ASSESSMENT OF ECONOMIC EFFICIENCY OF LIGHT CONCRETE APPLICATION IN LOAD BEARING BUILDING STRUCTURES
Authors: Низина Т.А. , Володин В.В. , Башкаев Д.С. , Григорьева А.А. , Козлятников И.С. 
Published: July 2024

В настоящее время лёгкие бетоны, как правило, применяются в малоэтажном строительстве, что связано с их относительно невысокими прочностными характеристиками. Снижение средней плотности при одновременном повышении прочности лёгких бетонов является актуальной научно-практической задачей современного материаловедения. Очевидно, что для решения данной задачи требуется использование новых видов наполнителей для бетонных смесей. Мировой опыт показывает, что наилучшие результаты по увеличению удельной прочности лёгких бетонов достигнуты с применением полых стеклянных и алюмосиликатных микросфер. В данной работе произведена оценка экономической эффективности применения лёгких бетонов на полых стеклянных микросферах. Оценка эффективности осуществлена на примере расчёта общественного здания в программном комплексе МОНОМАХ. Разработанные конструкционные лёгкие бетоны обладают средней плотностью 1373-1914 кг/м3 и прочностью, соответствующей классам бетона по прочности на сжатие В20-В35. Данные композиты получены с применением: портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н; микрокремнезёма конденсированного неуплотнённого (МК-85); тонкомолотого мраморного наполнителя Микрокальцит КМ-100; природного кварцевого песка; поликарбоксилатного суперпластификатора Melflux 1641 F. В качестве наполнителя использовались полые стеклянные микросферы типа К20 производства 3М с истинной плотностью 0,18-0,22 г/см3. Рассчитываемое здание относится к категории уникальных и выполнено в монолитном железобетонном каркасе из тяжёлого бетона класса В25. В результате расчёта были определены усилия и напряжения, произведены подбор и проверка сечений элементов, выполненных из четырех видов конструкционного лёгкого бетона. Количество требуемой арматуры снизилось на 11 %, объем бетона – на 5,46 %. Применение разработанных составов легких конструкционных бетонов в зданиях и сооружениях позволяет более чем на 40 % снизить собственный вес несущих конструкций, сохранив при этом их несущие характеристики и улучшив теплофизические показатели.

Lightweight concrete is typically used in low-rise construction due to its relatively low strength characteristics. Reducing the average density while increasing the strength of light concrete is a crucial scientific and practical task of modern materials science. In order to solve this problem it is necessary to use new types of fillers for concrete mixtures. International researchers prove that the best results in increasing the specific strength of light concrete are achieved by using hollow glass and aluminosilicate microspheres. In this work the authors have assessed the economic efficiency of the use of light concretes on hollow glass microspheres. Performance evaluation is made on the example of calculation of a public building using the MONOMAKH software. The developed lightweight construction concrete has an average density of 1373-1914 kg/m3 and the strength that corresponds to concrete classes of compressive strength B20-B35. These composites were obtained using: Portland cement CEM I 42.5 N; microsilica condensed unconsolidated (MK-85); fine ground marble filler Microcalcite KM-100; natural quartz sand; Melflux 1641 F polycarboxylate superplasticizer. Hollow glass microspheres of K20 type produced by 3M with a density of 0.18- 0.22 g/cm3 were used as fillers. The building under study can be categorized as unique and is constructed in the monolithic reinforced concrete frame of heavy concrete of B25 class. As a result of calculation, the authors determined the values of force and stress, selected and checked the elements made of four types of structural lightweight concrete. The amount of reinforcement required decreased by 11 %, the volume of concrete - by 5.46 %. The use of the developed lightweight concrete structures in buildings allows reducing their own weight by 40 %, while maintaining their bearing characteristics and improving thermal and physical performance.