Что такое фибробетон: характеристики, преимущества, применение

Для того чтобы снизить ударную вязкость бетона (способность материала поглощать механическую энергию) и повысить его трещиностойкость, были предприняты попытки улучшить прочность на растяжение всего объема бетонной массы, путем добавления дисперсных волокон (фибры) в смесь. Это и есть фибробетон. Повышенные характеристики трещиностойкости и возможность его «работы» при значительном раскрытии трещин являются основными отличительными особенностями фибробетона от железобетона. Вот почему в последние годы внимание специалистов привлекает вопрос о возведении сооружений с применением фибробетона.

В настоящее время фибра для бетона делится на две группы: металлическая и неметаллическая. Металлическая производится из стали, может иметь различную конфигурацию и размеры (ее диаметр может составлять от 0,1 – 0,5 мм, а длина 10 – 50 мм). Неметаллическая фибра может быть представлена волокнами следующих материалов: стекло, полиэтилен, хлопок, акрил, базальт, карбон и др.

Характеристики фибробетона

С точки зрения монтажа монолитных зданий, процесс конструирования является одним из наиболее долгих и трудозатратных процессов, но применение фибробетона помогает ускорить процесс возведения зданий, а также повысить их несущую способность и способность сооружений воспринимать динамические воздействия. Вот в чем и состоит основное преимущество фибробетона.

Рассмотрим отдельные свойства и характеристики различных видов фибры.

Стальная фибра – самый распространенный наполнитель. Он обладает повышенной прочностью к нагрузкам, не усаживается и не образует трещин во время службы. Кроме того, данный фибробетон со стальным наполнителем не теряет свойства под воздействием низких температур, влаги и огня.

Стекловолокно имеет высокий модуль упругости, что положительно влияет на такое свойство бетона, как пластичность. Однако оно неустойчиво к щелочной среде бетонной смеси, поэтому приходится пропитывать бетон полимерами и добавлять вещества, связывающие щелочи. В результате получается уникальный материал, обладающий высоким сопротивлением к ударам, температуре, истиранию, воздействию влаги и химических веществ.

Базальтовая фибра улучшает показатели ударной вязкости, трещинообразования и стойкости к деформациям.

Асбестовая фибра улучшает такие свойства как прочность, долговечность, стойкость к воздействию щелочей и высоких температур.

Синтетическая фибра (полиэтилен, полипропилен и другие синтетические волокна) повышает устойчивость бетона к растяжениям, воздействию химических веществ и значительно снижает его электропроводность. Кроме этого, фибра из синтетики заметно снижает вес бетонных конструкций.

Экспериментальное определение характеристик сталефибробетона

Интерес к новым видам бетона, в том числе и фибробетону, подтверждается тем, что и по сей день ведутся разработки новых видов и проводятся опыты по улучшению отдельных свойств бетона. Так, в результате испытаний, проведенных Московским государственным строительными университетом, было выявлено, что прочность фибробетона на растяжение с использованием стальной фибры повышается в 3,67…4,54 раза, а на сжатие до 20 % относительно базового класса бетона. Также было достигнуто увеличение воспринимаемых напряжений до момента трещинообразования в 2…3 раза.

Если сравнить эти данные с характеристиками железобетона, то очевидно, что прочности дисперсного бетона на растяжение недостаточно для возведения элементов несущего остова здания. Поэтому предложено использование сталефибробетонных конструкций с комбинированным видом армирования (стержневая арматура + фибра).

Применение фибробетона

Учитывая, что использование фиброволокна в качестве наполнителя повышает трещиностойкость бетона, то нельзя упустить возможность внедрения и использования технологически более эффективных конструктивных решений. Благодаря повышенным трещиностойкости, ударной прочности, вязкости разрушения, износостойкости, морозостойкости (СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции») фибробетон часто используют в конструкциях, эксплуатируемых в экстремальных условиях:

• резервуары; 
• фундаменты под оборудование динамического и ударного действия; 
• устройство бронированных и огнестойких перегородок в банковских хранилищах;
• реакторные отделения атомных станций; 
• здания в зонах с высокой сейсмической активностью.

В домостроении фибробетон применяют там, где характеристики обычного бетона не обеспечивают необходимые требования к конструкциям зданий. Часто фибробетон используют при строительных работах, в которых заложено условие по понижению веса здания. В отличие от обычного бетона, в основу которого необходимо закладывать армирующие элементы, фибробетон может быть использован в строительстве зданий с достаточно тонкими стенами, так как требуемый защитный слой фибробетона меньше чем у железобетона (10мм – фибробетон, 20мм – железобетон в закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности). Также данный материал применяют там, где следует предотвратить риски, связанные с появлением и последующим расширением трещин в конструкциях зданий. Успешно используется стеклофибробетон в качестве шумозащитных экранов, расположенных вдоль автомагистралей и железных дорог. Высокая химическая стойкость позволяет использовать его в качестве материала для водоотводных лотков, канализационных коллекторов и гидроизоляционных покрытий.

 

Фибробетон – это бетон, в котором по всей его структуре распределяются фиброволокна. Эти волокна применяется с целью повышения прочности бетона на растяжение. Фибробетонные вкрапления одинаковы по длине и толщине. Это позволяет равномерно распределить их во всей структуре бетона.

Главными особенностями данного материала являются: способность воспринимать динамические нагрузки, высокая скорость монтажа, морозостойкость и износостойкость, которые непосредственно связаны с его повышенной тещиностойкостью.

Учитывая вышеперечисленные технические характеристики фибробетона, неудивительно, что этот материал стал популярным на рынке. Он применяется в конструкциях, эксплуатируемых в условиях агрессивной окружающей среды. Эти конструкции могут быть как промышленного, так и бытового характера.

Очевидно, что варианты применения фибробетона различны, но не стоит останавливаться на достигнутом, ведь впереди человечество ждут новые открытия и, возможно, новые, более инновационные материалы, кроме уже открытых видов бетона.

Применение фибробетона: основы, преимущества и нюансы

Новинка в строительных технологиях – фибробетон. Название это напрямую связано с составом нового материала: в него входит бетон и фиброволокно. Фибра армирует бетонную смесь, придавая её структуре дополнительную прочность. Тема этого материала HouseСhief.ru – применение фибробетона. Мы рассмотрим все аспекты этой новой технологии, где она может пригодиться, и ответим на вопрос, можно ли самостоятельно изготовить армирующее волокно.

Фибробетон – новое слово в строительных технологиях

Читайте в статье

Что это такое, фибробетон, и почему он так востребован

Главная проблема построенных из бетона объектов – постепенное разрушение монолита под воздействием внешних и внутренних факторов. Поиски методов укрепления конструкций привели к изобретению методики армирования бетонной смеси с помощью волокнистого наполнителя.

Такой бетон более устойчив к растрескиванию и имеет отличные прочностные характеристики

Материал получил название фибробетон. Сейчас он становится всё более популярным в частном и промышленном строительстве. Так что это такое, фибра для бетона? Фиброволокно – это то, что используется в качестве наполнителя: металлические и неметаллические нити, карбон, стекло, акрил, базальт.

Виды фибры и характерные особенности фибробетона в зависимости от наполнителя

Характеристики фибробетона напрямую зависят от типа наполнителя. Кроме того, на качество материала влияет размер волокон. Так, короткие волокна длиной 3-4 миллиметра используют для создания смесей для изготовления декоративных элементов из гипса и армирования штукатурки. Волокна длиной 6 милиметров повышают прочность лёгких составов, 12 мм – укрепляют фундамент и плиты перекрытия, гидротехнические конструкции.

Длинные волокна до 25 мм используют для создания тяжёлых смесей с гравием или щебнем. Такой материал используют для дорожного строительства

Свойства и виды стальной фибры для бетона

Армирование бетона стальной фиброй используется для производства тротуарной плитки, бетонных заборов или других массивных объектов, требующих повышенной прочности. Такой строительный материал называется сталефибробетон. Для производства фибробетона используют разные виды металлического волокна:

Неметаллическое фиброволокно для бетона: от полипропилена до базальта

Неметаллическая фибра не обладает такими прочностными свойствами, как стальная, но и она значительно улучшает качество бетонных конструкций:

• полипропиленовая фибра для бетона – используется в производстве газо— и пенобетона. Является самой доступной по стоимости, отлично подходит для стяжки;
• стекловолоконная – придает смеси пластичность. Очень лёгкая, с ней любят работать скульпторы и архитекторы;
• асбестовая – значительно увеличивает сроки эксплуатации готовых изделий. Характерна устойчивостью к щелочам и ценится за огнеупорность;
• базальтовая фибра для бетона – используется для создания гипсовых и бетонных конструкций, предотвращает растрескивание бетона.

Полимерная фибра для бетона – лёгкий и прочный наполнитель

К сведению! Использование синтетического наполнителя значительно снижает вес бетонных конструкций.

Преимущества и нюансы применения фибробетона в строительстве

Фибробетон – сравнительно новый материал в строительстве, и пока нельзя говорить о его повсеместном применении. Как у любого строительного материала, у него есть не только преимущества, но и недостатки.

Основные плюсы применения фибробетона:

Композитный бетон превосходит обычный по срокам эксплуатации

Есть у фибромассы и один недостаток: пока её стоимость выше обычной заливки. Фибра, металлическая или синтетическая, стоит немало, но если принимать в расчет увеличенные сроки эксплуатации и уменьшение объема заливки, то разница не такая уж существенная.

Как производят фибробетон в промышленном варианте и непосредственно на площадке

Фибробетонные архитектурные элементы производят на промышленном оборудовании. Для изготовления конструкций используют синхронно работающие механизмы нарезки металлической фибры и бетоносмеситель. Полученная смесь поступает в заливочные формы.

Для улучшения качества изделий в смесь добавляют пластификаторы

Фибробетон можно приготовить и непосредственно на стройплощадке. Для этого просеянная через сито фибра смешивается песком и наполнителем. После в сухую смесь вводится цемент и вода с пластифицирующими добавками.

Полученный состав тщательно перемешивается и заливается в формы или опалубку

Где используется фибробетон

Изделия из композитного бетона используются в шахтах для отвода воды и канализации, в жилищном и дорожном строительстве, очень популярны фасадные панели из фибробетона.

За счёт повышенной прочности и устойчивости к внешнему воздействию, фибробетон становится все более популярным в производстве объектов особого назначения

Сборные архитектурные элементы из фибробетона

Из композитной массы можно изготавливать не только крупные, но и небольшие объекты. Фибробетон со стеклянными волокнами популярен для изготовления элементов украшения фасада.

Полученный декор из фибробетона по своей прочности сравним с натуральным камнем

Если требуется выполнить несущие конструкции, используют сталефибробетон. Он отличается высокими эксплуатационными характеристиками и аналогичен изделиям, выполненным из бетона класса В100.

Применение фибробетона в монолитном строительстве

Монолитные конструкции снижают локальные нагрузки на фундамент, благодаря чему можно строить многоэтажные здания. А если использовать ещё и композитный бетон, то надёжность и прочность объекта трудно с чем-то сравнить.

Плюс – фибробетон легче обычного, так что и здесь нагрузка на основание значительно снижается, в сравнении с использованием традиционных технологий

Монолитные сооружения из фибробетонного массива отличаются повышенной сейсмостойкостью. Они спокойно воспринимают резкую смену температуры, устойчивы к воздействию влаги. Несомненный плюс монолитного композитного строительства – возможность сооружения сложных по конфигурации конструкций.

Как сделать фибру для бетона своими руками: полезное видео

Фибру промышленного производства можно купить в магазинах стройматериалов. А можно ли изготовить фибробетон своими руками в домашних условиях? За решение этой непростой задачи взялся автор следующего видео материала:

Цена за килограмм фибры и сколько её нужно для производства м³ фибробетона

Купить микрофибру для бетона можно в фасованном виде в мешках. Если мешки бумажные, можно их, не вскрывая, сразу помещать в бетоносмесительный механизм. Бумага растворится в процессе замешивания.

Из пластиковых мешков фибру следует достать и просеять

Расход фибры на 1 м³ бетона – 20-40 килограмм. Состав и пропорции приготовления фибробетона зависят от типа наполнителя и требуемой прочности.

Сколько стоит фибра:

Вид	Цена за килограмм, руб (по состоянию на сентябрь 2018 года)
Стеклянная	118
Полипропиленовая	135
Базальтовая	180
Стальная	85

 

фибробетон

Если для вас важно, чтобы бетонная конструкция прослужила как можно дольше и не боялась огня, воды и землетрясений – используйте фибробетон. Эта новая технология уже доказала свою эффективность. Если у вас есть опыт строительства с применением этого композитного материала – поделитесь им в комментариях!

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Фибробетон в строительстве: преимущества, технология, особенности

Сегодня фибробетон в строительстве используется практически повсеместно, включая  частные, промышленные и производственные сферы. В отличие от традиционного бетона фибробетон может использоваться в условиях повышенной нагрузки, не поддаваясь разрушению, растрескиванию и деформации. В современном строительстве этот материал уверенно занял достойную нишу, позволяя создавать прочные, устойчивые конструкции долгосрочного использования.

Состав и разновидности фибробетона

Фибробетон – инновационный строительный материал, имеющий в составе помимо обычного бетона специальные армирующие волокна. В качестве таких волокон выступают стальная, базальтовая или полипропиленовая фибра. Практическое применение фибробетона в строительстве нашли все его разновидности, но наибольшую популярность имеет бетон, армированный полипропиленовой фиброй.

Особенности видов

1. Сталефибробетон – материал, высокую прочность которому придают фиброволокна из стали. Такая смесь часто используется в производственной сфере, но неоправданно высокий расход фибр на кубометр бетона вынуждает постепенно уходить от применения данного материала.

2. Фибробетон с полипропиленовым фиброволокном. Полипропиленовые волокна – придают бетону повышенную прочность, эластичность, трещиностойкость. Готовый материал лучше выдерживает воздействие морозов, химических веществ и повреждений.

3. Базальтовый фибробетон в строительстве незаменим для заливки фундаментов и полов, укладке плит перекрытия и бетонных свай, создании монолитных конструкций и бетонировании открытых площадок. Базальт — наделяет бетон трехмерной прочностью, не является токсичным составом, легче вводится в бетонную смесь, не создавая пыль. 

4. Стеклофибробетон – уникальный материал, позволяющий архитекторам воплощать любые замыслы. Введение в состав стекловолокон придает бетону гибкость и устойчивость к растяжениям. Технологические характеристики этого материала дают возможность использовать его в производстве конструкций разных форм и фактур.

Технология производства

Популярность фибробетона в строительстве напрямую связана с экономичностью и простотой его производства. Технология изготовления базируется на смешивании бетонной смеси с определенной разновидностью фиброволокон, при этом не нужно спецоборудование и дополнительные затраты денежных средств.

Для хорошего смешивания волокон фибры с бетонным раствором можно использовать две техники:

• Смешать фибру с сухими компонентами смеси, постепенно добавляя воду и химические добавки;

• Добавить фиброволокна в готовый бетон.

Время перемешивания составляет примерно 15 минут или на 15 % больше того времени, которое затрачивается на смешивание обычного бетонного раствора.

Полипропиленовая фибра, так же как и стекловолокно, прекрасно смешивается с бетоном в обычном смесителе, не спутывается и равномерно распределяется по всему объему смеси.

Фибробетон в строительстве: преимущества использования

Применение фибробетона позволяет строителям отказаться от использования дополнительной арматуры и стальной сетки. Это значительно снижает себестоимость и время строительства, а также человеческие трудозатраты.

Широкий перечень преимуществ выбора данного материала связан с его технологичными характеристиками.

Достоинства фибробетона:

• Обладает стойкостью к ударам, в пять раз превышающую данный показатель у обычного бетона;

• Имеет повышенную сопротивляемость к химическим и механическим воздействиям;

• Отличается высокой морозостойкостью, водонепроницаемостью, прочностью;

• Устойчив к образованию трещин, эластичен, поддается растяжкам;

• Имеет меньший вес, что позволяет сооружать легкие конструкции.

Области применения фибробетона

Особенности материала позволяют использовать фибробетон в строительстве:

• дорог, бордюров, тротуаров;

• полов и фундамента;

• при наружной и внутренней отделке зданий.

Технология производства фибробетона позволяет придавать ему различные декоративные нюансы: фактуру, имитирующую другие материалы, разные цвета и оттенки.

Наше предложение

Компания «РосФибра» предлагает купить материалы для производства фибробетона по выгодной цене. Мы работаем с 15 производителями стальной фибры и полипропиленового волокна (фиброволокна), поэтому можем предложить широкий ассортимент. На крупные заказы (от 20 тонн) действуют минимальные цены. Звоните, наши специалисты сделают для вас бесплатный расчет проекта и проконсультируют по всем возникшим вопросам.

Применение фибробетона: особенности материала, технология использования

Как известно строительная отрасль – одна из самых активно развивающихся. Именно в этой сфере чаще других появляются интересные строительные материалы, удивительные свойства которых существенно ускоряют процесс выполнения сложных и трудоемких монтажных работ. Один из них фибробетон, варианты его применения весьма обширны: в своей структуре он содержит особые волокна, которые выполняют функцию арматуры, что делает материал незаменимым в возведении конструкций высокой прочности. Диаметр металлических волокон, входящих в состав фибробетона не превышает и полумиллиметра, однако, за счет своей длины (до 5 см) материал получает удивительную прочность. Сегодня в обзоре редакции Homius.ru расскажем о нюансах использования фибробетона, его свойствах и особенностях изготовления.

Некоторые образцы фибробетона изготавливают с использованием оптоволокон, что создает эффект полупрозрачного полотна

Содержание статьи

Фибробетон – что это такое и где используется

Фибробетон – это вариация бетона, особенностью которого является использование в составе бетонной смеси дисперсных волокон или фибры. Они выполняют роль дополнительного армирующего и декоративного материла.

Фибра может быть использована в двух вариантах: стальной проволоки или синтетической фибры, созданной на основе базальтового полотна, стеклянных нитей, акрила, а также полиамидного наполнителя

Большим спросом пользуется разновидность фибробетона, созданного с использованием стальной проволоки. Из такого материала производят шпалы, фундаменты, настилы мостов и берегозащитные полосы, а также современные дорожные покрытия, опоры мостов и дуги тоннелей. Иными словами, везде, где необходимо обеспечить высокую прочность при больших нагрузках.  Фибробетон обладает повышенной влагостойкостью, используется в сооружении платин, взлётно-посадочных полос, водоотводных каналов и шахт.

Это интересно! В начале ХХ века появились первые научные разработки по дисперсному армированию бетона, где в качестве фибры использовались небольшие куски металлической проволоки малого диаметра – полученный таким образом материал был назван фибробетоном.

Фибробетон применяется и в качестве декоративного материала для оформления фасадов, кровель (с использованием стекловолокна), заборов, скамеек, урн и других конструкции, которые требуют высокой прочности.

А вот смесь фибробетона с добавлением базальтовых волокон считается идеальным каркасом для высотных конструкций. Кроме того, его используют для обустройства перекрытий, резервуаров, дамб, железобетонных и железнодорожных сооружений, а также строительстве парковок и прокладке дорог.

Фибробетон с добавлением асбестового волокна считается особо стойким к воздействию химических веществ, а также перепадов температур

Ещё более интересный материал – полимерный фибробетон. В его составе сложные полипропилены. Благодаря особым соединениям, такие материалы обладают особой прочностью и намного легче классических конструкций из бетона.

К сведению! Для того, чтобы снизить затраты на производство фибробетона некоторые производители используют нейлоновые, вискозные и хлопковые нити.

Достоинства и недостатки

Фибробетон намного превосходит своих предшественников. Он не дает усадки и трещин. Другие положительные качества:

• материал устойчив к истиранию и химическом воздействию;
• он обладает высокой прочностью, не деформируется;
• такому каркасу не нужен дополнительный армирующий материал;
• из-за равномерно крепкого распределения фибры, материал не боится сколов и трещин;
• можно использовать в условиях морозов и жары, влагоустойчив.

Благодаря армирующим элементам, материалу можно придать любую форму. А срок гарантии строений, возведенных их фибробетона превышает обычные показатели в несколько раз

Из недостатков можно отметить высокую стоимость таких плит, а также опасность покупки некачественного материала.

Способы изготовления фибробетона

Технология производства проста и сложна одновременно. В цементный раствор порционно замешивается фибра. Каким образом это происходит, прежде всего, зависит от материала наполнителя. Если это стальные волокна, то цементная смесь замешиваются в обычных, похожих на бетономешалку машинах.

Очень важно подобрать совместимые элементы и соблюсти их точную пропорцию. Кроме того, процесс замешивания должен обеспечить равномерное распределение фиброволокна в бетоне.

В зависимости от вида фиброволокна, применяются различные технологии изготовления фибробетона

А вот полимерные составы, а также добавки в виде стекловолокна требуют использования специального оборудования для замешивания сырья. Обычно смешивание происходит путем напыления смеси из рубленого стекловолокна и мелкозернового бетона на рабочую поверхность.

Согласно технологиив некоторых случаях фибра может замешиваться в сухую цементную смесь ещё до добавления воды

Свойства и характеристики фибробетона

Как мы уже выяснили, качество бетона и его характеристики напрямую зависят от используемого в составе фибры материала. Для разных целей используются разные соотношения объема смеси и элементов фибры.

Сталефибробетон обладает уникально высокой прочность на разрыв

Такой бетон используют при возведении жаропрочных и водонепроницаемых конструкций, он не даёт усадки, обладает повышенными эксплуатационными качествами.

А вот полотно с использованием стеклофибры, несмотря на большую эластичность, обладают низкой устойчивостью к щелочной среде.

Для нейтрализации этого свойства, в раствор со стекловолокном добавляются особые полимеры, которые связывают щелочи

Важно! Дополнительные синтетические присадки и волокна наделяют фибробетон специфическими свойствами, к примеру, высокой прочностью на растяжение, низкой электропроводностью.

Ударопрочности конструкции добавят базальтовые соединения. Такой фибробетон один из самых дорогих. На нём практически не образуются трещины.

Можно ли изготовить фибробетон самому

Самое главное – соблюдать пропорции, и не торопиться с замешиванием. Простейший фибробетон можно изготовить самостоятельно. Технология изготовления похожа на обычный замес бетона.

Совет! Чтобы избежать попадание камней или примесей в замес, песок необходимо просеять. Если вы добавите присадки в сухую смесь, в итоге раствор фибробетона будет более однородным.

Что касается фибры, содержание её компонентов варьируется исходя из задач, которые вы ставите перед бетонной конструкцией.

Сколько стоит фибробетон – обзор цен за м3

Цена на фибробетон зависит от его качества и стоимости фиброволокна. Чем выше технические характеристики, тем дороже будет материал. Стоимость напрямую зависит от цены на армирующий наполнитель. Как уже говорилось выше, базальтовая фибра более дорога, а дешевле всех можно купить наполнители из синтетических волокон.

На цену влияет и выбранная пропорция, а также стоимость доставки, включая транспортные расходы. При покупке большой партии, изготовитель обычно предлагает скидки.

Видео: фиброволокно, базальтовая фибра

В заключение нашего материала предлагаем посмотреть небольшое видео о том, как создают фиброволокно и где его применяют:

 

Предыдущая

Новинки рынкаПрибор для выживания 12 в 1: изучаем функционал складной лопаты Strike of Paladin

Следующая

Новинки рынкаКак защититься от воды: современные гидроизоляционные материалы и особенности их использования

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Применение фибробетона

Бетон в качестве строительного материала используется достаточно давно и с положительной стороны зарекомендовал себя в среде профессионалов. Его модифицированная версия с усиленными характеристиками, фибробетон, также получила значительное распространение в строительных, ремонтных работах.

Основные отличия

У бетона есть один важный недостаток ― плохая устойчивость к растяжению. Поэтому часто в плитах и балках, где в нижней части могут возникать большие растягивающие усилия, образуются трещины. Чтобы этого избежать раньше использовали армирование. Так, перспектива разрушения конструкции была маловероятной, но ее стоимость и вес увеличились.

Для решения данной проблемы стали применять в строительстве фибробетон. В своем составе этот материал имеет особые волокна, которые равномерно распределены по всему составу. Они могут быть из металла, стекловолокна, полипропилена и даже нейлона и других материалов. В результате добавления в состав фибры улучшаются следующие свойства.

1. Прочность на растяжение становится выше на треть;
2. Увеличивается устойчивость к образованию трещин;
3. Снижается уровень хрупкости при ударе.

Состав, области применения композита регламентируют специальные нормативы. Так, свод правил по изготовлению и использованию отражен в СП 52-104-2006 Сталефибробетонные конструкции.  

Сферы применения

За счет модифицированных характеристик, увеличенной прочности фибробетон может применяться для изготовления конструкций, которые будут использоваться в экстремальных условиях. В зависимости от типа примесей существуют свои сферы применения каждого отдельного вида. Например, стеклофибробетон устойчив к воздействию химикатов, к механическим повреждениям, не подвержен влиянию влаги, перепадам температур. Такой композит активно используют для возведения шумоизоляционных щитов, гидроизоляции, декоративных изделий, а также для отделки фасада и промышленных объектов, подверженных загрязнениям.

Использование фибробетона в домостроении стало особенно востребованным. Он используется в укладке полов по композитной технологии, которые имеют повышенные теплоизоляционные показатели, прочностные характеристики. Положительный опыт есть и при возведении домов с использованием фибробетона в сейсмоактивных регионах. Хорошо проявил себя данный композит при проектировании канализационных коллекторов.

Фибробетон активно применяют в промышленном строительстве, С его помощью возводят:

• разнообразные резервуары;
• жаро- и ударопрочные перегородки в банковских хранилищах;
• фундаменты под ударное и динамическое оборудование;
• реакторные отделы АЭС;
• покрытия для дорог и мостов;
• и многое другое.

Используется композит для облицовки тоннелей, шахт и даже для изготовления шпал.

Свойства, состав и производство фибробетона своими руками

На отечественном рынке стройматериалов фибробетон появился сравнительно недавно. Речь идёт о бетоне в составе которого присутствует фиброволокно. Этим волокнам в материале делегируется роль арматуры, за счёт чего повышаются прочностные характеристики готового раствора.
Особенность фибробетонных вкраплений заключается в том, что их размеры одинаковы, как по толщине, так и по длине. За счёт этого обеспечивается равномерное распределение компонентов материала по внутренней структуре бетона.
У фибробетона огромное количество преимуществ, заслуживающих самого пристального внимания.

Фибробетон – состав и технология производства

Фибробетон – представитель мелкозернистых материалов, ключевым компонентом которого является армирующий наполнитель. До недавнего времени чтобы нивелировать опасность образования трещин и повысить прочность цемента, необходимо было предпринимать ряд дополнительных мер.

Профессионалы добавляли в состав материала дисперсные волокна, после чего равномерно распределяли их по всему объёму жидкой цементной массы. За счёт перечисленных мероприятий характеристики материала улучшались, в сравнении с обычными бетонами:

• структурные трещины образовываются крайне редко;
• повышенная устойчивость к физическим и механическим нагрузкам;
• прочность материала увеличилась на 30%.

Современные фибробетоны бывают 2-х типов:

1. Неметаллические – основу таких материалов составляет карбон, полиэтилен, базальт, хлопок, акрил или стекло.
2. Металлические – в качестве исходного вещества выступает сталь, отличающаяся размером и формой.

Огромной популярностью в нашей стране пользуются именно металлические и стеклянные волокна. Впрочем, в последнее время строители все чаще отдают предпочтение полипропиленовой фибре. А вот решения на основе углерода и базальта отличаются высокой ценой, а потому остаются зачастую недоступными для строителей.

Если бетону требуется придать некоторые специфические свойства, в него вносят нейлон, вискозу, хлопок, армированную стальную фибру. Если говорить о структуре фибробетона, то это однородная конструкция, пронизанная по всей площади волокнами. Благодаря им и достигает армирующий эффект.

Фибробетон: эксплуатационные и технические характеристики

Фибробетон и его характеристики тесно перекликаются со сферой использования рассматриваемого материала. Одним из самых распространенных наполнителей является стальная фибра. Этот материал отличается высокой устойчивостью к нагрузкам, в его структуре не возникают трещины, не усаживается. Рассматриваемый стройматериал сохраняет высокие эксплуатационные качества, даже под действием огня, влаги и температуры.

Не менее распространены и составы на основе стеклянных волокон. Отличительная черта данного бетона – высокая пластичность и упругость. Впрочем, щелочная среда может быть опасной для рассматриваемого материала. Устойчивость к химическим соединениям обеспечивается за счет полимерной пропитки.

Асбестовая фибра отличается долговечностью, стойкостью к физическим и механическим нагрузкам, инертностью к щелочной среде, а также термозащитными свойствами. Базальтовый бетон может похвастаться высокой прочностью. Это оптимальное решение для конструкций, находящихся под постоянным и продолжительным воздействием нагрузок.

Преимущества и недостатки фибробетона

У каждого материала легко выделить как очевидные «плюсы», так и явные «минусы». Фибробетон в этом плане не является исключением, а потому на преимуществах и недостатках материала следует остановиться подробнее.

Преимущества
У современного фибробетона выделяют несколько «плюсов»:

• хорошая адгезия;
• небольшое количество используемого бетона;
• высокая производительность труда;
• нет необходимости в применении армирующей сетки;
• технические характеристики фибробетона сохраняются даже после истечения срока службы материала;
• наличие в пенобетоне фибры способствует повышению его прочности;
• армирование в структуре газобетонного состава обеспечивает материал пористой структурой по всему объёму.

Недостатки

Что касается минусов фибробетона, то он всего один – высокая стоимость стройматериала, в сравнении с традиционными составами. Впрочем, даже этот недостаток нивелируется эксплуатационной долговечностью и устойчивостью к износу.

Технологические тонкости производства фибробетонов

Рассматривая технологические особенности изготовления фибробетона важно отметить – состав можно получить промышленным способом, либо в домашних условиях. И если с первым способ не возникает никаких вопросов, то вот со вторым – своими руками – есть ряд особенностей. Для получения качественного состава придется прибегнуть к помощи специальной дробилки.

1. На первом этапе необходим измельчить компоненты. В рассматриваемом случае это песок и цемент.
2. На втором этапе необходимо затратить много времени для обеспечения равномерного распределения компонентов внутри состава.

Гарантия высокого качества фибробетонов – качество и равномерность распределения арматуры по раствору. Если речь идёт об изготовлении бетона своими руками, особое внимание важно уделять отсутствию скоплений с фибрами в составе. Профессионалы рекомендуют замешивать раствор на 50% дольше по времени, в сравнении с обычным составом. При соблюдении вышеперечисленных рекомендаций легко получить бетон, ничем не уступающий составу промышленного производства.

Область применения фибробетона

Учитывая состав и характеристики фибробетона, он за короткое время приобрел широкое распространение в строительной отрасли. Специалисты рекомендуют использовать рассматриваемый материал для строительства объектов, подверженных продолжительному воздействию высокой нагрузки.

Основная область применения фибробетона:

• монолитные объекты и каркасные конструкции;
• тротуары, взлётные полосы, автобаны;
• тоннели и полы;
• тротуарная плитка и бордюры;
• мостовые основы.

Полипропиленовые фибробетоны используются для изготовления:

• объекты с небольшим весом;
• ячеистые бетоны;
• объекты строительства на основе пеноблоков.

Подводя итоги

Описанные выше факты позволяют констатировать – фибробетон отличается выраженными положительными характеристиками и свойствами. Его легко изготовить в домашних условиях, не прибегая к помощи дорогостоящей техники и высококвалифицированных специалистов. Неудивительно, что рассматриваемый бетон с лёгкостью конкурирует с другими стройматериалами.

Фибробетон: технология производства и применение

Структура фибробетона

Фибробетон: что это такое и чем объяснить значительный интерес к использованию фибробетонов как в России, так и за ее пределами? Такой вид бетона — это разновидность класса дисперсных композиционных изделий, получивших большое распространение в разных областях промышленности. Для ознакомления смотрите видео в этой статье.

Содержание статьи

Фибра: виды материалов и их классификация

Первая презентация фибробетона была проведена в 1907 г. — русским ученым Некрасовым В.П. Его статьи впервые осветили детали исследований по изготовлению композитного материала, армированного отрезками проволоки малых диаметров.

Физико-технические свойства данного материала: теплопроводность фибробетона, его плотность зависят от материала волокон, с помощью которых проводилось армирование бетонной смеси.

Дисперсное армирование бетонной смеси выполняется искусственными волокнами – фибрами. Для этого используют различные типы металлизированных и неметаллизированных нитей органического или минерального происхождения.

Фибра

Для более подробного ознакомления с фибробетоном смотрите видео в этой статье.

Основные виды фиброволокна

По своему происхождению и способам производства, фибра делится на шесть основных категорий, каждая из которых должна соответствовать ГОСТ 14613–83 «Фибра.

Технические условия»:

• стальная фибра;
• базальтовая;
• стекловолоконная;
• углеродная;
• полипропиленовая;
• целлюлозная.

Стальная фибра

Металлическая (стальная) фибра может быть волновой или анкерной. Представлена она в виде прямых или волновых проволочных кусков с загнутыми концами, длиной 10–50 мм. (фото)

Стальные фибры

Металлические волокна, используемые в качестве сырья для арматурного каркаса, изготавливают несколькими способами: при помощи формования из расплава, электрическим или механическим методом.

Наиболее распространенный — механический способ. Этот метод включает в себя производство металлических нитей при помощи волочения, протяжки проволоки на прокатных станах, а также с помощью резки стальной фольги и других аналогичных материалов.

Избрание технологии изготовления металлических волокон зависит от нужного диаметра металлической фибры. Сверхтонкие нити обычно получают с помощью волочения сквозь алмазные специальные фильтры.

Основные недостатки это:

1. Большой итоговый вес изделия.
2. Низкая устойчивость коррозии.
3. Низкое сцепление с бетонным основанием.

Базальтовое фиброволокно

Базальтовое фиброволокно

Базальтовая (минеральная) фибра — искусственное минеральное неорганическое волокно, получаемое из расплавленного в специальных печах минерала вулканического происхождения базальта. ГОСТ 14613–83 «Фибра. Технические условия».

Базальтовые нити обладают всеми свойствами, присущими базальту:

• стойкость к механическим нагрузкам;
• повышенная устойчивость к воздействию щелочных и кислотных реактивов;
• не подвержена горению;
• обеспечивает троекратное упрочнение бетона.

Область использования базальтовых нитей определяется их разновидностью и типом производимых из них изделий. Основным изделием на основе базальтовых волокон является базальтофибробетон.

Примеры эффективного использования базальтофибробетона на строительных площадках:

• цокольные панели многоэтажных зданий;
• несъемная опалубка из фибробетона для обойм укрепления свайных фундаментов;
• стеновые панели и монолитные стены из фибробетона, межкомнатные перегородки;
• малые архитектурные формы в благоустройстве городских парков — скульптуры из фибробетона;
• благоустройство придомовых территорий — фонтаны из фибробетона;
• детали реконструкции зданий;
• архитектурный декор зданий — лепнина: русты, наличники, карнизы;
• дорожные плиты и др.

Использование базальтофибробетона

Стекловолоконные (минеральные) фибры

Стекловолоконная фибра

Что такое стекловолоконная фибра?

Это неорганические стеклянные нити, получаемые посредством вытягивания на специальных установках расплавленной стеклянной массы из стеклоплавильных сосудов с высокопрочными формами. Свойства получаемых нитей зависит от способа получения стеклянных волокон и химической структуры стекла.

Разнообразие типов стекла предоставляет возможность изготовления требуемого ассортимента стеклянных нитей с широким диапазоном их механических и конструкционных свойств.

В роли дисперсной арматуры для требуемой марки бетонов применяются непрерывные волокна из стеклянных нитей, собранные в жгут определенного диаметра. Полученный жгут нарезают на короткие отрезки волокон, длина которых выбирается согласно установленной нормы и технологических требований к марке производимого бетона.

Углеродное фиброволокно

Углеродное фиброволокно

Углеродная фибра – рубленные отрезки углеродных нитей, производимые из углерода путем термической обработки сырья при высоких температурах. Характеризуется высокими показателями устойчивости к применению механических нагрузок, низким коэффициентом удлинения и высоким противодействием влиянию химических реакций на свойства материала.

Преимущества:

• высокая адгезия;
• не подвержена коррозии;
• стойкость к щелочным и кислотным растворам;
• высокая стойкость к повышенным температурам — не горит.

Модуль упругости углеродистых волокон значительно выше упругости стальных нитей, а прочность пропорциональна прочности стеклянных волокон.

Невзирая на идеальные характеристики и высокую эффективность применения данного материала, цена ограничивает его использование. Поэтому углеродные волокна применяют только тогда, когда есть экономическая целесообразность.

Фибра из полипропилена

Фибра из полипропилена

Отдельный вид синтетических волокон диаметром 0,02–0,038 мм, получаемых из полипропиленовой пленки посредством резки и скручивания. В бетонном растворе данные волокна раскрываются и создают сетчатую структуру. В результате: качественно улучшается состав фибробетона и его физико – химические характеристики. Сопротивление ударным нагрузкам у такого материала выше, чем у неармированного бетона.

Недостатки:

• недостаточная стойкость растяжению или сжатию;
• плохая смачиваемость материала;
• плохая устойчивость к повышенным температурам;
• высокий разброс при выборе качественного сырья (полипропилен или отходы) — недобросовестные производители значительно преувеличивают характеристики реализуемого продукта, что ощутимо влияет на свойства и класс фибробетона.

Целлюлозная фибра

Целлюлозная фибра

Это углеводородный полимерный материал с повышенными жаростойкими характеристиками, не растворяется в воде и инертен по отношению к кислотам.  Применение целлюлозных нитей положительно влияет на паропроницаемость полимерных покрытий. Замедляет усадочные процессы и помогает выдавливанию жидкости из нижних слоев стяжек на поверхность фибробетона.

Выбор фиброволокон и типа вяжущих добавок, влияющих на изготовление фибробетона, связан не только с оптимальным подбором химического состава нитей, но и с учетом функционального предназначения и обоснованного использования этих материалов в период длительной эксплуатации.

Виды фиброволокна

Изготовление армированных фибробетонов

Промышленное производство

Технология изготовления фибробетона кардинально зависит от выверенного состава и рационального сочетания исходных материалов. Плотность фибробетона связана с обеспечением равномерного распределения волокон в бетонной смеси и их правильной ориентации в растворе. От этого условия зависит свойство изделия оказывать сопротивление внешним механическим воздействиям.

Подсказки: наблюдается снижение удобоукладываемости фибробетона в результате повышенного содержания в растворе волокнистого заполнителя. Повысить удобоукладываемость бетонного раствора можно за счет поднятия водоцементного соотношения и объема бетонной смеси, а также вследствие применения специализированных пластификаторов.

Приготовления фибробетонной смеси рассмотрим на примере производства плиты из сталефибробетона.

Сталефибробетонная плита

В соответствии с технологией, процедура приготовления сталефибробетонной смеси предусматривает подачу бетонной смеси от бетоносмесителя, а так же нарезанных фибр от аппарата для их нарезки на ленту транспортера, обеспечивающего дозированную и равномерную подачу компонентов бетонной смеси в зону работы лопастных роторов, вращающихся навстречу друг к другу. Ниже представлена схема.

Описываемая технология предусматривает нарезание стальных отрезков из стальной ленты, подразумевая, что механизм нарезки фибры и роторная установка работают синхронно. Фибробетонная смесь под действием лопастей роторов поступает в поддон для формования изделия. Эта технология обеспечивает качественное уплотнение сталефибробетонной смеси, и равномерное распределения фибр в изготавливаемом продукте.

Схема производства фибробетона

Фибробетонные плиты, произведенные по вышеописанной технологии (ротационная технология), обладают повышенной прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и высокой коррозийной устойчивостью.

Фибробетонная плита

Огромное влияние на оптимизацию процесса производства фибробетона, оказывают специальные добавки – пластификаторы, добавляемые в бетонный раствор для улучшения пластичности и повышения качества готового материала. С помощью пластификаторов контролируют время схватывания бетона и регулируют усадку бетонной смеси.

Приготовление фибробетона на строительной площадке

Приготовление фибробетона

Известны несколько способов приготовления бетонов, армированных металлическими фибрами. Ниже приведена краткая инструкция как приготовить армированный бетон своими руками на строительной площадке.

Вначале перемешиваем сухой песок с заполнителем, затем вводим требуемое количество просеянных сквозь сито фибр. Следующим этапом добавляем цемент, и заливаем в готовую сухую смесь воду с добавками – пластификаторами. Основательно перемешиваем до получения гомогенной бетонной массы.

Готовую фибробетонную смесь разливаем в формы, и трое суток ждем, пока бетон наберет предварительную прочность. Последующую сушку изделий проводим на открытом воздухе. В итоге получаем фибробетонные блоки неавтоклавного твердения с оптимальными эксплуатационными характеристиками.

Применение композитного фибробетона

Качественный состав и применение фибробетона должно соответствовать требованиям нормативных документов СП 52–104–2006 Сталефибробетонные конструкции. Свод правил заключает в себе рекомендации для проектирования и нормы использования фибробетонных конструкционных изделий.

В домостроении композитный бетон применяют для строительства монолитных конструкций зданий, водоотводных шахт, канализационных колодцев и др. Фибробетонные полы, выполненные по композитной технологии, обладают высокой прочностью и повышенными теплоизоляционными показателями.

Полы из фибробетона

Легкие пористые бетоны

Среди множества известных марок легких бетонов выделяются два вида пористого бетона — газофибробетон и сходный с ним по строению пенофибробетон.

Газофибробетон — вид легкого ячеистого бетона неавтоклавного твердения, армированный фиброволокнами. Изготовление неавтоклавного фиброгазобетона не требует сложного паросилового оборудования.

С успехом используется при производстве стеновых блоков и других конструкционных материалов. Широко применяется для теплоизоляции кровель и пола в частном домостроении.

Структура газофибробетона

Основные свойства материала:

• средняя плотность 550 кг/м³;
• экономичность: 1 тонна сухой смеси = 2 м³ газофибробетона;
• низкая теплопроводность;
• экологически чистый.

Пенофибробетон аналогичный по своему строению строительный материал. В основном применяется для строительства малоэтажных зданий и теплоизоляции строительных конструкций.

Смесь пенофибробетона

Армирование фиброволокнами повышает эксплуатационную прочность бетона, улучшает его физико-технические характеристики и теплоизоляционные свойства. Производство и применение фибробетона осуществляется по отработанным технологическим схемам с использованием серийно изготавливаемого оборудо­вания.

Фибробетон — виды, свойства и преимущества

🕑 Время считывания: 1 минута.

Бетон, армированный волокном, можно определить как композитный материал, состоящий из смесей цемента, строительного раствора или бетона и дискретных, дискретных, однородно диспергированных подходящих волокон. Фибробетон бывает разных типов и свойств, обладающих множеством преимуществ. Непрерывные сетки, тканые материалы и длинные проволоки или стержни не считаются дискретными волокнами. Волокно — это небольшой кусок армирующего материала, обладающий определенными характеристическими свойствами.Они могут быть круглыми или плоскими. Волокно часто описывается удобным параметром, называемым «соотношение сторон». Форматное соотношение волокна — это отношение его длины к диаметру. Типичное соотношение сторон составляет от 30 до 150. Фибробетон (FRC) — это бетон, содержащий волокнистый материал, повышающий его структурную целостность. Он содержит короткие дискретные волокна, которые равномерно распределены и беспорядочно ориентированы. Волокна включают стальные волокна, стеклянные волокна, синтетические волокна и натуральные волокна.Внутри этих различных волокон характер армированного волокном бетона изменяется в зависимости от бетона, волокнистых материалов, геометрии, распределения, ориентации и плотности. Фиброармирование в основном используется в торкретбетоне, но может применяться и в обычном бетоне. Нормальный бетон, армированный волокнами, в основном используется для наземных полов и тротуаров, но может применяться для широкого спектра строительных деталей (балок, плоскогубцев, фундаментов и т. Д.) Как отдельно, так и с арматурными стержнями, связанными вручную Бетон, армированный волокнами (которые обычно представляют собой стальные, стеклянные или «пластиковые» волокна), дешевле, чем арматурный стержень, связанный вручную, но при этом многократно увеличивает предел прочности на разрыв.Форма, размер и длина волокна важны. Тонкое и короткое волокно, например, стекловолокно с коротким ворсом, будет эффективным только в первые часы после заливки бетона (уменьшает растрескивание при затвердевании бетона), но не увеличивает прочность бетона на растяжение.

Влияние волокон в бетоне Волокна обычно используются в бетоне для борьбы с растрескиванием при пластической усадке и растрескивании при усадке при высыхании. Они также снижают проницаемость бетона и, таким образом, уменьшают утечку воды.Некоторые типы волокон обладают большей устойчивостью к ударам, истиранию и растрескиванию в бетоне. Как правило, волокна не увеличивают прочность бетона на изгиб, поэтому они не могут заменить сопротивляющуюся моменту или конструкционную стальную арматуру. Некоторые волокна снижают прочность бетона. Количество волокон, добавленных к бетонной смеси, измеряется в процентах от общего объема композита (бетон и волокна), называемого объемной долей (V _f ). V _f обычно составляет от 0,1 до 3%.Соотношение сторон (l / d) рассчитывается путем деления длины волокна (l) на его диаметр (d). Волокна с некруглым поперечным сечением используют эквивалентный диаметр для расчета соотношения сторон. Если модуль упругости волокна выше, чем у матрицы (вяжущего для бетона или строительного раствора), они помогают выдерживать нагрузку за счет увеличения прочности материала на разрыв. Увеличение аспектного отношения волокна обычно сегментирует прочность на изгиб и ударную вязкость матрицы. Однако слишком длинные волокна имеют тенденцию «комковаться» в смеси и создавать проблемы с удобоукладываемостью.Некоторые недавние исследования показали, что использование волокон в бетоне ограниченно влияет на ударопрочность бетонных материалов. Этот вывод очень важен, поскольку традиционно считается, что пластичность увеличивается при армировании бетона волокнами. Результаты также показали, что микроволокна имеют лучшую ударопрочность по сравнению с более длинными волокнами.

Потребность в фибробетоне

1. Повышает прочность бетона на разрыв.
2. Уменьшает воздушные и водяные пустоты, присущую гелю пористость.
3. Повышает прочность бетона.
4. Волокна, такие как графит и стекло, обладают отличным сопротивлением ползучести, в то время как для большинства смол это не так. Следовательно, ориентация и объем волокон имеют значительное влияние на характеристики ползучести арматурных стержней / арматуры .
5. Сам по себе железобетон представляет собой композитный материал, в котором арматура действует как укрепляющая фибра, а бетон — как матрица.Поэтому крайне важно, чтобы поведение двух материалов при термических напряжениях было одинаковым, чтобы минимизировать дифференциальные деформации бетона и арматуры.
6. Было признано, что добавление к бетону мелких, близко расположенных и равномерно распределенных волокон будет действовать как трещиноизоляция и существенно улучшит его статические и динамические свойства.

Факторы, влияющие на свойства фибробетона

Фибробетон — это композитный материал, содержащий волокна в цементной матрице в упорядоченном или случайном порядке.Его свойства, очевидно, будут зависеть от эффективной передачи напряжения между матрицей и волокнами. Факторы кратко обсуждаются ниже:

1. Относительная жесткость матрицы волокна Модуль упругости матрицы должен быть намного ниже, чем у волокна для эффективной передачи напряжения. Низкий модуль упругости волокна, такого как нейлон и полипропилен, поэтому вряд ли даст улучшение прочности, но способствует поглощению большой энергии и, следовательно, придает большую степень ударной вязкости и сопротивления.Высокомодульные волокна, такие как сталь, стекло и углерод, придают композиту прочность и жесткость. Межфазное соединение между матрицей и волокном также определяет эффективность передачи напряжения от матрицы к волокну. Хорошее сцепление необходимо для повышения прочности композита на разрыв.

2. Объем волокон Прочность композита во многом зависит от количества используемых в нем волокон. На рис. 1 и 2 показано влияние объема на ударную вязкость и прочность.Из Фиг.1 видно, что с увеличением объема волокон примерно линейно увеличиваются прочность на разрыв и ударная вязкость композита. Использование более высокого процента волокна может вызвать сегрегацию и жесткость бетона и раствора.

Рис.1: Влияние объема волокон при изгибе

Рис.2: Влияние объема волокон при растяжении

3. Соотношение сторон волокна Другой важный фактор, влияющий на свойства и поведение композита, — это соотношение сторон волокна.Сообщалось, что до соотношения сторон 75, увеличение соотношения сторон линейно увеличивает конечный бетон. При превышении 75 относительная прочность и ударная вязкость снижаются. Таблица-1 показывает влияние соотношения сторон на прочность и ударную вязкость. Таблица-1: Соотношение сторон волокна

Тип бетона	Соотношение сторон	Относительная прочность	Относительная вязкость
Обычный бетон	0	1	1
с	25	1.5	2,0
Случайно	50	1,6	8,0
Дисперсные волокна	75	1,7	10,5
	100	1,5	8,5

4. Ориентация волокон Одно из различий между обычным армированием и армированием волокнами состоит в том, что при обычном армировании стержни ориентированы в желаемом направлении, а волокна ориентированы произвольно.Чтобы увидеть эффект случайности, были испытаны образцы раствора, армированные 0,5% объема волокон. В одном наборе образцов волокна были выровнены в направлении нагрузки, в другом — в направлении, перпендикулярном направлению нагрузки, а в третьем — случайным образом. Было замечено, что волокна, расположенные параллельно приложенной нагрузке, обладают большей прочностью на разрыв и ударной вязкостью, чем случайно распределенные или перпендикулярные волокна.

5. Технологичность и уплотнение бетона Введение стальной фибры значительно снижает удобоукладываемость.Такая ситуация отрицательно сказывается на уплотнении свежей смеси. Даже длительная внешняя вибрация не способствует уплотнению бетона. Объем волокна, при котором достигается эта ситуация, зависит от длины и диаметра волокна. Еще одно следствие плохой обрабатываемости — неравномерное распределение волокон. Как правило, удобоукладываемость и стандарт уплотнения смеси улучшаются за счет увеличения водоцементного отношения или за счет использования каких-либо добавок, снижающих уровень воды.

6. Размер крупного заполнителя Максимальный размер крупного заполнителя должен быть ограничен 10 мм, чтобы избежать заметного снижения прочности композита.Волокна также действуют как агрегат. Хотя они имеют простую геометрию, их влияние на свойства свежего бетона сложное. Трение между частицами между волокнами и между волокнами и агрегатами контролирует ориентацию и распределение волокон и, следовательно, свойства композита. Добавки, снижающие трение, и добавки, улучшающие когезионную способность смеси, могут значительно улучшить ее.

7. Смешивание Смешивание армированного фибробетоном требует осторожных условий, чтобы избежать комкования волокон, расслоения и, в целом, затруднений при однородном смешивании материалов.Увеличение соотношения сторон, процентного содержания объема и размера и количества грубого заполнителя усиливают трудности и тенденцию к комкованию. Содержание стальной фибры более 2% по объему и коэффициент пропорциональности более 100 трудно смешать. Важно, чтобы волокна были равномерно распределены по всей смеси; это может быть сделано путем добавления волокон перед добавлением воды. При перемешивании в лабораторном смесителе введение волокон через корзину из проволочной сетки поможет равномерно распределить волокна.Для использования в полевых условиях необходимо использовать другие подходящие методы.

Различные типы бетона, армированного волокном Ниже приведены различные типы волокон, обычно используемые в строительной отрасли.

1. Бетон, армированный стальным волокном
2. Цементный раствор и бетон, армированный полипропиленовым волокном (PFR)
3. GFRC Бетон, армированный стекловолокном
4. Асбестовые волокна
5. Углеродные волокна
6. Органические волокна

1.Бетон, армированный стальным волокном В качестве армирования доступно несколько типов стальной фибры. Круглые стальные волокна, которые обычно используются, производятся путем разрезания круглой проволоки на короткие отрезки. Типичный диаметр находится в диапазоне от 0,25 до 0,75 мм. Стальные волокна прямоугольной формы получают путем заиливания листов толщиной около 0,25 мм. Волокно из тянутой проволоки из мягкой стали. Соответствие стандарту IS: 280-1976 с диаметром проволоки от 0,3 до 0,5 мм практически используется в Индии.Круглые стальные волокна получают путем разрезания или рубки проволоки, плоские листовые волокна, имеющие типичное значение сопротивления / с в диапазоне от 0,15 до 0,41 мм по толщине и от 0,25 до 0,90 мм по ширине, получают путем заиливания плоских листов. Также доступны деформированные волокна, которые неплотно связаны водорастворимым клеем в виде пучка. Поскольку отдельные волокна имеют тенденцию группироваться вместе, их равномерное распределение в матрице часто затруднено. Этого можно избежать, добавив пучки волокон, которые разделяются в процессе смешивания. Также читают: Применение бетона, армированного стальным волокном Приготовление и использование бетонной смеси, армированной стальным волокном

2. Цементный раствор и бетон, армированный полипропиленовым волокном (PFR) Полипропилен — один из самых дешевых и широко доступных полимеров. Полипропиленовые волокна устойчивы к большинству химикатов и представляют собой цементирующую матрицу, которая сначала разрушается при агрессивном химическом воздействии. Его температура плавления высока (около 165 градусов по Цельсию).Так что рабочий темп. Ас (100 градусов по Цельсию) может выдерживаться в течение коротких периодов времени без ущерба для свойств волокна. Полипропиленовые волокна, являющиеся гидрофобными, можно легко смешивать, поскольку они не нуждаются в длительном контакте во время смешивания, и их нужно только равномерно растереть в смеси. Полипропиленовые короткие волокна с небольшой объемной долей от 0,5 до 15, коммерчески используемые в бетоне.

Рис.3: Цементный раствор и бетон, армированные полипропиленовым волокном

3. GFRC — Бетон, армированный стекловолокном Стекловолокно состоит из 200-400 отдельных нитей, которые легко склеиваются, образуя подставку.Эти подставки можно разрезать на разную длину или объединить в матерчатые циновки или ленту. Используя обычные методы смешивания для обычного бетона, невозможно смешать более 2% (по объему) волокон длиной 25 мм. Основное применение стекловолокна заключалось в армировании матриц цемента или строительного раствора, используемых при производстве тонколистовых изделий. Обычно используемые разновидности стекловолокна — это электронное стекло. В армированном пластмассе и стекле AR E-стекло имеет недостаточную стойкость к щелочам, присутствующим в портландцементе, тогда как стекло AR имеет улучшенные характеристики устойчивости к щелочам.Иногда в смеси также добавляют полимеры для улучшения некоторых физических свойств, таких как движение влаги.

Рис.4: Бетон, армированный стекловолокном

4. Асбестовые волокна Доступное в природе недорогое минеральное волокно, асбест, было успешно объединено с пастой портландцемента, чтобы сформировать широко используемый продукт, называемый асбестоцементом. Асбестовые волокна обладают термомеханической и химической стойкостью, что делает их пригодными для изготовления труб из листового проката, черепицы и гофрированных кровельных элементов.Асбестоцементная плита примерно в два или четыре раза больше, чем неармированная матрица. Однако из-за относительно небольшой длины (10 мм) волокна обладают низкой ударной вязкостью.

Рис.5: Асбестовое волокно

5. Углеродные волокна Углеродные волокна последнего поколения и, вероятно, наиболее впечатляющее дополнение к ассортименту волокон, доступных для коммерческого использования. Углеродное волокно обладает очень высоким модулем упругости и прочности на изгиб. Они обширны.Было обнаружено, что их характеристики прочности и жесткости превосходят даже характеристики стали. Но они более уязвимы к повреждениям, чем даже стекловолокно, и, следовательно, обычно обрабатываются полимерным покрытием.

Рис.6: Углеродные волокна

Также читайте: Бетон, армированный стекловолокном (GFRC) — Свойства и применение в строительных работах

6. Органические волокна Органическое волокно, такое как полипропилен или натуральное волокно, может быть химически более инертным, чем стальное или стеклянное волокно.Также они дешевле, особенно если они натуральные. Для получения композита с множественным растрескиванием можно использовать большой объем растительного волокна. Проблема смешивания и однородного диспергирования может быть решена добавлением суперпластификатора.

Рис.7: Органическое волокно

Подробнее: Факторы, влияющие на долговечность бетона, армированного волокном (FRC) Бетон, армированный волокном, в дорожных покрытиях

Свойства бетона, армированного волокном (FRC) — Типы, применение и преимущества

Фибробетон (FRC) представляет собой усовершенствованную форму железобетона, отлитого из смесей цемента, строительного раствора или бетона и подходящих дискретных волокон с однородными повреждениями.Многие исследователи доказывают, что добавление к бетону небольших, близко расположенных и равномерно распределенных волокон играет роль трещинного ограничителя и существенно улучшает его статические и динамические свойства. Здесь мы кратко обсудим все типы, использование, свойства, микроструктуру и преимущества FRC.

Влияние волокон на бетон

Фибробетон используется для преодоления трудностей с обычным цементным бетоном, который дает очень низкий предел прочности на разрыв, низкую пластичность и небольшую прочность на растрескивание.Также в обычном цементном бетоне есть вероятность хрупкого разрушения из-за распространения микротрещин, присутствующих в бетоне, что снижает прочность на разрыв.

Используя обычные стальные стержни и применяя методы удержания, инженеры и ученые хотят улучшить свойства бетона на растяжение. Оба вышеупомянутых измерителя увеличивают прочность на сжатие бетонных элементов, но не повышают внутреннюю прочность бетона на растяжение по-своему.

Связанная статья: Легкий бетон: бетон на легких заполнителях, пенобетон, бетон без мелких фракций

Ниже перечислены основные проблемы в обычном бетоне и подобных хрупких материалах: существует вероятность существования структурных трещин (микротрещины) еще до загрузки и причины изменения объема из-за усадки при высыхании или по другим причинам .

Эти микротрещины распространяются и открываются под действием внешней нагрузки.Это распространение микротрещин представляет опасность для неупругой деформации бетона.

Типы волокон, используемых в фибробетоне

Волокно имеет круглую или плоскую форму и обладает определенными свойствами.

Обычно используемых волокон в фибробетоне:

• Стальные волокна,
• Полипропиленовые волокна,
• Нейлоновые волокна,
• Асбестовые волокна,
• Койровые волокна,
• Стекловолокно и
• Углеродное волокно.

Стальная фибра для бетона FRC

Наиболее часто используемым волокном является стальное волокно круглой формы. Диаметр волокна находится в диапазоне от 0,25 до 0,75 мм. Иногда из-за влажности волокно теряет свою прочность, но это возможно только на поверхности.

Некоторыми примерами использования бетона, армированного стальной фиброй, являются перекрытия дорожных покрытий, настилов мостов и плат аэродромов, где они улучшают свойства бетона на изгиб, удар и усталость . .

Стальная фибра также используется для изготовления кожухов и пластин заказчика .

Среди нескольких типов стальной фибры, недавно разработанной стальной фиброй, является «клееная стальная фибра Dramix» , как показано на рис. В этом волокне волокнистая структура находится в пучке, поэтому отделение и диспергирование регулируются, избегая раздувания волокон.

Клееная стальная фибра Duramax может использоваться для производства высокопрочного бетона до марки M60 .Используется для облицовки туннеля , которая может защитить туннель от возгорания.

Рис. 2. Фибра стальная клееная Dramix — используется для проходки сегментов проходки

Полипропилен и нейлоновое волокно , используемое в фибробетоне Было обнаружено, что

полипропиленовые и нейлоновые волокна подходят для увеличения ударной вязкости , но они имеют низкий модуль упругости , поэтому они не подходят для прочности на изгиб.

Асбестоцемент является одним из продуктов смешанного портландцемента и асбеста, и его предел прочности находится в диапазоне от 560 до 980 Н / мм 2 (от 81221 Psi до 142137 Psi). Асбестоцемент имеет более высокую прочность на изгиб, поэтому это наиболее удачный материал.

Рис. 4. Конструкция из нейлонового волокна, используемая в фибробетоне

Органическое волокно , используемое в бетоне, армированном волокном

Иногда органических волокон , таких как кокосовое волокно, джут, тростник, также используются для несущественного фибробетона.Органические волокна или натуральные волокна (см. Различия в написании) — это волокна, которые производятся растениями, животными и геологическими процессами. Этот тип волокна может использоваться в качестве компонента композиционных материалов в менее важном фибробетоне, где ориентация волокон влияет на свойства. Органические волокна также можно ориентировать в листы для изготовления бумаги или войлока.

Рис. 5. Органическое волокно, используемое в фибробетоне

Стекловолокно , используемое в фибробетоне

Стекловолокно — один из современных методов производства бетона, армированного стекловолокном (GFRC Concrete).Он имеет очень высокий предел прочности на разрыв в диапазоне от 1020 до 4080 Н / мм2. Композитный материал с торговым наименованием «CEM-FIL» разработан как устойчивое к щелочам стекловолокно, поскольку стекловолокно (GRFC) при потреблении с цементом подвержено щелочному состоянию цемента. Это более прочный материал по сравнению с обычным стекловолокном E .

Углеродные волокна

Углеродное волокно обладает высоким модулем упругости и прочности на изгиб. Рама находится в композиции с цементом в качестве армированного материала.Предел прочности коронавируса составляет от 2110 до 2815 Н / мм 2 .

В настоящее время здесь используются такие конструкции, как облицовка, панели и оболочки.

Факторы, влияющие на свойства фибробетона

Основные свойства фибробетона зависят от передачи напряжения между цементной матрицей и волокнами , потому что это композитный материал, состоящий из цементной матрицы и армированного волокном, которые распределены случайным или упорядоченным образом.Его свойства также зависят от техники уплотнения бетона, размера и формы заполнителя, количества волокон, типа волокон, ориентации и распределения волокон.

Относительная жесткость матрицы волокна

Исследователи показывают, что модуль упругости цементной матрицы должен быть ниже, чем у волокон для эффективной передачи напряжения. Сталь, стекло, углерод — высокомодульные волокна. придают композиту прочность и жесткость.

Связь между цементной матрицей и волокнами должна быть достаточной для обеспечения высокой прочности композита на растяжение, а также эффективной для передачи напряжения.

Рис. Связь между объемом волокна и ударной вязкостью и прочностью

Объем волокон

Прочность и вязкость и ударная вязкость волокнисто-цементного композита зависят от объема используемых волокон, соотношение, как правило, линейное, означает, что форма волокон увеличивает прочность, а также увеличивается ударная вязкость композита.К недостаткам фибры относится расслоение бетона и раствора.

Рис. 4. График, показывающий соотношение между объемом волокна при растяжении и прочностными характеристиками

Соотношение сторон волокна

Соотношение сторон (отношение длины к диаметру) (l / d) волокна является одним из важных свойств. Его значение находится в диапазоне от 30 до 150 . Свойства и поведение волокнистого композита также зависят от соотношения сторон.Согласно исследованиям, соотношение между соотношением сторон и пределом прочности композита составляет от линейных до соотношения сторон 75 . Но более 75% относительной прочности и ударной вязкости уменьшается. Как показано в таблице ниже.

Таблица: соотношение между форматным соотношением и прочностью и ударной вязкостью.

Типы бетона	Соотношение сторон	Относительная прочность	Относительная вязкость
Обычный цементный бетон	0	1.0	1,0
С	25	1,5	2,0
Случайно	50	1,6	8,0
диспергированные волокна	75	1,7	10,5
	100	1,5	8,5

соотношение между аспектным отношением и прочностью и ударной вязкостью

Ориентация волокон

Ориентация волокон случайна, это полностью отличается от обычного армирования, когда стержни ориентированы в желаемом направлении.

Примечание: выравнивание волокон параллельно к приложенной нагрузке обеспечивало большую прочность на разрыв и ударную вязкость по сравнению с случайно распределенными перпендикулярными волокнами.

Технологичность и уплотнение бетона

Стальная фибра снижает удобоукладываемость бетона, также трудно уплотнять бетон при введении фибры. Неравномерное распределение волокна также является основной причиной плохой обрабатываемости.Таким образом, водоцементное соотношение может быть увеличено путем добавления подходящих водоредуцирующих добавок.

Размер крупного заполнителя

Минимальный размер конечно же заполнителя должен быть 10 мм.

Замешивание фибробетона

Смешивание фибробетона должно производиться таким образом, чтобы не допускать расслоения, комкования волокон и затруднений при равномерном смешивании материалов.

Смешивание стальной фибры с содержанием более двух форм сторон более 100 смешивать трудно.

Ниже приведены типичные пропорции , используемые для смешивания фибробетона:

Содержание цемента: от 325 до 550 кг / м3

Вт / с : от 0,4 до 0,6

Доля Святого в общей сумме: от 50 до 100%

Максимальный размер заполнителя: 10 мм

Содержание воздуха: От 6 до 9 процентов

Содержание волокна: 0.От 5 до 2,5 процентов по объему смеси

: Сталь — 1% 78 кг / м3

: Стекло- 1% 25 кг / м3

: нейлон — 1 процент, 11 кг / м3

Меры предосторожности: Волокно следует добавлять перед добавлением воды, так как это обеспечивает равномерное распределение волокон по всей смеси.

Применение фибробетона

Фибробетон увеличивает статическую и динамическую прочность на разрыв , , энергопоглощающие характеристики и лучшую усталостную прочность, поэтому теперь настало время использовать перекрытия аэродрома, дорожное покрытие, огнеупорные покрытия и т.

Изотропные свойства бетона обеспечиваются за счет равномерного распределения волокон по сравнению с обычным армированным бетоном, поэтому в настоящее время бетон, армированный волокнами, также используется для изготовления сборных элементов, таких как трубы , лодки, балки, ступеньки лестниц, стеновые панели, кровельные панели, люки сантехнические и др. .

Торговое наименование фибробетона в США — «Бетон Виранд». Еще одно применение этого типа бетона — производство сборных опалубочных форм U-образной формы для отливки перемычек и небольших балок.

Цемент, армированный стекловолокном (GFRC)

Гибридный бетон сегодня используется во многих частях строительства.

Стекловолокно, устойчивое к щелочам. разработано лабораторией UK Building Research и Peking Tom class UK.

Цементный или цементно-песчаный раствор смешивают с 4-4.5% по объему цемента, армированного стекловолокном. Стекловолокно слишком часто используется в качестве строительных компонентов. например. ниже.

Применение стекловолоконного бетона (GFRC):

• Облицовка здания;
• Постоянная и временная опалубка;
• Производство напорных труб;
• Изготовление дверей и дверной коробки;
• Декоративные решетки,
• Солнечные выключатели,
• Автобусные остановки и
• Для изготовления парковых скамеек.

Рис.6. Стекловолокно, используемое для — Стекловолокно для армирования бетона

Текущие разработки в области фибробетона (FRC)

Новые технологии, разработанные в FRC:

• Микроволоконные системы с большим объемом волокна.
• Пропитанный фибробетон на цементной основе (SIFCON).
• Компактные армированные композиты

Краткое описание о них приведено ниже:

Микроволоконные системы с большим объемом волокна

Физические свойства этого микроволокна:

• Размер около 3 мм в длину и
• Площадь поперечного сечения от 5 до 25 мкм,
• Удельная поверхность 200 см2 / грамм.

Обычный метод смешивания не используется при дозировании микроволоконного цемента из-за комкования волокна, дисперсии улучшителя с меньшей удобоукладываемостью.

Используемая техника смешивания: Omni Mixer с использованием добавок, таких как карбоксиметилцеллюлоза, микрокремнезем и измельченный гранулированный доменный шлак.

Для Supreme Performance достигаются высокие дозы суперпластификаторов, низкое соотношение песка и цемента, стандартные частицы песка размером менее 1 мм, смешивание с длительным временем.

Благодаря высокой прочности и высокой ударной вязкости , он используется в тонких сборных железобетонных изделиях, таких как кровельные листы, облицовочные панели и т. Д. Он также так популярен при ремонтных и восстановительных работах.

Использование пластиковой фибры для улучшения огня 🔥сопротивление высокопрочного бетона

Недавно в высокоэффективную бетонную смесь были добавлены пластиковые волокна, такие как полипропиленовые волокна , чтобы обеспечить хрупкость и улучшить огнестойкость высокопрочного бетона.

Бетон, изготовленный с очень низким соотношением вод / цемент ( соотношение вод / цемент 0,30 или менее ), уступает по огнестойкости обычному бетону с соотношением вод / цемент 0,5 или более.

При соотношении вода / цемент 0,5 или более микроструктура такого бетона, вероятно, будет более пористой из-за наличия больших капиллярных полостей, образованных избыточной водой, не используемой в процессе гидратации.

В случае высокопрочного бетона с очень низким соотношением воды / цемента микроструктуры практически плотные и отсутствуют капиллярные полости.

Когда такой высокопрочный бетон подвергается возгоранию, водяной пар оказывает давление и заставляет бетон покрыть бетон – отколом, подвергая арматуру непосредственно воздействию огня.

Благодаря включению пластиковых волокон волокна плавятся при высокой температуре и создают пустоты в поверхностной части бетона, которые поглощают давление водяного пара, уменьшая растрескивание покрывающего бетона и тем самым защищая стальную арматуру от прямого воздействия огня.

Фактически, плавление пластиковых волокон делает высокопрочный бетон пористым материалом, подобным обычному бетону, чье свойство хорошей огнестойкости неоспоримо.

Фибробетон, пропитанный жидким раствором (SIFCON)

Фибробетон, пропитанный жидким раствором, был изобретен компанией Lakard в 1979 . В этом методе микроволокно в бетоне поддерживается примерно 20% по объему с помощью метода подготовки стального фибрового слоя и пропитывается цементный раствор .Этот процесс может улучшить такие свойства бетона, как несущая способность и ударная вязкость.

Большой объем волокна позволяет также достичь высоких характеристик прочности на сжатие.

В наши дни взрывобезопасные конструкции и взломостойкие хранилища в банках, жилых домах работают лучше SIFCON.

Композитные армированные компактные (CRC)

В компактных армированных композитах используются следующие составы материалов:

• Плотная цементная матрица,
• 20-30% микрокремнезема по массе цемента,
• 10-20% по объему обычной арматуры,
• 5-10 % тонких волокон длиной 6 мм и 0.Диаметр 15 мм.

CRC — это чрезвычайно прочный материал, имеющий предел прочности на изгиб до 260 МПа и предел прочности на сжатие до 200 МПа .

Компактный армированный композит — это универсальный материал, который можно формовать и изготавливать на месте, и он почти такой же прочный, как конструкционная сталь.

Если у вас есть какие-либо вопросы по поводу Фибробетон , напишите нам.

Вам также понравится:

(Посещали 2893 раза, сегодня 11 посещений)

Продолжить чтение

Обзор бетона, армированного волокном

ЧТО ТАКОЕ АРМИРОВАННЫЙ БЕТОН И ПОЧЕМУ ЭТО ПОЛЕЗНО?

Поставщики готового бетонного бетона обсуждают преимущества использования фибробетона

Мы и раньше слышали об армировании бетона материалами, но какова в этом цель? Это что-то, что мы разработали недавно или существует уже давно?

Проще говоря, этот процесс укрепляет бетон, обеспечивает целостность и безопасность конструкции — в основном то, что удерживает небоскребы от опрокидывания.

Чтобы узнать больше о фибробетоне, ознакомьтесь с его назначением, типами, применением и многочисленными преимуществами.

Подробнее: проблема железобетона

ЧТО ТАКОЕ АРМИРОВАННЫЙ БЕТОН?

Бетон, армированный волокном (FRC), представляет собой бетон, в который добавлены волокнистые материалы для повышения прочности и структурной целостности бетона. FRC имеет небольшие, короткие и незаметные волокна, которые беспорядочно ориентированы, но равномерно распределены по всему бетону.

Волокна могут быть круглыми или плоскими и часто составляют от одного до трех процентов от общего объема бетонной смеси.

Обычные волокна, используемые в железобетоне, включают стальные, стеклянные, синтетические и натуральные волокна.

ПОЧЕМУ ЭТО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ?

Сам по себе бетон не обладает прочностью на разрыв и склонен к растрескиванию. Но бетон, армированный фиброй, может улучшить прочность на разрыв и контролировать растрескивание бетонных конструкций, которое часто вызывается пластической усадкой и усадкой при высыхании.

Волокна в бетоне также могут снизить проницаемость бетона, что ограничивает количество вытекающей воды, дополнительно уменьшая растрескивание при усадке во время отверждения.

Некоторые типы волокон также используются для повышения устойчивости бетона к истиранию, ударам и разрушению.

Фибробетон часто используется для:

• На уровне земли, например на тротуарах и полах зданий
• Фундамент подвала
• Столбы здания
• Балка опорная
• Мосты
• усыпальницы
• Дороги
• Черепица и черепица
• Применение торкретбетона — например, бассейны, бассейны, сельскохозяйственные водотоки и каменные стены
• Трубы канализационные
• Септики
• Канализация
• Сборные и сборные профили, такие как композитные настилы и тонкие цементные листы и панели
• Хранилища и сейфы

ВИДЫ ВОЛОКНА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В БЕТОНЕ

Вот некоторые из наиболее распространенных волокон, используемых в железобетоне:

Сталь

Сталь — один из наиболее часто используемых материалов для фибробетона.Круглые стальные волокна получают путем разрезания круглой проволоки на короткие отрезки. А плоские прямоугольные стальные волокна создаются путем заиливания стальных листов.

Стальная фибра увеличивает прочность бетонных смесей за счет распределения локальных напряжений. Армирование стальной фиброй также снижает количество необходимой конструкционной стали, такой как арматура и сетка. Он также может уменьшить повреждение при замерзании-оттаивании и растрескивание, вызванное пластической усадкой, при одновременном повышении ударопрочности.

Полипропилен (PFR)

В бетоне, армированном полипропиленовым волокном (PRF), используется дешевый и широко доступный полипропиленовый полимер.Полипропиленовые волокна устойчивы к большинству химикатов и имеют высокую температуру плавления 165 ° C. Таким образом, он может выдерживать рабочую температуру 100 ° C в течение короткого периода времени.

Поскольку эти волокна гидрофобны, их также можно легко смешивать и равномерно распределять в бетоне без комкования.

Стекло GFRC

Бетон, армированный стекловолокном (GFRC), является еще одним распространенным типом. Чаще всего используется при производстве тонколистовых бетонных изделий.

Асбест

Минеральные волокна асбеста естественно доступны и недороги.Асбестовые волокна обладают термической и химической стойкостью, поэтому они подходят для изготовления труб из листового проката, черепицы и гофрированных кровельных элементов. Но поскольку асбест связан с риском для здоровья, поставщики бетона в наши дни используют более безопасные материалы.

Углерод

Углеродные волокна обладают высокой эластичностью и прочностью на изгиб, при этом их прочность сопоставима со стальными волокнами или даже превосходит их. Но углеродные волокна более уязвимы к повреждениям, чем даже стекловолокна, поэтому их необходимо обработать полимерным покрытием.

Органическое

Натуральные волокна, такие как растительные волокна, дешевле других типов волокон. Однако для борьбы с растрескиванием часто требуется большой объем натуральных волокон. А натуральные волокна сложнее смешивать и равномерно распределять по бетону. Таким образом, может потребоваться суперпластификатор, чтобы избежать проблем со смешиванием и обеспечить равномерное распределение волокон.

Пластик

Пластиковые волокна — относительно новое явление в мире армирования бетона.Но эти волокна действительно дают возможность переработать изобилие пластика в мире для создания более экологичного железобетона.

Нейлон

Нейлоновые волокна во многом обладают теми же характеристиками, что и полипропиленовые волокна. Нейлоновые волокна также прочнее, чем сварная проволочная сетка, когда они используются в бетоне.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СВОЙСТВА АРМИРОВАННОГО БЕТОНА

При использовании фибробетона на его характеристики и удобоукладываемость влияет множество факторов, например:

Относительная жесткость матрицы волокна

Чтобы обеспечить эффективную передачу напряжений в бетоне, модуль упругости матрицы бетона должен быть ниже, чем у волокна.

Например, нейлоновые и полипропиленовые волокна имеют низкий модуль упругости. Таким образом, хотя они вряд ли улучшат общую прочность, они помогут поглощать большое количество энергии напряжения, делая бетон более жестким и устойчивым к нагрузкам.

С другой стороны, сталь, стекло и углеродные волокна создают более прочный, но при этом более жесткий бетон.

Объем волокон

Количество (объем) волокон, используемых в бетоне, влияет на прочность и ударную вязкость бетона.Прочность на разрыв и ударная вязкость увеличиваются по мере увеличения объема волокон.

Соотношение сторон волокна

По мере увеличения коэффициента пропорциональности волокна увеличиваются прочность и ударная вязкость бетона, но только до определенного момента — коэффициент пропорциональности 75. Если общий объем волокон превышает это максимальное соотношение сторон, тогда волокна могут фактически уменьшают долговечность бетона, а не усиливают его.

Ориентация волокна

Хотя волокна в армированном бетоне ориентированы случайным образом, их ориентация может повлиять на прочность бетона.Волокна, расположенные параллельно нагрузке, обеспечивают большую прочность на разрыв и долговечность, чем волокна, расположенные перпендикулярно или беспорядочно распределенные.

Удобоукладываемость / уплотнение бетона

Стальные волокна снижают удобоукладываемость бетона и затрудняют его уплотнение. Длина и диаметр стальных волокон также влияют на удобоукладываемость и легкость уплотнения.

Кроме того, неравномерное распределение волокон в бетоне снижает удобоукладываемость и уплотнение.Чтобы улучшить удобоукладываемость и уплотнение, поставщики бетона могут увеличить водоцементное соотношение или использовать водоупорные добавки.

При смешивании бетона, армированного фиброй, максимальный размер крупных заполнителей должен составлять 10 мм, чтобы избежать снижения прочности бетона. Добавки, снижающие трение, и добавки, которые увеличивают сцепление смеси, могут помочь улучшить смесь.

Смешивание

Особое внимание следует уделять вышеуказанным факторам при смешивании фибробетона, чтобы избежать:

• Волокна слипаются вместе;
• расслоение волокон; и,
• Неравномерное распределение волокон.

Добавление волокон в бетон перед добавлением воды может помочь обеспечить равномерное распределение волокон по всей бетонной смеси.

ПРЕИМУЩЕСТВА АРМИРОВАННОГО БЕТОНА

Все волокна уменьшают потребность бетона в стальной арматуре. А поскольку волокнистая арматура, как правило, дешевле, чем стальная арматура (и менее подвержена коррозии), она делает бетон более рентабельным.

Волокна также могут улучшить бетон:

• Технологичность
• Гибкость
• Предел прочности
• Долговечность — за счет контроля и уменьшения ширины трещин
• Пластичность
• Сплоченность
• Морозостойкость
• Устойчивость к истиранию и ударам
• Устойчивость к пластической усадке при отверждении
• Устойчивость к растрескиванию
• Усадка в раннем возрасте
• Огнестойкость
• Однородность

Имея так много вариантов на выбор и все эти преимущества, подумайте об использовании фибробетона для своего следующего проекта.Вы даже можете комбинировать типы волокон, чтобы получить превосходный бетон с комбинированными преимуществами каждого волокна.

Бетон, армированный волокнами: преимущества и недостатки

14 апреля

Проблемы, которые беспокоят многих строителей, когда дело касается бетона, — это усадка и растрескивание. Некоторые подрядчики пытаются защитить себя от этих проблем, добавляя волокна в бетон. Стоит ли использовать фибробетон? Вот полезная информация о фибробетоне, а также о преимуществах и недостатках его использования в ваших проектах.

Насколько прочно волокно добавляет бетону?

При добавлении фибры в бетон цель состоит не в увеличении прочности, а в предотвращении растрескивания из-за усадки при высыхании или пластической усадки.

Хотя волокна, добавленные в бетон, могут придать бетону лучшую ударопрочность и прочность на растяжение, они не обязательно делают бетон более прочным в отношении прочности на изгиб. Стальные волокна могут до некоторой степени увеличивать прочность на изгиб, но другие волокна, как правило, этого не делают — и они могут даже немного ослабить ваш бетон.

Какие типы волокон используются для усиления бетона?

Существует четыре категории волокон, которые могут использоваться для армирования бетона, в том числе:

• Сталь
• Стекло
• Синтетика
• натуральный

Если вы используете синтетический бетон, армированный волокнами, ваш бетон может состоять из микроволокон или макроволокон.

Микроволокна разработаны для минимизации растрескивания при пластической усадке. Обычно они сделаны из нейлона, полипропилена, полиэтилена, полиэстера или акрила, хотя можно использовать и другие синтетические волокна.Микроволокна обычно содержатся в бетоне, который используется для подъездных путей, тротуаров, бордюров, полов в гаражах и подвалах и других местах, где вам нужна прочная поверхность с минимальным растрескиванием из-за пластиковой усадки.

Макроволокна — это более длинные волокна, улучшающие прочность на разрыв, а также пластичность. Их основная функция — предоставить доступную альтернативу армированию арматурой или сварной проволокой. Этот тип армированного фибробетоном можно встретить в смотровых колодцах, септических резервуарах и промышленных полах.Обычно его изготавливают из волокна, которое по своим характеристикам аналогично стали, например из полипропилена.

Преимущества и недостатки фибробетона

Как уже говорилось, основным преимуществом фибробетона является уменьшение усадки и растрескивания. Правильный армированный фиброй бетон также может обеспечить ударопрочность, повысить прочность на растяжение и уменьшить пустоты в бетоне.

Недостатком бетона, армированного фиброй, является то, что он может отрицательно повлиять на удобоукладываемость, особенно в случае бетона, армированного стальными волокнами.Беспокойство вызывает равномерное распределение волокон по бетону. Также может возникнуть опасность комкования волокон во время смешивания.

Еще один недостаток, о котором следует помнить, заключается в том, что бетон, армированный фиброй, тяжелее, чем бетон без волокна. Если вы используете стальную фибру, также существует опасность коррозии. Наконец, бетон, армированный фиброй, обычно дороже обычного бетона, хотя его стоимость может быть компенсирована другими факторами.

Позвольте Union Quarries помочь вам с вашими бетонными потребностями

Если вы не уверены, какой тип бетона вам нужен, или ищете поставщика бетона в центральной Пенсильвании, Union Quarries здесь для вас.Имея более чем полувековой опыт работы в качестве ведущего производителя бетона, камня и асфальта в центральной части штата Пенсильвания, мы уверены, что сможем помочь вам выполнить конкретные требования вашего проекта. Чтобы получить бесплатное ценовое предложение, узнать больше о фибробетоне или разместить заказ, обратитесь в Union Quarries сегодня.

Бетон, армированный волокном — обзор

В этом разделе будет обсуждаться механическое поведение цементных композитов, армированных VF, на основе предыдущих исследований, доступных в литературе.Точнее, механическое поведение будет проанализировано с точки зрения прочности на сжатие и изгиб.

Прочность на сжатие

По мнению многих исследователей (Kriker et al ., 2005; Ozerkan et al ., 2013; Hamzaoui et al ., 2014; Lima et al ., 2014; Al-Rifaie and Al-Niami, 2016; Tian et al ., 2016; Tioua et al ., 2017; Belakroum et al ., 2018), на прочность на сжатие цементных материалов отрицательно влияет включение VF.Например, Kriker и др. . (2005) упомянули в своем исследовании, что прочность на сжатие снижается за счет увеличения как содержания волокон, так и их длины. Прочность на сжатие образца бетона, армированного 2% по объему волокон финиковой пальмы, в котором длина волокна составляет 15 мм, составляет 90% прочности на сжатие по сравнению с образцом неармированного бетона. Однако образец, армированный 3% волокон длиной 60 мм, составляет 55% прочности на сжатие простого бетона.Авторы объясняют это уменьшение увеличением количества дефектов и неравномерностью распределения волокон.

В аналогичном исследовании Tioua et al . (2017) исследовали прочность на сжатие самоуплотняющегося бетона, армированного двумя объемными долями волокон финиковой пальмы (0,1% и 0,2% по объему) двух разных длин (1 и 2 см). В этом исследовании использовались два различных режима отверждения (лабораторный и жаркий сухой климат). Авторы пришли к выводу, что образцы, отвержденные в жарком сухом климате, имели более высокую прочность по сравнению с образцами, отвержденными в лаборатории после 1 дня отверждения.Это было связано с ускоряющим действием температуры на скорость гидратации. Более того, образцы, отвержденные в лаборатории, имели большую прочность на сжатие после 7 и 28 дней отверждения. Однако в обоих условиях отверждения образцы, содержащие волокна финиковой пальмы, имели более низкую прочность на сжатие по сравнению с контрольным образцом. Авторы объясняют это уменьшение увеличением пористости волокон финиковой пальмы.

Другие параметры, такие как степень насыщения волокон, могут влиять на прочность на сжатие цементных композитов, армированных VF, что было указано Hamzaoui et al .(2014) в исследовании механического поведения модифицированного раствора с использованием сухих и влажных волокон конопли. В этом исследовании прочность на сжатие снизилась в обоих случаях при использовании сухих или влажных волокон конопли. Более того, волокна сухой конопли вызывали значительное снижение по сравнению с волокнами влажной конопли.

Новый зеленый композитный материал, содержащий большое количество летучей золы (прикрепленный к цементу со скоростью 1,6) и армированный тремя различными объемами волокон жома (3%, 8% и 12% по объему), был механически исследован Тиан и др. .(2016). За счет увеличения содержания волокон жома можно было заметить значительное снижение прочности на сжатие в раннем возрасте. Например, в возрасте 7 дней композит, армированный 3% волокон жома, показал значение прочности на сжатие 24,24 МПа. Это значение снизилось на 51,7% и на 43,52% для композитов, армированных 8% и 12% волокон жома, соответственно. Авторы указали, что такое значительное снижение в раннем возрасте связано с ненасыщенной гидратацией вяжущих композитов, на которую влияет неравномерное распределение воды из-за гидрофильной природы волокон жома.Тем не менее изменение прочности композитов на сжатие в возрасте 28 суток стало более стабильным.

В некоторых исследованиях упоминалось, что добавление небольших количеств VF может привести к положительным результатам в отношении прочности на сжатие (Ozerkan et al ., 2013; Andiç-akir et al ., 2014; omak et al ., 2018 ).

Ozerkan et al ., (2013) отметили в исследовании, связанном с механическими характеристиками цементного раствора, армированного волокнами финиковой пальмы, что включение 0.5% волокон финиковой пальмы оказывает желаемое влияние на прочность цементного раствора на сжатие. Этот результат был достигнут из-за высокого уплотнения между матрицей строительного раствора и волокнами, что привело к хорошей однородности этой смеси.

Андич-Чакир и др. . (2014) протестировали композиты на цементном растворе, приготовленные с использованием мелкозернистых заполнителей и кокосового волокна с долей добавления 0,4%, 0,6% и 0,75% от общей массы смесей. Авторы указали, что увеличение волокон кокосового волокна привело к увеличению прочности на сжатие, и это увеличение варьировалось от 3.64% и 14,25% для образцов, армированных необработанными волокнами кокосового волокна. Кроме того, увеличение от 9% до 17,94% было достигнуто для образцов, содержащих волокна кокосового волокна, обработанные щелочью.

Аналогичный результат был получен в экспериментальном исследовании, проведенном omak et al . (2018), в котором авторы отметили, что VF может иметь хорошее влияние на прочность на сжатие цементных материалов. В этом исследовании был исследован раствор на основе цемента, включающий волокна конопли с соотношением содержания волокон 1%, 2% и 3% с различной длиной 6, 12 и 18 мм.Авторы зафиксировали увеличение прочности на сжатие до 30%. Авторы считают, что ориентация длинных волокон по длине образца оказалась лучше и способствовала гораздо большему увеличению прочности на сжатие.

Результаты различных исследований влияния арматуры VF на прочность на сжатие вяжущих материалов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Различные результаты прочности на сжатие различных вяжущих материалов, смешанных с различными арматурами VF

Каталожные номера	Тип волокон	Тип цементирующей матрицы	Дозировка [%] (Длина волокон [см])	Прочность на сжатие [МПа]
(Al-Rifaie and Al-Niami, 2016)	Финиковая пальма	Гипс	2, 4, 6, 8 и 10	Постепенное уменьшение с увеличением волокон
(Belakroum et al ., 2018)	Финиковая пальма	Лайм	20, 35 и 50	Постепенное уменьшение с увеличением количества волокон
(Kriker et al ., 2005)	Финиковая пальма	Бетон	0, 2 и 3 (15 и 60)	Постепенное уменьшение с увеличением как дозировки, так и длины волокон
(Ozerkan et al ., 2013)	Финиковая пальма	Цементный раствор	0, 0,5, 1 и 2	Соответствует 0.Добавление 5% волокон, уменьшение более 0,5% добавленных волокон
(Tian et al ., 2015)	Багасса	зеленый композит	3, 8 и 12	Постепенное уменьшение с увеличением волокон
(Tioua et al ., 2017)	Финиковая пальма	SCC	0,1 и 0,2 (1 и 2)	Постепенное уменьшение с увеличением количества волокон
(Hamzaoui и др., ., 2014)	Сухая и влажная конопля	Цементный раствор	1,1, 2,1 и 3,1	Сниженный
(Çomak et al ., 2018)	Конопля	Цементный раствор	1, 2, и 3 (6, 12 и 18)	улучшенный
(Andiç-Çakir et al ., 2014)	Coir	Цементный раствор	0,4, 0,6 и 0,75	Постепенное улучшение с увеличением волокон

Прочность на изгиб

Особое внимание было уделено исследованиям, проведенным по изучению поведения при изгибе армированных VF цементных композитов.Простая матрица цементного композита демонстрирует хрупкое линейное поведение в отношении прочности на изгиб. С другой стороны, образцы биокомпозитов не были хрупкими и продолжали выдерживать значительную нагрузку после максимальной нагрузки. Седан (2007) сравнил механические свойства цементного теста и цементной матрицы, содержащей волокна конопли (16% по объему). Для этого были проведены испытания на трехточечный изгиб этих двух материалов после 28 дней отверждения в воде.

Автор выделяет три фазы поведения при изгибе цементного композита:

•

Фаза I: квазилинейное поведение, близкое к поведению образца цементного теста.На этом этапе усилия в основном поддерживаются матрицей.

•

Фаза II: Появление первой трещины в матрице непосредственно перед достижением пиковой нагрузки. Затем силы преобразуются в волокна, которые поддерживают нагрузку и, в свою очередь, ограничивают распространение трещины за счет своего перекрывающего эффекта.

•

Фаза III: За пределами пиковой нагрузки (постпиковая фаза) нагрузка снижается контролируемым образом, в отличие от цементного теста, который внезапно ломается.Автор связывает эту фазу с прогрессирующим разрывом границ раздела волокно / матрица с последующим вырыванием волокон.

Переход от хрупкой матрицы к пластичному композитному материалу, демонстрирующему контролируемое постпиковое поведение, отмечается всеми авторами. Однако это изменение поведения не всегда сопровождается улучшением прочности на изгиб (Kriker et al ., 2005).

При анализе исследований, проведенных по изучению поведения при изгибе цементных материалов, армированных VF, было замечено, что поведение при изгибе этих композитов связано с природой и размерами (соотношением сторон) волокон, типом вяжущих матриц. , дисперсия волокон в матрице, а также процесс подготовки, который был отрегулирован для получения VF (сырые, влажные, обработанные).Некоторые результаты, полученные разными исследователями, показаны на рис. 14 (основаны на Chakraborty et al . (2013), Coutts and Warden (1992) и Benaimeche et al . (2018)).

Рис. 14. Различные результаты прочности на изгиб различных вяжущих материалов, содержащих разные VF.

Чакраборти и др. . (2013) изучали механическое влияние джутовых волокон с 4 объемными долями (0,5%, 1%, 2%, 3% и 4%), используя три различных процесса (PS1, PS2 и PS3) подготовки волокон, которые были описаны в разделе «Свежие свойства вяжущих материалов, модифицированных растительными волокнами».

Авторы пришли к выводу, что использование процессов PS1 и PS3 способствовало увеличению прочности на изгиб с соответствующим увеличением количества джутового волокна до 1%. Однако использование более 1% приводит к постепенному снижению прочности на изгиб (см. Рис. 14).

Что касается процесса PS2, прочность на изгиб постепенно снижалась с увеличением включения волокон. Авторы объясняют это снижение явлением агломерации волокон при использовании этого процесса в препарате (PS2).Среди всех используемых процессов процесс PS3 показал лучшее диспергирование волокон. Таким образом, образцы раствора, приготовленные в соответствии с PS3, показали наивысшее значение прочности на изгиб, в котором оно было улучшено на 16% для 1% армирования джутовым волокном по сравнению с контрольным образцом.

В недавнем исследовании, проведенном Benaimeche et al . (2018) исследовали механическое поведение цементного раствора, армированного сеткой из волокон финиковой пальмы в качестве сырья. Авторы указали, что усиленный образец раствора с 10% DPMF приводит к снижению примерно на 50% прочности на изгиб.Таким образом, можно сделать вывод, что добавление волокон финиковой пальмы в качестве сырья не оказывает положительного влияния на прочность на изгиб.

В исследованиях, проведенных Coutts и Warden (1992), было обнаружено, что прочность на изгиб улучшается при использовании до 8% волокон (см. Рис. 14). Это можно объяснить особыми процессами подготовки волокна, такими как крафт-процесс и процесс варки целлюлозы, а также процессом литья образца с использованием метода обезвоживания для удаления лишнего количества воды.

Хотя дозировка волокна имела значительное влияние на характеристики изгиба цементных композитов, длина волокон также была параметром влияния. Тунг и др. . (2012) изучали цементные растворы, армированные льняным волокном (см. Рис. 15). Авторы отметили, что характеристики композита при изгибе напрямую связаны с длиной льняных волокон. Первоначально увеличение длины волокна приводило к увеличению прочности на изгиб. Однако после значения длины 30 мм, которое считается критическим значением, прочность больше не увеличивается, а вместо этого начинает уменьшаться.Тем не менее, он все равно выше, чем у контрольного цементного раствора.

Рис. 15. Влияние длины волокна на прочность на изгиб цементных растворов, армированных льняными волокнами.

Преимущества фибробетона

Бетон является неотъемлемой частью любого строительного проекта, будь то строительство дорог, цокольного этажа в частном доме или электростанции. Это связано с тем, что бетон очень прочен, но он может быть подвержен трещинам в результате замерзания и оттаивания грунта, если он сдвигается или если корни деревьев давят на бетон вверх.Это может стать серьезной проблемой для строительных проектов, поскольку трещины приводят к дорогостоящему ремонту и могут привести к катастрофе. Решение этой проблемы — введение железобетона.

Что значит армировать бетон?

Бетон армируется, если в его составе есть подходящие волокна для повышения его прочности и пластичности. В отличие от неармированного бетона, который может разрушиться при растрескивании и растрескивании, армированный фибробетон сохранит свою структурную целостность, поскольку он удерживается вместе этими волокнами при развитии трещины.

Предположим, вы собираетесь приступить к строительному проекту. В этом случае вы должны проанализировать преимущества и недостатки использования фибробетона, а также различные типы используемых волокон. Надежные специалисты, такие как SB Civil Engineering, снимут с вас это бремя и обеспечат беспроблемное завершение вашего проекта.

К преимуществам фибробетона можно отнести следующие:

• Фибробетон имеет большую прочность на разрыв по сравнению с неармированным бетоном.
• Повышает прочность бетона.
• Уменьшает рост трещин и увеличивает ударную вязкость.
• Фибробетон повышает устойчивость к замерзанию и оттаиванию.
• Армирование бетона фиброй увеличивает усталостную прочность.

К недостаткам фибробетона можно отнести следующие:

• Дождь может обнажить волокна.
• Волокна случайно ориентируются в бетоне, что может привести к получению бетона низкого качества, если не однородного.
• Железобетон примерно на 10–15% дороже неармированного бетона.

Виды фибробетона

В армированном бетоне используются несколько типов волокон. Далее следуют описания наиболее распространенных типов.

Целлюлозные волокна. Эти волокна состоят из сложных эфиров целлюлозы или простых эфиров, полученных из листьев растений, древесины, коры деревьев или другого растительного материала. Механические свойства этих волокон можно изменить, вводя лигнин и гемицеллюлозу в различных пропорциях.Целлюлозные волокна в основном используются в текстильной промышленности в качестве армирующих композитов и химических фильтров.

Натуральные волокна. Этот тип волокна эффективен и экономичен; его настоятельно рекомендуется использовать, поскольку его легко получить локально и легко получить. Натуральные волокна могут быть получены из минеральных источников, животных или овощей и переработаны в нетканый материал. Использование волокна в строительстве — не новая разработка, так как конский волос и соломка использовались для изготовления гипса и кирпича.

Углеродные волокна. Волокно этого типа состоит в основном из атомов углерода диаметром от 5 до 10 микрометров. Использование углеродных волокон дает много преимуществ; они включают, но не ограничиваются, следующее:

• Обладает низким тепловым расширением.
• Обладает высокой химической стойкостью.
• Углеродные волокна устойчивы к высоким температурам.
• Они жесткие, имеют небольшой вес и высокую прочность на разрыв.

Полиэфирные волокна. Полиэфирные волокна являются предпочтительным выбором для складских и других промышленных полов, тротуаров и сборных железобетонных изделий. Макро- и микроволокна из полиэстера смешиваются с бетоном для обеспечения структурной целостности, прочности и защиты от пластических усадочных трещин.

Стекловолокно. Стекловолокно имеет много общих механических свойств и свойств с другими волокнами, такими как углеродное волокно и полимерное волокно. Этот тип волокна менее хрупкий при использовании в композитах, но не такой жесткий по сравнению с углеродным волокном.В результате стеклянные волокна используются в качестве усиливающих агентов для многих полимерных продуктов, например, армированного стекловолокном пластика, также известного как стекловолокно.

Полипропиленовое волокно. Полипропилен, или ПП, представляет собой тип волокна, используемого в бетоне, поскольку он устойчив к усадке при высыхании и пластической усадке. Это волокно помогает уменьшить просачивание воды в бетон и значительно снижает проницаемость бетона. Полипропиленовое волокно — это прочный синтетический материал белого цвета с хорошими изоляционными свойствами и высокой стойкостью к химическим веществам, таким как органические растворители, кислоты и щелочи.

Стальное волокно. Правильное количество стальной фибры в бетоне может качественно изменить физические свойства бетона. Добавление стальной фибры в смесь значительно увеличивает прочность бетона, сопротивление растрескиванию, сопротивление изгибу, прочность и ударную вязкость.

—Эта статья была предоставлена ​​для POWER компанией SB Civil Engineering .

Что случилось с бетоном, армированным волокном?

Укрепляет ли бетон добавление фибры или как?

Бетон, армированный сталью, является основой нашего современного общества.Армирование в бетоне создает композитный материал, при этом бетон обеспечивает прочность против напряжения сжатия, в то время как арматура обеспечивает прочность против напряжения растяжения. Но, хотя стальная арматура устраняет одно из величайших ограничений бетона, она создает совершенно новую проблему: коррозия встроенной стальной арматуры является наиболее распространенной формой разрушения бетона. Так что мы с этим делаем?

Эй, я Грейди, и это практическая инженерия. В сегодняшнем выпуске мы тестируем некоторые инновации в армировании бетона.

Хотя незащищенная сталь естественно склонна к коррозии или ржавчине, когда она погружается в бетон, определенные факторы обычно работают для ее защиты. Во-первых, это очевидная защита, заключающаяся в простом экранировании от внешней среды относительно непроницаемым и прочным материалом. Вода и загрязнения обычно не проходят через бетон к стали.

Вторая форма защиты — щелочная среда. Высокий pH нормального бетона создает тонкий оксидный слой на стали, который обеспечивает защиту от коррозии.

Но в некоторых случаях этой защиты недостаточно. Одним из основных источников коррозии арматуры является соль. Будь то воздействие соленой воды вблизи морской среды или применение противообледенительных солей, чтобы сделать дороги более безопасными в зимний период, эти ионы хлора могут проникать через бетон, разъедая стальную арматуру. А когда сталь корродирует, образуется оксид железа, который расширяется внутри бетона. Это расширение создает напряжение, которое иногда называют окислительным подъемом, и является одной из основных причин разрушения бетона.

Трещины в крышке

Итак, как же предотвратить попадание ионов хлора и других загрязняющих веществ в сталь и появление коррозии? Первая линия защиты — укрытие.

Покрытие — это минимальное расстояние между внешней поверхностью бетона и арматурной сталью.

И, в зависимости от воздействия и области применения, определенные коды указывают разное количество бетонного покрытия, обычно от 25 до 75 миллиметров или от 1 до 3 дюймов. Укрытие — одна из причин, по которой хорошая бетонная работа требует так много усилий, прежде чем бетон когда-либо появится на стройплощадке.Установка прочной опалубки и большого количества проволоки, связывающей всю арматуру вместе, помогает быть абсолютно уверенным в том, что, несмотря на все толчки, хождение и общий хаос, который возникает, когда пора на самом деле укладывать бетон, арматурный стержень остается там, где он был задуман. встроены в конечный продукт. Игнорирование этих шагов может привести к тому, что арматурный стержень опустится на дно плиты или окажется слишком близко к внешней поверхности до того, как бетон застынет, что в конечном итоге приведет к преждевременной коррозии арматуры из-за отсутствия покрытия.

Но даже при наличии подходящего покрытия любая трещина в бетоне может привести к прямому контакту загрязняющих веществ и воды с арматурой. И вас не удивит, что трещины в бетоне встречаются не так уж и редко. Большая часть бетона дает усадку при отверждении, что может привести к образованию трещин. Изменения температуры также вызывают расширение и сжатие, что может привести к растрескиванию. Бетон также может треснуть при нормальных ожидаемых условиях нагружения из-за того, как сталь воспринимает напряжения в материале.

Одним из способов решения этой проблемы является предварительное напряжение арматурного стержня. Эту тему я кратко обсуждал в предыдущем видео, и я хотел бы углубиться в нее в будущем. Но сегодня я хочу показать еще один вариант уменьшения этих трещин.

Бетон, армированный волокнами

Бетон, армированный фиброй, — это во многом именно то, что вы ожидаете. Это ни в коем случае не новая идея, но наше понимание и использование различных видов волокон в бетонной смеси продолжает расти.Добавление стекла, стали или синтетических волокон в бетон может дать много преимуществ, но одним из наиболее важных является контроль трещин .

Я построил три почти идентичных железобетонных балки, чтобы показать, как это работает, и дал им отвердеть около недели. У первого в качестве арматуры используется только стальная арматура. Я использую свой гидравлический пресс, чтобы проверить прочность каждой балки и посмотреть, как она работает до выхода из строя. И я использую тонны для измерения силы на этих балках, просто потому, что это то, что говорит датчик, но единицы измерения совершенно произвольны для демонстрации.(Если вы предпочитаете SI [Système Internationale, или метрическую систему], просто представьте, что это метрические тонны.)

Когда я увеличиваю нагрузку на балку, вы видите трещины, начинающиеся всего с 3 тонн. Эти трещины образуются из-за того, что сталь немного растягивается, принимая на себя растягивающее напряжение в бетоне. Балка прекрасно выдерживает нагрузку и даже не близка к разрушению, но бетон не может растягиваться вместе со сталью, поэтому он должен треснуть. Вы можете себе представить, как эти трещины могут позволить воде и воздуху контактировать с арматурой и в конечном итоге разрушить бетон.

(Эти трещины — важная часть этой демонстрации, но я пошел дальше и увеличил нагрузку до тех пор, пока балка не вышла из строя, потому что, эй, это то, для чего подходят гидравлические прессы, верно?)

Для следующих двух балок я включил волокна в бетонную смесь: одна балка имеет стальные волокна, а другая — стекловолокна. Стальная арматура и волокна объединяются, чтобы противостоять растягивающим напряжениям в балках. Арматурный стержень обеспечивает крупномасштабное армирование, чтобы противостоять растяжению по всему элементу конструкции, а волокна обеспечивают мелкомасштабное армирование, чтобы противостоять локальному напряжению, которое вызывает растрескивание.

Когда я нагружаю эти балки по 3 тонны, не видно ни единой трещины. На самом деле, для обоих этих балок я не заметил образования трещин почти вдвое больше. да и то трещины были намного меньше. Обе балки вышли из строя примерно при той же нагрузке, что и первая, чего я и ожидал. Как я уже сказал, волокна на самом деле не добавляют большой прочности балке, но вы можете легко увидеть, что они могут иметь большое значение для предотвращения коррозии стальной арматуры.

Альтернативы стальной арматуре

Вам может быть интересно, почему мы вообще используем сталь для армирования? Сталь относительно недорогая, хорошо испытанная и прочная, но существует множество других материалов с превосходными механическими свойствами, которые не подвержены коррозии.Для очень агрессивных сред мы иногда используем арматуру с эпоксидным покрытием или даже нержавеющую сталь, но есть некоторые новые альтернативы, такие как армированные волокном полимеры или стержни из стеклопластика. Это арматура из базальта, переплавленного вулканического камня, пропущенного через крошечные сопла для создания чрезвычайно прочных волокон.

Такие варианты часто стоят дороже, чем стальная арматура, а в некоторых случаях намного дороже. Но главное препятствие для использования этих новых, более инновационных типов арматуры — это не только стоимость.Легко видеть, что эти дополнительные затраты могут быть компенсированы увеличением срока службы бетона. Еще одно препятствие происходит из-за отсутствия широкого применения. Инновации в гражданском строительстве происходят медленно, потому что последствия неудач очень высоки. Обретение уверенности в конструкции имеет такое же отношение к инженерной теории, как и к простому наблюдению за тем, насколько хорошо аналогичные конструкции работали в прошлом.

Но многие инженерные катастрофы произошли не из-за плохой конструкции, а из-за плохого обслуживания, поэтому долговечность может быть так же важна для общественной безопасности, как и другие критерии проектирования.В будущем мы обязательно увидим более инновационные способы армирования бетона, в том числе варианты, которые я упомянул в этом видео.

Спасибо за просмотр и дайте мне знать, что вы думаете!

—Это видео взято с канала YouTube Practical Engineering, на котором гораздо больше видео с пояснениями по инженерным вопросам.

.