Удельный вес железобетона кг м3: удельный вес основных разновидностей, объемная масса 1 м3

Содержание

удельный вес основных разновидностей, объемная масса 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:

  1. 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.
  2. Следующая разновидность имеет чуть меньшую плотность в 2200 кг/м3. В качестве заполнителей используется гравий или щебень.
  3. 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.
  4. 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.

Расчетная марка бетонаМарка цементаПриблизительная масса цемента на 1 кубометр бетона, кгКоличество упаковок по 50 кг цемента на 1 м³ бетона, шт.
М 150М 3002605,2
М 200М 3002905,8
М 4002505,0
М 5002205,4
М 250М 3003406,8
М 4003006,0
М 5002505,0
М 300М 4003507,0
М 5003006,0
М 400М 4004008,0
М 5003306,6

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.

Разновидность бетона с точки зрения заполнителяУдельный вес 1 м³, кг
Особо тяжелый железобетон2500
Бетон с гравием или щебнем2400
Туфобетон1200−1600
Пемзобетон800−1600
Бетон с вулканическим шлаком800−1600
Керамзитобетон с керамзитовым песком500−1800
Керамзитобетон с кварцевым песком800−1200
Керамзитобетон с перлитовым песком800−1000
Шунгизитобетон100−1400
Перлитобетон600−1200
Термозитобетон1000−1800
Шлакопемзопенобетон800−1600
Бетон с гранулированным доменным шлаком1200−1800
Аглопоритобетоны с топливными шлаками1000−1800
Бетон на зольном гравии1000−1400
Пенозолобетон и газозолобетон800−1200
Газобетон и газосиликат, пенобетон и пеносиликат300−1000
Вермикулитобетон300−800

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.

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.

среднее значение и удельный вес

Каждый опытный строитель хоть раз в работе сталкивался с материалом железобетон и знает его главные достоинства: прочность, износоустойчивость, долгий срок годности. Железобетон — искусственный стройматериал, созданный путем смешивания бетона и стали. Эти компоненты сами по себе тяжелые, а при сочетании создают еще более массивные конструкции, вес которых нужно обязательно учитывать при планировании строительства. Зная эту величину, можно рассчитать, сколько тепла будет отдавать монолит, нагрузку на фундамент, объем работ и оценить стоимость закупки и доставки материалов.

Чем отличается фактическая плотность от реальной?

Между расчетами плотности материала и ее реальным значением существует разница. Она объясняется тем, что во время заливки сборных или монолитных бетонных конструкций в них попадает воздух, образуя внутри полости различных размеров. Избавиться от них можно, используя метод уплотнения материала с помощью вибропрессования. Качество при этом улучшится, но небольшое количество воздуха (около 1 %) все же останется в железобетоне. Это не повлияет на прочность готового изделия.

Вернуться к оглавлению

Значения средней плотности

Зная значение плотности железобетона, вы сможете эффективно его эксплуатировать. Данный показатель зависит не только от технологии изготовления смеси, но также от применения специальных наполнителей: пемза, туф, металлическая стружка и т.п. Тип наполнителя определяет, к какому виду по плотности относится бетон. Выделяют несколько разновидностей:

  • особо легкие;
  • особо тяжелые;
  • легкие;
  • тяжелые.

Значение плотности в зависимости от вида может колебаться от 1600 до 2500 кг на 1м3.

Значение средней плотности зависит от использования вибропрессования при укладке. Если вы хотите повысить этот показатель, нужно снизить соотношение воды и цемента в железобетоне. Это увеличит отношение массы вещества к его объему, и работать с таким материалом будет тяжело. Поэтому одновременно нужно использовать вибрационный уплотнитель.

Если раствор просто заливается, а потом сам по себе затвердевает со временем, он не будет отличаться высокой плотностью. Например, средняя плотность тяжелого отвибрированного железобетона составляет 2500 кг на 1 м3, а при укладке бетонной смеси без вибрирования — 2400 кг на 1 м3.

Вернуться к оглавлению

Удельный вес

Конструкции из материала подвергаются постоянному напряжению и сжатию, поэтому их укрепляют армированием — установкой металлических прутьев из стали. В зависимости от типа будущего сооружения, необходимого уровня прочности применяют различное число прутов с разной величиной сечения. Содержание стали в 1 м3 бетонной смеси не должно превышать 300 кг.

Самый популярный класс арматуры АII имеет плотность 7800 на 1м3, что в несколько раз превышает вес бетонной смеси. Чтобы посчитать, сколько весит куб железобетона, нужно суммировать общую массу бетонного раствора в 1 м3, вес стальных прутьев, а затем отнять вес бетона, который вытеснен арматурой. Плотность напрямую зависит от веса: чем больше объемный вес железобетона, тем стройматериал плотнее.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Вес и плотность железобетона — важные характеристики, которыми не стоит пренебрегать при проектировании здания. Правильные расчеты уберегут железобетонные изделия от перенагрузки и увеличат их срок эксплуатации.

Еще весу железобетона стоит уделить внимание при разборке железобетонной конструкции, когда требуется знать, сколько будет мусора (его масса) для вывоза. В таком случае объемный вес приравнивают к 2500 кг на 1 м3 и умножают на размеры здания.

Плотность железобетона, удельный вес в 1 м3, характеристики разных марок

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.

Оглавление:

  1. Разновидности ЖБИ
  2. Для чего нужно армирование?
  3. Расчет плотности
  4. Масса железобетона

Виды железобетона

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/м3 им обеспечивают магнетитовые, лимонитовые, баритовые и прочие тяжелые заполнители. В гражданском строительстве не применяются.

2. Тяжелые – плотность от 2200 кг/м3 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 м3.

4. Легкие – удельный вес от 500 кг/м3 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/м3.

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.

Плотность ж/б

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:

МаркаМ200М250М300М350М400
Плотность, кг/м32385-24002390-24052400-24152405-24202410-2430

На вес 1 м3 ЖБИ влияет и выбранная схема армирования. Здесь свою роль играет количество прутьев в теле железобетона и их сечение. Эти параметры позволяют узнать внутренний объем, который занимает стальная арматура, а затем рассчитать ее массу.

В зависимости от формы и назначения конструкции из железобетона, применяют стержни разного диаметра и укладывают их с определенным шагом. Для определения плотности ЖБИ особая точность не нужна, поэтому количество арматуры в кубе железобетона можно взять ориентировочно из таблицы:

Вид изделияДиаметр арматуры ммРазмер ячейки сетки ммОбщая длина в 1 м3 железобетона, мПлотность стали, кг/м3Масса, кг
Отмостка, бетонные дорожки82001678506,3
Горизонтальные плиты, балки с опорой, фундамент12 – 161801614,2 – 25,2
Плиты перекрытия, консольные балки16 – 181304977,3 – 97,8
Колонны, вертикальные стены14 – 181304959,2 – 97,8

Расчет массы

Когда известно количество внутренней арматуры и все показатели плотности, несложно определить вес 1 м3 железобетона. Из куба вычитаем средний объем, занятый стальными стержнями, чтобы получить объем самого бетона. После этого останется только перемножить цифры на удельный вес для каждого материала и сложить результаты.

Пример:

Ленточный фундамент из бетона марки М300 усиливается стержнями диаметром 16 мм. Объем, который займет арматура в кубе железобетона:

  • π·r2·L = 3,14·(0,008)2·16 = 0,003 м3;
  • остальные 0,997 м3 – это чистый бетон.

Тогда масса арматурных прутьев составит 0,003х7850 = 23,6 кг, а бетона 0,997х2400 = 2392,8 кг. Суммируем значения и получаем искомую плотность железобетона: 23,6 + 2392,8 = 2416 кг/м3.

Такие расчеты необходимо производить на стадии проектирования нагрузок на фундамент еще до начала строительства.

Еще один случай, когда требуется знать удельный вес железобетонных конструкций, это снос здания с последующим вывозом строительного мусора. Специалисты компаний, оказывающих подобные услуги, высылают своих замерщиков на объект, чтобы оценить объемы предстоящих работ. Но приблизительные вычисления можно сделать и самому, если вооружиться рулеткой и калькулятором.

Объемный вес для конструкций из железобетона в этих случаях принимается равным 2500 кг/м3 и умножается на данные замеров. Полученный тоннаж мусора и нужно будет оплатить, то есть рассчитаться за демонтаж, погрузку, вывоз автотранспортом и утилизацию.

