Бамбуковый железобетон имеет те же конструкции, пропорции смеси и технологии строительства, что и стальной железобетон. Только стальная арматура заменяется бамбуковой. В этой статье рассматриваются свойства бамбуковой арматуры, пропорции бетона, конструкция и технология строительства с использованием бамбукового армированного бетона.
Природный материал, бамбук широко используется для многих целей. В основном в качестве прочного несущего материала. С давних времен он используется для строительства убежищ.
Бамбук используется для возведения строительных лесов, опорных стоек опалубки и многих других строительных работ. Они ограничены средними и крупными проектами.
Несмотря на то, что бамбук существует уже много веков, бамбук в качестве армирующего материала является инновацией в области гражданского строительства. Эта инновация была основана на исследовании, проведенном в сельскохозяйственном колледже Клемсона.
Бамбук является биоразлагаемым и возобновляемым материалом. Он энергоэффективен, так как имеет природное происхождение и экологически устойчив по своей природе. Эти свойства заставляют использовать его в строительстве на протяжении веков.
Подробности о том, как бамбук эффективно заменяет стальную арматуру в бетоне, рассматриваются в следующих разделах.
- Таблица: Механические свойства бамбуковой арматуры
Значение бамбукового железобетона
В большинстве развивающихся стран спрос на сталь как на армирующий материал растет с каждым днем. Бывают ситуации, когда производства недостаточно для удовлетворения спроса на сталь.
Следовательно, необходимо иметь альтернативу, достойную по сравнению со сталью. Бамбук встречается в изобилии, он упруг, а значит, может быть востребован в качестве армирующего материала и стать идеальной заменой стали.
Свойство прочности на разрыв, которое является основным требованием к армирующему материалу, у бамбука значительно выше, чем у других материалов, включая сталь. Структура бамбука с самого его происхождения обеспечивает это свойство.
Полая трубчатая структура обладает высокой устойчивостью к силе ветра, когда находится в естественной среде обитания. Работа над слабыми сторонами бамбука и внедрение инноваций в бамбук в качестве замены конструкционной стали было бы отличной альтернативой.
Бамбук как арматура для бетонных конструкций
Материал, используемый в качестве арматуры в бетоне, должен обладать всеми необходимыми свойствами, чтобы сделать элемент структурно активным под нагрузкой. В случае со сталью, мы производим сталь в нужной пропорции и проверяем основные показатели прочности в качестве проверки качества.
Аналогичный процесс должен быть проделан и с бамбуком. Бамбук встречается в природе в разных видах. Каждый вид отличается по своим характеристикам, текстуре, толщине и прочности. Поэтому важно знать, какие виды лучше всего подходят для армирования, а какие нет.
Выбор бамбука для армирования железобетонных конструкций
Выбор бамбука для армирования может быть сделан на основе следующих факторов
- Цвет и возраст – Используйте бамбук с явным коричневым цветом. Это свидетельствует о возрасте бамбука не менее 3 лет.
- Диаметр – Используйте бамбук с длинными крупными стволами.
- Сбор урожая – Старайтесь избегать тех бамбуков, которые срезают в весенний или летний сезон.
- Виды – Из 1500 видов бамбука необходимо выбрать лучший, который будет проверен и протестирован на соответствие требованиям, предъявляемым к армирующему материалу.
Свойства материала из бамбука для армированного бетона
Бамбук по своему происхождению является ортотропным материалом. В нем содержатся волокна. Он набирает высокую прочность вдоль волокон и низкую прочность в поперечном направлении.
Бамбук имеет структуру композитного материала с целлюлозными волокнами, выровненными по всей длине. Он имеет большую толщину волокон вблизи внешней длины бамбука, что является основной причиной того, что они противостоят огромной силе ветра.
Схематическая диаграмма бамбука с осью центроида ‘Z’ и высотой ‘L’
На рисунке 1 показана схема образца бамбука. Узел, который виден в бамбуке, представлен буквой n. Он подвергается боковой нагрузке “p”, вызывающей максимальный момент на опоре. Он образует консольную конструкцию.
Водопоглощающие свойства бамбука
Основным требованием к бамбуку при использовании его в армировании является водопоглощение. Водопоглощающая способность была изучена у различных видов. Среди них Dendrocalamus giganteus, известный просто как DG, и Bambusa vulgaris hard, BVS – те, которые поглощают меньше воды. Скорость поглощения воды также может быть снижена путем определенной обработки.
Рис. Скорость поглощения воды различными видами бамбука с течением времени
Для повышения эффективности непроницаемости была проведена определенная обработка. Лечебное вещество, вводимое в бамбуковый материал, должно учитывать три основных фактора:
Прочность бамбука в отношении сцепления
Как и в случае со стальной арматурой с ребрами, которые способствуют надлежащему сцеплению с бетоном, бамбук также должен иметь надлежащее сцепление с бетоном.
Прочность сцепления основана на этом адгезивном свойстве цемента и сжимающих силах, которые образуются на поверхности арматурных стержней. Необработанный бамбук влияет на прочность сцепления следующим образом:
a) Отталкивая бетон, за счет разбухания бамбукового материала
b) Путем образования пустот в бетоне
c) Образование трещин в результате образования пустот.
Рис. Действие необработанного бамбука в качестве армирующего материала
Эти проблемы хорошо решаются при правильной обработке бамбука.
Долговечность бамбукового материала
Свойство бамбука быть натуральным продуктом делает его более подверженным воздействию окружающей среды и насекомых. Средством против этого является обработка бамбука.
Процесс вяления позволяет устранить содержание влаги и крахмала, который является основной причиной привлечения насекомых. Процесс вяления эффективен только в том случае, если выбран правильный бамбук. Как уже упоминалось при выборе бамбука.
Затвердевание бамбука может осуществляться либо путем:
Обработка должна проводиться, когда бамбук находится в сухом состоянии, чтобы проникновение происходило правильным образом. Консервационная обработка бамбука для обеспечения долговечности не должна влиять на химический состав. Сама обработка должна длиться долго, не смываясь под воздействием воды, если таковая имеется.
Долговечность – главная проблема для бамбукового материала. Физические и химические свойства бамбука высоки при низком содержании в нем влаги. Такое низкое содержание влаги предотвращает появление плесени в бамбуке.
Рис. Бамбуковая арматура балки после 15 лет воздействия открытого воздуха
Рис. Стальные арматурные стержни колонны после 10 лет эксплуатации в закрытом помещении
Бамбуковая арматура более долговечна, чем стальная, если она прошла соответствующую обработку.
Принципы проектирования бамбукового железобетона
Проектирование бамбукового железобетона аналогично проектированию стального железобетона. Механические свойства бамбуковой арматуры, используемой для проектирования, могут быть приняты в соответствии с таблицей ниже.
Таблица: Механические свойства бамбуковой арматуры
Механическое свойство
Символ
Значение (psi)
Предельная прочность на сжатие
—
8,000
Допустимое сжимающее напряжение
s
4,000
Предельная прочность на растяжение
18,000
Допустимое растягивающее напряжение
Допустимое напряжение сцепления
u
50
Модуль упругости
E
2.5×106
Процедура и уравнения для проектирования стального железобетона могут быть использованы для проектирования бамбукового железобетона путем использования механических свойств бамбуковой арматуры вместо стальной арматуры в расчетах.
Бамбук в изгибаемых элементах, таких как балки и перекрытия, при нормальных эксплуатационных нагрузках дает трещины из-за низкого модуля упругости. Если такие трещины в бамбуке недопустимы для конструктивных элементов, то конструктивное проектирование может быть выполнено, тогда требуются конструкции, усиленные сталью, или конструкции, основанные на неармированных секциях.
Сцепление между бетоном и бамбуком в качестве арматуры является обязательным условием для проектирования. Расщепленный бамбук обеспечивает лучшее сцепление с бетоном, чем целые стволы при использовании в качестве арматуры. Для лучшего сцепления с бетоном бамбук должен быть расщеплен и уложен в более компактные слои арматуры.
Пропорции бетонной смеси для армированного бамбуком бетона
Водоцементное соотношение играет важную роль в прочности и долговечности железобетона. Бамбук, будучи природным строительным материалом, обладает свойством поглощать воду, о чем говорилось ранее. Поглощение воды приводит к разбуханию бамбука.
Таким образом, пропорция бетонной смеси для бамбукового железобетона должна иметь как можно более низкое водоцементное отношение. Также следует рассмотреть возможность использования бетона с цементом высокой ранней прочности для минимизации трещин, вызванных разбуханием бамбука.
Состав бетона может соответствовать требованиям к прочности конструкции в соответствии со структурным проектом. Поскольку использование арматуры не влияет на требования к прочности бетона на сжатие, пропорции смеси бетона, армированного бамбуком, могут быть такими же, как и у бетона, армированного сталью.
Строительство из бамбукового железобетона
Методы, используемые для строительства из стального армированного бетона, могут быть использованы и для бамбукового армированного бетона. Это просто замена стали на бамбуковую арматуру. Все остальные процессы при строительстве из бамбукового железобетона остаются такими же, как и при строительстве из обычного бетона.
Читать далее: Бамбук как строительный материал – его применение и преимущества в строительных работах
- Бамбук как строительный материал – его применение и преимущества в строительных работах.
- Что такое экологичные строительные материалы, используемые в строительстве?.
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОБЛЕНОГО ПЕСКА.
- Альтернативные строительные материалы, используемые в строительстве.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Армированный фибробетон – виды, свойства и преимущества армированного фибробетона.
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.