Какое давление выдерживает газобетон

Газобетон, как строительный материал, известен уже более века. Однако, для строительства частных домов его стали использовать сравнительно недавно. Интерес к этому материалу постоянно растет и главный вопрос — как выбрать газобетон и какие газобетонные блоки лучше использовать для строительства дома. От этого зависит не только прочность будущего здания, а и скорость его строительства, комфорт проживания в будущем.

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)

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.

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.

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.

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.

При проектировании зданий, выбор марки газобетонных блоков производят с учетом свойств и характеристик материала. Замена теплоизоляционных блоков конструкционными без изменения утепления существенно увеличит общую теплопроводность конструкций и в здании будет холодно зимой и жарко летом. Если же вместо конструкционных блоков использовать теплоизоляционные, несущие конструкции могут просто не выдержать нагрузки и разрушиться.

Заменять одни блоки другими того же вида, но иной марки также не рекомендуется. Если же такая необходимость возникла (из-за отсутствия нужной марки у поставщика), замена должна производиться только после уточняющего расчета конструкций на прочность и теплопроводность.

Чтобы решить, какой марки газоблок выбрать для строительства дома, необходимо учесть множество факторов. Для упрощения этой задачи рекомендации по выбору газобетона приведены в таблице.

Под несущей способностью газобетона понимают его свойство воспринимать нагрузку без разрушения. Зависит эта характеристика от прочности материала. А прочность зависит от плотности.

Газобетон воспринимает только сжимающие нагрузки. При растяжении он легко разрушается. Поэтому применяют этот материал в сжатых конструкциях. Для определения прочности на сжатие используют понятие класс бетона. Такое обозначение включает в себя прописную латинскую букву B с указанием после нее числа, указывающего размер максимальной сжимающей нагрузки в МПа, которую может выдержать материал. Например, если для газобетона марки D600 предусмотрен класс B2,5-B3,0, то материал гарантированно выдержит сжатие 2,5-3,0 МПа, а в более привычных единицах измерения значение составит примерно 25-30 кг/см². Это и есть несущая способность газобетона.

Плотность газобетона влияет не только на прочность, но и на теплоизоляционные свойства. Чем она больше, тем лучше бетон проводит тепло, и наоборот. В блоках малой плотности содержится больше воздуха, заключенного в закрытые поры, образованные при газообразовании. А воздух, как известно, лучший теплоизолятор.

Поры в газоблоке имеют практически одинаковые размеры, в отличие от пеноблока, в котором порообразование происходит от вспенивания воздухом. Плотность газобетона одинакова по всей его толщине и рассчитать тепловые параметры будущей конструкции можно точнее.

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.

Как понятно из формулы расчета на напряжения, уменьшить их можно либо снизив нагрузку, либо увеличив площадь опоры. Снизить величину нагрузки вряд ли получится, так как она определена назначением и условиями эксплуатации здания. Но увеличить площадь опирания возможно. Для этого достаточно подложить под конец балки широкую доску. При ширине доски в 200 мм (20 см) площадь опоры увеличиться вдвое. Ровно в два раза уменьшаться и напряжения.

Конечно, в строительстве применяют другие способы решения этой задачи. При опирании деревянных, стальных балок или ребристых плит перекрытия по верхнему ряду газоблоков устраивают железобетонный пояс. А уже на него производят укладку балок или плит. Армированный железобетон распределяет усилие по большей площади, многократно уменьшая напряжения. В результате такого распределения один погонный метр стены из газобетона B1,5 толщиной 300 мм (30 см) может выдержать нагрузку более 40 тонн!

Проверить не сложно, умножив расчетное сопротивление на площадь опирания 15 кг/см². * (100 см * 30 см) = 45 000 кг.

Для частного дома этого более, чем достаточно. Если же в качестве перекрытия рассматривается монолитная железобетонная конструкция, то при правильном армировании распределяющий усилия пояс делать не нужно. Край монолитной плиты равномерно распределит их по толщине блока.