Плотность железобетона в кг/м3, расчет веса, таблица, фото и видео

Железобетон представляет собой сочетание бетона и стали, обладает уникальными свойствами. Благодаря своей прочности, долговечности, надежности он нашел широкое применение в строительной сфере. При проектировании учитываются многие его технические характеристики, одной из которых является объемный вес. Значение этой величины требуется для расчета нагрузки на основание определения теплопотерь монолита, трудоемкости работ. Учитывается при оценке расходов на закупку и доставку нужного количества материала.

Оглавление:

  1. Какие виды железобетона существуют?
  2. Плотность
  3. Расчет удельного веса

Объемный вес напрямую связан с плотностью. Чем выше значение этого показателя, тем больше плотность бетонного камня. Зависит он и от наполнителей: оказывают влияние такие их характеристики, как плотность, степень пузырькового заполнения. К тому же, прочность продукта формируется под действием марки цемента.

Разновидности

Выделяют несколько типов железобетона в зависимости от его плотности:

1. Особо тяжелые (более 2500 кг/м3). Применяются магнетиты, бариты, гематиты, металлические скрапы.

2. Тяжелые (от 1800 до 2500 кг/м3). Наполнителями этой марки служат щебень и гравий.

3. Легкие (от 500 до 1800 кг/м3): песок, перлит, керамзит, арболит и другие компоненты. К данному типу относятся пенобетон и газобетон.

4. Особо легкие (менее 500 кг/м3).

В зависимости от плотности различается область использования материала. Более легкие марки подходят для теплоизоляции. Облегченные применяются в качестве готовых блоков. Тяжелый бетон незаменим при закладке фундаментов, строительстве монолитных конструкций. Особо тяжелые составы требуются на ответственных участках бронеколпаков, возведения других защитных объектов. Они хорошо препятствуют радиоактивному излучению.

Фактическая и расчетная плотность

В большинстве случаев фактическая плотность железобетона отличается от расчетного значения величины. Причиной этого является технология его изготовления. При возведении монолитных или сборных сооружений в состав смеси попадает воздух, что приводит к образованию в бетонном растворе различного размера каверн. Для повышения качества конечного продукта и его уплотнения применяется вибропрессование. Обозначенные выше параметры объемного веса справедливы, если при производстве использовался этот метод.

На практике данная технология может не подходить по определенным причинам. При строительстве конструкций заливается готовый раствор, который впоследствии затвердевает. Плотность при таком типе монтажа железобетона снижается в среднем на 100-150 кг/м3.

Удельный вес железобетона

Следует учесть, что показатели объемного веса соответствуют чистой массе бетона. Но для сохранения эксплуатационных характеристик в условиях постоянного действия сил сжатия и растяжения его укрепляют металлическим каркасом. Он представляет собой пространственную рамку из сваренных стальных прутков. В процессе производства железобетонных конструкций раствор прочно соединяется с арматурой, создавая целостный материал. На плотность будет влиять число и сечение прутьев, а также способ их укладки.

Для упрочнения используются различные виды арматуры, часто применяется класс AIII. В зависимости от необходимой прочности определяется количество стальных прутков для укладки. В 1 м3 железобетона может содержаться от 70 до 320 кг арматуры.

Для расчета удельного веса готового продукта следует определить объем, занимаемый стальными прутками. Затем вычесть массу бетона, которая способна занять его. К полученной величине добавить массу арматурного прутка. При возникновении сложностей можно сложить составляющие компоненты за вычетом испаряющейся воды.

Плотность железобетона и его удельный вес, характеристики, методика расчета

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.

Оглавление:

  1. Классификация смесей
  2. Армирование, масса и плотность
  3. Правила расчета

Виды бетона

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.

Расчеты

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.


 

Вес материалов насыпной объемный и удельный значения (Таблица)

