Вес и плотность железобетона: среднее значение и удельный вес

Что такое железобетон?

Чтобы понять, что называют железобетоном и арматурой, необходимо рассмотреть официальное определение этого материала, в соответствии с которым он представляет собой строительный искусственный материал, полученный путем монолитного соединения бетона и металлического каркаса. Для формирования каркаса используют стальную рабочую и монтажную арматуру или проволоку. Рабочие металлические стержни предназначены для усиления нижней части железобетонной конструкции, в то время как монтажные прутки применяют для создания объемного скелета железобетонной конструкции, фиксации точек расположения рабочей арматуры, а также закрепления монтажных петель и закладных деталей. Для производства железобетона используют бетон, полученный путем смешивания цемента различных марок от М150 до М600, воды, и наполнителя – песка, гравия или щебня. Для повышения качества и эксплуатационных характеристик изделия в бетон также добавляют пластификаторы.

Такое сочетание материалов, после затвердевания бетона позволяет получить конструкцию, которая под воздействием высоких нагрузок работает как единая система. В ней разные по физико-механическим свойствам и структуре материалы обеспечивают усиление друг друга: стальная арматура увеличивает надежность плохо работающего на растяжение бетона, а тот в свою очередь уберегает металл от коррозии и деформации. При этом несущая способность железобетона будет зависеть от количества используемой арматуры. Например, при армировании всего 2% площади поперечного сечения увеличивает несущую способность в 20 раз, если сравнивать с бетоном без металлического каркаса.

Чтобы правильно выбрать данный материал в зависимости от поставленных задач, необходимо знать на какие виды он подразделяется и как по-другому называется железобетон.

Особенности материала

Основное отличие железобетонного монолита заключается в том, что его изготавливают прямо на строительной площадке. В то время, как сборные изделия производят в заводских условиях в специальных формах и доставляют на объект уже готовыми.

Монолитный железобетон производят таким образом:

сначала строят арматурный каркас, потом сооружают опалубку вокруг каркаса, заливают в форму предварительно приготовленный бетон, уплотняют поверхностными и глубинными вибраторами, выжидают нужное время и продолжают строительство.

Конфигурация возводимого сооружения может быть любой, но находится в прямой зависимости от возможностей по монтажу опалубки и прочности застывшего бетона. Стоит учесть, что за способность выдерживать нагрузки разного типа и механические характеристики в ответе внутреннее армирование конструкции. Каркас готовят из толстой арматуры, в несколько рядов, прямо перед закладкой бетона.

Бетон могут готовить прямо на объекте либо транспортировать с завода (тут необходимо применение спецтехники). Во втором случае значительно повышается цена раствора, но зато можно осуществлять масштабную заливку бетоном непрерывно, что существенно улучшает эксплуатационные характеристики всего железобетонного монолита.

Виды железобетона

Вес 1 м3 железобетона может быть различным в зависимости от того, какой из следующих типов раствора был применен:

• Особо тяжелый – лимонитовый, магниевый и баритовый имеет вес более 2,5 тыс. кг в 1 м3;

Заливка тяжелого состава

• Тяжелый – щебеночный или гравийный. Вес 1м3 железобетона данного типа составляет 1,8-2,5 тыс. кг;
• Легкий, с такими наполнителями, как керамзит, перлит, арболит и т.д. Также к данному классу строительных растворов относят пенобетон и газобетон. Вес 1 куба такой смеси составляет 500-1800 кг;
• Особо легкий – 500 кг за куб строительной массы.

На фото- легкие блоки

Обратите внимание! Данные весовые показатели указывают только вес самого раствора без включения в значение массы арматурного каркаса.

Такой разброс массовых показателей вызван тем, что в различных смесях присутствуют различной плотности наполнители, вес которых и оказывает основополагающее влияние на данное значение.

Для примера рассмотрим некоторые коэффициенты плотности железобетона, при использовании заполнителей разного типа:

1. Керамзит в зависимости от типа песка может обладать различной массой одного куба:

• 0,8-1 тыс. кг при использовании перлитового песка;
• 0,8 – 1,2 тыс. кг при использовании кварцевого песка;
• 0,5-1,8 тыс. кг при использовании керамзитовой пыли в качестве наполнителя;

1. Туф будет весить 1,2 до 1,6 тыс. кг за один кубометр;
2. Один кубический метр пеносиликата весит от 0,3 до 1 тыс. кг;
3. Масса куба шунгизита составляет от 0,1 до 1,4 тыс. кг;
4. Пемза весит от 0,8 до 1,6 кг за кубометр.

Классификация по способу изготовления

• Монолитные изделия создаются непосредственно в месте проведения строительных работ — например, это может быть фундамент, залитый в опалубку с армированием.
• Сборные железобетонные конструкции производят на заводах, а затем транспортируются к месту сборки и монтажа.
• Сборно-монолитные представляют собой комбинацию из несущего основания, которое заливается на месте, с дополнительными составными частями, которые изготавливаются на производстве и устанавливаются отдельно.

Классификация по способу армирования

• Обычный железобетон, когда армирование выполняется по стандартной технологии.
• Предварительно напряженный: в этом случае армирующая сетка натягивается. Энергия напряжения в этом случае остается и после затвердевания бетона. Она делает ж/б конструкции более устойчивыми к разным нагрузкам, включая весовые растягивающие.

Среда применения

Монолитный железобетон используют в индивидуальном и крупном строительстве, для выполнения самых разных задач – с применением данной технологии строят коттеджи, частные одноэтажные дома, здания с большим количеством этажей, многие другие сооружения. Перед сооружением фундамента, перекрытий, стен обязательно проводят все расчеты, определяют предполагаемые нагрузки, верно выбирают стальную арматуру и состав бетона.

Что сооружают по технологии монолитного железобетона:

• Ленточный фундамент – обычно укладывают под стены и колонны.
• Монолитная плита под основанием всего строения – самый простой вариант. Возможны модификации с использованием коробчатых и ребристых плит.
• Свайный фундамент – актуальный выбор для слабых грунтов.
• Несущие внутренние и наружные конструкции.
• Колонны разной формы сечения, использующиеся в качестве вертикальных опор со стенами или вместо них.
• Производство ребристых, пустотных или сплошных плит монолита для перекрытий с балками.
• Разнотипные лестничные марши – могут выполняться винтовыми, прямыми, комбинированными.
• Широкое разнообразие декоративных архитектурных элементов – благодаря хорошей пластичности бетона можно проектировать разные колонны, фронтоны, арки.
• Туннели – для метро, проложенные под проезжими частями, сложными мостами.
• Мосты – монолитный железобетон идеален в строительстве таких объектов.
• Площадки, которые будут выдерживать серьезные нагрузки – испытательные полигоны, аэродромы и другие.

Параметры продукции

В зависимости от стоящих перед строителями задач, используются ЖБ блоки различных размеров.

Для сплошных изделий габариты регламентированы стандартом. Они составляют:

• длина 0,88; 1,18 и 2,38 м;
• ширина 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 м;
• высота 0,28 и 0,58 м.

Блок железобетонный может выпускаться длиной от 20 до 240 см

Для железобетонных блоков со специальными пазами размеры соответствуют следующим значениям:

• длина 0,88 м;
• ширина 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 м;
• высота 0,58 м;

Продукция с полостями, согласно стандарту, при неизменных длине и высоте, равных, соответственно, 2,38 и 0,58 м, характеризуется тремя типоразмерами по ширине, составляющими 0,4, 0,5 и 0,6 метра.

Масса изделий, изготовленных из тяжелого бетона, составляет от 300 килограмм до 2 тонн. Выполнение погрузочно-разгрузочных мероприятий, связанных с транспортировкой, а также установка железобетонных блоков непосредственно на объекте работ осуществляется с учетом специальной грузоподъемной техники.

