Фибробетон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Фибробетонный мост, Германия

Фибробетон — разновидность цементного бетона, в котором достаточно равномерно распределены фибра или фиброволокна в качестве армирующего материала.

Фибробетонон[1] — высокотехнологичный материал для монолитного строительства, получаемый путём добавления фибры в бетон. Фибра — микроарматура, равномерно армирующая бетон во всех плоскостях, повышающая марку бетона, прочность, ударостойкость и снижает образование усадочных трещин. Стальная фибра представляет собой продукт, производимый из стальной проволоки с загнутыми концами (анкерами) на концах, которые прочно сцепляются с бетоном и принимают на себя возникающие напряжения.

Фибра замешивается в бетон непосредственно перед заливкой или же непосредственно на бетонном заводе при производстве бетонной смеси, что является оптимальным с точки зрения технологии.

Применение[править | править вики-текст]

Фибробетоны применяют в сборных и монолитных конструкциях, работающих на знакопеременные нагрузки. Важнейшая характеристика фибробетона — прочность на растяжение — является не только прямой характеристикой материала, но и косвенной, и отражает его сопротивление другим воздействиям. Ещё одна важная характеристика фибробетона это его долговечность. По показателю работы разрушения фибробетон может в 15-20 раз превосходить бетон[2].

Стеклофибробетон[править | править вики-текст]

Главный компонент стеклофибробетона, определяющий его уникальные свойства и исключительные эксплуатационные характеристики, — это стекловолокно, выполняющее функции арматуры в бетонной матрице. Между тем бетонные матрицы на основе портландцемента обладают значительной щёлочностью, которая присутствует в бетоне не только на этапе его производства, но и сохраняется в нём впоследствии. Когда стеклянные волокна применяют в качестве армирующего материала в сочетании с портландцементом, волокно должно противостоять воздействию содержащейся в цементе щёлочи в течение длительного времени. Волокно из обычного алюмоборосиликатного стекла не стойко в щёлочной среде бетона, поэтому для армирования используют стекло другого химического состава — на базе циркония[3].

Виды фибры[править | править вики-текст]

Сталь[править | править вики-текст]

Стальная фибровая арматура применяется в монолитных железобетонных конструкциях и сборных конструкциях заводского изготовления.

Несмотря на широкое многообразие имеющихся типоразмеров стальной фибры, в основном применяемые стальные волокна различной формы имеют Ø 0,2–1,2 мм и длину от 5 до 12 см не могут, в силу различных факторов, удовлетворительно использоваться для создания тонкослойных покрытий. Так, экспериментально подтверждено, что диаметр используемого фибрового волокна определяет начальную ширину раскрытия трещин в композите: при использовании стальных фибр Ø 0,3 мм трещины имеют характер местных разрывов, размер их не превышает 1-3 мкм; повышение диаметра волокон до Ø 0,9 мм приводит в тех же условиях к увеличению начальной ширины трещины до 7-10 мкм[4].

Базальт[править | править вики-текст]

Имеет высокий модуль упругости и хорошие показатели прочности на разрыв. В последние десятилетия разработаны новые технологические решения, позволяющие снизить стоимость изготовления базальтовой фибры, ввиду чего в настоящее время она составляет достаточно серьёзную конкуренцию стальным волокнам[5].

Главной отличительной чертой базальтофибробетона является его высокая прочность для всех видов напряженных состояний и способность переносить большие деформации в упругом состоянии[6]. Конструкции из базальтобетона обладают более высокой прочностью и деформативностью, нежели аналогичные конструкции армоцемента с арматурой из стальных сеток, так как армирующее их базальтовое волокно не только превосходит стальные сетки по указанным параметрам, но и обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования цементного камня.

Следует отметить, что при твердении цементного камня поверхность тонкого базальтового волокна разрушается. Прочность волокна уменьшается, однако образующиеся раковины повышают прочность сцепления цементного камня и волокна, ввиду чего возрастает и прочность самого изделия. При использовании толстых волокон их прочность не изменяется.

Стекло[править | править вики-текст]

Стеклянные циркониевые тонкие волокна диаметром 8–10 мкм по прочности соответствуют высокоуглеродистой холоднотянутой проволоке, плотность же их в несколько раз меньше. Модуль упругости примерно втрое превышает модуль упругости матрицы. Однако производство тонких волокон и объединение их в комплексные нити требует дорогостоящего оборудования[7]. Кроме того, при производстве стекла используется многокомпонентная шихта, что сказывается на стоимости фибр. Для равномерного распределения таких волокон в композиции требуются специальные методы (напыление, контактное формование) и оборудование, повышающие стоимость конструкции.

Полипропилен[править | править вики-текст]

Полипропиленовые волокна характеризуются надёжным сцеплением с бетонной матрицей, однако в то же время им свойственна повышенная деформативность, поскольку модуль упругости таких волокон составляет не более 1/4 модуля упругости бетонной матрицы. Поэтому, такие волокна не могут использоваться в качестве эффективной несущей арматуры и применяются, как правило, при дополнительном (конструктивном) армировании, способствующем предотвращению повреждений и выколов в бетоне при транспортировании и монтаже изделий, частичному повышению ударной прочности, сопротивления истиранию и т. д. Вместе с тем в ходе многолетних исследований[8] было установлено, что изделия, армированные полипропиленовыми волокнами, характеризуются значительными деформациями даже при небольших нагрузках растяжения, что объясняется низкой адгезией полипропилена в цементной матрице. Кроме того, такие изделия с течением времени теряют свои прочностные свойства, имеют высокую истираемость поверхности.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. «Стандарт Национальной ассоциации строителей СТО НОСТРОЙ-2013» НОСТРОЙ.ру (недоступная ссылка с 21-03-2016 (185 дней))
  2. «Фибробетон: технико-экономическая эффективность применения». Журнал «Промышленное и гражданское строительство», №9/2002, 17.07.2006.
  3. К. А. Сарайкина, В. А. Шаманов. «Дисперсное армирование бетонов» // Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. №2.
  4. 215. В. В. Шишкин, С. В. Скориков, А. В. «Акиншина Возможности использования дисперсноармированных цементных композитов для восстановления трубопроводов водоснабжения» // Наука. Инновации. Технологии. 2013. №1.
  5. Новицкий А. Г., Ефремов М. В. «Особенности получения непрерывного химически стойкого базальтового волокна» // Хімічна промисловість України. 2003. № 1. С. 24–27.
  6. Канаев С. Ф. «Базальтофибробетон на грубых базальтовых волокнах». Обзор. М.: НПО «Композит», 1990.
  7. «Стеклофибробетон и конструкции из него». Серия «Строительные материалы». Вып. 5. ВНИИНТПИ, М., 1991.
  8. Новицкий А. Г., Ефремов М. В. «Аспекты применения базальтовой фибры для армирования бетонов» // Будiвельнi матерiали, вироби та санiтарна технiка. Вып. 36. 2010.