Название материала и характеристика его укладкиОбъемный, насыпной и удельный вес материалов в кг/м3
А 
Агломерат железной руды, φ=45°1700—2000
Аглопорит: щебень300—700
песок500—1100
Аминопласт1450—1500
Антрацит: кусковой крупный1500—1600
в мелких кусках700—950
Апатит — горная порода, сырье для фосфатных удобрении2000—3200
Апатитовый концентрат, φ=35÷37°1700—2050
Асбест в засыпке300—800
Асбестит в изоляционной массе 70% асбеста, 30% каолина900—1000
Асбестобетон2100
Асбестобумага, асбест с наполнителем (каолин и др.), δ = 0,2÷1,5 мм800—900
Асбестовойлок, δ = 5÷50 мм200—300
Асбесто-диатомовая масса с известью (Диатомит 65—70%, асбест 22—27%, «известь 6—8%)450—500
Асбесто-магнезиальная масса (магнезит 85%, асбест 15%)450—500
Асбозурит — смесь диатома с асбестом500—800
Асбокартон, δ = 1 ÷6 мм900—1250
Асбофанера: жесткая1700—1900
мягкая1400
Асбошифер1700—2100
Асфальтовая мастика1100
Асфальтовая масса1100—1500
Асфальт: литой1500
прессованный2000
в полах и стяжках1800
Асфальтобетон2000—2450
Б 
Баббит: в кусках, литейный бой3500—4200
в ящиках и слитках3500—4200
Бакелит, пресс-порошок1,35—1,4 *
Балласт: гравийный1000
песчаный1500
щебеночный2000
Барин сернокислый в мешках580—650
Барит (тяжелый шпат BaSO4): в виде мелкой и крупной, до 5 мм, крошки2400
пылевидный, сито 400 отв/см22000
Батареи и элементы гальванические в ящиках580—730
Бекон в ящиках, кипах440—550
Белье разное в ящиках, пачках180—250
Бемит (кровельный материал), бумага, канифоль, битум, δ = 5 мм570
Бензин: в бочках450—650
в бидонах500—700
Береза: воздушно-сухая, W=10÷18%600—700
сырая, W>23%700
в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях700
в свежесрубленном состоянии880—1000
пропитанная700
Бетой легкий на: гранулированных шлаках1100—1200
керамзите500—1800
коксе1200
котельном шлаке1350—1450
пемзовом щебне800—1400
Бетон крупнопористый беспесчаный1000—1900
» кислотоупорный2150—2500
» огнеупорный1450—1750
Бетон обычный на: гравии или щебне из естественного камня вибрированный или центрифугированный2300—2500
Бетон обычный на: гравии или щебне из естественного камня невибрированный2200—2300
Бетон обычный на: песчанике2100—2500
Бетонная смесь с гравием навалом2000—2400
Бетон особо тяжелый: лимонитовый2800—3000
магнетитовый2800—4000
баритовый3300—3600
на чугунной дроби, d = 0,8÷2 мм3500—3900
на чугунном скрапе3700—5000
Бетон рентгенозащитный на: естественном кусковом барите3000—3100
пылевидном барите2500—2600
Битум жидкий1080—1100
Битум №5970
Битумные мастики1350—1890
Битумоперлят, состав на 1 м3: перлитового песка 1,75 м3, битума 120—160 кг350
Бланки разные в кипах550—700
Блоки известково-песчаные1450—1600
Бобы навалом, φ = 25÷32°400—800
Бобы в мешках570—650
Бокситовые изделия (огнеупоры)3100—3300
Болты стальные: навалом1430—1670
в ящиках1430—3230
Бордюрный камень из твердых пород2000—2300
Брезент в тюках380—450
Брикеты угольные1000—1100
Бронза7500—8800
Бронза безоловянистая8200
Бронза оловяннстая8900
Брусника в ящиках, решетах300—350
Брюква навалом650—850
Брусья мостовые пропитанные900
Бук: воздушно-сухой, W=10÷18%600—700
в свежесрубленном состоянии970—1000
в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях700
пропитанный700
Бумага в рулонах400—550
в кипах650—770
в ящиках500—650
асбестовая700—900
чертежная (ватман)1500
Бура порошкообразная в бочонках, бочках, ящиках600—700
Бутылки пустые в корзинах, ящиках350—420
Бут: из твердых пород камня в штабеле1600—1800
известняк, камни 0,1—0,02 м3, в штабеле1300—600
песчаник, камни 0,1—0,02 м3, в штабеле1400—1600
В 
Вагонка (деревянная рейка)600
Вата и ватин: в кипах130—200
прессованные в тюках650—850
Вата минеральная (шлаковая шерсть без включений)100—150
Веревки и изделия из них в связках и без упаковки280—440
Вермикулит вспученный100—300
Вермикулитобетон250—1200
Вика йсемя) насыпью700—850
Вина, ликеры в ящиках и бочках480—550
Винипласт1,35—1,4 *
Виннпор (жесткий) термоизоляционный материал200
Виноград в ящиках500
Вода минеральная, фруктовая и др. в бутылках, в ящиках440—590
Водка в бутылках, в ящиках440—590
Войлок: минеральный (минеральная шерсть) на вяжущем250—300
обыкновенный из шерстяных отходов100—300
обыкновенный строительный непрессованный в кипах300
в тюках500
Волокно: ацетатное (ацетилцеллюлоза)1,3—1,35 *
вискозное (гидроцеллюлоза)1,5—1,54 *
джутовое пепрессованное в кипах300—620
джутовое прессованное в тюках700—840
конопляное в тюках640—860
капрон (ноликапролактам)1,14 *
лавсан (полиэтилентерефталат)1,38 *
льняное и тюках300
нитрон (полиакрилнитрил)1,16—1,3 *
энант (полиэнантолактам)1,14 *
Ворвань: t=15°С900—930
в бочках670
Воск пчелиный: в брусках, мешках, ящиках950
в брусках, мешках, ящиках430—540
Вяз: в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях700
в свежесрубленном состоянии1000
Г 
Газы сжиженные в баллонах580—610
Газобетон цементный сухой: термоизоляционный400—700
конструкционный1100—1200
Газобетон: цементно-пемзовый, сухой, термоизоляционный300—650
цементо-шлаковый, сухой, на гранулированных легких шлаках450—650
цементно-шлаковый, сухом, при нормальных условиях твердения600—1000
Газогипс400—600
Галалит на основе казеина в плитах, δ = 9 мм1250
Галька1800—1900
Гвозди в ящиках770—1100
Гипс: кусковой, крупнее 100 мм, φ = 30°1400—1450
кусковой, мельче 100 мм, φ = 40°1330—1350
размолотый двуводный рыхлонасыпанный600—800
строительный молотый в рыхлом состоянии650—1100
строительный молотый в уплотненном состоянии, φ = 30°1250—1450
Гипс формовочный навалом650—850
Гипсобетон на: котельном шлаке1300
доменном гранулированном шлаке1000
Гипс литой в изделиях1000—1200
Гипсолит, плиты (без упаковки)1400—1620
Глина сухая в порошке900
Глинобитная масса в стенах2000
Глина: ввиде теста средней пластичности1450
с котельным шлаком (глины 30 — 40%, шлака 60 -70%)1000—1100
огнеупорная молотая1300—1400
шамотная1800
Глицерин в барабанах550—620
Глюкоза в ящиках550—800
Горбыль (обапол) навалом500—700
Горох, φ = 25°600—1000
Граб: в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях700—740
в свежесрубленном состоянии990—1000
Гравий, φ = 30°1800—2000
Гранит: дробленый (крошка)1200
в кусках1500
Графит; в бочках, ящиках650—720
в изделиях1380—1570
порошкообразный440—450
Графит, пропитанный феноло-формальдегидной смолой (игурит)1500—1860
Гречиха необрушенная, φ = 28—30°550—700
Грунт: в насыпях1600—1800
илистый сухой1600
илистый мокрый1700
лёссовидный1800
мергелистый сухой1700
мергелистый мокрый2000
Груша, древесина воздушпо-сухая730
Гудрон930—1000
Губка прессованная в кипах200—250
Д 
Датолитовый концентрат1500 *; 1720
Декстрин в мешках500—550
Джут: (отбросы) навалом160—190
прессованный, в кипах380—460
Дельта-древесина березовая, фанера на феноло-формальдегиднон смоле1150—1400
Дерн1300—1400
Диатомит; и рыхлом состоянии, в порошке300—700
комовый1350
Динас в огнеупорных изделиях1700—1900
Доломит: в кусках, φ = 40°1350—1800
каустический размолотый в рыхлом состоянии1080—1100
Дрань в пачках300—350
Дрова березовые: сухие500
сырые650
Дрова хвойных пород: сухие350—450
сырые500
Дрожжи в ящиках750—820
Дуб: воздушно-сухой, W=10÷18%700—800
свежесрубленный1000—1030
в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях700
пропитанный800—900
Дыни навалом450—550
Е 
Ель; воздушно-сухая, W=10÷18%450—500
в свежесрубленном состоянии800—850
в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях500
пропитанная700
Ж 
Железобетон на: известняковом щебне вибрированный2450
известняковом щебне невибрированный2350
керамзите1500—1800
пемзе1100—1500
гравии или щебне из естественного камня твердых пород невибрированный2400—2500
гравии или щебне из естественного камня твердых пород вибрированный2550-2650
Железо: двусернистое (пирит) FeS2 в плотном теле4950—5000
листовое кровельное в пачках3000—4500
сернокислое закисное FeSO43300
Жесть белая в ящиках3350—3670
Жмыхи хлопковые в тюках780—850
Желуди в мешках470—520
Жом сухой навалом200—260
З 
Засыпка из: керамзита500—900
трепела600
пемзы и туфа400—600
мелкого строительного мусора1100
Засыпка: песчаная из гидрофобного песка1500
торфяная150
шлаковая700—1000
Земля растительная: сухая в плотном теле, φ = 40°1300—1500
естественной влажности в плотном теле, φ = 45°1600—1800
сухая, в отвале1200
Зола: сухая400—600
влажная700—900
горючих сланцев600—750
древесного топлива450—700
коксовая750
И 
Известняк: в пассированных блоках2200
дробленый, φ = 35°1400—1600
молотый900—1100
пористый2000—2100
плотный2400—2900
мраморовиднын2600—2800
ракушечник1000—1800
бакинский1500—1800
керченский1200—1500
молдавский 1500—1600
одесский, крымский, северокавказский1000—1300
Известь гашеная (пушенка): и рыхлом состоянии150—550
в утрясенном состоянии, φ = 35°600—800
Известь гашеная в тесте, W = 50%1200—1400
Известь негашеная: молотая в рыхлом состоянии700—800
молотая в утрясенном состоянии1100—1200
комовая, φ = 35°700—1300
Известь хлорная и порошке600—830
Изразцы в пачках1450—1650
Ильм: в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях690—700
в свежесрубленном состоянии930—1000
Инструмент столярный, слесарный и прочий в ящиках450
К 
Казеин: в мешках250—350
в бочках, ящиках320—550
Какао-бобы в мешках250—340
Калин хлористый насыпью850—980
Кальций сернокислый CaSO42,95 *
Камень: булыжный навалом1800
гранит в глыбах, навалом2500—2700
диабаз в глыбах, навалом2200—2800
ракушечник навалом1100—1400
туфовый навалом1000—1200
Камни бетонные пустотелые на: щебне1100—1900
шлаке800—1600
Камни бетонные сплошные тяжелые на: гравии или щебне тяжелых пород2100—2400
кирпичном или известняковом щебне1800—2100
Камни: гипсобетонные1100—1500
глинобеточшые1900
керамические пустотелые с вертикальными пустотами1100—1400
Камыш рубленый175—200
Камышит: в плитах, машинная прессовка310
в матах, ручная прессовка190
Канаты в бухтах240—360
Канифоль в бочках550—670
Каолин в порошке520
Капуста навалам550
Карбид кальция в барабанах850—970
Карборундовые изделия, огнеупоры2000—2600
Картон: обыкновенный700—800
плотный1000
бумажный волнистый150
Картофель насыпью, φ = 30°700—750
Каучук в ящиках380—480
Кварц: дробленый1450—1600
пылевидный (маршалит, «Урал»)960— 1500
Кедр: воздушно-сухой450—500
в свежесрубленном состоянии850—880
в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях500
пропитанный550—700
Керамзит250—1200
Кирпич асбозуритовый900
Кирпич глиняный: пористый1100
полусухого прессования1800—2000
пластического прессования1700—1900
железняк1800
пустотелый полусухого прессовании1400—1500
пустотелый пластического прессования1250—1450
Кирпич: динасовый1800—2000
кислотоупорный2400—2600
легковесный трелольный700—1400
магнезитовый2560—2600
саманный1600
силикатный1600—2000
сырцовый1700—1800
шамотный1800—2000
хромомагиезиальный высокоогнеупорный2800
Кладка: бутобетонная2200—2300
бутовая из мягкого известняка1970—2000
бутовая из плотного известняка2200—2300
бутовая из песчаника2200—2300
из шлакобетонных сплошных камней1420—600
из шлакобетонных пустотелых камней (пустотность 35%)1300—1415
из глиняного кирпича на цементном растворе1600—1900
из огнеупорного шамотного кирпича1800—2000
из пористого кирпича1100—1500
из пустотелого кирпича1000—1450
из силикатного кирпича1800—1900
тесовая из гранита2700
тесовая из известняка2500—2600
тесовая из песчаника2300—2600
Клевер350
Клей конторский, бутылки ящиках600
Клей столярный в ящиках250
Клен: в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях700
в свежесрубленном состоянии1000
Клепка-паркет буковая550
Книги в ящиках, кипах430—500
Кожа искусственная в рулонах1300
Кокс: газовый, φ = 40°360—500
доменной насыпью, φ = 45°400—500
мелочь1000—1400
рудничный380—530
торфяной275—400
Колбасные изделия в деревянных ящиках500
Кольца керамические насадочные, гладкие: 26х25х3 и 50х40х5 мм535 и 530
100х100х10, 120х120х12, 150х150×15 мм590
Кольца фарфоровые насадочные гладкие 8Х8Х1,5 мм600
Комбикормы рассыпные500
Консервы мясные, рыбные и прочие в ящиках800
Кора: древесная (без упаковки)270—360
дубовая (в кипах)500—600
Костра100—200
Кость-парсика: воздушно-сухая, сырье для производства суперфосфата815
сырая880
Кофе: поджаренный, в ящиках320—400
в зернах насыпью, φ = 30°750
в зернах сырой, в мешках440—670
молотый, в ящиках420—500
Краски и красители: разные, сухие в банках, бочках, барабанах, ящиках500—650
жидкие (масляные, эмалевые, лаки) в бочках, барабанах, ящиках, банках, банки в ящиках550—800
Крахмал: фасованный в ящиках300—400
фасованный в мешках590—750
Креозот в бутылках в корзинах520—600
Крупа: гречневая720
овсяная, φ = 40°600—645
перловая810—830
пшенная, 1-го сорта825
рисовая830
ячневая670
манная в мешках590—630
овсяная в мешках350—400
ячневая в мешках480—610
Ксилолит (магнолит)1000—1800
Кудель: непрессованная в кипах150—200
прессованная в кипах590—620
Кукуруза в зерне насыпью, φ = 30÷40°700-800
Купорос медный в ящиках, бочках670—710
Купорос медный и цинковый насыпью, φ = 45°1800
Л 
Лак: нитроглифталевый мебельный № 754920
ПЛ-21090
ремизный910
ФКФ953
ФЛ-6882
458, 15%1240
411, 15%1255
Латунь8500—8600
Лед в кусках600
Лесоматериал сплавной текущей навигации825
Лесоматериал хвойных пород; кру гл ы й полусухой650—700
круглый сырой750
пиленый полусухой600
Лимоны в ящиках350—450
Линолеум обычный1100—1200
Липа: воздушно-сухая450—500
полусухая580
свежесрубленная790—800
Лист лавровый в килах, тюках, ящиках150—300
Лиственница: воздушно-сухая, W = 10÷18%600—650
в свежесрубленном состоянии840
пропитанная800—900
в защищенных от увлажнения деревянных конструкциях650
Листы гипсовые (сухая штукатурка)1000
Лук: в мешках400—480
навалом500—580
Люфа в тюках40
Лузга: кукурузная (отруби)305
овсяная из фильтра285
подсолнечная135—150
пшеничная (отруби), φ = 45÷50°300—350
ржаная (отруби молотые), φ = 55÷60°300—375
рисовая (отруби грубые)220
ячневая280
Название материала и характеристика его укладкиОбъемный, насыпной и удельный вес материала в кг/м3

Конвертер единиц объема 1 кубический метр в килограммы бетона

Категория : главное меню • конкретное меню • Кубометры

Количество: Объем 1 кубический метр (м3)
Равно: Масса 2406,53 кг (кг — кг)

Перевод значения кубических метров в килограммы в шкале конкретных единиц.

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ: из килограммов в кубические метры наоборот.

CONVERT: между другими конкретными измерительными приборами — полный список.

Калькулятор конвертации для вебмастеров .

Бетон

Этот универсальный состав для бетона , также называемый бетон-заполнитель (4: 1 — песчано-гравийный заполнитель: цемент — соотношение смеси с водой), основан на массовой плотности бетона 2400 кг / м3 — 150 фунт / фут3 после отверждения (округлено). Удельная масса на кубический сантиметр, бетон имеет плотность 2,41 г / см3. Главная страница конкретного калькулятора.

Формула смешивания бетона с прочностью 4: 1 использует объемные порции (например,г. 4 ведра заполнителя бетона на 1 ведро воды.) Чтобы бетон не получился слишком влажным, добавляйте воду постепенно по мере перемешивания. При ручном перемешивании бетона; сначала смешайте порции сухого вещества и только потом добавляйте воду. Этот тип бетона обычно армируют металлической арматурой или сеткой.

Преобразование единиц измерения бетона между кубометров (м3) и килограммов (кг — килограмм) , но в обратном направлении из килограммов в кубические метры.

результат преобразования для бетона:
От Символ Результат До Символ
1 кубический метр м3 = 2406,53 килограмм кг — килограмм

Этот онлайн-конвертер бетона из м3 в кг-килограмм — удобный инструмент не только для сертифицированных или опытных профессионалов.

Первая единица: кубический метр (м3) используется для измерения объема.
Секунда: килограмм (кг — килограмм) — единица массы.

бетона на 2406,53 кг — килограмм эквивалентен 1 чему?

В килограммах 2406,53 кг — килограмм переводится в 1 м3, один кубический метр. Это РАВНОЕ значение объема бетона в 1 кубический метр, но в альтернативном варианте единицы массы — килограммах.

Как перевести 2 кубических метра (м3) бетона в килограммы (кг — килограммы)? Есть ли формула расчета?

Сначала разделите две переменные единиц измерения. Затем умножьте результат на 2 — например:
2406.5302626279 * 2 (или разделите на / 0,5)

ВОПРОС :
1 м3 бетона =? кг — килограммы

ОТВЕТ :
1 м3 = 2406,53 кг — килограммы бетона

Калькулятор для других приложений …

Благодаря вышеупомянутой услуге расчета двух блоков, этот преобразователь бетона оказался полезным также в качестве онлайн-инструмента для:
1. Практики обмена измеряемыми величинами в кубических метрах и килограммах бетона (м3 по сравнению с кг — килограммами).
2. Коэффициенты пересчета конкретных количеств — между многочисленными парами единиц.
3. Работа с бетоном — насколько он тяжел — ценности и свойства.

Международные символы единиц для этих двух конкретных измерений:

Аббревиатура или префикс (abbr. Short brevis), обозначение единицы измерения кубического метра:
м3
Аббревиатура или префикс (abbr.) Brevis — краткое обозначение единицы килограмма:
кг — килограмм

Один кубический метр бетона в килограммах равен 2406.53 кг —

кг

Сколько килограммов бетона в 1 кубическом метре? Ответ: Изменение единицы измерения бетона в 1 м3 (кубический метр) равно 2 406,53 кг — килограммам в качестве эквивалентной меры для того же типа бетона.

В принципе, при выполнении любой задачи измерения профессиональные люди всегда гарантируют, и их успех зависит от того, получают ли они самые точные результаты преобразования везде и всегда. Не только по возможности, так всегда. Часто наличие только хорошей идеи (или большего количества идей) может быть несовершенным или недостаточно хорошим решением.Если есть точная известная мера в м3 — кубометрах для количества бетона, то правило состоит в том, что количество кубических метров переводится в кг — килограммы или любую другую конкретную единицу абсолютно точно.

.

Механические свойства легкого бетона, армированного волокном, содержащего поверхностно-активное вещество

Легкий бетон, армированный волокном (FALC), был разработан для уменьшения плотности бетона и улучшения его огнестойкости, теплопроводности и поглощения энергии. Были проведены испытания на сжатие для определения основных свойств FALC. Основными независимыми переменными были типы и объемная доля волокон, а также количество воздуха в бетоне. Полипропиленовые и углеродные волокна были исследованы при объемных соотношениях 0, 1, 2, 3 и 4%.В качестве легкого заполнителя использовали керамзит. Самоуплотняющийся агент использовался для снижения водоцементного отношения и сохранения хорошей удобоукладываемости. Также было добавлено поверхностно-активное вещество для введения воздуха в бетон. Это исследование предоставляет основную информацию о механических свойствах FALC и сравнивает FALC с легким бетоном, армированным волокном. Исследуемые свойства включают удельный вес, прочность на одноосное сжатие, модуль упругости и индекс вязкости. На основе свойств была предложена модель прогнозирования деформаций и напряжений.Было продемонстрировано, что предложенная модель точно предсказывает поведение деформации FALC.

1. Введение

За последние три десятилетия сборные конструкции стали применяться для строительства небольших домов и высотных зданий, а сборные железобетонные панели стали одним из широко используемых материалов в строительных системах. В последнее время большое внимание было уделено использованию легкого бетона для сборного железобетона для улучшения характеристик зданий, таких как снижение статической нагрузки, огнестойкость и теплопроводность.Кроме того, конструкция здания из сборного железобетона должна быть способна противостоять случаям ударных нагрузок, в частности землетрясениям, поскольку устойчивость этих зданий к землетрясениям в соответствии с характеристиками становится важным фактором [1, 2].

Много усилий было приложено для разработки высококачественного бетона для строительных конструкций с улучшенными характеристиками и безопасностью. Были разработаны и экспериментально подтверждены различные типы сборных железобетонных изделий, такие как автоклавный газобетон (AALC), армированный волокном бетон (FRC) и легкий бетон.Ряд из них применен в натурных строительных конструкциях. AALC хорошо известен и широко применяется, но его небольшой размер и слабая прочность ограничивают его использование в конструктивных элементах [3]. Бетоны из легкого заполнителя обладают прочностью, снижением статической нагрузки и теплопроводностью, но их ограниченная способность поглощать энергию землетрясений вызывает опасения. Напротив, FRC имеет большую способность к поглощению энергии, которая называется «пластичностью или неупругой деформационной способностью», чем обычный бетон, но его вес создает проблемы.Фиброволокнистый легкий бетон (FALC) имеет многообещающее будущее для сборных железобетонных панелей, которые могут использоваться как в небольших, так и в высоких строительных конструкциях, поскольку он сочетает в себе комфорт AALC, адаптируемость легкого бетона из заполнителя и надежность FRC [4–6 ].

Целью данного исследования является изучение свойств материала FALC, включая прочность на сжатие, модуль упругости и индекс вязкости, с различными плотностями, волокнами и объемными долями волокна.Кроме того, представлено новое уравнение модуля упругости и оценено влияние волокон на прочность и ударную вязкость. На основе этих свойств предлагается модель прогнозирования деформаций и напряжений.

2. Экспериментальные программы

Для проведения этого эксперимента использовались конструкции легких бетонных смесей с различной плотностью, объемом воздуха, объемом и типами рубленого волокна. Для улучшения прочности на сжатие и пластичности, а также характеристик стеновых панелей, крупнозернистого керамзита, мелкого заполнителя и поверхностно-активного вещества для контроля плотности в лабораторных экспериментах использовались два различных вида рубленых волокон и добавка для самоплотнения.Кроме того, предварительные результаты испытаний включали не только полную кривую напряжения-деформации, но также и показатель пластичности, такой как энергия разрушения на единицу прочности или отношение деформации разрушения к деформации текучести, чтобы найти основную модель. В данной работе содержание ПАВ составляло 0 и 0,1%, а объемные доли волокна составляли 0, 1, 2, 3 и 4%.

2.1. Материалы

Используемые материалы состояли из раннего высокопрочного цемента типа I, соответствующего ASTM C150, крупного легкого заполнителя и мелкого легкого заполнителя.Самоуплотняющийся агент (Sika ViscoCrete 6000) использовался для уменьшения количества воды и сохранения хорошей удобоукладываемости. Поверхностно-активное вещество использовалось для контроля плотности бетона. Волокна, которые в настоящее время используются в бетоне, можно разделить на два типа. Низкомодульные волокна с высоким удлинением, такие как нейлон, полипропилен и полиэтилен, обладают большими характеристиками поглощения энергии. Они не улучшают силу; однако они придают прочность и устойчивость к ударам и взрывным нагрузкам. С другой стороны, высокопрочные высокомодульные волокна, такие как сталь, стекло, асбест и углерод, образуют прочные композиты.Они придают композиту прочность и жесткость, а также в разной степени динамические свойства. В этом тесте использовались полипропилен и углеродное волокно. В таблице 1 представлены свойства этих волокон. В таблицах 2 и 3 показаны свойства агрегатов и добавок соответственно.


Типы Модуль упругости
(ГПа)
Длина
(дюймы)
Диаметр-
метр
(дюймы)
Индекс армирования
()

Полипропилен 4.3 2,0 0,011 V f · 181
Углерод 228 0,532 0,0003 V f · 1776


Тип заполнителя Удельный вес
(SSD)
Удельный вес
(OD)
Поглощение
(%)

Крупный керамзит 1 .30 1,06 22,3
Керамзит мелкий 2,18 1,87 16,8


Тип Тип Цвет pH Удельный вес

Самоуплотняющийся агент (SP) Поликарбоксилат Прозрачный
янтарный
5.5–7,5 1,10
ПАВ (S-1) Полимер Белый 5,0–7,0 1,04

2.2. Пропорции смеси

Все смеси имели содержание цемента 560 кг / м 3 и содержание волокна 5,6, 11,2, 16,8 или 22,4 кг / м 3 . Это содержание цемента было выбрано из предыдущих испытаний, чтобы обеспечить прочность на сжатие около 38 МПа.Водоцементный коэффициент был установлен на уровне 0,45. Самоуплотняющийся агент обеспечивал максимальное снижение обводненности (10% ~ 45% от обычного водоцементного отношения), увеличивал начальную прочность и обеспечивал отличную пластичность при сохранении осадки до двух часов. Чтобы предотвратить спутывание или комкование волокон с последующим неравномерным распределением волокон, использовались самуплотняющийся агент и смеситель с низким усилием сдвига. В таблице 4 представлены подробные пропорции смешивания.

0,25


W / C
(%)
F / A
(%)
S.P
(%)
S-1
(%)
Типы волокна Волокно (V f )
(%)
Вес единицы (кг / м 3 )
Цемент Вода CA FA SP S-1 Волокно

45 10 0,04 0 Полипропилен и уголь 0 0 0
1 5.6
2 11,2
3 16,8
4 560 252 620
0,1 Полипропилен и углерод 0 0,56 0
1 5,6
2 11.2
3 16,8
4 22,4

За исключением партий без ПАВ, процедура была следовали для всех партий. Сначала мелкий заполнитель и воду смешивали в течение 2 минут для впитывания, так как мелкие легкие заполнители не были предварительно замачены. Затем в цемент добавляли поверхностно-активное вещество на 5 минут, чтобы образовались пузырьки воздуха.После этого грубый заполнитель, волокна и самоуплотняющийся агент смешивали в течение 3 минут. Во время смешивания не наблюдалось спутывания или комкования волокон. Иногда время перемешивания было больше, чем описано, из-за непредвиденных обстоятельств поверхностно-активного вещества.

2.3. Образцы для испытаний

Все баллоны из легкого фибробетона для испытаний на сжатие имели размер 100 × 200 мм. Образцы отливали в пластмассовые формы и уплотняли вручную с помощью вибратора. После отливки образцы накрывали влажными полотенцами на 24 часа.Затем они были отверждены на насыщенной водяной бане при температуре 23 ± 2 ° C в течение семи дней. После четырех дней сушки в лабораторных условиях при 21 ± 2 ° C и влажности 50 ± 15% они были протестированы.

Все образцы были испытаны на одноосное сжатие с использованием жестких стальных пластин на 100-тонной испытательной раме MTS. Нагрузка и смещения были измерены с помощью датчика нагрузки и LVDT силовой рамы. Осевая деформация измерялась экстензометрами, расположенными на противоположных сторонах цилиндра. Среднее значение этих показаний экстензометра было принято за значение осевой деформации.Все измерения были сохранены в компьютере, на котором запущена тестовая рамка MTS.

3. Результаты тестирования
3.1. Прочность на сжатие

Согласно результатам испытаний (таблицы 5 и 6) легкого бетона из полипропиленовой фибры без поверхностно-активного вещества осевые напряжения составляли от 31,5 до 38,3 МПа, а осевая деформация при пиковом напряжении варьировалась от 0,0034 до 0,0044 мм / мм. Для легкого бетона из углеродного волокна без поверхностно-активного вещества осевые напряжения составляли от 29,9 до 39,4 МПа с осевой деформацией при пиковом напряжении, изменяющейся от 0.0037 до 0,0046 мм / мм.


Волокно Волокно
объем (%)
Масса единицы
(кг / м 3 )
Прочность на сжатие
(МПа)
Осевая деформация
при пике ( мм / мм)
Модуль упругости
(ГПа)
Индекс прочности

Полипропилен 0 1473,7 32.8 0,0037 10,8 1
1 1457,7 31,5 0,0044 6,6 1,03
2 1489,7 34,7 0,0044 11,2 1,2
3 1473,7 38,3 0,0040 11,0 1,29
4 1473,7 33,2 0.0034 12,0 1,33

Углерод 0 1473,7 32,8 0,0037 10,8 1
1 1425,6 0,00 34,7 10,3 1,05
2 1141,7 29,9 0,0043 9,7 1,38
3 1505.7 39,4 0,0046 10,4 1,22
4 1457,7 22,2 0,0043 8,2 1,74

520 900


Волокно Волокно
объем (%) Масса единицы
(кг / м 3 ) Прочность на сжатие
(МПа) Осевая деформация
на пике (мм / мм) Модуль
Эластичность (ГПа) Прочность
Индекс
Полипропилен 0 1297.4 17,0 0,0023 9,9 1 1 1201,4 16,0 0,0028 6,9 2,11 2 1217,4 14,6 0,0023 2,22 3 1217,4 12,1 0,0021 7,2 2,58 4 1217,4 13.2 0,0029 5,3 2,75
Углерод 0 1297,5 17,0 0,0023 9,9 1 1 1249,4 17,5

0,0026 8,3 1,97 2 1201,4 15,3 0,0030 6,6 2,50 3 1137.3 13,5 0,0031 6,4 2,74 4 1217,4 12,6 0,0026 6,0 2,65

Поперечно, когда 0,1 поверхностно-активное вещество использовалось с легким бетоном из полипропиленовой фибры, осевые напряжения составляли от 12,1 до 17,0 МПа, с осевой деформацией при пиковом напряжении от 0,0021 до 0,0028 мм / мм. Для легкого бетона из углеродного волокна с 0.1% поверхностно-активного вещества, осевые напряжения составляли от 12,6 до 17,5 МПа, с осевой деформацией при пиковом напряжении от 0,0023 до 0,0031 мм / мм.

Как показано в таблице 6, при добавлении 0,1% поверхностно-активного вещества прочность на сжатие снизилась на 50 ~ 58%. В легком бетоне из полипропилена и углеродного волокна без поверхностно-активного вещества добавление волокон дополнительно увеличило прочность до 3% от объемной доли волокна. Как в легком бетоне из полипропилена, так и из углеродного волокна с 0,1% поверхностно-активного вещества увеличение количества волокна привело к постепенному снижению прочности на сжатие.Таким образом, двумя основными факторами, снижающими прочность на сжатие, являются объемная доля волокна и количество поверхностно-активного вещества (рис. 1).

3.2. Модуль упругости

Модуль упругости является основным фактором прочности бетона. В случае легкого фибробетона без поверхностно-активного вещества на увеличение модуля упругости, по-видимому, незначительно влияет объемная доля волокна. Причем снижение модуля упругости обеспечивается волокнами с 0.1% поверхностно-активного вещества был значительным. Для легкого бетона из полипропилена и углеродного волокна без поверхностно-активного вещества модуль упругости составлял от 6,6 до 12,0 ГПа и от 8,2 до 10,4 ГПа соответственно. С другой стороны, для легкого бетона из полипропилена и углеродного волокна с 0,1% поверхностно-активного вещества модуль упругости составлял от 5,3 до 7,3 ГПа и от 6,0 до 8,3 ГПа, соответственно (см. Таблицы 5 и 6). Согласно рисунку 2, наилучшая объемная доля волокна для модуля упругости составляет от 2% до 3% во всех случаях.

Согласно ACI 318-05 [1], модуль упругости бетона зависит от его прочности на сжатие и плотности. Однако не существует конкретного уравнения для модуля упругости с удельным весом от 1120 до 1440 кг / м 3 . На рисунках 3 и 4 показано сравнение модуля упругости уравнения ACI с экспериментальными данными как для полипропиленового, так и для углеродного волокна. Сравнение модуля упругости из экспериментальных данных с уравнением ACI 318-05 показывает, что в единицах веса между 1425.6 и 1489,7 кг / м 3 с обоими волокнами, уравнение ACI 318-05 переоценивает примерно 16 ~ 104% экспериментальных данных. Для сравнения, при удельном весе от 1137,3 до 1297,5 кг / м 3 значения модуля упругости по уравнению ACI Code 8.5 составляют от –21% до 19% для обоих волокон. Влияние объемной доли волокна и удельного веса на модуль упругости представлено в таблицах 5 и 6. Уравнение (1) связывает эти результаты со значениями, рассчитанными с помощью модуля упругости, приведенного в ACI 318-05.
где = модуль упругости волокнистого легкого бетона и = модуль упругости, рассчитанный по уравнению ACI 318-05 (ГПа).

3.3. Удельный вес

Удельный вес бетона был измерен через 7 дней выдержки и снова через 4 дня сушки в лабораторных условиях при 21 ± 2 ° C и влажности 50 ± 15%. Результаты представлены в таблицах 5 и 6. Удельный вес легкого бетона, армированного полипропиленовым волокном, составлял от 1467,7 до 1489,7 кг / м 3 , с прочностью на сжатие от 31,5 до 38,3 МПа. Для легкого бетона, армированного углеродным волокном, удельный вес варьировался от 1425.6 до 1505,7 кг / м 3 , а прочность на сжатие варьировалась от 29,9 до 39,4 МПа. Для легкого бетона, армированного полипропиленовым волокном, с содержанием поверхностно-активного вещества 0,1% и удельным весом от 1201,4 до 1297,5 кг / м 3 прочность на сжатие составляла от 12,1 до 17,0 МПа. Для легкого бетона, армированного углеродным волокном, с 0,1% поверхностно-активного вещества и удельным весом от 1137,3 до 1297,5 кг / м 3 , прочность на сжатие составляла от 12,6 до 17,5 МПа. Было обнаружено, что нет тенденции ни в отношении объемной доли волокна, ни в отношении типов волокна.

3.4. Индекс прочности (TI)

Одной из основных целей добавления волокон в матрицу бетона является повышение ее прочности, способности поглощать энергию и сделать ее более пригодной для использования в конструкциях, подверженных ударным и землетрясениям. Нормализованные кривые напряжение-деформация (рис. 5) показывают, что наклон восходящей части кривых в легком бетоне, армированном фиброй, такой же, как и для обычного легкого бетона. Однако в постпиковом участке кривой напряжение-деформация кривые постепенно снижаются, а затем увеличиваются деформационная способность.Рисунок 6 показывает, что добавление волокон улучшало пластичность в ограниченной степени. Повышение ударной вязкости с увеличением объемной доли волокна более значимо для углеродного волокна, чем для полипропиленового волокна [7].

Показатель ударной вязкости определяется здесь как площадь под кривой напряжения-деформации фибробетона до деформации 0,015, деленная на площадь легкого бетона без фибры с нормализованным напряжением до деформации 0,015. Прочность легкого бетона, армированного полипропиленом и углеродным волокном, без поверхностно-активного вещества варьировалась от 1.05 до 1,33 и от 1,05 до 1,74 соответственно. Однако с 0,1% поверхностно-активного вещества ударная вязкость варьировалась от 2,11 до 2,75 для полипропилена и от 1,97 до 2,64 для углеродного волокна.
где — индекс армирования ().

Увеличение объемной доли и модуля упругости волокон обычно приводило к уменьшению наклона нисходящей части кривой напряжения-деформации. Для обоих волокон увеличение объемной доли волокна привело к аналогичным результатам. Соотношение сторон () и объемная доля волокна, по-видимому, играют важную роль в улучшении пиковой деформации и прочности композита.Улучшение индекса ударной вязкости за счет добавления большего количества волокна было относительно значительным для бетонов с более низкой удельной массой.

Как упоминалось выше, постпиковая часть кривой напряжение-деформация для FALC в значительной степени связана с аспектным отношением волокна и объемной долей. Поэтому точка перегиба () на основе индекса армирования выбирается для нисходящей части кривой для FALC. В предложенном уравнении Эзельдина и Балагуру [4] уравнение выводится из модуля упругости в точке перегиба из индекса армирования для высокопрочного железобетона, однако, как указано, постпиковая часть кривой зависимости напряжения от деформации различалась для высокой прочности. и легкий бетон.В FALC модуль упругости в точке перегиба должен быть получен из модуля упругости каждого волокна, кроме показателя армирования, затем выбирается точка перегиба на основе показателя вязкости.

Было получено следующее уравнение:
где = индекс вязкости, = деформация в точке перегиба и = деформация при максимальном напряжении.

4. Предлагаемая определяющая модель «напряжение-деформация»

Для проектирования конструкций с использованием FALC необходимо поведение материала при сжатии «напряжение-деформация».На форму кривой одноосного напряжения-деформации сильно влияют следующие два условия: одно для испытаний, другое для характеристик бетона. Условия испытаний включают жесткость испытательной машины, размер и форму образца, зависимость образца от жесткости машины, скорость деформации и тип нагрузки. Другой — это соотношение воды и углерода, характеристики цемента, удельный вес и характеристики заполнителя. В то время как прочность на сжатие используется для расчетов прочности структурных компонентов для FALC, нисходящая часть кривой напряжения-деформации необходима для оценки сопротивления ударной вязкости, которая важна для пластичности конструкций.

В этом исследовании математическое уравнение основано на прочности на сжатие, удельном весе, объемной доле волокна, соотношении сторон волокна и модуле упругости волокон. Уравнение должно быть простой формой для применения при проектировании конструкций. Восходящая часть кривой должна включать не только модуль упругости с удельным весом и прочностью на сжатие, но также прочность на сжатие с объемной долей волокна. Нисходящая часть после точки заражения включает индекс прочности с индексом армирования.

Подгонка наилучшей кривой с помощью уравнения полиномов второго порядка с помощью статистического анализа была выполнена для получения взаимосвязи между параметрами до точки перегиба в нисходящей части кривой напряжения-деформации и от точки перегиба до конца.

4.1. Восходящая часть кривой напряжения-деформации

Математическое уравнение следующей формы описывает восходящую часть кривой напряжения-деформации фибрового пенобетона:
где = напряжение сжатия; = максимальное сжимающее напряжение; = напряжение; = деформация при максимальном напряжении; , = параметры, подлежащие расчету; = деформация в точке перегиба.

Параметр «» контролирует прочность кривой на сжатие в точке пика. Чтобы найти параметр «», так как один в любой степени равен единице; в точке пика,

Как указано, прочность бетона на сжатие хорошо коррелировала с объемной долей волокна. Были разработаны следующие уравнения:

.

Как рассчитать удельный вес стальных прутков

Существует формула для расчета удельного веса стальных стержней . Я подойду к этому позже.

Почему нам нужно знать удельный вес стальных стержней?

Когда мы оцениваем стальные стержни железобетонного элемента, мы фактически получаем длину этих стержней.

Например, 1000 футов стержень Ø 20 мм или 500 футов стержень 16 мм и т. Д. (Ø — обозначает диаметр ).

Но поставщики стальных стержней измеряют стальные стержни как вес. Приходится заказывать их по весу для покупки. Вес стальных прутков можно выразить в килограммах или центнерах или тоннах . [ 1 центнер = 100 кг, 1 тонна = 1000 кг]

А теперь перейдем к делу.

Как рассчитать вес стальных прутков

Мы часто используем формулу для расчета веса стальных стержней.

Формула преобразует длины стальных стержней в веса .Мы также можем использовать эту формулу, чтобы узнать удельный вес стальных прутков разных размеров.

Формула: D²L / 162

Где,
D = Диаметр стального стержня в миллиметрах
L = Длина стального стержня в метрах

Понимание формулы

Мы знаем, вес любого материала

= Площадь поперечного сечения материала × Длина материала × Плотность материала

Для стального прутка то же самое.

Вес стального стержня (W) = Площадь поперечного сечения стального стержня (A) × длина стального стержня (L) × плотность стального стержня (ρ).

Это означает, что

W = A x L x ρ

Где,
A = Площадь = πD² / 4
π (pai) = 3,14
D = Диаметр стального стержня в миллиметрах (размер стального стержня измеряется в миллиметрах).
L = Длина стального стержня в метрах
ρ (Rho) = Плотность стального стержня = 7850 кг / м³

Следовательно,

Вт = 3.14 x D² / 4 x L x 7850

Но в формуле есть две конфликтующие единицы. Это миллиметр для D и метр для ρ (Rho).

Мы должны преобразовать D из миллиметра в метр или ρ из метра в миллиметр.

Преобразуем D из миллиметров в метров .

1 миллиметр = 1/1000 метр

Давайте воплотим это в формулу,

Вт = 3.14 x D² / (4x1000x1000) x L x 7850

= D²L / 162

По этой формуле можно рассчитать вес стальных стержней.

Вы можете прочитать:
Типы смет при строительстве зданий
Как рассчитать материалы для бетона с разным соотношением сторон

Расчет веса стальных прутков на метр

Имейте в виду, что единица измерения D ( диаметр стержня ) должна быть миллиметров , а L ( Длина стержня ) должна быть метров в этой формуле.

Давайте посмотрим на несколько примеров.

Пример-1:
Как рассчитать вес 100 метрового стержня диаметром 16 мм?

В этом примере

D = 16 миллиметров
L = 100 метров

Итак,

W = D²L / 162

= 16² x 100/162

= 158 килограмм (приблизительно)

Ответ : Вес стержня 100 длиной метров 16 мм ø составляет 158 килограмм.

Пример-2
Как рассчитать вес 100 метрового стержня диаметром 20 мм?

В этом примере

D = 20 миллиметров
L = 100 метров

Итак,
W = D²L / 162

= 20² x 100/162

= 247 килограмм (приблизительно)

Ответ : Вес 100-метрового стержня диаметром 20 мм составляет 247 килограмм.

Удельный вес стального прутка при длине в метрах

Если вы поместите в формулу 1-метровой длины для каждого диаметра стальных стержней, то вы получите единиц веса .

Посмотрим.

W = D²L / 162

Удельный вес,

  • 10 мм ø стержня = 10² x 1/162 = 0,617 кг / м
  • 12 мм ø стержня = 12² x 1/162 = 0,888 кг / м
  • 16 мм ø стержня = 16² x 1/162 = 1,580 кг / м
  • 20 мм ø стержня = 20² x 1/162 = 2,469 кг / м
  • 25 мм ø стержня = 25² x 1/162 = 3.858 кг / м

Если вы умножите расчетную длину стержней на эту единицу веса, вы получите общий вес стальных стержней для вашего железобетонного элемента.

Например, общий вес стального стержня 1000 длиной метров 25 мм ø составляет,

1000 x 3.858 = 3858 килограмм.

До сих пор мы видели единиц веса для каждого диаметра стального стержня в метрах. То есть вес штанги на метров .

Но что, если вы оцените длину стального стержня в футах . По какой формуле вычисляется вес стального стержня, если длина стержня находится на опоре?

Вы можете прочитать:

Бетонное покрытие для стержня арматуры
Типы опор арматуры в стержне ПКК

Расчет веса стальных прутков при длине в стопе

снова,

Вес = A x L x ρ

= 3.14 x D² / (4 x 304,80 x 304,80) x 222

= D²L / 533

Где:
D = Диаметр стержня в мм (1 фут = 304,80 мм)
ρ (Rho) = 7850 кг / м³ = 222 кг / фут³ (на самом деле это 222,287 кг / фут³)

Имейте в виду, что в этой формуле вы всегда должны использовать D как миллиметр, а L как футы.

Удельный вес стального прутка при длине в футах

Если вы рассчитаете длину в 1 фут для стального стержня любого диаметра, вы получите следующий результат, и это будет удельный вес стальных стержней на фут длины.

Удельный вес,

  • 10 мм ø стержня = 10² x 1/533 = 0,188 кг / фут
  • стержень диаметром 12 мм = 12² x 1/533 = 0,270 кг / фут
  • 16 мм ø стержня = 16² x 1/533 = 0,480 кг / фут
  • 20 мм ø стержня = 20² x 1/533 = 0,750 кг / фут
  • ø стержня 25 мм = 25² x 1/533 = 1,172 кг / фут

Если вы умножите расчетную длину стальных стержней на эти единицы веса, вы получите общий вес стальных стержней.

Например,
Вес стержня диаметром 10 мм длиной 1000 футов составляет

1000 х 0.188 = 188 кг.

Ваша очередь:
Если у вас есть какие-либо вопросы по поводу этого поста, спросите меня в комментариях ниже. Я отвечу как можно раньше.

.

Конструктивное поведение армированных самоклеящихся балок из цементного композитного материала

Были спроектированы, подготовлены, отлиты, отверждены и испытаны восемь крупномасштабных армированных самопластичных композитных балок на основе цементного композита (R-SC-ECC) с различными степенями армирования стали до отказа в возрасте 28 дней. Экспериментальные результаты сравнивались с теоретическими значениями, предсказанными с использованием моделей EC2, RILEM и VecTor2. Результаты показывают, что режимы разрушения при изгибе и сдвиге балок R-SC-ECC сопоставимы с обычными железобетонными балками.Тем не менее, в отличие от VecTor2, модели EC2 и RILEM не подходят для предсказания разумных предельных моментов для балок, в то время как результаты с использованием модели VecTor2 успешно предсказали режимы разрушения и кривые прогиба нагрузки для всех балок R-SC-ECC. Был сделан вывод, что R-SC-ECC попадает в категорию класса пластичности от среднего до высокого, что дает преимущества использования лучей R-SC-ECC в регионах, подверженных сейсмической активности.

1. Введение

Применение в конструкциях простого бетона ограничено из-за его низкой прочности на растяжение, низкой способности к деформации и хрупкости.Поэтому были введены стальные стержни, чтобы противостоять растягивающему напряжению и добиться пластичных свойств железобетонного (ЖБ) элемента, и, следовательно, ЖБИ стал доминирующим строительным материалом. Однако в некоторых конструкционных приложениях, таких как соединительная плита для бесшовного настила моста, соединительные швы, плиты под вдавливанием и железобетонные элементы, подвергающиеся сейсмической нагрузке, требуется высокий коэффициент стального армирования [1, 2]. Это привело к излишнему усилению жесткости железобетонных элементов, а также вызывает трудности с надлежащим уплотнением свежего бетона вокруг стальных стержней во время бетонирования, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на действии композитных элементов железобетонной конструкции.Поэтому в бетон добавляются волокна для увеличения прочности на разрыв и деформации, а также для улучшения пластичности, что впоследствии снижает коэффициент армирования стали в железобетонных элементах. Для достижения упруго-деформационного упрочнения при растяжении, сопровождающегося множественными трещинами, были разработаны высокоэффективные цементные композиты, армированные волокном (HPFRCC), содержащие от 4% до 20% волокон [3]. Однако исследователи сообщили о проблемах HPFRCC, таких как плохая обрабатываемость, меньшая однородность и появление комков волокон [1, 2].Спроектированный цементный композит (ECC) — это особый класс HPFRCC [4]. В отличие от HPFRCC, ECC требует гораздо меньших волокон, не более 2% объемной доли полимерных волокон для сопоставимых механических свойств. ECC имеет высокий предел прочности на разрыв от 4 до 6 МПа [4] и большую способность к деформации от 3% до 5% [5], а также демонстрирует высокую пластичность за счет оптимизации микроструктуры композита [6]. Кроме того, ECC может ограничивать ширину трещины в среднем менее 60 микрон до разрушения [7].Дальнейшие подробности о свойствах и поведении ECC были сообщены другими исследователями [8–11]. С другой стороны, самоуплотняющийся бетон (SCC) — это несегрегационный, не просачивающийся и высокосвязный бетон [12]. Он обладает сверхтекучестью, что позволяет ему полностью заполнять опалубку под действием силы тяжести, обеспечивая адекватное уплотнение и герметизацию арматуры без внешнего механического уплотнения [13]. Сообщалось также о других преимуществах использования SCC; например, для заливки бетона требуется меньшее количество рабочих, снижен уровень шума, связанный с вибрацией обычного бетона, улучшена долговечность, экономия времени и повышено качество [12–14].Таким образом, основная цель работы, представленной в этой статье, заключается в исследовании структурного поведения крупномасштабных армированных самокомпактных балок из цементирующего композитного материала (R-SC-ECC). Также были исследованы теоретические модели, такие как модель Eurocode2 для высокопрочного бетона, модель RILEM для фибробетона и модель конечных элементов VecTor2. Теоретические значения были сравнены с экспериментальными результатами, чтобы оценить их пригодность и точность при прогнозировании структурных характеристик балок R-SC-ECC.

2. Экспериментальные работы

Восемь крупномасштабных балок R-SC-ECC были подготовлены, отлиты, отверждены и испытаны до разрушения в возрасте 28 дней. Все балки имеют прямоугольное поперечное сечение шириной 150 мм и высотой 300 мм, с общей длиной пролета 2600 мм и эффективным пролетом (от центра до центра опор) 2300 мм.

2.1. Пропорции смеси

Для улучшения качества закаленной ECC, а также для создания лучших рабочих условий, была разработана самоуплотняющаяся ECC (SC-ECC).Необходимость использования SC-ECC заключается в обеспечении текучести ECC под собственным весом в узких стальных перегруженных участках. Это важно для предотвращения просачивания и расслоения свежих ECC, а также для обеспечения оптимального сцепления со стальными стержнями и сотами без затвердевших ECC. Как показано в Таблице 1, пропорция смеси SC-ECC была выбрана и приготовлена ​​в соответствии с требованиями комитета ACI 211.2-98, в то время как процедура смешивания описана Mohammed et al. [6]. Для оценки новых свойств SC-ECC было проведено четыре испытания: оседание, оседание, V-образная воронка и L-образная коробка.Результаты испытаний представлены в таблице 2; смесь ECC имеет свежие свойства, удовлетворяющие требованиям самоуплотнения, как показано в таблице 3. Образцы SC-ECC были приготовлены, отлиты, отверждены и испытаны в возрасте 28 дней для определения свойств затвердевания, как показано в таблице 4. Экспериментальная установка для испытаний на изгиб, сжатие, напряжение-деформацию и прямое растяжение показано на рисунках 1, 2 и 3. Кроме того, плотность воздуха в сухом состоянии составила 2204 кг / м 3 .


Состав Количество

Цемент (OPC), кг / м 3 583
Летучая зола, кг / м 3 700
Мелкий заполнитель, кг / м 3 467
Водоцементное соотношение 0.32
Поливиниловый спирт,% 2
Суперпластификатор, кг / м 3 9,5


Напорный поток V-образная воронка L-box
Диаметр оседания потока (мм) (сек) (сек) (мм) (мм)

788.5 3 7 102 94 0,92


Метод испытания Цель испытания Типичный диапазон
Минимум Максимум

Падение потока Вязкость / текучесть 650 мм 800 мм
Падение потока Вязкость / текучесть 2 сек 5 сек
V-образная воронка Заполняющая способность 6 сек 12 сек
L-box Проходимость 0.8 1,0


Отвержденное свойство SC-ECC Метод испытания Количество образцов и размер Единица Среднее значение три образца

Прочность на сжатие ASTM C39 / C39M-04 A 3 цилиндра диаметром 100 мм. и высотой 200 мм МПа 86.5
Предел прочности при раскалывании ASTM C496 / C496M 04 3 цилиндра диаметром 100 мм. и высотой 200 мм МПа 6,18
Прочность на изгиб ASTM C293-02 3 балки 100 × 24 × 500 мм МПа 10,42
Модуль упругости ASTM C469 02 3 цилиндра диам. 100 мм. и высотой 200 мм ГПа 22
Предел прочности при прямом растяжении ASTM C 39; ASTM E 4 3 образца с призматической формой кости МПа 4.87



2.2. Образцы для испытаний

В конструкции из железобетона (RC) предел прочности бетона на растяжение принимается равным нулю; следовательно, всем растягивающим силам (ниже нейтральной оси сечения) должна противодействовать стальная арматура при растяжении. Это предположение верно для обычного бетона, который обычно имеет очень низкую прочность на разрыв. Однако фибробетон имеет более значительное значение прочности на разрыв.ECC — это особый тип бетона, армированного фиброй, который проявляет свойство стального поведения. С увеличением использования армированных компонентов ECC в строительной отрасли важно оценить пригодность расчетных моделей из фибробетона (FRC) для использования при проектировании армированных элементов ECC. Для достижения этой цели восемь крупномасштабных усиленных балок SC-ECC были спроектированы, подготовлены, отлиты, отверждены и испытаны до разрушения в возрасте 28 дней. С учетом единственной переменной, такой как коэффициент стальной арматуры, все балки имеют одинаковую площадь поперечного сечения с размерами шириной 150 мм и общей высотой 300 мм.В этом исследовании необходимая продольная стальная арматура была определена в соответствии с требованиями EC2 (раздел 9.2.1.1). Площадь продольной стальной арматуры, предусмотренной в каждой балке, превышает 112,4 мм 2 и составляет не менее 54,6 мм 2 , что является минимальной площадью стальной арматуры и меньше максимальной площади стальной арматуры, 1800 мм. 2 . Вариации отношения стальной арматуры были взяты в зависимости от количества продольной стальной арматуры, используемой.Детали стальной арматуры балок показаны в Таблице 5. Для подтверждения цели этого исследования, было использовано сечение ECC полной фракции волокна вдоль балки, в то время как коэффициент армирования сталью варьировался. Это необходимо для того, чтобы получить влияние различных соотношений стальной арматуры на максимальный момент, соотношение нагрузки и деформации и коэффициент пластичности. Предел прочности балок R-SC-ECC был исследован с использованием различных расчетных моделей для достижения соответствующей расчетной модели при проектировании усиленных балок ECC.


Номер балки Арматура из стального стержня Предел текучести (МПа) Площадь сечения (мм 2 )

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*