Монтаж следует начинать с углов здания

О чем говорит показатель плотности железобетона

Плотность – один из ключевых показателей, характеризующий технико-эксплуатационные особенности данного стройматериала и напрямую связанный с его весом. На объемный вес железобетона влияет тип используемого заполнителя, степень пузырькового заполнения объема, свойства цементного камня, пропорциональное соотношение вода/цемент. Плотностные показатели учитываются при проектировании строительных конструкций, выборе грузоподъемного оборудования и транспорта.

Чем отличается фактическая плотность от реальной

При выполнении проекта нужно помнить о существовании разницы между реальным значением плотности и расчетным. Расчетная плотность высчитывается при идеальных условиях. Реальная получается в процессе заливки бетона, когда в сборной или монолитной конструкции может оставаться воздух, создавая полости внутри. От этих полостей можно и нужно избавляться, уплотняя бетон специальными инструментами и методами.

Вибропрессование позволяет существенно улучшить качество монолитного железобетонного изделия, но все равно внутри остается определенный объем воздуха (до 1%), что несколько меняет параметры плотности, но на прочности не сказывается.

Расчёт плотности

Плотность железобетона, виды которого были описаны выше, может быть определена, если за основу взять пропорции раствора в единицах массы. Из расчета следует исключить жидкость, которая уже через 28 дней полностью улетучится из массива. Это позволит получить точное значение плотности монолита.

Иногда строители пользуются усредненными данными, если известна марка бетона. Например, для марки М-200 плотность будет изменяться в пределах от 2385 до 2400 кг/м3, тогда как для марки М-250 это значение будет варьироваться от 2390 до 2405 кг/м3. Для марок М-300, М-350 и М-400 плотность будет находиться в пределах от 2400 до 2415; от 2405 до 2420 и от 2410 до 2430 кг/м3 соответственно.

Если вам необходима удельная плотность железобетона, то вы должны знать о том, что на вес кубического метра влияет еще и схема армирования. Важно не только количество прутьев, но и их сечение. Эти параметры позволяют определить внутренний объем, занимаемый арматурой. После этого можно осуществить расчеты массы. В зависимости от того, каково назначения и форма железобетона, могут использоваться стержни разного диаметра. Что касается их укладки, то они могут располагаться на определенном расстоянии друг от друга.

Для того чтобы узнать плотность монолитного железобетона, особой точности не нужно, поэтому количество арматуры можно взять ориентировочно. Таким образом, при изготовлении бетонных дорожек и отмосток обычно используется 8-мм арматура с размерами ячеек в 200 мм. В одном квадратном метре материала будет содержаться 16 м прутьев, а если плотность стали составить 7850 кг/м3, то масса арматуры будет равна 6,3 кг.

Когда речь идет о горизонтальных балках с опорой, плитах и фундаментах, то диаметр арматуры обычно варьируется в пределах от 12 до 16 мм. Размер ячейки при этом уменьшается до 180 мм, а общая длина остается прежней. В этом случае масса арматуры составит предел от 14, до 25,2 кг. Для консольных балок и плит перекрытия диаметр арматуры составляет предел от 16 до 18 мм, это верно, если размер ячеек будет равен 130 мм. Общая длина арматуры на 1 м3 железобетона составит 49 м, в этом случае масса армирования будет изменяться от 77,3 до 97,8 кг.

Показатели определенной марки бетона

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

Расчетная марка бетона Марка цемента Приблизительная масса цемента на 1 кубометр бетона, кг Количество упаковок по 50 кг цемента на 1 м³ бетона, шт.

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

Доля заполнителей в составе материала может достигать 80% от общего объема, что сокращает расходы на покупку цементной смеси.
Существует несколько критериев, по которым разделяются заполнители:

1. Крупность и форма гранул.
2. Происхождение.
3. Зерновой состав.
4. Прочностные свойства.
5. Шероховатость.
6. Плотность.

Удельный вес

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

1. Особо легкий.
2. Легкий.
3. Тяжелый.
4. Особо тяжелый.

