В чем опасность стеклянной крыши

Плюсы и минусы стеклянной крыши дома

Еще не так давно стеклянная крыша дома для многих считалась роскошью и редкостью. Сейчас же это распространенное явление. Основой крыши служит металлический каркас, который заполняется стеклами. Подборка стекла осуществляется с учетом пропускной способности, а также оптимальным размером и весом стекла для обеспечения безопасности. Такие конструкции могут выдержать сильные порывы ветра, и даже снег.

Преимущества стеклянной крыши

Многие относятся к такой конструкции с опаской, но никто не может поспорить, что они внешне притягательны. Видимо, это и является причиной того, что их часто используют в строительстве общественных сооружений – вокзалов, отелей, аэропортов, офисных и торговых центров. Внутри помещения с такой крышей всегда светлее, потому у посетителей приподнимается настроение и работоспособность.

Итак, среди достоинств стеклянной крыши выделяется:

  • Несомненная эстетическая привлекательность.
  • Хорошая освещенность. В дневное время суток с ней не понадобиться дополнительного освещения, а это значительная экономия для большого здания.
  • Высокая теплопроводность. Стеклянная крыша прекрасно пропускает тепло, что позволяет прогреть помещение естественным способом, а это еще одна экономия, но уже на обогреве. Для полного обеспечения тепла в помещении можно заказать вентфасад, с помощью которого утеплят стены.

Все вышеперечисленные достоинства сделали крышу из стекла востребованной и применимой и в жилом строительстве. Все больше частных домов и загородных коттеджей обустраиваются этой привлекательной конструкцией.

Как превратить недостатки в достоинства?

Такие крыши имеют и недостатки, но все они решаемы.

  1. Например, оттого, что крыша нагревается, летом в помещении может стать сильно жарко, но этот вопрос помогут решить кондиционеры.
  2. Мебель от попадания лучей ультрафиолета может потерять свой привычный цвет, но и здесь есть решение – задействование специальных пленок.
  3. Птицы любят осесть такую поверхность и тем самым загрязнять ее, но и здесь вопрос можно решить с помощью отпугивателя птиц.
  4. Уход за крышей нельзя пускать на самотек. Любая конструкция из стекла требует чистки и мойки как минимум раз в год, по возможности и каждые 6 месяцев. Поэтому конструкция крыши должна быть максимально продуманной для ее эксплуатации.

Какая бы проблема ни возникла, она решаемы в процессе эксплуатации стеклянной крыши. Самое главное на этапе проектирования правильно спланировать конструкцию и нагрузку на нее.

Необязательно покрывать всю поверхность стеклом, можно сделать частичную установку. Это придаст помещению изысканность. В любом случае установка должна осуществляться грамотно, ведь это вопрос безопасности, поэтому с этим вопросом стоит обратиться к специалистам.

Добавлено: 20.11.2015 19:56:42

Еще статьи в рубрике Статьи на тему строительства кровли, применяемых кровельных материалов:

  • Выбор материала для кровли

Если вы предпочтете черепицу, то наверняка будете выбирать между металлочерепицей и битумной (так называемой мягкой) черепицей. В этой статье рассмотрены наиболее .

Битумная черепица Icopal (Икопал) в Ставрополе

Мягкая кровля в Ставрополе пользуется большой популярностью. Это качественное и легкое покрытие по доступным ценам. Кроме того, с таким покрытием легко .

Преимущества и способы применения жидкой гидроизоляции

Твердая гидроизоляция представляет собой рулонные стройматериалы, которые в процессе монтажа укладываются термическим способом, к примеру рубероид и полимерная пленка. .

    Эксплуатация плоских кровель: нюансы, тонкости, советы

    О некоторых особенностях эксплуатации плоских кровель с полимерными мембранами, советы по устранению и предупреждению проблем. Служба Качества ТехноНИКОЛЬ .

    Гидроизоляция и проблемы гидроизоляционных работ.

    Важность гидроизоляционных работ нельзя недооценивать. От качественного устройства гидроизоляции напрямую зависит надежная эксплуатация здания и срок его службы, комфортное ощущение в .

    Какой вид кровли выбрать.

    Сегодня многие горожане мечтают не о том, чтобы провести евроремонт квартир, а о небольшом, уютном доме, стоящем недалеко от города. .

    Проблемы безопасного остекления кровель

    Существующее положение

    В последнее время современными архитекторами создается множество грандиозных проектов зданий и сооружений, в которых большое внимание уделяется естественному освещению. Создание прозрачных конструкций фасадов и прозрачных крыш не только придает легкость и воздушность любым сооружениям, но и делает процесс нахождения в них людей более комфортным. Это применимо к любым типам сооружений – торговым центрам и производственным помещениям, выставочным залам и концертным площадкам и пр. В данной статье будет рассмотрен конкретный вопрос создания стеклянных крыш и проблемы, связанные с их производством.

    Рис. 1. Примеры разрушения стекол:
    «сырого» (а)

    Создание светопрозрачных конструкций фонарного остекления должно выполнять три основных задачи: обеспечить проникновение дневного света, обеспечить прозрачность, а также безопасность людей, находящихся под такой конструкцией или в непосредственной близости от ее проекции на землю. Страшно даже представить, что произойдет, если с огромной высоты (а конструкции, которые рассматриваются в данном случае, имеют высоту не менее 10 м) произойдет обрушение.

    Вопросы проектирования конструкций остекления фонарей частично рассматриваются в «Инструкции по проектированию, монтажу и эксплуатации стеклопакетов», разработанной и утвержденной в 1975 г. С тех пор все проекты по созданию стеклянных зенитных фонарей делаются исходя из требований, описанных в данной инструкции (напомню, созданной 34 года назад). Стекла, предусмотренные в данном документе, могут быть:

    «2.2. В стеклопакетах применяются следующие виды листового силикатного строительного стекла: оконное, витринное неполированное, витринное полированное, теплоотражающее, теплопоглощающее и закаленное».

    При этом максимальная площадь стеклопакетов для зенитных фонарей не может быть больше 2 м2.

    Такие требования, особенно касающиеся максимальных площадей окон, действительно имели смысл в момент создания инструкции. В случае разрушения простое силикатное стекло разбивается на осколки, которые, падая с высоты, приобретают свойства гильотины, и от них практически невозможно спастись. Закаленное стекло (рис. 1) разрушается не так критично, как «сырое», однако «дождь» из фрагментов стекла, падающий на головы людей, также весьма опасен и может привести к травмам. Причем если закаленное стекло при его производстве не прошло процедуру проверки на внезапное разрушение (так называемый Heat Soak Test), то оно может разрушиться спонтанно, даже без внешнего механического воздействия.

