Виды фибробетона

 

Для улучшения  свойств бетонов применяются  различные способы, одним из которых  является дисперсное армирование бетона волокнами (фиброй) – стальными, стеклянными, базальтовыми, целлюлозными, синтетическими, углеродными и др. Армированный дисперсными  волокнами бетон называют фибробетоном.

Фибробетон  отличается от традиционного более  высокими показателями прочности на растяжение, изгиб, срез, ударной и  усталостной прочностью трещиностойкостью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, жаропрочностью и пожаростойкостью. По показателю работы разрушения фибробетон до 20-ти раз может превосходить обычный бетон. Все это обеспечивает его высокую технико- экономическую эффективность.

Особое развитие и применение фибробетон получил  в Японии. В рамках Японской ассоциации по цементу в 1960 году был учрежден комитет по изучению фибробетона. С начала 1970-х годов исследования приняли систематический характер и были нацелены на практическое применение этого материала. Большинство исследований было связано с изучением сталефибробетона.[3]

 

Сталефибробетон

 

Впервые стальные волокна появились на мировом  рынке в 1973 г., что стимулировало  исследование их применения в дорожных покрытиях, в отделке тоннелей.

Опыт таких  развитых стран, как США, Великобритания, Германия, Франция и Австралия убедительно доказал технико-экономическую эффективность применения сталефибробетона в строительных конструкциях. В строительной практике США сталефибробетона широко применяют в дорожном и тоннельном строительстве, строительстве морских нефтедобывающих платформ и плотин, а также в устройстве полов промышленных зданий, терминалов и т.п. Считается целесообразным применение сталефибробетонов в каркасных конструкциях зданий,особенно при возможных сейсмических воздействиях. Области, где можно использовать фиборобетон, достаточно велики. Это создает преимущество в сравнении с простым бетоном при строительстве сооружений различного типа. При возведении конструкций из железобетона наиболее трудоемкими работами является монтаж арматуры. Изготовление каркасов, сеток, установка и закрепление арматуры, необходимость защитного слоя бетона приводят к существенным затратам труда. Применение же сталефибробетона дает возможность отказаться от стержневой арматуры, заменив фиброй.

 Демонтаж  фибробетона осуществляется с  помощью алмазной резки - дисками с повышенной стойкостью, бетоноломы и отбойные молотки практически бесполезны т.к. в основе их работы лежит принцип хрупкости бетона на растяжение.

Сталефибробетон имеет специфические свойства, которые  позволяют превзойти обычный бетон, и в мировом производстве занимает немалую долю (12-16%) в суммарном объеме используемого бетона. 

Правильно приготовленный сталефибробетон по сравнению с  неармированным бетоном имеет ряд  преимуществ [1]:

- повышение прочности при сжатии  до 25%;

-повышение прочности на растяжение  при изгибе до 250%;

-повышение прочности при осевом  растяжении до 60-80%;

-повышение сопротивления удару  до 10-12 раз;

-повышение модуля упругости  до 20%;

-повышение долговечности конструкции  и увеличение межремонтого цикла при их эксплуатации в 1,8…2,0 раза;

-повышается морозостойкость, водонепроницаемость, сопротивление знакопеременным температурам, сопротивление абразивному износу и др.;

-фибровое армирование придает  бетонной матрице пластический  характер разрушения и повышенную трещиностойкость.

Применение сталефибробетонных лотков для водоснабжения и водоотведения  взамен типовых железобетонных и  позволяет полностью отказаться от использования арматуры, что дает экономию приведенных затрат- до 50%, трудоемкости изготовления- в 2 раза, бетона- в 2 раза, стали- до15%.

Применение сталефибробетона в  изделиях круглых колодцев(кольцах, плитах покрытий) позволяет снизить  расход бетона по сравнению с аналогичными железобетонными конструкциями  на 25- 30% при примерно равном расходе стали. Стоимость сталефибробетонных конструкций снижается от 11 до 27%, а затраты труда - в среднем на 20%. Показана эффективность применения сталефибробетона для устройства монолитных днищ для емкостных сооружений широкой номенклатуры, включая прямоугольные резервуары, цилиндрические канализационные отстойники диаметром до 4 м, сборные изделия для сооружений водопровода, шпалы, лотки гидравлических русел. Транспортирующих среды с высокой абразивностью.

Установлена эффективность применения сталефибробетона  для ремонта поверхности водосливов плотин и напорных тоннелей, индустриальных полов, наружных стен зданий.

 

  

Стеклофибробетон

 

Вторым по степени  изученности и объемам применения фибробетонов после сталефибробетона является бетон, армированный дисперсным стеклянным волокном- стеклофибробетон. Первые сообщения на тему армирования бетонных конструкций стекловолокном относят к 1941 году. В начале 50-х годов XX века в СССР был разработан стеклофиброцемент на основе фибры из алюмобаросиликатного стекла, которое, однако, оказалось нестойким в щелочной среде твердеющего бетона.

Для изготовления стеклофибробетонных изделий применяется  стекловолокно диаметром 9-20 мкм  и длиной 6-50 мм.

Рациональное  содержание стекловолокна в стеклофибробетоне  находится в пределах 1,2-5%. Прочность стекловолокон на растяжение находится в пределах 1050-3850 МПа.

По своему назначению изделия из стеклофибробетона разделяются  на конструкционные, декоративные, гидроизоляционные  и специальные. Основные рычаги для  получения нужных параметров теклофибробетоные  изделий это:

 процент армирования (сколько  [кг] стеклоровинга затрачено на 1куб.м. бетона);

 длина волокон (возможны комбинации  коротковолокнистых и длинноволокнистых  элементов);

 технологии изготовления («набрызг  или премиксинг» или их комбинирование).

 Стеклобетон обладает исключительно высокие технологическими свойствами при формировании изделий практически любой нужной формы, любой геометрии, любого рельефа, любой фактуры.

 Стеклофибробетонная технология  дает архитекторам мощное средство  для воплощения любых замыслов, т.к. по пластичности, способности  передавать рельеф поверхности, а также легкости (изделия из СФБ тонкостенные, т.е. - малой массы), не может соперничать ни один другой материал.

Конструкции из стеклобетона по способу  армирования подразделяются на следующие  виды:

C фибровым армированием – используется только фибра из стекловолокна;

 С комбинированным армированием  – используется стеклянное фиброволокно  в сочетании со стальной арматурой.

Благодаря такому набору свойств, номенклатура изделий из армированного стеклянным волокном бетона весьма разнообразна:

1. Архитектурно-конструктивные формы  общественных зданий (торговые павильоны  и ряды, кафе, муниципальные рынки,  пансионаты, кемпинги, навесы автовокзалов  и автостоянок);

2. Элементы жилых и общественных  зданий (стеновые панели трехслойные,  ограждения лоджий, козырьки входов, поддоны сантехкабин и сами сантехкабины, плиты пространственного покрытия, купола, элементы складок, криволинейные ромбические элементы, складчатые элементы, черепица);

3. Элементы подземных сооружений (кольца горловин колодцев, опорные кольца люков колодцев, лотковые перекрытия и лотковые днища, плиты перекрытий каналов теплосетей, трубы безнапорные, лотки отстойников, берегоукрепляющие блоки);

4. Сборные элементы для благоустройства,  наружный декор и малые архитектурные  формы (плиты и панели для облицовки, изделия для покрытия дорог и тротуаров, бортовые камни, несъемная опалубка, заборы, навесы, шатры, оболочки складки, пологие купола, цветочницы, урны, скамейки, щиты рекламы, дорожные указатели и пр.).

Стеклофибробетон по сравнению со сталефибробетоном отличается повышенной стойкостью к коррозионным средам. Однако он получил меньшее практическое применение, что связано, прежде всего, с небольшими объемами изготовления стекловолокнистой арматуры.

 

Базальтофибробетон

 

Одной из эффективных разновидностей минеральных волокон для дисперсного армирования бетонов является базальтовое волокно, по химической стойкости в бетоне уступающее только дорогостоящему стекловолокну на основе циркониевого стекла. В ряде типовых железобетонных конструкций, таких как блоки фундаментов и подвалов, подгрузы, дорожные плиты – стальная арматура с успехом может быть заменена на относительную дешевую базальтовую. Базальтовое волокно имеет прочность в пределах 1600- 3600 Мпа. В связи с более высокой термической стойкостью, чем у стекловолокна, армирование бетона базальтовым волокном может быть более эффективным и в жаростойких, и огнеупорных бетонных конструкцях [2].

 

   Фибробетон с дисперсным армированием синтетической фиброй

 

Для изготовления фибробетона исследования целесообразность использования фибры: полипропиленовой, нейлоновой, полиэфирной, полиамидной, акриловой, полиэтиленовой и др. Фибра из синтетических волокон наиболее дешева и химически стойка. Но она имеет низкий модуль упругости и высокую предельную деформативность, что предопределяет деформативность бетона, особенно после трещинообразования. Вместе с тем, она может эффективно использоваться для улучшения реологических свойств бетонных смесей и повышения долговечности бетона. В частности, установлена эффективность фибрового армирования пенобетонов. Наиболее широкое применение в мире уже около 18 лет находит полипропиленовая фибра. Эту фибру отличает относительно высокий модуль упругости(до 8000 Мпа), высокая химическая и прочность на растяжение(до 770 Мпа), широкий температурный диапазон применения, неэлектропроводность и радиопрозрачность.

 

Фибробетон с использованием других видов

дисперсноволокнистого армирования

 

Наиболее эффективными с позиций  повышения прочности и долговечности  фибробетонов, в том числе при химических, температурных и пожарных воздействиях, являются углеродные волокна. Но фибра у них пока слишком дорога, а снижение ее стоимости- вопрос будущего. В последние годы в зарубежном строительстве нашел применение текстильбетон - бетон, армированный тканями и сетками из хлопкового, стеклянного и других волокон.

 

Литература.

1. http://www.proseptic.ru/information/slovar-f/fibrobeton
2. http://www.b-composites.net/85.html
3. Инженерно строительный журнал №4, 2009 год.

 

 

 

 

					ИВ-563.270102.2013.ПЗ	Лист
Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

 

					ИВ-563.270102.2013.ПЗ
						Лит.			Масса		Масштаб
Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.				25.02
Пров.
Т.контр.						Лист				Листов 6
Н.контр.
Утв.