Свойства легкого бетона
Наиболее важным свойством легкого бетона является снижение веса без потери прочности. Конструкционные легкие бетоны, доступные сегодня – это сланцевый, глиняный или сланцевый керамзит (примерно 80% конструкционного использования) и спеченный сланцевый или глиняный керамзит (20%).
Легкий бетон обеспечивает такую же прочность на сжатие, как и заполнители нормального веса, при примерно таком же содержании цемента. Типичная таблица характеристик данного заполнителя показывает различную прочность, достижимую при разном количестве цемента, как для 7-дневных, так и для 28-дневных испытаний (рис. 1).
Влияние содержания цемента на прочность при сжатии
Композитная конструкция, за исключением случаев, когда балки заключены в оболочку, предполагает отсутствие сцепления между бетоном и сталью, несмотря на то, что при большинстве условий нагрузки и эксплуатации здания существует значительная связь.
Взаимодействие между сталью и бетоном осуществляется через сдвиговые соединители, а нагрузка на бетон в основном является несущей, которая напрямую связана с прочностью бетона на сжатие.
Если легкий бетон сопоставим по прочности на сжатие с бетоном нормального веса, то и сдвиговая способность (или, правильнее сказать, несущая способность) соединительных элементов должна быть сопоставимой. Испытания на продавливание срезных соединителей в легком бетоне показали сопоставимые значения.
Однако из-за некоторой неопределенности материалов и отсутствия полных данных испытаний, подтверждающих этот факт, многие инженеры и большинство производителей соединителей рекомендуют несколько снизить допустимую нагрузку на соединитель при использовании легкого бетона.
Как правило, используется от 80 до 90 % от мощности бетона нормального веса. С другой стороны, многие инженеры не требуют никакого снижения в своих конструкциях.
Модуль упругости легкого бетона отличается от модуля упругости бетона нормального веса. Он может составлять от половины до трех четвертей от значения Е бетона нормального веса при заданном уровне прочности, в зависимости от веса бетона. Строительные нормы ACI используют эту формулу для оценки E-значения обоих типов бетона:
При проектировании композитов важным является модульное соотношение, n = Es/Ec. Для 3 000 psi значение n для бетона нормального веса равно 9; для легкого бетона весом 100 pcf значение n равно 15; а при весе 115 pcf значение n равно 12.
При проектировании с использованием легкого бетона в композитном исполнении рекомендуется не делать различий в значениях n-значения только для предварительного проектирования. При использовании n=9 для легкого бетона плотностью 3 000 фунтов на кв. дюйм можно использовать таблицы композитного проектирования, приведенные в Руководстве AISC и других источниках.
Однако при проверке фактических напряжений в бетоне и расчете прогибов рекомендуется определять применимое значение n по приведенным выше формулам.
Более высокие значения n означают меньшие преобразованные площади; следовательно, меньшие моменты инерции и, теоретически, большие прогибы. Этот эффект компенсируется снижением собственной нагрузки за счет уменьшения веса бетона.
Другими свойствами легкого бетона, которые могут представлять интерес при проектировании композитов, являются характеристики ползучести и усадки. Многие инженеры считают, что легкий бетон имеет гораздо более высокие показатели ползучести и усадки.
На самом деле, очень обширное исследование этих свойств – NBS Monograph 74, Creep and Drying Shrinkage of Lightweight and Normal- Weight Concretes – показывает, что ползучесть сравнима с большинством бетонов нормального веса, а усадка, в среднем, только умеренно больше..
В некоторых областях легкий конструкционный бетон назначается потому, что он имеет меньший потенциал усадочного растрескивания, чем бетон нормального веса.
Несмотря на отсутствие точных значений, некоторые исследователи считают, что испытываемый легкий бетон лучше работает в композитных конструкциях, возможно, потому, что немного более высокая ползучесть и усадка могут способствовать распределению Vn-нагрузки на большее количество соединителей, чем при испытании композитных балок нормального веса.
Другим свойством является лучшие показатели легкого бетона в огневых испытаниях, из-за его улучшенных изоляционных характеристик.
Читать далее:
Легкий бетон – виды, классификация, применение и преимущества
Факторы, влияющие на долговечность легкого бетона, и способы их устранения
Свойства и различия обычного бетона и высокопрочного бетона
Материалы, применение и преимущества ячеистого легкого бетона
- Цементные композиты, армированные волокном (FRC), и высокоэффективные композиты FRC.
- Различные виды композитов в строительстве и их применение.
- Строительные мероприятия и материалы для уменьшения прогиба бетонных балок и плит.
- Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и перекрытий.
- Армированный фибробетон – виды, свойства и преимущества армированного фибробетона.
- Свойства конструкционной стали для проектирования и строительства стальных конструкций.
- Виды усадки бетона и ее предотвращение.