    Есть разные способы обеспечения безопасности стеклянной конструкции от внешних воздействий, которые зависят от степени возможных повреждений. Обычно используют многослойные стекла, где внешний слой изготавливается из закаленного стекла, а внутренний представляет собой двухслойное ламинированное стекло. Такая конструкция надежно обеспечивает защиту от атмосферных осадков, возможных попаданий камней, птиц и т.д. Однако если необходимо повысить прочностные характеристики остекленного здания для обеспечения безопасности при сильных ураганах, террористических актах, взрывах и т.п., также используют многослойное стекло, но как для внешнего, так и для внутреннего слоя используется двухслойное ламинированное стекло (на основе иономерных адгезивных полимерных пластин). Такая конструкция является значительно жестче и прочнее. Так, например, даже после разрушения стекла жесткость прослойки не позволяет конструкции выпасть из опор, что дает возможность и время для замены разрушенного элемента.

    Ламинированное стекло – основа безопасности остекления крыш

    Рис. 2. Многослойное (ламинированное)
    стекло. Схема устройства

    Уже в течение многих десятилетий существует новый тип стеклянной конструкции – многослойное (ламинированное) стекло. Оно представляет два или более слоев стекла (как сырого, так и закаленного или термоупрочненного), соединенных между собой (прочно склеенных) одним или более слоями адгезивного полимера (рис. 2). Такие конструкции повсеместно применяются в автомобильной промышленности для производства безопасных лобовых стекол. Естественно, подобные решения стали пробовать применять в архитектурном остеклении. Структурные функциональные характеристики многослойного безопасного стекла существенно отличаются от функциональности однородного материала. Создается чрезвычайно прозрачная конструкция, стойкая к действию природных явлений, вандализму, взрывам и другим опасным воздействиям. В случае разрушения стекла стеклянные фрагменты остаются на прослойке, не разлетаясь на опасные осколки, которые могут ранить людей. Именно по этой причине многослойное безопасное стекло является единственной формой остекления, которая, по мнению многих специалистов, может применяться в остеклении фонарей и крыш. В настоящее время, как уже сказано выше, в 95 % случаев используются адгезивные прослойки из поливинилбутираля (ПВБ).

    Однако для конструкций многослойного стекла с применением ПВБ существует ряд ограничений и сложностей при его проектировании. В основном это связано с механическими свойствами данной прослойки. Рассмотрим принципиальную схему работы конструкции при фонарном остеклении. При определенных допущениях можно считать, что основным типом деформаций стеклянных пластин, применяемых при таком остеклении, является изгиб (рис. 3). При приложении к двум (или более) стеклам нагрузки, как показано на рис. 3, между двумя внутренними поверхностями, которые находятся в прямом контакте друг с другом, происходит сдвиг, поскольку одна из двух поверхностей растягивается, в то время как другая — сжимается. Если оба стекла ламинированы с помощью адгезивной полимерной прослойки, она будет компенсировать искривление. Другими словами, она будет способна поглощать усилия сдвига (см. рис. 3).

    ПВБ-прослойки эффективно поглощают усилия сдвига только тогда, когда они подвержены кратковременным нагрузкам. Таким образом, безопасность стекол с данными прослойками, обеспечивает превосходную защиту от экстремальных влияний, таких как вандализм, ураганы или взрывы. Однако ПВБ — это мягкий полимер, в котором возникают текучие деформации при долговременной нагрузке. В результате работа стекол, ламинированных ПВБ и подверженных долговременной нагрузке при изгибе, практически ничем не отличается от работы двух стекол, которые не были скреплены. Поэтому статические вычисления в настоящее время рассматривают только свойства стеклянных элементов и не учитывают эффект адгезивной связи многослойного стекла.

    Ионопласты – принципиально новые решения для безопасности остекления

    В последние годы все большую долю мирового рынка безопасных многослойных стеклянных конструкций завоевывают новые иономерные пластины DuPont™ SentryGlas®. Эта новая прослойка изначально была создана в конце 1990-х гг. для остекления в ураганно-опасных зонах. Их прочность на растяжение значительно выше, чем прочность ПВБ, а их жесткость при комнатной температуре фактически в сто раз выше (рис. 4). Также улучшена работа при повышенных температурах (рис. 5). Статическая работа безопасных многослойных стекол с SentryGlas® коренным образом отличается от работы стекол, ламинированных ПВБ. В результате конструкция из многослойного стекла может нести более серьезные нагрузки или, при одинаковых нагрузках, может быть уменьшена по толщине без потери безопасности.

    Такие характеристики создают новые и интересные возможности для архитекторов и почти безграничную свободу дизайна и проектирования, поскольку свойства новых материалов позволяют создавать многослойные стекла, размеры которых ограничены только размерами автоклавов, используемых при их производстве. Наибольший стеклянный элемент, который может быть произведен на сегодняшний день, имеет следующие размеры: 3 м в ширину и 13,5 м в длину (Германия, компания Seele).

    Улучшенные механические характеристики иономерных пластин по сравнению с пленками ПВБ логично требуют пересмотра подходов к проектированию конструкций из многослойных стекол, а также требуют учитывать свойства адгезивного слоя (ионопласта) при расчете многослойных конструкций, рассматривая их не как независимые пластины стекла, а как композитные системы.

    Исследования работы новых материалов для производства безопасного ламинированного стекла

    Естественно, вопросы применения новых материалов в конструкциях, особенно, когда дело касается безопасности для жизни и здоровья людей, требуют внимательного изучения. Компания DuPont провела исследования напряженно- деформированного состояния ламинированных стекол при изгибе (как уже отмечено выше – это основной тип работы конструкций светопрозрачных крыш). При этом проводилось исследование работы конструкций аналогичных размеров, ламинированных ПВБ, SentryGlas®, и их сравнение с монолитным стеклом.

    Рассматривались три типа конструкции:

    • 5 мм стекло / 0,76 мм ПВБ / 5 мм стекло

    • 5 мм стекло / 0,76 SentryGlas® / 5 мм стекло

    • 10 мм монолитное стекло

    Исследования проводились по методике ISO 1288-3, контролировались напряжения в стекле и его деформации.

    Рис. 6. Напряжения и прогибы при изгибе

    Некоторые результаты исследований представлены на рис. 6. Видно, что при увеличении нагрузки, напряжения в стеклах существенно расходятся, при этом напряжения в многослойных стеклах с использованием SentryGlas® значительно меньше не только по сравнению с аналогичными конструкциями из ПВБ, но и по сравнению с монолитным стеклом толщины. Так, уже при достижении нагрузки 200 Н, напряжения в образце с SentryGlas® в два раза ниже, чем в аналогичном образце с ПВБ. Та же ситуация и с прогибами конструкции.

    Из вышесказанного можно сделать следующий вывод: жесткость SentryGlas® настолько высока, что между стеклами наблюдается практически идеальная передача напряжений. Это относится как к широкому диапазону температуры (результаты не представлены в статье, но имеются в наличии у автора), так и к длительному нагружению.

    Значительной опасностью при остеклении крыш является также обрушение стекла в случае точечных креплений стеклянных конструкций. При проектировании фонарного остекления штаб-квартиры компании Endesa (Мадрид) проводились исследования влияния нагрузки, приложенной к стеклянной конструкции, ламинированной ПВБ и SentryGlas®. Как показано на рис. 7, при достижении нагрузки в 330 кг стекло было разрушено и нагрузка зафиксирована. При этом постоянно фиксировались прогибы пластин. Изделие с ПВБ выпало из опор через 7 мин после действия нагрузки, тогда как изделие с SentryGlas® оставалось неповрежденным.

    Таким образом, SentryGlas® позволяет производить безопасные многослойные стекла с высокой несущей способностью, с отличным соотношением эффективности и веса конструкции, обеспечивающие высокий уровень безопасности.

    По сравнению с изделиями с ПВБ изделия с SentryGlas® имеют следующие преимущества:

    • снижение толщины стекла, зачастую на один или два типоразмера,

    • установка стекол больших пролетов при заданных нагрузках,

    • снижение количества точечных опор при безрамном остеклении.

    Это позволяет существенно снизить вес остекления и, следовательно, снизить расходы при строительстве большепролетных стеклянных конструкций.

    Другие аспекты работы безопасных многослойных стекол при остеклении крыш

    Однако вопросы проектирования светопрозрачных крыш сводятся не только к напряженно-деформированному состоянию. Учитывая то, что эти конструкции находятся на границе между открытым воздухом и помещением, а также, как уже сказано выше, их задачей является максимально возможное обеспечение проникновения естественного освещения в помещение, большое значение для проектирования имеют вопросы оптических свойств стеклянных конструкций. Здесь мы опять видим огромное преимущество SentryGlas® по сравнению с ПВБ.

    Любой полимерный материал имеет так называемый индекс желтизны, который определяет пожелтение материала со временем. На это влияют погодные условия (ультрафиолет, влага и пр.), а также старение самого материала. ПВБ-пленки имеют индекс желтизны от 6 до 12, в то время как этот показатель для SentryGlas® равен 1,5. Семилетние натурные исследования в штате Флорида, США (средняя температура воздуха +45 °С, средняя влажность воздуха 85 %), показали полное отсутствие каких-либо оптических изменений в пластинах с использованием SentryGlas®. Исследования в ОАО «Институт Стекла», проведенные в соответствии с ГОСТ 30826-2001 «Стекло многослойное строительного назначения» на оптические свойства после испытаний кипячением, облучением ультрафиолетом, замораживанием и нагревом, показали абсолютное отсутствие каких-либо оптических изменений. Подобные свойства многослойных стекол весьма важны для использования в фонарном и фасадном остеклении в связи с тем, что помимо постоянной прозрачности конструкции иногда требуются плановые или ремонтные замены элементов остекления. В случае, если стеклянная панель, собранная с использованием ПВБ либо других адгезивных полимеров, со временем помутнеет (а следовательно, помутнеют и все соседние панели), подобрать стекло с аналогичной оптикой будет невозможно, что приведет к эффекту шахматной доски.

    Мировая практика проектирования и строительства большепролетных фонарных остеклений крыш

    На иллюстрациях к данной статье представлены некоторые из проектов остекления крыш с использованием SentryGlas®.

    Так, при проектировании стеклянной крыши торгового центра Yorkdale в Торонто, Канада (авторы ММС International architects) использовалась конструкция стеклопакета (рис. 8):

    • 10 мм закаленное стекло / воздушная рамка / 8 мм стекло / SentryGlas® / 8 мм стекло.

    Использование ПВБ в данном проекте потребовало бы следующую конструкцию:

    • 10 мм закаленное стекло / воздушная рамка / 12 мм стекло / SentryGlas® / 12 мм стекло.

    Таким образом, экономия стекла (а следовательно, и массы конструкции) составила 24 %. Расчет производился на снеговую нагрузку 3,1 КПа (в Москве и Санкт-Петербурге снеговая нагрузка составляет 1,8 КПа). Размеры панелей на проекте — 2,13х1,4 м, т.е. имели площадь около 3 м2.

    Офисный центр Endesa, Мадрид, Испания
    Авторы Kohn Pedersen Fox Associates,
    Bellapart Engineering

    При проектировании крыши офисного центра Endesa, о котором говорилось выше, использовалась конструкция: 8 мм стекло / SentryGlas® / 8 мм стекло.

    Задача безопасности при проектировании была одной из основных, так как в здании работает более 1300 человек, а крыша расположена на высоте 32 м. При этом масса стекла снизилась на 25 %, что при общих данных кровли (3300 м2, общая масса 135 т) составило порядка 45 т. При этом размеры стеклянных панелей были 2,7х1,35 м, что составляет 3,65 м2.

    Как видим, мировая практика показывает, что можно активно применять усиленные конструкции многослойного стекла в архитектуре крыш, при этом стеклянные панели можно использовать размерами больше, чем 2 м2.

    Проблемы безопасного остекления крыш в России

    Возникает вопрос, почему в России нет подобных проектов? Ответ прост – они есть. Но парадокс в том, что на сегодняшний день единственным нормативным документом, определяющим проектирование светопрозрачных фонарных покрытий, является уже упомянутая в начале инструкция.

    За 34 года с момента создания этого документа строительная наука, с точки зрения создания современных материалов, существенно шагнула вперед, однако строители вынуждены пользоваться такими устаревшими документами. И любое применение новых типов материалов и разработок в настоящее время требует от них определенной смелости, поскольку (как в нашем случае) проектирование и монтаж безопасных современных конструкций – это отход от инструкции, поэтому проще делать то, что написано 34 года назад, даже в ущерб безопасности, но зато можно избежать нареканий контролирующих органов, дескать, все сделано по правилам.

    Применение новых материалов требует от таких организаций определенной смелости и ответственности, которую не всем и не всегда хочется на себя брать. Результат — повсеместное использование увеличенных размеров для конструкций, которые получаются толще, тяжелее и, как следствие, более дорогими, чем это требуют поставленные задачи.

    Безопасное стекло с использованием DuPont™SentryGlas® открывает захватывающий вид с высочайшего небоскреба Северной Америки Вознесшаяся поверх небоскребов Чикаго «Башня Уиллиса» (прежде известная как «Башня Сирса» или «Сирс-тауэр») – самое высокое здание в Северной Америке. Совсем недавно благодаря конструкционным прослойкам DuPont™ SentryGlas® у нее появилась новая отличительная особенность – «подвесной ярус», весь составленный из стеклянных смотровых кабин, из которых открывается захватывающий дух вид.

    Посетители, стоящие на высоте 103 этажей над поверхностью земли в Подвесном ярусе «Башни Уиллиса», находятся в полной безопасности благодаря прочным, прозрачным настилам из DuPont™ SentryGlas®, способным выдержать многотонные нагрузки.

    «Подвесной ярус – превосходный пример того, как компания «Дюпон» использует научные открытия для того, чтобы обезопасить людей и здания, – заметил Уильям Ф. Уэбер, вице-президент и генеральный управляющий компании DuPont Packaging & Industrial Polymers, занимающейся разработкой и производством полимеров для упаковки и промышленного применения. – Высокоэффективный материал SentryGlas® позволяет создавать конструкции безопасного остекления, которые выдерживают высокие ветровые и весовые нагрузки, поэтому его можно применить там, где простое стекло никогда бы не выдержало».

    Адгезивная пластина SentryGlas® – главный компонент остекления многих общественных зданий, в том числе недавно реконструированного павильона театральных касс в г. Нью-Йорке (первого общественного здания с несущими стенами из стекла); музея Больцано в Италии; Уэстфилдского пассажа в Лондоне (крупнейшего в Европе торгового центра); здания Федерального суда в г. Майами (США) и многих других.

    Б.С. Ухов, канд. техн. наук, руководитель отдела безопасного архитектурного остекления ООО «Дюпон Наука и Технологии»

    Стеклянная крыша дома, особенности устройства, материалы и технология

    Об истории стеклянной кровли

    Исторически первыми стеклянными крышами обзавелись оранжереи и зимние сады, и произошло это в Англии, в середине 19 века. До сих пор Викторианская и Пальмовая оранжереи, расположенные в Королевских ботанических садах, являются одними из самых крупных сооружений из стекла. Постепенно стеклянные кровли стали появляться у общественных и промышленных зданий; как правило, это было частичное остекление, акцентирование в виде галереи или пристройки.

    Еще недавно жилые дома со стеклянной крыше были редкостью; их считали оригинальной, но непрактичной деталью, которая мало ассоциировалась с частными постройками. Сегодня владелец загородного жилья стремится к тому, чтобы его дом был не только надежным и комфортным, но и эстетически привлекательным. Не последнюю роль в достижении этой цели играет дизайн и материал отдельных деталей строения.

    Кровля из стекла является оригинальным способом украсить и выделить здание, проявить его изысканный стиль. Такой элемент дизайна востребован не только при возведении офисных центров, музеев, кафе и оранжерей; все чаще он реализовывается частным порядком.

    Викторианская оранжерея — дитя прогресса

    Плюсы и минусы кровли из стекла

    Стеклянная конструкция несет как эстетическую, так и практическую нагрузку; в число ее достоинств включают следующие параметры:

    Оригинальность. Главный козырь светопрозрачной кровли, позволяющий превратить обычную постройку в запоминающийся современный проект.

    Надежность. Качественно спроектированная и смонтированная стеклянная конструкция по прочности и долговечности не уступает крышам из других материалов.

    Разнообразие конструктивных решений. Из стекла можно собрать конструкцию любой формы: одно- и двускатную, в виде пирамиды, купола или арки.

    Экономия. Прозрачная конструкция обеспечивает максимальный уровень естественного освещения в жилой зоне, что позволяет экономить на электроэнергии.

    Эксплуатационные характеристики. Сюда входит устойчивость к ветровым и снеговым нагрузкам и водонепроницаемость; благодаря гладкости стекла снег на скатах не задерживается.

    Дополнительные возможности. Вы можете превратить гостиную с прозрачным потолком в уголок тропического леса или кусочек японского сада.

    В такой гостиной светло в любую погоду

    Имеются у подобных конструкций и недостатки:

    Сложность монтажа. Поскольку стеклянные листы невозможно укладывать внахлест и усиливать гидроизоляционными материалами, на первый план выходит качественная сборка и герметизация швов.

    Высокая теплопроводность. Пожалуй, основная проблема, возникающая из-за использования стекла. Слабая способность служить барьером теплу усложняет эксплуатацию стеклянной кровли, как зимой, так и летом. Для борьбы с этим недостатком используют комбинацию нескольких методов.

    Сложность очистки. Стеклянная поверхность нуждается в регулярном и довольно частом очищении (от пыли и мусора, а зимой — от снега), что необходимо учесть еще на этапе проектирования.

    Стоимость. Высокую стоимость прозрачной крыши формируют несколько факторов: затраты на качественные материалы и оплата трудоемких специализированных работ (монтаж и придание стеклу нужной формы).

    Безопасность. Стекло над головой воспринимается как потенциальный источник опасности. Исключить угрозу помогает использование специальных марок стекла, обладающих повышенной ударопрочностью.

    Как сэкономить на электричестве

    Разновидности стеклянной крыши

    Конструкция из стекла визуально расширяет внутреннее пространство жилой комнаты и одновременно обеспечивает максимум естественного освещения, что важно для здоровья людей и растений. Такое свойство присуще светопрозрачным крышам всех популярных конструкций, в число которых входит:

    Горизонтальная плоскость. Самый простой способ, когда основой конструкции служат балки перекрытия. Несмотря на простоту, ошибки в расчетах недопустимы: неправильно рассчитанные стеклянные пластины начнут деформироваться (провисать).

    Наклонная плоскость (или две — в двускатном варианте). Установленная под углом гладкая поверхность не позволяет задерживаться воде и снегу; она сравнительно проста в проектировании и реализации.

    Комбинация нескольких поверхностей

    Панорамная. Имеет сложную конструкцию с большим по площади заполнением стеклом. Лучше всего выглядит на строениях, расположенных на уклоне.

    Арка, полусфера, пирамида, купол. Сложные в расчете и монтаже формы, которые чаще рекомендуются для оранжереи, зимнего сада или зенитного фонаря.

    Во многих случаях стеклянная кровля в частном доме представляет собой дополнительный элемент конструкции, призванный увеличить приток естественного освещения и устанавливаемый на основную крышу. Такая деталь называется зенитным фонарем (лучшая освещенность приходится на дневные часы, когда солнце поднимается максимально высоко, «в зенит»).

    Каркас зенитного фонаря часто выполняется в виде купола или многогранной пирамиды — они выглядят красиво и не столь сложны в реализации, поскольку имеют небольшие размеры. Иногда можно встретить зенитный фонарь ленточной формы, он проходит по всей длине кровли. Помимо увеличения светового потока зенитный фонарь может выполнять следующие функции:

    Вентиляция помещения. Для этого его снабжают открывающейся створкой.

    Фильтрация света. Если стекло заменить цветным поликарбонатом; можно достичь интересного дизайнерского эффекта.

    Зенитный фонарь в гостиной

    Выбор материала: практично и безопасно

    В основе конструкции стеклянной крыши лежит каркас, выполняющий роль стропильной системы и обрешетки обычной кровли. Понятно, что к прочности такой конструкции предъявляются повышенные требования, а для ее изготовления выбираются только качественные материалы. Для стеклянной крыши выбирают следующие материалы:

    Алюминиевый профиль. Алюминий — материал, известный своими достоинствами: прочностью, малым удельным весом и устойчивостью к коррозии. Такая комбинация позволяет снизить общую нагрузку крыши на стены (что важно, так как стекло имеет значительный вес) без уменьшения надежности. Минус алюминия, как и всех металлов, состоит в его высокой теплопроводности, что означает дополнительный расход на обогрев зимой (и кондиционирование летом). В целом алюминиевая рама рекомендуется для помещений, которые в холодное время года используются периодически.

    Видео описание

    Рама из «теплого» алюминия. Такой каркас характеризуется меньшей теплопроводностью. Улучшение достигается благодаря сложному строению: два листа алюминия разделяет слой изоляционного материала.

    Стальной профиль. Придает конструкции повышенную прочность (при соответствующем профилактическом уходе). Для одной и той же нагрузки площадь сечения стального профиля будет в полтора раза меньше алюминиевого; это позволяет создавать изящные формы с большой площадью остекления. Однако стальной каркас больше весит и дороже стоит, а коррозийной стойкостью (без использования защитных покрытий) может похвастаться только профиль из нержавеющей стали.

    Деревянная рама. Профиль из дерева обладает небольшим весом; такое остекление деревянной крыши идеально в эстетическом плане для домов из бруса или бревна. Материал в обязательном порядке обрабатывают для защиты от гнили и возгорания.

    Для крыши большой площади нужен стальной каркас

    Комбинированный профиль. Цельнометаллический каркас — вещь весьма затратная, поэтому его нередко заменяют комбинированным вариантом из металла (чаще алюминия) и дерева. Такая замена допускается, если площадь остекления незначительна. Алюминиево-деревянный профиль объединяет прочность металла с низкой теплопроводностью дерева. Деревянные элементы проходят обязательную обработку защитными составами; тем не менее, такой профиль не рекомендуется применять для возведения оранжереи. Тропический климат, благоприятный для растений, погубит деревянные элементы каркаса; если их вовремя не заменить, конструкция может разрушиться.

    Выбор стекла или его заменителей (обычное стекло не подходит из-за хрупкости и массивности) также имеет свои особенности. Хорошо зарекомендовали себя следующие специализированные варианты:

    Закаленное стекло. Характеризуется улучшенной механической прочностью и термостойкостью, полученной при высокотемпературной обработке. Второе немаловажное свойство — безопасное разрушение. Разбиваясь, стекло образует много мелких неопасных осколков, о грани которых невозможно порезаться

    Триплекс. Многослойное стекло; может иметь два или три слоя, соединенные полимером. Триплекс удобен тем, что не дает осколков. Его используют для остекления транспортных средств и фасадов зданий, оно подходит и для стеклянной крыши.

    Армированное стекло. Так же, как и триплекс, относится к безосколочным стеклам. Армированное стекло содержит внутри металлическую сетку, его используют при возведении прозрачных стен и кровельных конструкций.

    Ламинированное стекло. Одна из разновидностей термополированных стекол, получаемых методом налива стекломассы на тонкий металлический слой. Нагревом из такого стекла можно получить любую форму; оно отличается высоким качеством поверхности, а при разрушении не образует осколков.

    Для безопасности крыши важен выбор стекла

    Для возведения стеклянной крыши в доме используются и другие светопрозрачные материалы:

    Поликарбонат. Легкий пластичный материал с повышенной теплоустойчивостью. Благодаря набору хороших эксплуатационных характеристик поликарбонат широко применяется в качестве светопрозрачных вставок в кровлю домов, навесов, беседок и теплиц.

    Прозрачный шифер (изготовленный из ПВХ). Ударопрочный (не боится града) и термостойкий материал со стекловолокном в качестве армирующей основы. Прозрачный шифер выпускается в двух видах: волнистый и прямой; он обладает ровной фактурой и широкой цветовой гаммой.

    Оргстекло. Пластик с более низкой, чем у стекла, теплопроводностью; может быть прозрачным, окрашенным или тонированным. Оргстекло — гибкий материал; он весит в два раза меньше обычного стекла, что позволяет отказаться от усиления каркаса и дополнительных опор. Все светопрозрачные материалы обладают небольшим весом, достаточной прочностью и умеренной стоимостью. Их общий недостаток — меньшая светопропускаемость, что не позволяет получить ощущение «прозрачной» комнаты.

    Нюансы монтажа

    Стеклянная крыша начинается с проектирования, оно включает грамотный расчет допустимых нагрузок на несущие стены, а также параметров выбранных материалов. Особенно внимательно следует отнестись к панорамной стеклянной крыше. Ее вес может потребовать усиления несущих стен; дополнительные строительные работы могут превратить крышу в более дорогой проект, чем планировалось. Чтобы кровля была прочной и долговечной, во время проектных и монтажных работ необходимо учитывать следующие требования:

    Безопасность. То, на чем нельзя экономить ни в коем случае. Для остекления подходят только ударопрочные материалы, способные выдержать как снежные сугробы, так и сломанную ветку или случайно залетевший мяч или камень.

    Скопление снега. С этой неприятностью борются двумя способами. Вы можете установить систему электроподогрева (что надо предусмотреть еще на стадии проектирования). Другой, более рациональный вариант — выбор конструкции с увеличенным углом наклона скатов, более 30°C, или купольного (сферического) варианта.

    Монтаж стеклянной крыши

    Герметичность. Прозрачные детали невозможно укладывать внахлест, как шифер или черепицу. Чтобы крыша могла служить надежной защитой от воды и грязи, стыки скрепляются специальными бесцветными герметиками.

    Защита от пыли. Для остекления можно использовать стекло с покрытием на основе оксида титана, защищающим от органических и других загрязнений. Вода на такой поверхности не собирается в капли, а образует пленку, которая затем соскальзывает, не оставляя разводов. В противном случае крышу проектируют так, чтобы ее было удобно мыть.

    Многофункциональность. Использование механизмов подъема стеклянных элементов сделает возможным их беспроблемное автоматическое открывание. Вы обеспечите доступ свежего воздуха и прямых солнечных лучей.

    Защита от перегрева

    Жарким летом комната под стеклянной кровлей может превратиться в весьма некомфортное место, если заранее не позаботиться о методах борьбы с перегревом. Существует несколько проверенных способов сохранения комфортного микроклимата. Важнейшим приемом защиты комнаты от перегрева служит вентиляция, поэтому не рекомендуется экономить и отказываться от организации открывающихся створок.

    Можно использовать поперечный и диагональный способ вентилирования. В первом случае воздух идет через форточки, расположенные на одном уровне. Во втором случае нагретый воздух, как более легкий, выходит через форточки в кровле, а свежий наружный попадает внутрь через вентиляционные каналы в нижней части стен. Уменьшить перегрев можно, ограничив светопропускание кровельных элементов; этого можно добиться несколькими способами:

    Выбор солнцезащитного стекла. Крупные производители предлагают широкий ассортимент стекол с разным механизмом действия. Стекло может отражать или поглощать ультрафиолет; для этого оно окрашивается в массе или выполняется со специальным покрытием.

    Стеклянные крыши подходят для любого климата

    Использование солнцезащитных пленок. Тонировка пленками проводится по завершению монтажа; она гасит солнечные блики и отражает 70-80% солнечного света. Комната избежит перегрева, а вы сэкономите на кондиционировании. Предлагаемые на рынке пленки разнообразны по цвету и уровню затемнения или зеркальности. Недостаток — пленочное покрытие боится чистки абразивными пастами и жесткими щетками.

    Внешние защитные экраны. Подобная система защищает не только от ультрафиолета, но и от случайных повреждений камнем или сосулькой. Вместе с тем, экранам необходима автоматическая система управления, они должны быть рассчитаны на сильные ветровые нагрузки.

    Маркизы. Тканевые маркизы устанавливаются как внутри, так и снаружи помещения, кровля с таким украшением приобретает элегантный вид. Их с успехом используют в обустройстве зимнего сада, когда площадь крыши небольшая. При монтаже внутри жилой комнаты следует помнить, что защита от перегрева будет минимальной.

    Крыша в форме пирамиды

    Рольставни (ролеты). Разновидность жалюзи, устанавливаются с внешней стороны и служат надежной защитой от солнечных лучей, осадков, пыли и шума. Современные технологии позволяют изготовить ролеты разнообразных форм и размеров, способные вписаться в экстерьер любой постройки.

    Заключение

    Стеклянные крыши в современном загородном домостроении — это устойчивый тренд, стильный способ гармонично вписать постройку в окружающий ландшафт. Стеклянная кровля придает интерьеру впечатляющий вид и восхитительное чувство открытого пространства. Чтобы эти приятные чувства дополнялись ощущением надежности и полной безопасности, разработку и монтаж такой сложной конструкции должны выполнять профессионально подготовленные специалисты с опытом работы в данной сфере.

    Как определяется прочность бетона — 2 метода испытания образцов

    Одним из важных этапов строительства дома является определение прочности бетона, который будет использоваться. Такое исследование необходимо для прогнозирования поведения материала при механических и физических нагрузках. Лаборатория проводит испытания по контрольным образцам, которые отбираются в соответствии рецептурой материала. При этом применяют разрушающие или неразрушающие методы.

    1. Зачем проверять?
    2. От чего зависит прочность?
    3. Подготовка образцов
    4. Как определяется?
    5. Неразрушающие методы
    6. Механические
    7. Физические
    8. Разрушающие методы

    Зачем проверять?

    Домостроительство — очень ответственное дело. Стройматериалы должны соответствовать всем ГОСТам. Чтобы проверить прочностные показатели бетона проводятся исследования образцов, изготовленных в нужных пропорциях и придерживаясь технологии. Некачественный бетонный кубик не должен крошиться и растрескиваться. Если такие требования не выполняются, то строить из этого материала запрещено. Испытание бетона на прочность показывает, какую нагрузку может выдержать материал. Особенно это важно при многоэтажном строительстве. Так как при использовании одинакового сырья несколько образцов может иметь разную прочность, специалисты используют понятие расчетное сопротивление.

    От чего зависит прочность?

    Класс бетона В15 и марка М200 обозначает стойкость к сжатию 15 МПа и предел прочности 200 кгс/м2.

    При изготовлении бетонных изделий рекомендуется придерживаться всех стандартов и правильной технологии производства. Требуемая прочность бетона приобретается через 1 месяц после заливки. При этом в течение этого времени должен быть обеспечен надлежащий уход. Для ускорения набора необходимых характеристик используют способ пропаривания бетона. Факторы, влияющие на прочность в бетонных конструкциях выделяют такие:

    Прочность изготавливаемого материала зависит от марки цемента, а также качества и количества воды.

    • активные свойства вяжущего компонента;
    • объем воды в растворе и ее качество;
    • степень уплотнения;
    • температура и влажность внешней среды;
    • марка выбранного бетона;
    • режимы обработки;
    • однородность смешивания компонентов смеси.

    Таблица зависимости класса бетона от прочности:

    Подготовка образцов

    Лабораторные исследования бетонного изделия проводится на основании подготовленных кубов из этого материала. Главным условием приготовления образцов является замес такого же раствора, как у планируемой конструкции. Изменять марку бетона, добавлять или исключать из состава какие-либо добавки или присадки не допустимо. Раствор заливается в формы и выдерживается 28 дней, при котором достигается максимальная длительная прочность. Для ускорения затвердения используется тепловлажностная обработка или пропарка бетона. Только после этого времен можно начинать проведение физико-механических испытаний на изгиб или растяжение. Готовые изделия не рационально удерживать на заводе до полного затвердения, поэтому их отправляют на продажу, когда ими достигается передаточная прочность бетона (Rbp), составляющая не менее 70% от проектной.

    Как определяется?

    Определить прочность бетона можно в лабораторных условиях. Для проведения понадобится пресс и другие средства для механического воздействия на отобранные образцы. Чаще всего испытания бетона на прочность проводятся комплексно и результат делается на основании нескольких методов. Распалубочная прочность бетона позволяет перемещать не полностью застывшие объекты внутри предприятия. Достижение изделием необходимых характеристик сопровождается контролем. При этом измеряется относительная влажность бетона. Проверка предусматривает использовать измеритель влажности — влагомер.

    Ориентировочно определит прочность (Рб) можно по формуле, для которой нужно знать марку цемента (Rц) и цементно-водное соотношение (Ц/В). Используемый коэффициент А при нормальном качестве заполнителя равен 0,6. Формула выглядит таким образом:

    Неразрушающие методы

    Механические

    ГОСТ 22690–2015 предусматривает такую классификацию способов проверки:

    • Методом упругого отскока. Учитывается связь бетонного изделия со значением отскакивания бойка от исследуемой поверхности.
    • Пластическая деформация. Для измерения прочности изучают глубину и диаметр углубления, образованного при ударе с использованием специального молотка. Определяется поверхностная твердость стройматериала.
    • Ударный импульс. Сила удара соотносится с видоизменениями бетонной поверхности, что помогает для измерения прочности.

    Градуировочная зависимость предусматривает сравнение результатов по нескольким образцам. Ультразвуковые волны требуют изучения не менее 15 объектов, в то время как отрыв со скалыванием всего лишь 3.

    Зимнее строительство может привести к замерзанию рабочего материала, поэтому применяются присадки для смеси.

    Строительство зимой предусматривает замерзание изделия. Критическая прочность бетона показывает минимальное значение показателя, при котором замораживание не приведет к потере прочностных и других характеристик. Если изделие не достигает этого показателя и замерзает, то это разрушит его. Чтобы предотвратить этот процесс и повысить морозоустойчивость можно добавить присадки для бетона.

    Физические

    Динамическая прочность бетона обозначает способность выдерживать условие длительных нагрузок с прогрессивной динамикой. Основными способами физических проверок являются такие:

    • Импульсные. Самым популярным является ультразвуковое испытание, которое основывается на скорости передачи волн по бетонному объекту. Прибор имеет УЗ-датчики, которые помогают определить показатель.
    • Радиоизотопные. С помощью радиоактивных изотопов определяется плотность стройматериала, а подготовленные зависимости помогут определить прочность ячеистых бетонных изделий.

    Разрушающие методы

    СНИПом предусмотрено обязательное применение подобных методов исследования. Испытания проводятся с применением заготовленных образцов, извлечения части бетонной конструкции или самостоятельно изготовленных изделий. Отпускная прочность бетона регулируется ГОСТом или документацией производителя, при определении которой учитываются условия транспортировки и хранения изделий. Разрушающий метод контроля включает такие мероприятия:

    Испытание на прочность методом отрыва со скалыванием заключается в усилии оторвать кусок от изделия.

    • Испытания на сжатие. Проводится с помощью пресса, между плитами которого устанавливается изготовленный образец. Нижняя часть остается недвижима, а верхняя — сдавливает исследуемый куб до полного разрушения. Результат устанавливается на основании состояния раскола образца, который соответствует нормам, предусмотренных специальной документацией.
    • Отрыв со скалыванием. Методы заключаются в усилии оторвать от бетонной конструкции кусок бетона либо отколоть с помощью вибро-машинки.

    Основной закон прочности определяет зависимость показателя от качества используемого сырья.

    Способы исследования бетона разрушающего типа считаются самыми точными, но в то же время трудоемкими. Большинство предприятий, которые не имеют собственной лаборатории проверяют прочностные характеристики материала с помощью неразрушающих методов. Если такие результаты не являются удовлетворительными, то отобранные образцы проверяют в частной компании. Европейские нормы имеют более высокие стандарты.

    Прочность бетона: от чего она зависит

    Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

    Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

    Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

    Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

    Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

    Активность цемента

    От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

    Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

    Активность цемента связана со следующими факторами:

    1. Тонкость помола и гранулометрия, которые влияют на плотность цементного камня. Высокое содержание тонких фракций обеспечивает быстрое нарастание прочности, а повышенное содержание частиц средних фракций способствует высокой прочности на 28-й день. Обычно портландцемент имеет тонкость помола, обеспечивающую удельную поверхность 300—350 м2/кг; при увеличении тонкости помола это показатель возрастает до 400—450 м2/кг, что приводит к более быстрому набору прочности. Крупно смолотый цемент не вовлекается в реакции гидратации полностью; даже через несколько лет в бетоне, изготовленном из цемента крупного помола, находят зерна непрореагировавшего цемента, что, безусловно, сказывается на прочности бетона отрицательно.
    2. Химический состав клинкера (например, если в составе клинкера есть негашеная известь, цемент дольше сохраняет активность).
    3. Примеси. Например, окись магния в глиноземистом цементе в количестве до 2% ускоряет набор прочности, а в более высоких концентрациях снижает активность цемента.
    4. Свежесть цемента. К примеру, через 3 месяца хранения в условиях высокой влажности воздуха прочность снижается на 62% для суточных образцов и на 23% для образцов в возрасте 28 дней. Это происходит из-за того, что под влиянием атмосферной влаги и углекислого газа на поверхности частиц цемента появляется слой новообразований, снижающих его активность. Быстротвердеющие виды цемента уже через месяц хранения становятся обычными.

    Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

    Водоцементное соотношение

    Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

    В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

    1. П1 — малоподвижные;
    2. П2—П3 — универсальные;
    3. П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
    4. П5 — литьевые.

    Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

    Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

    Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

    Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

    Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

    1. Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
    2. Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
    3. Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
    4. Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
    5. Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

    Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

    Заполнители

    В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

    1. крупные (щебень, гравий);
    2. мелкие (песок).

    Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее – до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

    1. тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
    2. мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

    Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

    Методы замеса

    Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

    1. мокрая активация цемента;
    2. виброактивация цемента.

    Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

    Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

    Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

    Армирование

    Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

    Обработка при укладке

    Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

    Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

    Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

    Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

    Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

    Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

    Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

    Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

    Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

    1. влажность воздуха, близкая к 100%;
    2. температура воздуха 18–20 °С.

    При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

    Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

    Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

    При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

    Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

    Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

    Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

    Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

    Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

    Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

    Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

    Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

    Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

    Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

    Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

    Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

    В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

    Классификация бетонов по прочности

    Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

    В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

    Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

    Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

    Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

    Для чего нужно знать прочность бетона

    Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

    Разные конструкции предъявляют различные требования.

    Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

    В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

    Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

    1. легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
    2. бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
    3. В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
    4. В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
    5. В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
    6. В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
    7. В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
    8. В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
    9. В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

    Методы определения прочности бетона

    Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

    Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

    1. Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
    2. Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
    3. Метод упругого отскока.

    Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

    Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

    На каждом участке производят не менее 10 замеров.

    При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

    Разновидности бетона

    Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

    1. по подвижности;
    2. по морозостойкости;
    3. по водостойкости;
    4. по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
    5. по назначению;
    6. по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).

    Популярные виды бетона

    В современном строительстве некоторые виды бетона пользуются особым спросом:

    1. пенобетон;
    2. газобетон;
    3. фибробетон (с добавлением фибры);
    4. деревобетон (разновидность опилкобетона);
    5. полистиролбетон;
    6. кевларобетон (еще его называют ультрабетон);

    Существует такая разновидность современного бетона, как кевларобетон, который имеет глянцевую поверхность, окрашивается в широкую гамму оттенков и может имитировать натуральные материалы, например, камень. Этот необычный материал очень популярен среди дизайнеров.

    Современный бетон немыслим без высокотехнологичных химических добавок, которые помогают значительно экономить расходные материалы и затраты труда и электроэнергии и при этом получать качественный материал с нужными характеристиками.

    Методы определения прочности бетона

    Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

    При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

    1. Что влияет на прочность?
    2. Требования к проверке
    3. Как определить прочность бетона?
    4. Заключение

    Что влияет на прочность?

    Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

    • условия транспортировки;
    • способ укладки в опалубку;
    • размеры и форма конструкции;
    • вид напряженного состояния;
    • влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
    • уход за монолитом после заливки.

    Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

    • доставка производилась не в миксере;
    • время в пути превысило допустимое;
    • при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
    • при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
    • после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.

    Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

    При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

    На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

    Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

    Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

    • неравномерность состава;
    • дефекты поверхности;
    • влажность материала;
    • армирование;
    • коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
    • неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.

    Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

    Требования к проверке

    С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

    Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

    • точность измерений;
    • стоимость оборудования;
    • трудоемкость.

    Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

    Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

    Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

    Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

    Как определить прочность бетона?

    В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

    • разрушающие;
    • неразрушающие прямые;
    • неразрушающие косвенные.

    Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

    Разрушающие методы

    Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

    Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

    На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

    Неразрушающие прямые

    Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

    • при отрыве;
    • отрыве со скалыванием;
    • скалывании ребра.

    При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

    При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

    Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

    Неразрушающие косвенные методы

    Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

    • исследование ультразвуком;
    • метод ударного импульса;
    • метод упругого отскока;
    • пластической деформации.

    При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

    Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

    При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

    Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

    При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

    Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

    По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

    Заключение

    Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

    Определение прочности бетона

    Прежде чем начать строительство небольшого дома или крупной многоэтажки, мастера и компании обязаны провести испытание стройматериала на прочность. Да, даже один из самых популярных и востребованных строительных материалов – бетон – требует проверки. Несмотря на то, что бетонную смесь считают одним из мощных и долговечных материалов для строительства, он все же подвержен неблагоприятному воздействию внешней среды. Испытание бетона на стойкость – отличный способ, чтобы определить механические характеристики материала. Такой контроль позволит в дальнейшем времени прогнозировать поведение бетонных сооружений при нагрузках и природных катаклизмах.

    Общие сведения

    Определение прочности бетона проводиться только после наблюдения показателей, что определяют механические характеристики смеси. Среди основных типов макроструктуры бетона выделяют плотную, плотную с пористым заполнением, ячеистую и зернистую структуры. В зависимости от нее и будет определяться способность будущего устройства конструкции выдерживать нагрузки и оказывать им сопротивление.

    Прочность цементной смеси также зависит от следующих факторов:

    • качества и активности вяжущих элементов;
    • структуры бетона и гранулометрического состава заполнителей;
    • их формы, размеров и прочности;
    • количества воды на единицу объема.

    Не стоит забывать и о степени уплотнения смеси, уходе за ней. Хорошему цементу можно не только «похвастаться прочностью». Он не должен крошиться, трескаться, колоться или расслаиваться. В первую очередь при выборе бетонной смеси советуем обратить внимание на ее состав. Помните, чем выше марка выбранного материала, тем большие нагрузки сможет выдерживать строение. Да, за такой продукт придется заплатить больше, но помните, на безопасности и сроке службы будущего строения экономить нельзя.

    Также в бетоне должны присутствовать модификаторы, это специальные вещества, которые увеличивают прочность и скорость застывания смеси в конструкциях. Для хорошей устойчивости бетонной конструкции ее нужно дополнительно армировать. Армирование – это погружение металлических прутов или проволок в бетонный материал.

    Не стоит и забывать про условия, в которых происходит заливка бетонного раствора. Позаботьтесь о подходящей температуре и влажности воздуха, теплоизоляции. Бетон должен не быть переувлажненным, но также не высохнуть слишком быстро. Нужно определить оптимальное время, чтобы цемент успел качественно прореагировать с водой.

    Проверка стандартных образцов

    Прочность бетонной смеси неразрывно связана со многими факторами. Она определяется несколькими методами, также необходим профессиональный прибор, который будет измерять технические характеристики. Методы определения прочности бетона разные. Рассмотрим самые популярные.

    Испытание цемента на крепость проводят по контрольным образцам – это кубики или цилиндры из раствора. Бетон замешивают в строгих пропорциях и дают ему высохнуть 28 суток. После этого подготовленные контрольные образцы помещают в специальные приборы, например, пресс, и сжатием пытаются их разрушить.

    Еще один популярный разрушающий метод – исследование кернов. Из уже готового застывшего бетонного сооружения вырубают или пытаются выбурить монолит. Кусок такого продукта отправляют на лабораторные тесты для испытания бетона (например, разрушающее испытание бетона под прессом).

    Обычно монолит бурят с помощью алмазных корок, это позволяет провести процесс без вреда для конструкции. Но помните, что такие разрушающие методы исследования бетона на прочность дорогие. Также образец сложно извлечь, а если сделать это неправильно, то можно серьезно навредить конструкции.

    Для определения устойчивости можно использовать неразрушающие методы. Суть этой работы заключается в том, что специалисты измеряют предел прочности бетона, а другие показатели, которые связаны между собой и влияют на этот фактор. Способы проведения неразрушающего контроля требуют больших трудоемких затрат, при этом они не всегда точные. Но все же большинство массовых и частичных инженерных задач можно решить неразрушающими методами.

    Как подготовить образцы?

    Для инспекции бетона на прочность используют несколько кубиков (их заливают в стандартные формы) из смеси и проводят с ним специальную обработку. Помните, что при выборе материала для тестирования в него запрещено дополнительно вносить или удалять любые наполнители. Заполнение бетоном форм должно происходить за полчаса после отбора, а извлечение – без использования воды или прочих жидкостей. Измерение прочности нужно проводить только через несколько дней. Образцы для испытания не должны иметь дефектов, трещин, расслоений, а наплывы раствора, что образовались после отливки в форму нужно удалить при помощи абразива.

    Методы

    • Молоток Кашкарова.

    На сжатие. Испытание смеси на прочность проводят по разным технологическим схемам. Например, контроль прочности бетонного куба на сжатие проводится в несколько этапов. Сначала нужно установить образец в нижнюю плиту пресса, а верхняя будет постоянно опускаться. Плиты будут давить на образец до тех пор, пока бетонный куб при сжатии не разрушится. Но то, как расколется бетон должно соответствовать нормам, указанным в специальных документах. Если что-то пошло не так и результат не совпал с прогнозируемым, то такой метод не учитывается.

  • На растяжение. Можно провести испытание при помощи растяжения упругого элемента. «Подопытный» элемент помещают в испытательную машину и оказывают давление. При этом особое внимание уделяют измерению параметров упругого отскока твердых предметов и деформации бетона в месте удара.
  • Молоток Кашкарова. Опытные специалисты говорят, что нужно пользоваться приборами и методами проверки на прочность цементной смеси в комплексе и объединять результаты в единую картину. Если обратить больше внимания на метод определения прочности бетона неразрушающим контролем, то можно отметить, что он поможет установить надежность смеси в целой конструкции. Нужно ударить по бетону, а потом обязательно замерить отскок частиц и твердых предметов от поверхности, параметры деформации бетона в месте удара. Для нанесения удара обычно используют специальный «молоток Кашкарова». В местах исследования поверхность конструкции должна быть ровной, а удары нужно наносить через листы копировальной белой бумаги.
  • Отрыв. Отдельную группу представляет метод отрыва со скалыванием (на отрыв и скол). Если бетон проверяют на отрыв, то на его поверхность наклеивают диск из стали, который соединяют с механизмом, который будет работать до тех пор, пока не оторвет кусок бетона. Измерения результатов нужно записывать и сравнивать.
  • Скалывание. Метод скалывания заключается в том, чтобы от внешнего угла конструкции отколоть кусок цемента. Сразу же отметим, что для хорошей работы во время скалывания нужен крепки перфоратор или дрель. Такой неразрушающий контроль определяет прочность прочность по усилию, которое необходимо для скалывания участка конструкции, расположенному на ребре с внешней стороны.
  • Ультразвук. Ультразвуковое применяют для монолитных конструкций. Такой лабораторный тип испытания заключается в том, с какой скоростью будут распространяться звуковые колебания в бетоне. Проводят специальными приборами. Тут измеряется время, за которое распространяется ультразвук в бетоне.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Определение прочности бетона будет эффективным и точным при условии, если мастер четко исполнит требования и правила проведения таких проверок. Чтобы достичь максимально точного результата в испытании бетона, нужно проведение в комплексе несколько методов контроля.

Читайте также:
Газон из клевера: плюсы и минусы
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Foundation-Stroy.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: