерно-технического института СВФУ им. М.К. Аммосова

 

Материалы тепловизионных съемок - 

Республика Саха(Якутия): 2-эт. жилой дом по , ул. Строда, 34

 

Конструктивная схема дома – несущие стены из пенобетонного блока, толщиной 300мм, оштукатуренного и покрашенного с наружной и внутренней стороны. Фундамент ленточный бетонный уложенный на песчано-гравийную подушку. Покрытие кровли выполнено из металлочерепицы. Внутренние стеновые перегородки отстутствуют.

 

 

 

 

 

Выявлены утечки тепла через стыки стеновой конструкции с кровельными элементами здания в виде отдельных изолированных участков по всему контуру кровли ввиду некачественной теплоизоляцией стыков .

• По всей наружной поверхности ограждающих конструкций виден выход теплового потока, через стыки между пенобетонными блоками заполненные строительным раствором не имеющим теплоизолирующих характеристик. При внутренней съемке:

• Обнаружены области с тепловой аномалией на поверхности угловых соединений стен, имеющие низкую температуру на поверхности, вследствие наличия инфильтрационных процессов через дефекты в швах или недостаточной теплоизоляции.

• Количественный анализ аномалий показал их несоответствие допустимым параметрам. Температуры на поверхности стен достигают отметки, ниже температуры точки росы. Необходимы дополнительное утепление стен, заделка стыков и другие мероприятия

2-хэт. жилой дом мансардного типа 

с. Аппаны Намского района по ул. И. Винокурова, 27.

 

Стеновое ограждение жилых домов состоит из  каркаса с теплоизоляцией из монолитного пенобетона с двухсторонней несъемной опалубкой из СМЛ толщиной 10 мм. В качестве теплоизоляционного материала использован монолитный пенобетон плотностью 300 кг/м3 толщиной 200 мм и пенополистирол ПСБ-с плотностью 25 кг/м3 , толщиной 100 мм. Внутренние стеновые перегородки выполнены из алюминиевых легких каркасов и обшиты с двух сторон плитами ГКЛ, толщиной 9 мм. Чердачное перекрытие над 2 этажом каркасное, теплоизоляция из минераловатных плит плотностью 125 кг/м3 толщиной 150 мм и утеплителя «Изовер» толщиной 50 мм. Окна – оконный блок из ПВХ профилей, с двухкамерным стеклопакетом ГОСТ 30674-9..

 

Явных утечек тепла через ограждающие конструкции вследствие строительных дефектов не обнаружено; При внутренней съемке: выявленные зоны с пониженной температурой в угловых соединениях стеновых конструкций, и соединениях с цокольным перекрытием соответствуют допустимым параметрам. Температуры на поверхности стен за расчетный отопительный период не снижаются до температуры точки росы. Параметры внутреннего воздуха отвечают нормам.

Выводы по результатам тепловизионных съемок

По малоэтажному домостроению:

 

• Выявлен ряд нарушений тепловой защиты строительных конструкций в части некачественной заделки и теплоизоляции угловых соединений наружных стен, стыков между кровельными и стеновыми элементами. • Выявлены потери тепла при недостаточной теплоизоляции стеновых конструкций, не отвечающей нормам тепловой защиты здания.

• Имеются зоны инфильтрации наружного воздуха через теплопроводные включения в местах присутствия строительных конструкций (каркас, крепежные элементы) и технологических элементов (кабеля, трубопроводы).

• Имеются тепловые потери через стыки строительных материалов (деревянный брус, пеноблок). • Выявлены зоны инфильтрации наружного воздуха через цокольные перекрытия в местах соединения со строительными конструкциями: колонн, стен, перегородок итд.

• Наибольшие потери тепла и несоответствие требуемым параметрам тепловой защиты наблюдаются у жилых домов из деревянного бруса, деревянных каркасных домов, пенобетонных блоков.

Из рассмотренных типов жилых домов оптимальной и отвечающей требованиям по тепловой защите зданий являются дома из монолитного пенобетона и каменные дома с наружными штукатурными слоями, ЛСТК, МХМ

Проверьте на подлинность Ваш сертификат

Нажимая на кнопку, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности