Какие керамзитобетонные блоки используют для несущих стен: основные характеристики

Например, если блок имеет маркировку D500, это означает что материал, из которого изготовлен блок имеет плотность 500 кг/м3. Блоки с пористой структурой могут иметь марку от D200 до D1200. В зависимости от марки блоки делятся на теплоизоляционные и конструкционные, при этом блоки марки D200-D400 являются теплоизоляционными, т.е. использовать их для возведения несущих стен вообще нельзя, блоки марки D500 могут быть как теплоизоляционными, так и конструкционно-теплоизоляционными и использовать их для монтажа несущих стен можно только после соответствующих расчетов, блоки марки D600-D900 являются конструкционно-теплоизоляционными, а блоки марки D1000 и выше являются только конструкционными, но это вовсе не означает, что их не нужно проверять на прочность. Чтобы долго не мучить Вас абстрактными размышлениями на эту тему, перейду сразу к конкретике:

Пример расчета стены из газосиликатных блоков на устойчивость при центральном сжатии

Дано:

Строится двухэтажный дом из газосиликатных блоков, высота этажа 3 м. Дом с пятью несущими стенами, 4 наружные и одна внутренняя. На внутреннюю стену при перекрытии первого и второго этажа опираются стандартные пустотные плиты перекрытия ПК-53 (длиной 5.3 метра). Кровля плоская — 3 слоя рубероида на битумной мастике по утепляющей стяжке перекрытия второго этажа.

Примечание: такие исходные условия приняты для упрощения расчетов и могут быть далеки от реальности.



Преимущества домов из газобетона при толщине стены 300 мм

Дома из газобетона можно по праву называть каменными, так как этот материал — искусственный камень, изготовленный по определенной технологии. При изготовлении газоблоков смесь цемента и кварцевого песка увлажняют и вводят специальные газообразующие составы. В результате при твердении бетона образуются поры, а сама структура получается легкой и прочной.

После схватывания смеси, ее разрезают на блоки заданного размера и сушат при естественных условиях или в автоклавах. Газобетонные строения имеют все плюсы каменных домов, а из-за особых свойств материала практически лишены минусов. Кроме того, здания приобретают дополнительные преимущества. Таким образом дом из газобетона стены 300 мм толщиной приобретает следующие качества:

  • прочность, которая обусловлена способностью газобетона выдерживать достаточно высокие механические нагрузки;
  • небольшой вес, так как наполненный газом бетон имеет малую плотность по сравнению с кирпичом или тяжелым бетоном;
  • низкая теплопроводность стен, также обусловленная малой плотностью материала (у теплоизоляционных блоков теплопроводность даже ниже, чем у дерева);
  • хорошая звукоизоляция, которая обеспечена большой акустической инерцией стен и высокой жесткостью конструкций (эти качества не допускают колебаний под действием звуковых волн, что препятствует прохождению звука сквозь стены);
  • высокая скорость возведения зданий возможна потому, что газоблоки имеют большие размеры, которые очень точно выдерживаются при производстве, и легко обрабатываются ручными инструментами;
  • экологичность домов обусловлена тем, что при производстве блоков применяется только чистый кварцевый песок и высококачественный цемент;
  • морозостойкость конструкций, защищенных от прямого попадания осадков, достаточно высока;
  • низкая возгораемость материала и высокая огнестойкость конструкций из него обусловлена применением негорючих составляющих при производстве газоблоков;
  • низкая цена (1 м² стены из газобетона обходится дешевле, чем из кирпича)

Мнение эксперта Виталий Кудряшов строитель, начинающий автор

Читайте также: Технология утепления бетонного пола пенопластом

Задать вопрос

В домах из газобетона допускается устраивать как легкие перекрытия по деревянным или стальным балкам, так и массивные бетонные монолитные перекрытия. Прочность блоковых стен достаточна, чтобы выдержать большой вес.

Расчетные предпосылки:

Внутренняя несущая стена из газосиликатных блоков шириной 300 мм марки по плотности D500 (заявлено производителем).

Блоки марки D500, как уже говорилось, не являются чисто конструкционными, а иногда бывают только теплоизоляционными, но люди начитавшиеся рекламных проспектов, не всегда об этом знают, ведь сейчас главная цель — продать, а не честно рассказать. В рекламных проспектах компаний, занимающихся производством и реализацией блоков с пористой или ячеистой структурой, никаких точных сведений относительно прочности рекламируемого материала Вы не найдете. Производители газосиликата превозносят до небес газосиликат. Тем же занимаются производители газобетона и пенобетона. Как правило все они утверждают, что прочность блоков марки D500 на сжатие составляет 28-40 кг/см2, другие оперируют цифрами 3-5 МПа, а некоторые при этом добавляют, что у конкурентов для той же марки прочность не превышает 10 кг/см2. А далее следуют впечатляющие примеры, типа того, что погонный метр стены из блоков марки D500 шириной 30 см выдержит без разрушения нагрузку:

N = FR =100х30х28 = 84000 кг или 84 тонны (1.1).

Цифры впечатляют, и на первый взгляд все в этой формуле правильно. Но так ли это, можем ли мы безоговорочно воспользоваться этой формулой или нам чего-то недоговаривают? Давайте проверим.

Класс блоков по прочности В2.5 (заявлена производителем).

Свод правил СП 52-101-203 » Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» не нормирует расчетное сопротивление ячеистых бетонов (все перечисленные выше блоки относятся к ячеистым), одна из возможных причин — бурное развитие технологий производства ячеистых бетонов и производство таких бетонов по лицензионным технологиям. В СНиПе 2-03-01-84* (1996) «Бетонные и железобетонные конструкции» для ячеистых бетонов автоклавного твердения (вид А) марки D500 класс по прочности может составлять В1 и В1.5 (п.2.3). А класс В2.5 — это максимально возможный класс для бетонов автоклавного твердения марки D600. Тем не менее технологии не стоят на месте и если продукция компании сертифицирована, то сомневаться в указанном классе прочности особых причин нет. В том же СНиПе для ячеистых бетонов класса В2.5 указывается расчетное сопротивление сжатию Rb = 16.5 кг/см2. При этом нормативное сопротивление сжатию составляет 24.5 кг/см2. Значение нормативного сопротивления достаточно близко к значениям, указываемым в рекламных проспектах. Однако нельзя забывать о том, что при расчетах используется именно расчетное значение сопротивления сжатию, так как при определении расчетного сопротивления учтено множество различных факторов, таких как неоднородность материала, вариативность результатов испытаний контольных образцов и других. Если мы примем расчетное значение 16.5 кг/см2, то это почти в 2 раза меньше, чем в рекламных проспектах и чуть больше, чем в сравнительных характеристиках конкурентов, но и это еще не все. В СНиП II-22-81 (1995) «Каменные и армокаменные конструкции» расчетная прочность на сжатие бетонных блоков указана не по классу прочности, а по марке прочности. Впрочем перевести марку в класс не так уж и сложно. В марке цифры означают среднюю прочность в кг/см2, а в классе — гарантированную прочность в МПа и хотя точного соответствия между классом и маркой нет, все же для приблизительного перехода можно воспользоваться следующей таблицей:

Таблица 1. Приблизительные соотношения между классом и маркой бетона по прочности.

таблица приблизительных соотношений класса и марки бетона по прочности

таким образом получается, что блокам класса В2.5 соответствует марка М35 и тогда по таблице:

Таблица 2. Расчетные сопротивления сжатию для блоков высотой 200-300 мм (согласно СНиП II-22-81 (1995))

расчетные сопротивления для кладки из блоков высотой 200-300 мм

максимальное расчетное сопротивление не превысит R = 10 кг/см2

и это логично, так как прочность блока будет всегда больше прочности кладки их таких блоков, потому как на прочность кладки в свою очередь влияет неоднородность раствора, неравномерность раствора и т.д.

Конечно можно продолжать верить составителям рекламных проспектов, согласно утверждениям которых прочность кладки из их материала может превышать прочность кладки из блоков тяжелого бетона класса В10-В12.5, а можно попробовать проверить прочность материала самому. Для этого достаточно иметь кубик размерами 1,1х1,1х1,1 см и гирю 32 кг. Если на испытываемый блок положить кубик, а затем осторожно и очень медленно, ведь мы проверяем расчетное сопротивление при статической нагрузке, а не при динамической, поставить на кубик гирю так, чтобы центр тяжести гири по возможности совпал с центом тяжести кубика, а через несколько секунд убрать, то если правы составители рекламных проспектов, на поверхности блока не останется ни малейшей вмятины. Ведь в этом случае нагрузка будет составлять приблизительно 26.5 кг/см2. А если на поверхности блока останутся следы даже после того, как на кубик будет установлена гиря весом 16 кг, то значит блок не соответствует заявленному классу по прочности. Конечно, это не самый правильный способ определения разрушающей нагрузки, к тому же испытаний нужно провести несколько, тем не менее это самый доступный способ (если есть соответствующие гири и кубик).

Для дальнейших расчетов мы воспользуемся значением 10 кг/см2. Даже если это значение является заниженным, то максимум, что при этом может случиться — это повышенный запас по прочности. А вот если принять завышенное значение расчетного сопротивления, то все может закончиться гораздо хуже и как минимум может привести к обрушению конструкции.

Расчетная нагрузка на стену первого этажа.

Так как на внутреннюю стену будут опираться плиты одинаковой длины, и если при этом на плиты будет действовать одинаковая нагрузка, а длина опорных участков плит будет одинаковой, то нагрузку от плит перекрытия на стену можно считать приложенной к центру сечения стены. Нагрузка на погонный метр стены от плит перекрытия первого и второго этажа (собственный вес пустотной плиты около 300 кг/м2 + временная нагрузка около 400 кг/м2, в данном случае для упрощения расчетов нагрузку от веса кровли и снега мы принимаем также равной 400 кг/м2) будет составлять:

Читайте также: Септик из бетонных колец своими руками, схема строительства

Nплит = 2·700·5.3·2/2 = 7420 кг

Примечание: В действительности временная нагрузка будет меньше, так как мы не вычли ширину опорных участков. Но так как саму временную нагрузку мы приняли условно, то для упрощения расчетов оставим все как есть.

Нагрузка от веса стены второго этажа при равномерно распределенной плотности: 500·5·0.3 = 750 кг. Так как наиболее уязвимым с точки зрения сопромата является поперечное сечение посредине высоты стены, то в расчетах следует учесть не всю высоту первого этажа, а только половину, таким образом нагрузка от стены составит 750 + 375 = 1125 кг.

Примечание: Отделка стен может быть разной, но как минимум это штукатурка цементным раствором. Да и блоки обычно укладываются на клей или раствор, имеющий намного более высокую плотность, чем блоки. При плотности цементно-песчаного раствора около 1800 кг/м3 и толщине слоя штукатурки около 2.0 см с каждой стороны и приведенной толщине клеевого слоя 1 см, вес стены увеличится в 1.6-1.7 раза. Поэтому в расчетах используется не реальное значение высоты стены 3 м, а приведенное 3·1.65 ≈ 5. Если стены будут обшиваться листовыми материалами по каркасу, то дополнительная нагрузка на стены в зависимости от исполнения каркаса может не учитываться, но учитывать вес раствора на который укладываются блоки, все равно придется.

И еще одно — для более точных расчетов необходимо учитывать конструктивную схему кровли, возникающие при этом усилия и действующую снеговую нагрузку.

Расчетная нагрузка:

N = 7420 + 1125 = 8545 кг или 8.545 тонн

Требуется:

Проверить прочность стены.

Решение:

Как видим, суммарная расчетная нагрузка не очень большая и даже если рассчитывать разрушающую нагрузку по расчетному сопротивлению 10 кг/см2, то все равно получится 30 тонн, что намного больше прилагаемой нагрузки 8.17 тонн и обеспечивает почти четырехкратный запас по прочности. Однако одну маленькую, но очень важную деталь мы пока не учли, а именно: из-за неоднородности материала и практической невозможности приложить нагрузку точно по центру сечения любые материалы разрушаются до того, как будет достигнут предел прочности. Причем, чем больше длина испытываемого элемента и чем меньше при этом ширина и высота , т.е. чем больше отклонение испытываемого элемента от куба, тем раньше это происходит. Чтобы учесть этот неприятный эффект при расчете сжатых колонн и стержней используется коэффициент продольного изгиба φ. В принципе расчет центрально-сжатой стены мало чем отличается от расчета колонны, ведь наш погонный метр стены можно рассматривать как колонну высотой h = 30 см (в данном случае ширина блока) и шириной b = 100 см (наш погонный метр), вот только при расчете каменных и армокаменных центрально-сжатых элементов используется не один, а целых два коэффициента. В итоге расчетная формула выглядит так:

N ≤ mgφRF (1.2)

где mg — коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки. Долго возиться с определением этого коэффициента мы не будем, так как нормами допускается принимать значение этого коэффициента равным 1 при высоте сечения (а в данном случае это ширина нашей стены) h ≥ 30 см, или при значении радиуса инерции i ≥ 8.7 см. В нашем случае ширина стены равна 30 см, да и радиус инерции равен 8.66 см, так что худо бледно, но в граничные условия мы вписываемся.

φ — коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости стены. С этим коэффициентом все немного сложнее. Для того, чтобы его определить нужно знать расчетную длину стены l0, а она далеко не всегда совпадает с высотой стены. Однако и тут нам повезло, если на полу после возведения стены будет сделана стяжка а свободно перемещаться верхней части стены помешают плиты перекрытия, опирающиеся также и на другие стены, то мы можем рассматривать нашу стену как колонну с двумя шарнирными опорами и в этом случае l0 = H = 3 метра.

Зная расчетную длину, можно определить коэфициент гибкости стены:

λh = l0/h (1.3) или

λi = l0/i (1.4)

Читайте также: Анкеровка плит перекрытия в кирпичном доме

где h — ширина нашего блока, а i — радиус инерции.

Определить радиус инерции в принципе не сложно, нужно разделить момент инерции сечения на площадь сечения, а затем из результата извлечь квадратный корень, значение радиуса инерции для погонного метра стены шириной 30 см я приводил выше. Только при этом нельзя забывать, что в расчет берется наименьший момент инерции. Таким образом λh = 300/30 = 10, λi = 300/8.66 = 34.64.

Теперь зная значение коэффициента гибкости можно определить наконец коэффициент продольного изгиба по таблице:

Таблица 3. Коэффициенты продольного изгиба для каменных и армокаменных конструкций (согласно СНиП II-22-81 (1995))

коэффициент продольного изгиба для каменных и армокаменных конструкций

При этом упругая характеристика кладки α определяется по таблице:

Таблица 4. Упругая характеристика кладки α (согласно СНиП II-22-81 (1995))

упругие характеристики кладки а

Таким образом даже при максимальной марке раствора упругая характеристика не превысит значения 750 (п.4А) и тогда значение коэффициента продольного изгиба будет 0.84. Но перед тем, как приступать к окончательному расчету, следует учесть еще одно требование СНиПа II-22-81 (п.3.11.в), оказывается расчетное сопротивление сжатию нужно еще умножить на коэффициент условий работы, который для ячеистых бетонов вида А составляет γс = 0.8. И только теперь мы можем определить максимальную нагрузку, которую выдержит погонный метр нашей стены:

Nр = mgφγсRF = 1х0.84х0.8х10х3000 = 20160 кг или 20.16 тонн

Как видим, у нас все равно имеется очень хороший запас по прочности (правда, максимальная разрушающая нагрузка получилась в 4 раза меньше заявленной производителями, но кто на это обращает внимание?). А теперь посмотрим как будет работать наша стена, если нагрузка к ней будет приложена не по центру тяжести сечения.

Заблуждение: в готовом газобетоне присутствует известь

Для того, чтобы доказать ошибочность этого заблуждения, обратимся к процессу производства. Выясняется, что известь присутствует в составе газобетона, НО ТОЛЬКО НА начальном ЭТАПЕ ПРОИЗВОДСТВА, так же как и другие составляющие: портландцемент (М500 без различных добавок), кварцевый песок (содержащим оксид кремния не менее 85%) и вода.

В качестве газообразователя в производстве газобетона применяют алюминиевую пудру. Сырьевые компоненты проходят этап подготовки и очистки. Это необходимо для того, чтобы в процессе смешивания и автоклавирования химическая реакция была полной. В числе известь и песок подвергаются тщательному помолу для получения тонкодисперсной структуры.

При смешивании строго соблюдается дозирование и порядок поступления компонентов, что нужно для полноты протекающих реакций. Последней в смеситель добавляется малое количество (около 0,05%) алюминиевой пудры. Она вступает в реакцию с известью и обеспечивает созревание массива в уже залитых формах.

Все реакции и процессы в материале окончательно завершаются в автоклаве в среде насыщенного пара. Из таких материалов как оксид кальция, кремния и воды под воздействием высокого давления (11,5-13 бар) и температуры (190-193 o C) образуется новый минерал – искусственный камень. По своим свойствам он близок к природному минералу – тобермориту. В структуре готового массива, который после процесса автоклавирования набрал 100% прочности, содержится: 80% минерала – гидросиликата кальция и 20% кварцевого песка. Известь, так же как и алюминиевая пудра, полностью вступили в реакцию и в конечном результате отсутствуют в готовом материале.

В 2001 году в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете были проведены исследования структуры газобетона на основе дифракции синхротронного излучения (спектральный анализ). Данный спектральный анализ показал, что в газобетоне присутствует тоберморит и вода. Исходные компоненты, в том числе и известь, в структуре не выявлены.

Исследования были повторно проведены в 2007 году. Результаты были официально подтверждены.

Таким образом, заблуждение о том, что изделия из газобетона содержат известь, является неверным, поэтому неверны и утверждения о том, что из-за извести происходит насыщение газобетоном влаги. Отсутствие извести говорит о том, что газобетон экологически чистый продукт, что постоянно подтверждается санитарно-эпидемиологическими заключениями.

Пример расчета стены из газосиликатных блоков на устойчивость при внецентренном сжатии

Дано:

Строится как бы все тот же двухэтажный дом из газосиликатных блоков, высота этажа 3 м. Дом с теми же пятью несущими стенами, 4 наружные и одна внутренняя. Но на внутреннюю стену опираются стандартные пустотные плиты перекрытия ПК-65 с одной стороны и ПК-36 (длиной 6.5 и 3.6 метра). Кровля плоская — 3 слоя рубероида на битумной мастике по утепляющей стяжке перекрытия второго этажа.

Примечание: такие исходные условия приняты для упрощения расчетов и могут быть далеки от реальности.

Виды газоблоков

Маркировка блоков из газобетона включает в себя прописную (заглавную) латинскую букву D и число, обозначающее плотность материала. Например, D500 — это обозначение газобетона плотностью 500 кг/м³. В зависимости от плотности материала, существуют три вида блоков:

  • теплоизоляционные,
  • конструкционно-теплоизоляционные,
  • конструкционные.

В названии каждого вида угадывается и назначение блоков, заменять один вид другим не допускается. Использование блоков не по назначению грозит не только ухудшением характеристик здания, но и может привести к его разрушению.

Теплоизоляционные

К теплоизоляционным относятся газобетоны марок D300-D400. Ввиду малой плотности такой материал плохо пропускает тепло. Однако, большое количество пор уменьшает прочность материала.

Из теплоизоляционных газобетонных блоков делают ненесущие стены, которые при эксплуатации не воспринимают никакую нагрузку, кроме собственного веса. Такие стены выкладывают при строительстве зданий, имеющих пространственный каркас из железобетонных панелей или колонн. Блоками просто заполняют площади наружных стен, оставляя в них проемы для окон и дверей.

Стены каждого этажа опираются на перекрытия, максимальная высота такой стены не более высоты этажа. Поэтому блоки не подвергаются большим нагрузкам.

Читайте также: Технология армирования и бетонирования строительных конструкций.1.Назначение и виды арматуры

Конструкционно-теплоизоляционные

Этот вид газобетона, в который входят изделия марок D500-D900, применяют как универсальный. Блоки несут большую нагрузку, но теплопроводность их низкая. Из таких блоков можно выкладывать несущие стены двух- или трехэтажных домов, даже если перекрытия будут железобетонными, внутренние перегородки. В умеренном климате стены можно даже не утеплять. Блоки этого вида чаще других применяют при строительстве частных домов.

Конструкционные

Плотность конструкционных бетонов равна или превышает значение 1000 кг/м³. К этому виду относятся блоки марки D1000 и выше. Такие материалы применяют для строительства несущих стен многоэтажных зданий. Из-за большой плотности материала наружные элементы зданий, построенных в холодном климате, нуждаются в обязательном утеплении.

Газобетон применяют не только для производства стеновых блоков. Из этого материала делают также армированные перемычки, балки и плиты для сборных перекрытий. А вот строить фундамент из газобетона нельзя. Даже при большой плотности, этот материал способен впитывать большое количество влаги, которая со временем его разрушает. По этой же причине необходимо производить горизонтальную гидроизоляцию между фундаментом и стенами из газобетона.

Расчетные предпосылки:

Эксцентриситет нагрузки.

При использовании плит разной длины нагрузка на внутреннюю опорную стену от этих плит будет разная, поэтому суммарная сосредоточенная нагрузка будет приложена не по центру тяжести сечения а с эксцентриситетом ео. А это означает, что на стену кроме самой нагрузки будет также действовать изгибающий момент, равный M = Neо, и этот момент нужно учитывать при расчете. В общем случае проверка на прочность выполняется по следующей формуле:

N = φRF — MF/W (2.1)

где W — момент сопротивления поперечного сечения колонны.

Расчет газобетона на смятие

Расчет блоков на смятие производят, если на материал воздействует большая нагрузка, приложенная к малой площади. Такое условия возникают, например, при устройстве перекрытий, особенно, если они выполнены по балкам. В таком случае на небольшую опорную площадку балки приходится нагрузка, собранная по всей ее длине.

В местах опирания может произойти смятие газобетона, то есть необратимые разрушения внутри материала. Возникающие напряжения могут просто сминать блоки, они будут скалываться под действием нагрузки. Чтобы предотвратить это явление, необходим расчет.Для него достаточно определить величину напряжений, возникающих от приложенной нагрузки и сравнить ее с расчетным сопротивлением газобетона.

Напряжения равны отношению значения нагрузки к площади опирания. Например, если на деревянную балку приложен вес 2 тонны, то один ее конец будет давить на кладку газобетона с усилием в 1 тонну (1000 кг). При толщине балки 100 мм (10 см) и величине опирания 250 мм (25 см) на блоки из газобетона класса B1,5, площадь опорной площадки будет равна 250 кв. см.

Разделив величину нагрузки на площадь опорной площадки, можно получить значение напряжений 1000 кг/ 250 см² = 4 кг/ см².

Сравнивая величину напряжений с расчетным сопротивлением, которое для простоты можно принять, зная класс газобетона – 1,5 МПа или 15 кг/см², можно увидеть, что прочности материала будет достаточно для опирания балки перекрытия. Однако, этот пример приведен только для показа механизма расчета и не учитывает всей нагрузки на стену. В реальных условиях на газобетон давит еще и масса газобетона стен верхнего этажа, кровли и вес снеговой нагрузки. Поэтому давление на опорную площадку может превысить допустимую величину. При значении, равном 5 тонн, напряжения, возникающие в газобетоне, будут равны 20 кг/см². А это уже превысит значение расчетного сопротивления, обусловленного классом бетона B1,5.

И что же, отказаться от применения бетона этого класса? Вовсе нет, решение проблемы существует.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector