Дисперсно армированный бетон применение

Обновлено: 17.05.2024

ДИСПЕРСНОЕ АРМИРОВАНИЕ БЕТОНОВ (87-90)

В статье представлен сравнительно новый вид армирования бетона. Рассмотрена актуальность, варианты применения данного метода и перспектива развития. Даётся обоснования преимуществ дисперсного армирования. Приведены технические, физико-механические характеристики и ценовые показатели армирующих волокон.

Ключевые слова: конструкции, строительные материалы, бетон, железобетон, дисперсное армирование, фибра, фибробетон, композит, прочность, долговечность.

A bstract

The article presents a relatively new type of concrete reinforcement. The relevance, options for the application of this method and the development perspective are considered. Given the rationale for the benefits of dispersed reinforcement. Technical, physico-mechanical characteristics and price indicators of reinforcing fibers are given.

Keywords: structures, building materials, concrete, reinforced concrete, dispersed reinforcement, fiber, fibrous concrete, composite, strength, durability.

Строительная индустрия быстро развивается, тем самым предъявляя жесткие требования к материалам и технологиям. Лидирующее место среди строительных конструктивных материалов занимают классический бетон и железобетон. Главными особенностями этих материалов являются прочность и долговечность, конструкции из бетона и железобетона превосходно справляются со статическими и динамическими нагрузками. Но несмотря на завоёванный авторитет бетонные и железобетонные изделии имеют ряд недостатков: большая масса элементов, образование трещин при твердении и эксплуатации конструкций, слабое восприятие ударных воздействий и растягивающих напряжений. К сожалению это не полный список минусов всеми полюбившегося материала. Использование традиционных методов армирования стальными сетками и каркасами приводит к неоднородности структуры, деформационные характеристики ухудшаются, в теле бетона образуются пустоты. Равномерно-распределенное армирование устраняет эти недостатки и может существенно увеличить срок службы конструкций. Таким образом для улучшения характеристик, повышения технико-экономической эффективности необходимо развитие на основе производства новых конструктивных материалов, в их числе дисперсно-армированные бетоны композиты, в которых собраны лучшие качества различных составляющих.

Огромный вклад в развитие и практическое применение дисперсного армирования внес российский инженер В. П. Некрасов. Он в 1907 году предложил новую разновидность армированного бетона – фибробетон, который представляет собой бетон, армированный нетрадиционной арматурой в виде стержней, а короткими обрезками тонкой проволоки с равномерным и хаотичным размещением еѐ в бетонной матрице. В 1909 году Некрасов В. Н. получил первый в мире патент на конструкцию из сталефибробетона. Исследования по разработке фибробетонов и расчёта конструкций из них получили широкое развитие с 60-х годов 20-го века [4]. На начальном этапе армирование фиброй рассматривалось лишь как вспомогательное стержневой арматуре, но даже в тот период дисперсное армирование было целесообразно и это так же подтверждали зарубежные учёные. К примеры Г.Портер заявил в 1910году, что при добавление гвоздей и отрезков проволоки, механические характеристики бетона возрастают в 8 раз.

На время вопрос дисперсного армирования был забыт, и начал вновь приобретать актуальность в 60-х годах, когда физико-механические свойства бетона стали неудовлетворительны и требовали усовершенствования. Основными задачами перед учёными стали улучшение сопротивления бетона растяжению, а так же сопротивление вязкости разрушениям за счёт фиброволокон.

В данный момент времени волокна для дисперсного армирования классифицируют следующим образом:

высокомодульные (металлические, стеклянные и др.);

низкомодульные (полипропиленовые и д.р);

природные (базальтовые, асбестовые и др.);

искусственные (вискозные, полиамидные и др.);

неметаллические (минеральные, синтетические).

От свойств материала волокон фибры напрямую зависит область применения бетона. Наиболее применяемые виды фибр:

Металлическая фибра может использоваться для изготовления бетонных конструкций любого типа, тротуарной плитки, бетонных памятников и др. Расход на метр кубический составляет 30-40 кг.

Цены различных видов фибр приведены в таблице 1.

Таким образом в сравнении с бетоном без дисперсного армирования, фибробетоны характеризуются пластичной и однородной структурой, высокой прочностью на срез и изгиб и растяжение, увеличение трещеностойкости и вязкости разрушениям, повышается морозостойкость, водонепроницаемость и коррозионная стойкость элементов и конструкций. Данные преимущества дают возможность повысить долговечность строительных конструкций, снизить воздействие на них агрессивных факторов, уменьшить стоимость железобетона путём уменьшения сечения стрежневой арматуры без изменения прочностных показателей. Плюс ко всему дисперсное армирование даёт возможность создавать конструкции любой геометрической формы [3, 5, 6].

Эффективность применения фибры кроме характеристик материал определяется свойствами дисперсной арматуры: формой сечения, длиной волокон и тд. Технические и физико-механический характеристики видов фибры представлены в таблице 2.

Таблица 2.

В настоящее временя необходимо более детально разработать методику экономической эффективности конструкций с применением дисперсного армирования. Несомненно конструкции из фибробетона благодаря своим высоким техническим и физико-механическим характеристикам, показателям прочности, долговечности и другим немаловажным преимуществам, способны дать значительный положительный экономический эффект на возведение и эксплуатацию зданий и сооружений [7].

Виды армирования бетона: для чего требуется армирование, какие материалы и способы используются в современном строительстве

Одним из ключевых строительных материалов является бетон, который получил широкое распространение в строительстве, прежде всего, благодаря своей прочности. Он применяется в строительстве со времен Древнего Рима и до наших дней.

Для чего нужно армировать бетон, если он сам по себе прочен?

Классификация по прочности учитывает прочность бетона только на сжатие, но бетон — достаточно хрупкий материал с низкой ударной вязкостью, поэтому нагрузки на изгиб и растяжение он переносит значительно хуже (например, прочность бетона на растяжение почти в 10 раз меньше, чем на сжатие).

Как известно, бетон начинается с замешивания бетонной смеси. В определенных пропорциях смешиваются цемент, который является вяжущим компонентом водного твердения, вода, а также крупные заполнители (гравий, щебень, гранитный отсев и другие материалы) и мелкие заполнители (песок).

Готовая смесь укладывается в опалубку, уплотняется, а затем в течение 28 дней набирает прочность. Эти процессы происходят неравномерно: наружные слои подсыхают и дают усадку раньше, чем бетон в глубине конструкции, возникает напряжение, и могут появиться трещины.

Усиление бетона армированием необходимо для сложных и ответственных конструкций, для устранения усадки и трещин, для увеличения прочности и долговечности изделия, то есть, фактически, оно требуется в подавляющем большинстве случаев.

Несущие и ограждающие конструкции из бетона проектируются и изготавливаются в соответствии с СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

Что такое армированный бетон, и чем армированный бетон отличается от неармированного

Армированный бетон — это бетон, укрепленный каркасом.

Каталог продукции CEMMIX

Фибра базальтовая

Базальтовая фибра (из ровинга), предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Фибра полипропиленовая

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Существуют два типа железобетонных конструкций:

1. Сборные железобетонные конструкции – изготавливаются на заводе железобетонных конструкций;
2. Монолитные железобетонные конструкции - изготавливаются непосредственно на объекте на строительной площадке.

Смысл армирования заключается в том, что нагрузка на бетон передается на арматуру и равномерно распределяется по всей конструкции. Также арматура отвечает за прочность соединения элементов.

Расчет арматуры в проекте, критические параметры

Количество, диаметры и расположение арматуры в конструкциях определяется проектом, расчет проводится по предельным состояниям железобетонных конструкций в соответствии с нормативными техническими документами (например конструкторы используют «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)»)

Виды арматуры и материалы, из которых она изготавливается

Арматура подразделяется на три типа в зависимости от ее назначения.

Рабочая арматура

Предназначена для того, чтобы воспринимать напряжения, возникающие от влияния нагрузок извне, а также от самой конструкции.

Распределительная арматура

Выполняет три задачи:

1. равномерно распределяет нагрузки между рабочими стержнями;
2. обеспечивает совместную работу элементов рабочей арматуры;
3. предупреждает смещение рабочей арматуры во время бетонирования.

Монтажная арматура

Служит для обеспечения точного положения элементов арматуры внутри опалубки.

Арматурные изделия

Существуют следующие типы изделий:

1. сетки;
2. стержни;
3. каркасы, которые могут быть плоскими или пространственными;
4. изделия для предварительно-напряженных конструкций;
5. монтажные петли и хомуты, закладные детали.

Стальная арматура

Изготавливается в соответствии с ГОСТ 5781-82. Настоящий стандарт распространяется на горячекатаную круглую сталь гладкого и периодического профиля, предназначенную для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций (арматурная сталь).

Стержневая стальная арматура изготавливается из стержней круглого профиля, который может иметь гладкую поверхность или рифленую поверхность с выступами (периодический профиль).

Гладкая арматура считается малоэффективной из-за слабого сцепления с бетоном, а потому сегодня используется в основном как вспомогательная для хомутов для закрепления рифленой арматуры в каркасе.

Арматура периодического профиля, благодаря выступам, более эффективно сцепляется с бетоном. У арматуры с гладкой поверхностью с этими целями приходится загибать концы крючком.

Наиболее распространена в гражданском и промышленном строительстве стержневая арматура с диаметром сечения стержня 12–40 мм. Иногда для армирования может применяться профильный металлопрокат.

Арматурные сетки

Сварные арматурные изготавливаются из стержней, сечением более 3 мм или из арматурной проволоки. Они могут быть: плоскими (если диаметр поперечных стержней – 10мм и более, а продольных – 5 мм и выше).

Сетки изготавливаются с различным шагом арматуры, который определяется по проекту или типовому конструктивному решению. Наиболее распространены квадратные ячейки 100*100 мм, 150*150 мм, 200*200 мм, но часто применяется и другие размеры.

Сетки заводского изготовления изготавливаются шириной не более 3500 мм, что связано с требованиями транспортировки.

Рулонные сетки могут иметь разный диаметр стержней, размер ячеек и ширину сетки. Масса рулона не превышает 1200 кг.

Плоские и пространственные каркасы

Плоские стальные каркасы состоят из поясов, образованных арматурой и соединяющей их решетки. Диаметр сечения рабочей арматуры — 10–40 мм, распределительной — от 10 мм. Применяются для различных линейных конструкций (перекрытия, балки, ригели).

Каталог продукции CEMMIX

Фибра базальтовая

Базальтовая фибра (из ровинга), предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Фибра полипропиленовая

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Пространственные каркасы применяются для армирования колонн, балок, фундаментов.

Проволочная стальная арматура для предварительно-напряженных конструкций

Представляет высокопрочные проволочные канаты либо свитые пряди из проволоки (от трех и более).

Неметаллическая арматура

Все большее распространение получает неметаллическая Композитная арматура — неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон.

При этом получают:

1. стеклоармированный бетон, который характеризуется высокой прочностью и сниженной водо- и газопроницаемостью;
2. высокопрочный и непроницаемый базальтовый бетон .

К преимуществам армированного композитными материалами бетона относятся следующие характеристики:

1. повышается прочность и долговечность конструкции;
2. значительно снижается риск появления трещин в бетоне;
3. появляется возможность изготавливать бетонные изделия практически любой формы;
4. армирование повышает прочность бетона на растяжение и изгиб;
5. увеличивается стойкость к перепадам температур;
6. объемное армирование повышает ударную вязкость бетона, снижает его истираемость;
7. использование объемного армирования фиброй позволяет уменьшать толщину стяжек при сохранении их несущих способностей.

Таким образом, у армированного бетона много важных плюсов по сравнению с неармированным: он прочнее, долговечнее в эксплуатации, устойчивее к неблагоприятным внешним факторам. Но есть у него и определенные минусы, которые тоже необходимо учитывать:

1. армирование возможно только на этапе строительства, поэтому его необходимость закладывается на этапе проектирования;
2. стальная арматура увеличивает вес конструкции, в среднем, на 150–200 кг на каждый кубометр бетона;
3. армирование сеткой или стальной стержневой арматурой — это серьезные финансовые затраты, кроме того, требуется время и труд квалифицированных рабочих;
4. стальная арматура может отслаиваться, подвергаться коррозии;
5. применение стальной арматуры ограничивает применение некоторых видов добавок в бетон (например, солей-ускорителей набора прочности).

В каких случаях армирование бетона необходимо

Армирование применяется, в основном, в тех случаях, когда ожидается, что конструкция будет испытывать значительные нагрузки, поэтому оно целесообразно в таких изделиях, как:

1. фундамент;
2. стяжки толщиной более 50 мм;
3. плавающие стяжки;
4. перекрытия;
5. конструкции сложной формы;
6. блоки для строительства;
7. дорожные покрытия;
8. ответственные объекты.

Виды армирования бетона

Армирование железобетонных конструкций подразделяются на две группы процессов: изготовление арматурных элементов и их установка в проектное положение.

Арматура может изготавливаться в заводских условиях полностью либо монтироваться на строительной площадке до или после установки опалубки.

Важно!

Арматуру можно устанавливать только после проверки опалубки на соответствие проектным размерам с учетом допусков, установленных СНиПом.

При монтаже арматуры особенно важно соблюдение указанной в проекте толщины защитного слоя бетона, чтобы надежно предохранить арматуру от воздействия внешней среды.

Для обеспечения заданной толщины защитного слоя бетона используют следующие методы:

1. К арматурным каркасам приваривают обрезки стержней или удлиненные стержни из нержавеющей стали, которые упираются в стенки и днище опалубки. Такое решение применяют только для сухих условий эксплуатации.
2. При армировании плит перекрытия двумя сетками, заданное проектом расположение обеспечивают подставками из круглой арматурной стали.
3. В качестве фиксаторов применяют пластиковые или бетонные подкладки и прокладки, армированные проволокой. Проволока выполняет функцию защиты от раскалывания, а ее концами привязывают прокладку к вышерасположенному арматурному стержню.
4. Высокими технологическими свойствами обладают пластиковые и капроновые кольца для фиксации арматуры.

Монтаж арматурных конструкций производится разными методами:

1. Арматурные каркасы устанавливают вручную, подавая их краном в зону работ, если масса каркаса не превышает 100 кг.
2. Легкие каркасы колонн подают в опалубку сверху при помощи крана.
3. Каркасы колонн свыше 100 кг устанавливают до монтажа опалубки и приваривают к выпусками арматуры нижнего этажа.
4. Арматурные каркасы прогонов и балок устанавливают в готовую опалубку.
5. При армировании плит перекрытий сварную сетку укладывают в опалубку и соединяют вязальной проволокой или электродуговой сваркой внахлест.
6. Стены чаще всего армируют готовыми сетками.

Соединение арматуры выполняют сваркой, вязкой, обжимными гильзами, винтовыми муфтами.

Важно!

Приемка смонтированной арматуры проводится до укладки бетонной смеси и оформляется актом на скрытые работы.

Армирование стержневой арматурой

Для этого типа армирования используется стержневая арматура.

Раньше использовались только стальные прутки. Сейчас выбор материалов для арматуры богаче; прутки могут изготавливаться из композитных материалов (углепластика, стеклопластика, базальтопластика).

Каталог продукции CEMMIX

Фибра базальтовая

Базальтовая фибра (из ровинга), предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Фибра полипропиленовая

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Характеристики стальной арматуры регламентируются ГОСТ 5781-82.

Композитная арматура выгодно отличается от стальной своим малым весом и устойчивостью к коррозии, однако замена стальной арматуры на композитную требует согласования.

Важно!

При проектировании расчеты обычно ведутся для стальной арматуры. Если используются другие виды арматуры, нужно делать пересчет.

Установка арматуры производится при помощи машин и механизмов либо вручную. Основные способы соединения арматурных стержней — сварка или вязка.

Армирование сеткой или плоскими каркасами

Сетки с толщиной проволоки до 3 мм поставляются в рулонах; свыше 3 мм — листами (картами).

Полипропиленовую сетку используют вместо стальной в стяжках толщиной до 80 мм. Пластиковая сетка поставляется в рулонах. Ее можно резать обычными ножницами, также к ее плюсам можно отнести малый вес, гибкость, химическую инертность, неподверженность коррозии.

Стекловолоконные сетки по своим характеристикам близки к пластиковым, однако необходимо выбирать сетки со специальной пропиткой.

Плюсом армирования сеткой или плоским каркасами является отсутствие необходимости связывать или сваривать арматуру; она укладывается внахлест. Укладка сетки внахлест возможна только в том случае, если диаметр арматуры не превышает 32 мм. Величина нахлеста зависит от характера работы элемента, расположения стыка в сечении элемента, а также класса прочности бетона и класса арматурной стали.

Дисперсное или объемное армирование

Этот вид армирования принципиально отличается от традиционных видов. Арматура в этом случае представляет собой относительно короткие волокна (фибра), которые добавляют в бетонную смесь при замешивании; они образуют в изделии объемный трехмерный каркас, обеспечивающий повышение прочности и ударной вязкости бетона, а также огнестойкости, водостойкости, морозостойкости и других важных качеств.

Фибра для армирования может быть:

1. стальной;
2. стекловолоконной;
3. полимерной;
4. базальтовой;
5. полипропиленовой.

Важно!

Сегодня фибру применяют даже в тех случаях, когда используются другие виды армирования.

Каталог продукции CEMMIX

Фибра базальтовая

Базальтовая фибра (из ровинга), предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Фибра полипропиленовая

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Каждый вид фибры имеет свои достоинства и недостатки:

1. стальная фибра увеличивает прочность бетона на растяжение при изгибе, но подвержена коррозии и имеет большой вес, а ее сцепление с бетоном ниже, чем у других видов фибры;
2. стеклянная фибра проявляет устойчивость в агрессивных средах и увеличивает скорость схватывания бетона;
3. полимерная фибра очень легкая, устойчива к щелочам, кислотам, высокой температуре.

Важно!

При добавлении фибры любого вида бетонная смесь становится более вязкой, поэтому требует добавления пластификаторов.

Советуем изучить: Пластификаторы

Компания Cemmix выпускает два вида фибры: полипропиленовую и базальтовую. Рассмотрим их свойства более подробно.

Полипропиленовая фибра Cemmix

Полипропиленовая фибра на сегодня является самым распространенным видом армирующего волокна. Она изготавливается методом экструзии и нарезается отрезками от 6 до 40 мм длиной. Сырье для изготовления может быть первичным или вторичным.

1. малый вес и большая удельная площадь поверхности;
2. устойчивость к агрессивным средам (в том числе, к щелочам);
3. отсутствие коррозии;
4. огнестойкость;
5. предотвращение расслаивания бетонной смеси;
6. повышение прочности бетона на сжатие;
7. увеличение прочности бетона на растяжение при изгибе;
8. повышение ударной вязкости бетона;
9. снижение истираемости бетона;
10. устранение усадочных явлений и предотвращение появления трещин;
11. повышение водостойкости и морозостойкости бетона.

Полипропиленовая фибра Cemmix может использоваться в штукатурных растворах; в этом случае штукатурка становится более вязкой и удобной в работе.

Полипропиленовую фибру Cemmix рекомендуется применять в следующих случаях:

1. промышленные полы;
2. напольные покрытия и стяжки;
3. бетонные полы;
4. тротуары;
5. бетонные дороги;
6. фундаменты.

Важно!

Полипропиленовая фибра Cemmix совместима с любыми другими добавками Cemmix (пластификаторами, ускорителями твердения, гидрофобизаторами и прочими).

Полипропиленовая фибра Cemmix имеет универсальный размер волокна — длина 12–15 мм, что позволяет использовать ее в разных типах конструкций, в легких и тяжелых, армированных и неармированных бетонах, а также в штукатурных растворах. Расход фибры составляет от 900 г до 1,5 кг на кубометр бетонного раствора.

Базальтовая фибра Cemmix

Базальтовая фибра нарезается из базальтового волокна отрезками длиной от 1 до 150 мкм и диаметром 8–18 мкм.

Это устойчивое к кислотам и щелочам упругое волокно, прочность которого на разрыв превышает прочность стали. Базальтовая фибра легче стальной в 3 раза, ее удельная площадь поверхности в 25 раз больше, и она не поддается коррозии.

Базальтовая фибра Cemmix легко распределяется в бетонной смеси, хорошо сцепляется с бетоном и равномерно армирует его, обеспечивая изделиям следующие преимущества:

1. повышение сопротивления к ударным нагрузкам;
2. повышение устойчивости к трещинообразованию в 3 раза;
3. повышение долговечности;
4. увеличение стойкости к истиранию на 300%;
5. увеличение прочности на растяжении при изгибе на 300%;
6. уменьшение усадки;
7. повышение ударной вязкости;
8. уменьшение объема бетонной конструкции до 20% с сохранением проектных свойств;
9. повышение водостойкости (до 150%), морозостойкости (в 2 раза), огнестойкости.

Базальтовая фибра Cemmix обладает непревзойденной стойкостью к истиранию и используется при изготовлении и ответственных объектов:

1. взрывоопасных объектов;
2. военных сооружений;
3. сейсмостойких изделий;
4. радиопрозрачных конструкций;
5. объектов гидротехнического и транспортного строительства.

Также уместно применение базальтовой фибры Cemmix при изготовлении:

1. промышленных полов;
2. площадок и дорожек;
3. фундаментов;
4. плит перекрытий;
5. брусчатки;
6. блоков;
7. отмосток, пандусов;
8. кладочных и ремонтных растворов, смесей для торкетирования.

Фибру рекомендуется применять при изготовлении практически любых бетонных изделий и конструкций. Важно выбирать качественный материал, который не скомкуется в растворе и обеспечит все заявленные преимущества. Поэтому приобретать нужно фибру только проверенных, хорошо зарекомендовавших себя производителей. Полипропиленовая и базальтовая фибра Cemmix производится в соответствии со строгими станлартами. Купить полипропиленовую и базальтовую фибру Cemmix можно оптом от производителя, в магазинах «Леруа Мерлен», интернет-магазинах и других розничных строительных сетях.

Дисперсное армирование бетонов

В настоящее время получает всё более широкое распространение применение специальных дисперсноармирующих волокон вместо традиционного армирования.

В конце мая 2007 года нам, Санкт-Петербургскому политехническому университету и компании «Северсталь-метиз», удалось провести научно-практическую конференцию по современным методам армирования. Присутствовало достаточно много специалистов и производителей (главным образом — стальной фибры). В кулуарах итог подвёл профессор ГАСУ Юрий Владимирович Пухаренко: «Надо более широко применять фибру в различных видах конструкций, а уж если это нам удастся, то без работы не останется ни один наш отечественный производитель».

Несмотря на значительный рост объёмов потребления стальной фибры российским строительным рынком, он по-прежнему недостаточно оценён. В Европе ежегодно производится и потребляется около 300 тыс. т фибры, тогда как в России — всего около 7 тыс. т.

При этом, к сожалению, на нашем строительном рынке применение фибры традиционно ограничено. Так, если в Европейских странах, той же соседней Финляндии, данный материал используется в разнообразных областях: в гражданском, дорожном строительстве, строительстве гидросооружений, тоннелей, аэропортов, то основная сфера применения фибры (90 %) в России — это укладка полов. Дальше, чем для использования при устройстве горизонтальных плоскостей, фибра не применяется.

Увы, но даже сейчас приходится признать, что данный вид армирования в нашей стране постоянно сталкивается с одной и той же проблемой — отсутствие достаточно внятных рекомендаций, инструкций по расчёту и применению тех или иных видов фибры, а как следствие, невозможность применения данного материала в более широких технологических схемах армирования бетонных конструкций.

Эффективность применения сталефибробетона доказывает зарубежный опыт. Это щирокий ассортимент стальной фибры и большое количество (более 25) фирм и корпораций, производящих фибру на постоянной основе. Надо заметить, что это мощные производители обычной стержневой и проволочной арматуры или металлоизделий.

Уже в 1981 году Япония применила порядка 3 тыс. т стальной фибры, из которых 500 т — из нержавеющей стали. Отставание России от Японии в этой области — 25 лет.

То, что мы имеем на данный момент в России, это армирование фиброй именно бетонных полов, в частности запущенных в производство у нас аналогов производимых на Западе материалов.

Но не всё так печально. Прогресс не стоит на месте, и кому как не нам стать первыми. Тем более, что работы в данной области начинали наши учёные. Хотя ни для кого не секрет, что фибру, в частности различные виды волокон, применяли весьма давно, до того момента, когда она получила самое широкое распространение как в мире в целом и в Европе в частности.

Трудно догнать такие передовые страны как Япония и Германия. Но оценивая потенциал и перспективы наших научных разработок, мы с полной уверенностью можем сказать, что благодаря пытливому уму, незакостенелости мышления и опоре на производственный опыт мы ещё сможем занять, если уже не занимаем, одни из первых позиций в данной области. Это касается именно разработок, но увы не внедрения.

Также известно, что арматурная сетка уменьшает количество усадочных трещин только на 6 %, металлическая фибра — на 20–25 %, а полимерные волокна — на 60–90 %.

Переходя к практической части, необходимо оценить складывающуюся ситуацию по использованию данного вида армирования в строительстве.

Фибробетон — это бетон, армированный дисперсными волокнами (фибрами). Такой бетон представляет собой обычную смесь цемента, песка, крупного заполнителя и воды, дополненную определённым количеством стальных или других волокон (фибр). Иногда добавляется пластифицирующая добавка, чтобы улучшить обрабатываемость смеси. Дискретные волокна производятся из различных материалов — от полипропилена до стали, в различных конфигурациях, длинах и поперечных сечениях. (табл. 1).

В настоящее время наибольшая эффективность фибробетона как композита достигается при правильном подборе и сочетании компонентов. Самым эффективным материалом в этом плане, ввиду его относительной стоимости, является стальная арматура.

Модуль упругости арматуры в 56 раз больше аналогичного показателя бетона, однако при достаточной анкеровке в бетоне не может быть полностью использована прочность и получен наибольший вклад арматуры в работу самого материала как до, так и после образования трещин.

Если мы используем стальную фибру то проблема с анкеровкой не стоит вовсе, так как анкернение фибры достаточно высокое.

В отличие от проволочной сетки или арматуры, которая устанавливается в одной плоскости, стальная фибра одинаково распространяется по всей бетонной матрице (диспергирует). Стальная фибра выполняет множество функций в зависимости от пропорций, которые могут варьировать в пределах 15–120 кг/м3. Одна из первоначальных функций — уменьшение микро- и макротрещин. Определяя трещины на начальной стадии их появления, стальная фибра препятствует их распространению. Традиционная классическая арматура, или проволочная сетка, предназначена для того, чтобы предохранить бетон от образования самых первых усадочных трещин, а не предотвратить их распространение.

Многие производители имеют и продают компьютерные программы, которые позволяют пересчитывать и применять определённые пропорции фибры для замены арматуры или арматурной сетки. Данные программы предоставляет «Арселор» и другие импортные производители.

В дальнейшем мы более подробно рассмотрим основные технико-физические показатели на примере различных фибр, производимых как в нашей стране, так и за рубежом. Основным показателем считается вр?менное сопротивление разрыву, или, как его ещё называют, прочность на растяжение.

Основные свойства и показатели различных видов волокон приведены ниже в табл. 1.

В зависимости от вида материала и способа изготовления мы имеем различные значения параметров и, как следствие, различные дозировки и способы применения.

Влияние дисперсного армирования на прочностные и деформативые характеристики мелкозернистого бетона

Одним из вариантов повышения надежности и увеличения сроков эксплуатации железобетонных конструкций может быть армирование всего объема мелкозернистого бетона с помощью различных видов фибры. В статье представлены результаты комплексных исследований по изучению влияния параметров дисперсного армирования (длина волокон и вид фибры, дозировка по объему) и материала волокон на прочность дисперсно-армированного мелкозернистого бетона на растяжение при изгибе, дана оценка эффективности такого метода и возможность учета при расчете строительных конструкций. В статье рассмотрена возможность применения техногенного сырья. Доказано, что более грубая текстура приводит к большей силе сцепления между частицами заполнителя и цементной матрицей. Кроме того, большая площадь поверхности угловатого заполнителя дает возможность развития большей силы сцепления. В статье рассмотрены вопросы применения стальной фибры для дисперсного армирования мелкозернистых бетонов. В качестве вяжущего использовался тонкомолотый цемент и вяжущее низкой водопотребности. Были изучены их физико-механические характеристики вяжущих. Из результатов экспериментов установлено, что помол цемента с пластифицирующей добавкой «Полипласт СП-1» в количестве 0,6% от массы цемента проходит интенсивнее. Это свидетельствует, что помимо пластифицирующего действия, она обладает и интенсифицирующим действием при помоле, это объясняется расклинивающим действием самой добавки. Также видно, что кинетика размалываемости ТМЦ и ВНВ на отсеве дробления гранита аналогична, как и на ранее изученном техногенном сырье. В качестве армирующего материала использовалась стальная волновая фибра. Для увеличения прочностных и деформативных характеристик были разработаны составы мелкозернистого фибробетона на техногенном сырье (отсев КВП) и композиционных вяжущих с применением нанодисперсного порошка (НДП). Установлено, что применение композиционных вяжущий и высокоплотной упаковки зерен заполнителя значительно повышают прочностные показатели. Оптимальный подбор заполнителя позволил получить на техногенных песках КМА фибробетон с пределом прочности при сжатии – 160,2 МПа, при изгибе 31,2 МПа. Ключевые слова: фибробетон, дисперсное армирование, волокна, прочностные и деформационные свойства бетона, дисперсно-армированный мелкозернистый бетон, плотность в нормальных влажностных условиях, предел прочности на растяжение при изгибе, предел прочности при сжатии.

Дисперсно армированный бетон применение

Часы работы пн-пт: 9:00-18:00

Наша продукция

А.П. ПУСТОВГАР, канд. техн. наук, научный руководитель Научно-исследовательского института «Строительных материалов и технологий» (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ, А.Ю. АБРАМОВА, заведующий Научно-исследовательской и испытательной лабораторией «Физикохимического анализа» (НИИЛ «ФХА») НИИ СМиТ НИУ МГСУ, Н.Е. ЕРЁМИНА, лаборант Научно-исследовательской и испытательной лаборатории «Строительных композитов, растворов и бетонов» (НИИЛ «СКРиБ») НИИ СМиТ НИУ МГСУ Ключевые слова: бетон, базальтовое волокно, полипропиленовое волокно, дисперсное армирование, фибра, коррозия

Keywords: concrete, basalt fiber, polypropylene fiber, dispersed reinforcement, fiber, corrosion

В статье по результатам исследований дисперсноармированных бетонов проведен сравнительный анализ влияния различных дозировок базальтовых и полипропиленовых волокон на показатели предела прочности при сжатии и прочности на растяжение при изгибе исследованных бетонов. Рассмотрены вопросы коррозионного воздействия продуктов гидратации цемента на базальтовые, стеклянные и полимерные волокна. Выполнена оценка эффективных областей применения базальтовых и полипропиленовых волокон в дисперсноармированных бетонах.

В современном производстве строительных материалов для повышения их качества, а также улучшения ряда важных свойств активно применяется дисперсное армирование с использованием фиброволокон из различных материалов. Введение фибры в состав бетона положительно влияет на показатели предела прочности при растяжении, ударной вязкости, а также повышает трещиностойкость и износостойкость материала. Применение такого вида армирования обладает высокой экономической целесообразностью, поскольку стоимость волокон значительно ниже, чем стоимость традиционной стержневой стальной арматуры.

Рис 1. Металлическая фибра.

Армирующую фибру используют при производстве бетонов и строительных растворов, изготовлении крупноформатных стеновых блоков, гипсовых изделий, асфальтобетона и конструкций из железобетона. Наиболее эффективной областью задействования фибры являются конструкции, к которым предъявляются повышенные требования по трещиностойкости, ударной вязкости, восприятию циклических температурных и динамических нагрузок. Сегодня наиболее массовое применение армирующая фибра находит в бетонах для промышленного, гражданского и транспортного строительства. Это обусловлено тем, что при работе в условиях сжатия бетон показывает высокие характеристики, а при работе на растяжение его использование становится не столь эффективным и требует дополнительного армирования для восприятия растягивающих напряжений 2. При этом армирование, как правило, выполняется при помощи стержневой арматуры, фибры или с использованием комбинированного метода, сочетающего оба компонента одновременно.

По виду материала наибольшую востребованность получили стальные, стеклянные, базальтовые и полипропиленовые волокна.

Стальные волокна применяются в том случае, когда необходимо обеспечить высокую прочность при изгибе, ударную вязкость и морозостойкость бетона. Данный вид волокон характеризуется высокой долговечностью и износостойкостью, а также большим удельным весом. К недостаткам относят высокую стоимость и низкую коррозионную стойкость в атмосферных условиях и агрессивных кислых средах.

Рис 2. Стеклофибра (увеличение 5 и 10 крат)

Одним из главных недостатков стеклянного фиброволокна является его низкая химическая стойкость к коррозии в щелочных средах. Поэтому стекло-фиброволокно при использовании обрабатывают специальными полимерными аппретами, способными связывать щелочь.

Базальтовая фибра обладает хорошими физическими и химическими свойствами, а также адгезией к металлам, эпоксидным смолам и клеям [3]. Цементный камень и базальтовая фибра имеют один коэффициент температурного расширения и высокую адгезию, поэтому такие волокна не требуют дополнительных изменений в конфигурации в отличие от металлических [4].

Рис 3. Базальтовая фибра

На сегодняшний день полипропиленовая фибра является самой распространенной фиброй, используемой в производстве бетонов. На основании проведенных исследований при введении данного вида фиброволокна в состав смеси мелкозернистого бетона в количествах 1% и 2% по массе снижается водоотделение, а также повышается стойкость к трещинообразованию и ударному воздействию [5].

Рис. 4. Полипропиленовая фибра (увеличение 5 крат и 10 крат)

Основные характеристики рассмотренных фиброволокон представлены на рис. 1-6 и в табл. 1.

Рис. 5. Полипропиленовая фибра Concrix (увеличение 5 крат и 10 крат) Рис. 6. Полипропиленовая фибра Fibrofor High Grade (увеличение 5 крат и 10 крат)

В рамках данной статьи рассмотрено армирование с использованием базальтовой, стеклянной и полипропиленовой фибры.

Применение фибры в составе бетонов положительно влияет на работу бетонной конструкции. При ее правильном распределении в бетоне можно в значительной мере улучшить физико-механические свойства [6], в том числе улучшить работу бетонных конструкций в условиях воздействия изгибающих нагрузок [7]. Эффект в зависимости от вида распределения фибры в бетоне может изменяться в существенных пределах (табл. 2), а при неравномерном распределении и комковании может быть отрицательным.

Различные виды фибры могут по-разному распределяться в бетонной матрице, поскольку большое влияние оказывает не только технологическое оборудование, используемое для приготовления бетонной смеси, но и длина, а также материал фибры [8]. Отношение длины волокна к его диаметру влияет на величину сцепления и эффективность работы дисперсного волокна в бетонной смеси [9]. Высокие значения отношения говорят об ухудшении условий приготовления бетонов, так как возникает трудоемкость в процессе перемешивания.

Читайте также:

  
• Отсыпка дороги битым кирпичом
  
• Как сделать серый кирпич в террарии
  
• Вес штукатурки 1м2 при демонтаже
  
• Клумба из пенопласта своими руками
  
• Как сделать гибкий цемент