Армирующие волокна для бетона: Фиброволокно как добавка для армирования бетона (растворов).

Выбор видов волокон для дисперсного армирования изделий из центрифугированного бетона Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie. ru/

Том 9, №4 (2017) http://naukovedenie.ru/vol9-4.php

URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/71TVN417.pdf

Статья опубликована 30.08.2017

Ссылка для цитирования этой статьи:

Маилян Л.Р., Стельмах С. А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Выбор видов волокон для дисперсного армирования изделий из центрифугированного бетона // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №4 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/71TVN417.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

УДК 691.32

Маилян Левон Рафаэлович

ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Россия, Ростов-на-Дону1

Профессор кафедры «Железобетонных и каменных конструкций»

Доктор технических наук E-mail: [email protected]

Стельмах Сергей Анатольевич

ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Россия, Ростов-на-Дону Доцент кафедры «Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики»

Кандидат технических наук E-mail: [email protected]

Холодняк Михаил Геннадиевич

ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Россия, Ростов-на-Дону Инженер кафедры «Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики»

E-mail: [email protected]

Щербань Евгений Михайлович

ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Россия, Ростов-на-Дону Старший преподаватель кафедры «Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики»

Кандидат технических наук E-mail: [email protected]

Выбор видов волокон для дисперсного армирования изделий из центрифугированного бетона

Аннотация. В статье рассмотрены теоретические и практические аспекты армирования бетонов дисперсными волокнами. Авторами изучено влияние армирующих волокон различного вида на характеристики бетонов. Исследована эффективность армирования дисперсным волокном в изделиях, работающих под нагрузкой. Выполнен сравнительный анализ различных видов волокон в лаборатории. По результатам проведенных авторами исследований и сопоставления свойств различных видов фиброволокна выявлены закономерности, правила применения, а также даны некоторые рекомендации по применению различных видов фиброволокна.

Авторами представлен анализ полученных результатов, который привел к выводу, что наибольший эффект во всех испытаниях дало применение базальтового фиброволокна. Базальтофибробетон по сравнению с обычным тяжелым бетоном обладает более высокой

1 344000, ЮФО, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

прочностью и деформативностью, так как армирующее его базальтовое волокно обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования цементного камня, и само базальтовое волокно обладает более высокой прочностью, чем любая полимерная фибра. Кроме того, базальтофибробетон имеет большие упругие деформации, так как базальтовое волокно при растяжении пластических деформаций практически не имеет, а по модулю упругости превосходит бетон более чем в 3 раза.

Ключевые слова: центрифугированный бетон; дисперсное армирование; полиамидное волокно; полипропиленовое волокно; базальтовое волокно; критическая длина волокна; базальтофибробетон

Введение

Армирование бетона (в большей степени ячеистых и цементно-песчаных растворов) с помощью полимерных волокон (рис. 1) занимает постоянно расширяющуюся нишу в строительстве. В отличие от стальных армирующих сеток, волокна равномерно распределяются в объеме бетонной смеси, улучшают вяжущие свойства, делают смесь более устойчивой к расслоению.

Рисунок 1. Поперечное сечение волокна и его поверхность под электронным микроскопом (фото авторов)

Применение волокон приводит к повышению предела прочности на растяжение при изгибе, снижению его усадки, повышению трещиностойкости. Вместе с тем возрастает устойчивость материала к чередующимся циклам замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения [1, 2, 4, 5-8].

Эффективность армирования бетона с помощью полимерного микроволокна — величина переменная, которая определяется рядом параметров: длиной и диаметром волокон, модулем упругости полимера, а также количеством волокон в единице объема бетонной смеси.

Наиболее важными факторами являются упругость и длина волокон: чем больше модуль упругости полимерной фибры соответствует аналогичному показателю цементной матрицы, и чем больше по длине используемые волокна, тем значительнее будет влияние дисперсного армирования на характеристики трещиностойкости бетона [12]. Следует отметить, что длина волокон не должна быть чрезмерно высокой — это приводит к технологическим трудностям при попытке провести равномерное распределение микроволокон в объеме подготавливаемой смеси [10].

Для каждого вида бетонной смеси следует опытным путем устанавливать, какая длина волокна является оптимальной. Так для тяжелого подвижного бетона применяют фибру длиной от 12 до 20 мм [3].

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №4 (июль — август 2017)

http://naukovedenie.ru [email protected]

Основная часть

Эффективность армирования дисперсным волокном в изделиях, работающих под действием статических нагрузок, зависит от прочности бетона-матрицы, характеристик фибры, и концентрации фибры в объеме материала.

Эффективность работы фиброволокна в бетонных композициях возрастает с увеличением их длины. Существует понятие критической длины волокна Ькр, до которой напряжение, воспринимаемое собственно волокном в композиции, возрастает и при Ь = Ькр становится равным прочности волокна. При разрушении композиции, наполненной волокном с Ь < Ькр, наблюдается выдергивание коротких волокон из матрицы, т.е. композиция разрушается на границе волокно / цементный камень (рисунок 1). Волокна с Ь > Ькр сами разрушаются и полностью реализуют всю прочность [9]. Поэтому композиции, армированные волокном с Ь > Ькр, намного прочнее, чем волокна с Ькр. Чем меньше значение Ькр волокна, тем эффективнее волокно упрочняет матрицу. Увеличение длины волокна приводит к упрочнению композиции, однако одновременно с этим увеличивается вязкость бетонной смеси, ухудшается перерабатываемость, технологичность, затрудняется процесс уплотнения. Еще один немаловажный фактор — относительное удлинение волокна при разрыве.

Для каждого вида волокон и для каждой композиции Ькр индивидуальна. Существуют оценочные формулы, позволяющие определить Ькр, одна из них имеет следующий вид:

Ькр = 0,5 у/ ёср / фм (1)

где: Ькр — критическая длина волокна; У/- усреднённая прочность волокна; ёср — средний диаметр волокна; фм — адгезионная прочность на границе волокно/матрица.

Для увеличения эффективности (для снижения Lкр) поверхность, например, полиакриловых волокон, подвергают специальной обработке. В результате ее поверхность становится рифленой с выемкой вдоль волокна (таблица 1), что оптимизирует взаимодействие с вяжущим. Но несмотря на это, ввиду высокой разрывной прочности полиакрилового волокна по сравнению с цементным камнем, использование данного вида волокна длиной менее 0,5 мм неэффективно.

Таблица 1

Типы применяемого фиброволокна

Тип 1 Тип 2 Тип 3

Полиамидное волокно Полипропиленовое волокно Базальтовое волокно

Разработана авторами

Классификация фибры по жесткостным и прочностным характеристикам представлена в таблице 2.

Таблица 2

Классификация фибры по жесткости и прочностным характеристикам

Фиброволокно Плотность, г/см3 Прочность на растяжение, Я, МПаТ03 Модуль упругости МПаТ03 Удлинение при разрыве, %

Базальтовое (Тип 1) 2,6 1,6-3,2 100-130 1,4-3,6

Полипропиленовое (Тип 2) 0,9 0,4-0,77 3,5-8 10,25

Полиамидное (Тип 3) 0,9 0,72-0,9 1,9-5 5-20

Разработана авторами

Дополняя классификацию, приведем дополнительную характеристику волокон: полипропиленовые волокна отличаются сравнительно низкой плотностью, что приводит к некоторому расслоению в процессе приготовления раствора, а также обладают недостаточной морозостойкостью; полиамидные волокна обладают ярко выраженными гидрофильными свойствами; базальтовые волокна наиболее хорошо из ряда минеральных волокн зарекомендовали себя по отношению к стойкости в щелочной среде. По некоторым данным прочность его при использовании в цементных бетонах не изменяется в течение всего срока эксплуатации [11].

Для конструкционных элементов, работающих да действие статических нагрузок, одной из главных характеристик является предел прочности на растяжение Ял. Известны стадии работы композита с выключенной из работы матрицей из-за низкой растяжимости бетона в сочетании с двумя вариантами работы фибры: когда происходит разрыв волокна и когда происходит выдергивание из бетонной матрицы (рис. 2).

Рисунок 2. Разрушение на границе волокно / цементный камень (разработано авторами)

Естественно, что максимальное приращение прочности при растяжении фибробетона достигается при полном разрушении фибры. В этом случае прочностные возможности фибры используются предельно максимально.

Для сравнительного анализа различных видов волокон в лаборатории кафедры «Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики» Академии строительства и архитектуры Донского государственного технического университета приготавливалась бетонная смесь известного состава, в которую вводилась фибра, и контрольного состава без фибр. Формовались образцы-балочки размерами 10х10х40 см. Испытания проводились по ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности», ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам» и ГОСТ 24544-81 «Бетоны. Методы определения деформации усадки и ползучести». Схемы проведения испытаний приведены в ГОСТ 10180, ГОСТ 24544 и являются стандартными.

По результатам проведенных исследований и сопоставления свойств различных видов фиброволокна были выявлены закономерности, правила применения и даны некоторые

рекомендации по применению того или иного вида фиброволокна. Графическая визуализация результатов таблицы 3 представлена на рис. 3-5.

Таблица 3

Сводные данные по результатам испытаний

Серия Номер образца фибры Расход фибры на 1 м3 бетона, кг Предел прочности при сжатии, МПа Предел прочности на растяжение при изгибе Общая усадка при полном высыхании

МПа % мм/м %

К1 — 0 34,2 2,63 100 1,41 100

И1.1 1 0,90 29,5 2,73 104 1,21 86

И1.2 1,40 30,2 2,81 107 1,10 78

И1.3 1,9 32,7 3,20 122 0,89 63

И2.1 2 0,90 31,8 3,12 119 0,91 65

И2.2 1,40 32,1 3,64 139 0,89 63

И2.3 1,9 33,7 3,92 149 0,64 45

И3.1 3 0,90 32,7 3,30 125 0,87 62

И3.2 1,40 33,9 3,72 142 0,81 57

И3.3 1,9 34,1 4,10 156 0,72 51

Разработана авторами

Рисунок 3. Зависимость предела прочности при сжатии от расхода фибры на 1 м3 бетона (разработано авторами)

Рисунок 4. Зависимость предела прочности на растяжение при изгибе от расхода фибры на 1 м3 бетона (разработано авторами)

Рисунок 5. Количество общей усадки при полном высыхании %, от расхода фибры на 1 м3 бетона (разработано авторами)

Заключение

Анализ полученных результатов привел к выводу, что наибольший эффект во всех испытаниях дало применение базальтового фиброволокна. Базальтофибробетон по сравнению с обычным тяжелым бетоном, при условии разработки оптимальных способов распределения волокна в матрице и разработке самой матрицы, обладает более высокой прочностью и деформативностью, так как армирующее его базальтовое волокно обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования цементного камня, и само базальтовое волокно обладает более высокой прочностью, чем любая полимерная фибра. Кроме того, базальтофибробетон имеет большие упругие деформации, так как базальтовое волокно при растяжении пластических деформаций практически не имеет, а по модулю упругости превосходит бетон более чем в 3 раза.

ЛИТЕРАТУРА

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11. 12.

Берлин А. А. Принципы создания композиционных полимерных материалов [Текст] / А. А. Берлин, С. А. Вольфсон, В. Г. Ошмян. — М.: Химия, 1990. — 237, [1] с.: ил; 22 см. — Библиогр.: С. 231-238 (281 назв.). — 3750 экз. — ISBN 5-7245-05711 (в пер.).

Бехметов С. Х. Фибробетон с базальтовым дисперсно-волокнистым наполнителем. Ташкент, 2009.

Власов С. В., Кандырин Л. Б., Кулезнев В. Н. и др. Технология переработки полимеров. Ч.1. Основы технологии переработки пластмасс [Текст]: учебник для вузов / под ред. В. Н. Кулезнева, В. К. Гусева. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М.: Мир, 2006. — 597 с.: ил. — 2000 экз. — ISBN: 978-5-03-003764-6.

Ивлев В. А. Фибробетон в тонкостенных изделиях кольцевой конфигурации: дис. … канд. тех. наук; 05.23.05. Уфа, 2009. 167 с.

Кандырин Л. Б., Симонов-Емельянов И. Д. Сборник аналитических и проблемных задач по курсу «Принципы создания полимерных композиционных материалов». — М., МИТХТ, 1999 г. — С. 83.

Маилян Л. Р., Шилов А. В. Изгибаемые керамзито-фиброжелезобетонные элементы на грубом базальтовом волокне. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. унт, 2001. 174 с.

Маилян Л. Р., Шилов А. В., Джаварбек Н. Влияние фибрового армирования базальтовым волокном на свойства легкого и тяжелого бетонов // Новые исследования бетона и железобетона. — Ростов-на-Дону, 1997. — С. 7-12.

Маилян Р. Л., Маилян Л. Р., Осинов К. М. и др. Рекомендации по проектированию железобетонных конструкций из керамзитобетона с фибровым армированием базальтовым волокном. Ростов-на-Дону, 1996. С. 14.

Мешков П. И., Мокин В. А. От гарцовки — к модифицированным сухим смесям. // Строительные материалы. 1999. № 3. С. 34-35.

Сари М., Лекселент Дж. Армированные волокнами вяжущие композиционные материалы: вклад полиамидных волокон. 3-я Международная научно-техническая конференция «Современные технологии сухих смесей в строительстве». Сборник докладов. Санкт-Петербург, 2001.

Шурыгин В. П., Ткаченко Г. А., Петров В. П., Романенко Е. Ю. Повышение трещиностойкости центрифугированного бетона с комбинированным заполнителем // Транспортное строительство. 1988. №8. С. 33-34.

Янкелович Ф. Ц. Дисперсно-армированный бетон. — Рига: ЛатНИИНТИ, 1978.

42 с.

Mailyan Levon Rafaelovich

Don state technical university, Russia, Rostov-on-Don E-mail: [email protected]

Stel’makh Sergey Anatol’evich

Don state technical university, Russia, Rostov-on-Don E-mail: [email protected]

Kholodnyak Mikhail Gennadievich

Don state technical university, Russia, Rostov-on-Don E-mail: [email protected]

Shcherban’ Evgeniy Mikhaylovich

Don state technical university, Russia, Rostov-on-Don

E-mail: [email protected]

Choice of fiber types for disperse reinforcement of products from centrifuged concrete

Abstract. The theoretical and practical aspects of reinforcement of concrete with dispersed fibers are considered in the article. The authors studied the effect of reinforcing fibers of various types on the characteristics of concrete. The efficiency of fiber reinforcement in products working under load is studied. A comparative analysis of different types of fibers in the laboratory was carried out. Based on the results of the studies carried out by the authors and comparing the properties of different types of fiber, regularities, rules of application have been revealed, and some recommendations have been made on the use of various types of fiber.

The authors present an analysis of the results obtained, which led to the conclusion that the greatest effect in all tests was the use of basalt fibers. Basalt fiber reinforced concrete in comparison with conventional heavy concrete has higher strength and deformability, since its reinforcing basalt fiber provides a higher degree of dispersion of reinforcement of cement stone, and basalt fiber itself possesses higher strength than any polymer fiber. In addition, basalt fiber reinforced concrete has large elastic deformations, since basaltic fiber has practically no plastic deformation at stretching, and exceeds the concrete modulus of elasticity by more than 3 times.

Keywords: centrifuged concrete; dispersed reinforcement; polyamide fiber; polypropylene fiber; basalt fiber; critical fiber length; basalt fiber concrete

Что такое фибробетон, для чего он нужен и где применяется

Фибробетон — это композитный материал, получаемый из смеси бетона и фибры (специальных армирующих волокон).
За счет такого армирования значительно важнейшие эксплуатационные характеристики конструкций значительно улучшаются — долговечность, прочность, сопротивление на изгиб и растяжение, устойчивость к внешним воздействиям и пр.

По прочности фибробетон зачастую даже превосходит железобетон, заметно выигрывая при этом по весу конструкций. Фибру можно применять для армирования газобетонов и пенобетонов. Такие материалы отличаются низкой плотностью, высокими тепло- и шумоизоляционными и свойствами. За счет армирования они приобретают повышенные прочностные характеристики.

Примеры применения фибробетона:

• фундаменты, мостовые покрытия, тоннели, полы;
• перекрытия, монолитное строительство;
• дороги, тротуары, бордюры, тротуарная плитка;
• гидротехнические сооружения;
• изготовление декоративных фасадных элементов;
• колонны, лестницы, балюстрады;
• конструкции и объекты малого веса из пеноблоков и газоблоков.

Свойства фибробетона зависят прежде всего от типа используемой фибры.

Виды фиброволокна

Стальная фибра
Из стали изготавливались самые первые армирующие наполнители для фибробетона. Это основной и самый распространенный вид фиброволокна. Для изготовления стальной фибры используется проволока, разрезаемая на короткие отрезки и загибаемая либо расплющивают на концах (для повышения адгезии с цементно-песчаной смесью). Такая фибра называется анкерной. Существует также волновая (волнистой формы) и фрезерованная, получаемая на станках.

Преимуществ фибробетона со стальным армированием

• высокая прочность материала,
• его долговечность,
• повышенная упругость,
• стойкость к растяжениям и сжатиям, износу.

Этот материал широко используется для строительства высотных монолитных зданий, гидротехнических сооружений, мостов, тоннелей, дорожных покрытий, полов ангаров и промышленных помещений и пр.

Основной недостаток: подверженность коррозии, большой вес, низкая адгезия с бетоном.

Базальтовая фибра
Для ее изготовления вулканический минерал базальт расплавляется при высоких температурах.

Базальтовая фибра отличается стойкостью к механическим нагрузкам и воздействиям химически активных реагентов (включая кислоты и щелочи), не подвержена горению. За счет армирования минеральным волокном прочность бетона возрастает в три раза.

Базальтофибробетон применяется для:

• цокольных и стеновых панелей, межкомнатных перегородок, монолитных стен, несъемной опалубки;
• малых архитектурных форм, скульптур, фонтанов;
• деталей реконструкции зданий;
• отделки фасадов, карнизов, архитектурного декора, лепнины, балюстрад, наличников;
• дорожных плит.

Стекловолокно
Для получения фибры из стекловолокна используются разные химические ингредиенты, поэтому конечная продукция может довольно сильно отличаться по своим техническим параметрам. В целом для армированного стекловолокном фибробетона характерны высокие показатели прочности, гибкости, пластичности, шумоизоляции, морозостойкости, огнестойкости, водонепроницаемости и пр. Важнейшее преимущество в сравнении с металлической фиброй — низкий вес материала.

Области применения:

• малые архитектурные формы, клумбы, скамейки, фонтаны;
• реконструкция и реставрация зданий;
• отделка фасадов, декоративные элементы, лепнина.

Углеволокно
Углеродное фиброволокно отличается высокими эксплуатационными характеристиками.

Преимуществ материала:

• высокая упругость,
• прочность,
• химическая стойкость,
• не подверженность коррозии,
• хорошая адгезия,
• устойчивость к нагрузкам и высоким температурам.

Его единственный минут — высокая стоимость материала.

Полипропилен
Полипропиленовая фибра производится из полимерной пленки. Исходный материал нарезается на нити толщиной 10—25 мкм. Полипропиленовое волокно отличается очень малым весом и повышает ударопрочность армируемого бетона.

Для него характерна пониженная стойкость к сжатиям и растяжениям, что повышает деформативность получаемого материала.

Полипропиленовая фибра широко распространена в производстве ячеистого бетона. Она применяется для сооружения конструкций из пеноблоков и объектов малого веса.

Целлюлоза
Целлюлозная фибра производится из целлюлозы, получаемой из натуральных природных материалов. Подобные волокна отличаются высокой поглощаемостью водонасыщенных соединений. Добавление целлюлозной фибры в раствор способствует лучшему и более равномерному высыханию стяжки, снижает усадку, исключает появление трещин, повышает паропроницаемость полимерных покрытий.

Особенности выбора материалов
При выборе фибробетона (или волокна для его самостоятельного приготовления) необходимо четко определить, для строительства каких объектов планируется использование фибробетона и какие свойства у материала должны быть получены на выходе.

• Стальная фибра обладает максимальным модулем упругости и высокими прочностными характеристиками, но при этом имеет большую плотность и низкую устойчивость к коррозии.
• При выборе стальной, также необходимо учитывать конструкцию самих армирующих элементов и состав материала.
• Базальтовая отличается высокой прочностью на растяжение и стойкостью к химическим соединениям.
• Стекловолоконные могут сильно отличаться по своим характеристикам, в зависимости от исходного материала, применяемого для его изготовления.

В конечном итоге, свойства фибробетона, напрямую зависят от армирующих элементов. И при выборе такого бетона опираться необходимо именно на них. Так как они могут составлять весомую часть в стоимости. И тогда выбор будет обуславливаться технико-экономическими показателями.

Фиброволокно для бетона — виды, свойства, сферы применения

Обычный бетон хорошо работает на сжатие, но не на растяжение, из-за чего при возведении несущих конструкций приходится использовать стальную арматуру. Так как ее применение не только замедляет процесс строительства, но и требует дополнительных усилий в работе, намного выгоднее использовать фибробетон. Это обычный бетон в структуру которого включен специальный наполнитель — фибра. Фиброволокно для бетона (фибра) заменяет арматуру и придает конструкциям необходимую прочность.

Рассмотрим основные свойства и преимущества этого современного материала.

Что такое фиброволокно

Фибра представляет собой дисперсные волокна, которые равномерно и разнонаправлено распределяются по всей массе песчано-цементного раствора. Благодаря этому фибродобавки улучшают следующие характеристики бетона:

• увеличивается прочность на растяжение до 30 %;
• ударная вязкость заметно возрастает;
• обеспечивается нормальная гидратация;
• увеличивается стойкость к деформациям;
• повышается устойчивость к образованию трещин;
• становится выше порог огнестойкости;
• увеличивается модуль упругости;
• бетон не дает усадку и не трескается;
• возрастает температурная стойкость и пожаропрочность.

Если говорить о недостатках фибробетона, то бытуем мнение, что этот материал недостаточно устойчив к химическим реакциям, однако, все зависит от  типа наполнителя и его свойств.

Виды фиброволокна для бетона и его свойства

В качестве армирующих волокон используются металлические и неметаллические материалы. Самыми популярными являются:

Стальное волокно

Этот вид фибры чаще всего используют при строительстве дома из фибробетона. Благодаря этому наполнителю, полученный сталефибробетон, отличается более высокой долговечностью и износостойкостью. Помимо этого стальные волокна повышают морозоустойчивость бетона.

Сталефибробетон пользуется популярностью при изготовлении тротуарных плит, бордюров, для возведения каркасов зданий и монолитных бетонных построек.

Стеклянное волокно

Стекловолоконный фибровый состав отличается высокой упругостью, благодаря чему он оптимально подходит для конструкций изогнутой формы. Однако стекло практически неустойчиво к щелочной среде, поэтому при изготовлении СФБ необходимо использовать специальные пропитки на полимерной основе и вещества способные связывать щелочи.

Особую популярность стеклофибробетон приобрел в фасадной отделке, так как этот материал не впитывает загрязнения и легко моется.

Асбестовое волокно

В отличие от стеклобетона асбестоцемент устойчив к щелочам. Во всем остальном он также отличается высокой устойчивостью к перепадам температур, прочностью и долговечностью.

Базальтовая фибра

Главное преимущество такого волокна – это его повышенная прочность. Если в качестве наполнителя для фибробетона используется именно базальт, то ударопрочность и устойчивость к деформации у материала значительно повышаются.

Состав этого волокна оптимально подходит для создания и дальнейшей окраски изделий из гипса.

Бетон с добавление базальтовой фибры рекомендуется применять для конструкций, которые испытывают повышенные нагрузки.

Полипропиленовое волокно

Относительно недавно при изготовлении фибробетона начали использовать синтетические волокна, которые значительно снижают вес готовых конструкций. Благодаря этому, бетон с добавлением полипропилена больше всего подходит для постройки легких сооружений.

Помимо этого полипропилен устойчив к химическим веществам, критическим температурам, и является не электропроводным материалом.

Сфера применения фибробетона

Основная сфера применения фиброволокна – это строительство. В последнее время стали очень часто возводить дома из стройматериала – фибробетона. Его состав зависит от того, для каких целей он будет применяться:

• стяжка полов на промышленных объектах и в частных домах;
• изготовление плит, блоков, секций, труб и т.д.;
• для штукатурных работ – фасадная отделка из фибробетона;
• изготовление различных типов бетонов;
• для строительства реакторных отделений атомных станций;
• как материал для бетонирования покрытия дорог;
• несъемная опалубка из стеклофибробетона;
• выпускают стальную проволоку;
• для производства свай и шпал;
• изготавливают карнизы;
• для устройства морских и речных защитных сооружений;
• лепнина из фибробетона;
• производство парапетных плит и фэма;
• бетонный раствор.

Популярными стали фасадные панели из фибробетона. Из базальтовой, полипропиленовой и металлической фибры можно изготавливать разные предметы для декора интерьера (статуэтки, вазы, подставки), изящные декоративные карнизы и прочие элементы внешней отделки, которые хорошо подаются покраске.

Технология производства фибробетонной смеси

Материал получают при смешивании бетонного раствора и фиброволокна. При изготовлении фибробетона очень важно соблюдать следующие условия:

1. Необходимо, чтобы фибра равномерно расположилась в бетоне.
2. Нужно обеспечить в щелочной среде смеси из бетона коррозионную устойчивость фибры.
3. Прочностные свойства бетона-матрицы и фибры должны максимально сочетаться.

Если технология и все требования будут соблюдены, то получится удобоукладываемый качественный фибробетон.

Фибра вводится в бетон двумя по следующим технологиям:

• Добавляется в сухую смесь. В этом случае волокна наполнителя распределятся более равномерно. Чтобы приготовить такой фибробетон необходимо: тщательно смешать цемент, просеянный песок и фибру и только после этого добавить воду. После этого состав помещается в бетономешалку.
• Вмешивается в процессе замешивания жидкой смеси. Фиброволокно добавляется прямо в бетономешалку небольшими порциями. Но, в этом случае время замеса увеличивается в два раза.

Важно! Нельзя вводить в бетон фибру комками. Предварительно ее тщательно перемешивают.

Если говорить о количестве наполнителя, то обычно в смесь добавляют от 0,3 до 10 кг фибры из расчета на 1 м³. Однако все зависит от требований, предъявляемых к готовому материалу. В некоторых случаях количество фиброволокна можно увеличить.

Чтобы изготовить фибробетон своими руками, достаточно иметь в наличие бетономешалку.

В заключении

Несмотря на то, что изготовить современный строительный материал можно самостоятельно, необходимо учитывать очень важный момент – оптимальные свойства состава могут утратиться, если на стадии смешивания были допущены грубые ошибки (например, если волокно не распределилось по смеси).

Повышение эффективности дисперсного армирования бетонов

В статье рассмотрены основные виды армирующих волокон, предлагаемых на российском рынке в качестве армирующей фибры для торкрет-бетонов. Дана характеристика существующего нормативного обеспечения в области дисперсного армирования. Рассмотрены методики определения эффективности применения армирующих волокон. Проанализированы данные о коррозионной стойкости различных видов волокон, зависимости прочностных показателей бетона от вида и размеров армирующих волокон, а также процента дисперсного армирования. Показано, что применение полимерной армирующей фибры с профилированной поверхностью армирующих волокон, обеспечивает высокую эффективность ее применения и может быть использовано как альтернативное решение армированию торкрет-бетонов стальной фиброй.

Одним из наиболее востребованных применений бетонов армированных фиброволокном является торкрет бетон, используемый в тоннелестроении и при ремонте железобетонных конструкций. В качестве армирующей фибры, в таких бетонах, как правило, используется стальная фибра. Применение армирующей фибры позволяет повысить уровень трещиностойкости торкрет-бетонов, а также стойкость к различным видам статических и динамических нагрузок и воздействий. [1,2]. 

Не смотря на ряд недостатков применения стальной фибры в торкрет бетонах, таких как, образование комков в процессе смешивания, высокий вес стальной фибры, значительный отскок при торкретировании, абразивный износ технологического оборудования, низкая коррозионная стойкость, повышенная травмо-опасность конструкций из торкрет бетона за счет выступающих стальных волокон, реальной альтернативы, позволяющей заменить стальную фибру в торкрет бетоннах до настоящего момента не было. Даже с учетом большого количества материалов предлагаемых для армирования бетонов фиброволокном табл.1 [3] и рис. 1, эффективное применение большинства волокон в торкрет бетонах затруднительно, как из-за технологических проблем, так и из-за невозможности обеспечить требуемые физико-механические характеристики торкрет бетонов в построечных условиях.

Таблица 1 Виды и технические характеристики волокон.

Рисунок 1. Внешний различных видов армирующих волокон увеличение Х60

Ситуация с использованием армирующих волокон в составах торкрет-бетонов осложняется и отсутствием отечественной нормативной базы по этому вопросу. Действующие нормативы в основном носят ведомственный характер и не содержат четких рекомендаций по использованию различных видов армирующих волокон в составах торкрет-бетонов.

В отличие от Российских нормативных документов, Европейские нормы pr EN 14889-1 и pr EN 14889-2 четко подразделяют армирующие волокна на классы по основному эффекту действия:

• фибра для улучшения пластических свойств;

• фибра для улучшения эксплуатационных характеристик;

• фибра для повышения прочности на изгиб;

• фибра для повышения сопротивления взрывному разрушению материала при пожаре.

Данная классификация значительно облегчает подбор армирующих волокон при проектировании составов, так как известно, что эффективность дисперсного армирования торкрет-бетнов напрямую зависит от правильного выбора вида волокон, исходя из функционального назначения армируемого материала.

На ряду с проблемами нормативно технического обеспечения применения армирующей фибры в торкрет-бетонах, при использовании полимерной фибры возникают технологические проблемы обусловленные, прежде всего, плохим диспергированием, образованием комков и низкой адгезией цементной матрицы к полимерным волокнам. В работе [4], показано, что распределение волокон в бетоне является одним из определяющих факторов и от этого зависит эффективность использования армирующей фибры табл. 2. Однонаправленное распределение волокон Рис. 2, обеспечивает наибольшую эффективность применения армирующей фибры, но как правило, в построечных условиях в случае применения полимерной фибры в бетонах, имеет место трехмерное хаотичное распределение волокон Рис. 3, что позволяет обеспечить эффективность применения армирования фиброй не более 20%.

Таблица 2. Эффективность использования армирующей фибры в зависимости от распределения волокон в бетоне

Рисунок 2 Одно направленное распределение армирующих волокон увеличение Х517

Рисунок 3. Трехмерное хаотичное распределение армирующих волокон увеличение Х454

Образование комков фибры в торкрет бетоне создает локальные неоднородности и как следствие потенциальную опасность нарушения целостности конструкции и преждевременного разрушения.

Низкая адгезия полимерных волокон требует увеличения длины фибры, что увеличивает риск плохого диспергирования и образования комков. Увеличение адгезии может быть достигнуто путем модернизации поверхности фибры, например использованием специальных аппретов или применением анкеров в виде отгибов на концах фибры, закручиванием армирующих волокон вдоль продольной оси, гофрированием армирующих волокон. Однако данные приемы модернизации эффективны в основном для металлической фибры.

Оригинальным подходом к модернизации армирующих волокон отличается продукция фирмы «Brugg Contec AG» (Швейцария), здесь впервые для повышения адгезии полимерных волокон использовано профилирование поверхности армирующих волокон рис.4, что на ряду с использованием специального полимерного сердечника, обеспечивает высокую эффективность применения армирующей фибры.

Рисунок 4. Полимерные армирующие волокна Concrix с профилированной поверхностью.

Модуль упругости таких волокон равен модулю упругости обычного бетона. Поэтому их применение обеспечивает, в отличие от обычных полимерных волокон, не только решение вопросов, связанных с дополнительным (конструктивным) армированием, таких как повышение ударной прочности, стойкости к трещинообразованию и сопротивления истиранию, но и роль эффективной рабочей арматуры, способствующей увеличению прочности бетона при растяжении, жесткости и сопротивления динамическим воздействиям. Дополнительно следует отметить высокую стойкостью к различным видам коррозии, что так же способствует повышению эффективности применения данного вида армирующих волокон.

По результатам исследований торкрет-бетонов армированных полимерной фиброй Concrix, проведенных в НИИ СМиТ ФГБОУ ВПО МГСУ, в докладе показано , что при правильном подборе составов торкрет-бетонов армированных полимерными волоконами с профилированной поверхностью удается достичь высоких строительно-технологических характеристик таких как, ударная вязкость, прочность на растяжение при изгибе, повысить трещиностойкость торкрет-бетонов и их эксплуатационные свойства. Проведен сравнительный анализ эффективности применения полимерной фибры с профилированной поверхностью и стальной фибры в составах торкрет-бетонов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Волков И.В. Фибробетон –состояние и перспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. – 2004. – №5. – С.5-7.

2. Баженов Ю.М. Модифицированные высококачественные бетоны / Ю.М. Баженов [и др.]– М.: АСВ, 2006 – 368 стр.

3. Рабинович Н.Ф. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: монография / Н.Ф. Рабинович. – М.: АСВ, 2004. – 560 с.

4. Allen G. Stifness and strength of two glass-fiber reinforced cement laminates.// J. Compos. Mater. 2001, V.5)

Авторы статьи: 

А.П. Пустовгар, к.т.н., профессор каф. СОТАЭ, С.А. Пашкевич, к.т.н. доцент каф. СОТОАЭ, С.В.

Нефедов, зав. лаб. СКРиБ НИИ СМиТ, ФБГОУ ВПО МГСУ

Поделитесь статьёй в социальных сетях

Фибра — ВЕЛЕС КОМПОЗИТ

Фибра, армирующие волокна

Композитная армфибра является уникальной бетонной добавкой, которая позволяет уменьшить конструктивное армирование силового каркаса бетонных изделиях. А в некоторых бетонных изделиях фибра может полностью заменить армирование. Она изготовлена из высокопрочных стеклянных, базальтовых, углеродных волокон и термореактивного полимера. Фибра имеет поперечное сечение близкое к круглой или прямоугольной формы площадью от 0,01мм2 до 2,0 мм2, отношение длины к диаметру от 45:1 до 100:1. Использование фибры повышает прочностные характеристики и долговечность бетона.

Фибра в стяжке – самый простой, занимающий мало времени и недорогой способ армирования стяжки.

Композитная армфибра – не подвергается коррозии,  однородно распределяется в бетоне, диэлектрик, диамагнетик, при эксплуатации не выделяет вредных веществ.