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

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.

Правила создания надёжных железобетонных конструкций

В процессе работы должны быть соблюдены все СНиПы и нормы строительства. Некоторые организации дополнительно ориентируются на международные стандарты, чтобы получить важное конкурентное преимущество. Тем не менее есть свод обязательных правил, которые должны соблюдаться при создании бетонных перекрытий:

1. Сетка или каркас не должны создавать препятствий для равномерного распределения бетона.
2. Сначала на площадку укладывается материал для армирования и только после этого осуществляется заливка.
3. Необходимо избегать попадания в железобетонную конструкцию масляных веществ. Они препятствуют образованию крепкой связи между бетоном и каркасом.
4. Чтобы защитить ЖБК от коррозии, бетон должен полностью скрывать элементы армирования.

Каркасное армирование используется тогда, когда фундамент и пол — единая система фиксации дома. Подобная технология применяется при постройке на грунтах с низкой степенью надёжности.

Демонтаж конструкций

Для выполнения демонтажа монолитных железобетонных конструкций используют разные материалы и способы.

Методы демонтажа монолитного железобетона:

• Взрывной – актуален в процессе сноса здания, но опасен и должен выполняться профессионалами
• Механический – с применением спецтехники и соответствующего инструмента
• Полумеханический – с использованием электрического и пневматического инструмента (канатная, механическая пила, алмазный бур, отбойный молоток и т.д.)
• Мини-роботы – для небольших помещений и опасных условий
• Электрогидравлический способ – гидроклинами, безопаснее взрыва, по воздействию идентичен
• Комбинированный – используются разные способы, в соответствии с текущими задачами и условиями

Демонтаж выполняют после полной разборки и отключения коммуникаций. Если сносят постройку, обязательно вокруг нее возводят временное ограждение.

Монолитный железобетон используется в современном строительстве повсеместно, что объясняется прекрасными характеристиками прочности, надежности, долговечности, другими плюсами. Монолит из бетона и стальной арматуры актуален при возведении самых разных зданий и элементов. При условии правильного выполнения всех этапов, соблюдения технологии и использования в работе лишь качественных материалов железобетон монолитный демонстрирует прекрасные свойства и позволяет создавать самые разные конструкции.

Преимущества и недостатки

Прочность и стойкость к нагрузкам – главное достоинство материала. Монолитная или сборная конструкция намного превосходит каркасную и по прочности, и по надежности. Есть и другие достоинства.

• Долговечность – соединение стали, и строительного камня создает крайне устойчивую конструкцию. Железобетонные строения относятся к самым долговечным.
• Пожаростойкость – оба материала не горят и не поддерживают горения.
• Химическая инертность – весьма немаловажное качество не только для промышленных объектов, но и для жилых. Не менее значима и биологическая стойкость: ни бетон, ни сталь, никогда не станут жертвами грызунов и большинства грибков.
• Технологичность – железобетонной конструкции можно придать любую, физически возможную форму.
• Низкая стоимость – и монолитные, и сборные конструкции имеют минимальную себестоимость.
• Наличествуют и недостатки.
• Невысокая прочность – показатель неудовлетворителен именно по сравнению с массой. Такая же конструкция, например, отлитая из металла, прочность имела бы намного выше.
• Скорость изготовления – сборные элементы достигают твердости на заводе, монолитные – прямо на строительной площадке. И в том, и в другом случае процесс занимает немало времени.

Введение арматуры заметно повышает теплопроводность. При прочих равных условиях железобетон обладает более низкими теплоизоляционными свойствами.

Сказать, что железобетон – основа современного строительства, значит, ничуть не преувеличить положение вещей. Высотные здания и коттеджи, фундамент гаража и гидротехнические сооружения, бассейн и промышленный цех – везде в основе лежит железобетон.

Следующее видео содержит примеры расчета монолитного железобетона и построение в КП модели будущего изделия из него:

Помогла ли вам статья?