Композитная армфибра может быть использована в любых бетонных изделиях  (промышленные полы, бетонные плиты перекрытий, трубы, блоки, штукатурные работы, разнообразные стяжки, торкретбетон, производство свай, бетон дорожных перекрытий, морские защитные сооружения, парапеты и тротуарная плитка, строительные растворы, декоративный печатный бетон, штамповынный бетон).  При этом бетонные изделия могут быть из тяжелого, мелкозернистого, легкого, ячеистого  бетонов, а также из напрягающего бетона.

Дозировка армфибры: мин. 2,7 кг/м3 бетона.

При добавлении фиброволокна в бетон:

• предотвращается появление усадочных трещин
• повышается устойчивость к истиранию
• исключается появление пластических деформаций, трещин, отслаивание поверхности
• увеличивается морозостойкость

Преимущества:

• Снижает микропластическую усадку и трещинообразование в процессе твердения бетона:
• Сопротивление бетона удару:
•  Устойчивость бетона к замерзанию/оттаиванию/истиранию
• Огнестойкость бетона:
• Повышенная устойчивость к проникновению воды и химических веществ
• Фибра – экономичная альтернатива стальной сетке:

Области применения бетона с добавлением стеклофибры

Бетонные стяжки Бетонные стяжки могут быть самых разных видов, начиная с самых тонких (10 мм) отделочных слоев бетонного пола до слоев значительной толщины (до 80 мм), в которые встраиваются обогревательные элементы. Во всех случаях армированные стекловолокном стяжки, имеющие более высокие ударную прочность и трещиностойкость, укладываются более тонким слоем, чем обычные (неармированные) стяжки, но при этом обеспечивают более высокие рабочие характеристики. Содержание стеклофибры может быть достаточно высоким (1%) в самых тонких стяжках, а для более толстых слоев стекловолокно добавляется из расчета 1-1,5 кг на 1 куб. м бетона.

Товарные бетонные смеси В целях сдерживания трещинообразования от ранней пластической усадки и общего улучшения эксплуатационных свойств бетона стеклофибра оказывает нужный эффект при добавлении в обычные бетонные смеси 0,6 кг на 1 куб. м без внесения изменений в рецептуру смеси. Главным преимуществом стекловолокна является то, что его дозировка может быть увеличена без каких-либо негативных последствий до уровня 3,5 – 10 кг на 1 куб. м, и при такой дозировке особенно улучшаются долговременные свойства затвердевшего бетона.

Сухие смеси и штукатурки Армирование штукатурных растворов стекловолокном достигает наибольшего эффекта при дозировке от 0,5 до 2,5%. При нанесении такого штукатурного раствора пневмонабрызгом или затирочной лопаткой до толщины 4 – 10 мм штукатурка в законченном виде становится гораздо более удоропрочной и трещиностойкой, заметно улучшается ее водонепроницаемость по сравнению с обычными цементно-песчаными штукатурками. Штукатурки со стекловолоконным армированием также применяются при возведении стен, сложенных насухо из стеновых блоков, а также при устройстве наружной изоляции стен. В большинстве случаев стекловолоконная фибра перемешивается всухую с другими компонентами штукатурной смеси, которая в виде готовой сухой смеси затем доставляется на стройплощадку.

Торкрет-бетон Добавление стеклофибры в пропорции до 1% к общему весу смеси увеличивает трещиностойкость и ударную прочность относительно тонких облицовочных покрытий, наносимых обрызгом, по сравнению с обычным торкрет-бетоном. Стекловолоконноое армирование может в равной степени успешно применяться как при сухом, так и при влажном торкретировании. Главное преимущество стеклофибры по сравнению с другими типами волокон являются пониженный отскок волокна и его потери при пневмонабрызге, а также получаемая в результате торкретирования совершенно безопасная бетонная поверхность, не требующая никакого защитного отделочного слоя.

Сборный бетон Рекомендуется добавление стеклофибры в небольших количествах и при изготовлении элементов и конструкций из сборного бетона. Например, при производстве сборных железобетонных стеновых фасадных панелей или конструкций для гражданского строительства добавление лишь 2-4 кг стеклофибры на кубометр бетона устраняет образование трещин и проблемы с отколом кромок и углов изделий при их распалубке, а также существенно улучшает их внешний вид и качество отделки поверхности. При более высокой дозировке, например 20 кг на куб. м бетона, стекловолокно может быть единственным армирующим элементом (без обычной стальной арматуры) в небольших сборных элементах, таких как лотки и короба.

В целом, стекловолокно обладает высокой способностью образовывать (т. е. рассыпаться на) максимальное число индивидуальных моноволокон, каждое с высоким модулем упругости. Так, из 1-го килограмма щелочестойкой стеклофибры длиной 13 мм образуется более 150 миллионов элементарных волокон, диаметр каждого из которых составляет 13 микрон. Аспектное отношение в данном случае равняется 1000.

Расход В обычные бетонные и пенобетонные смеси щелочестойкая стеклофибра добавляется, как правило, из расчета 0,9 — 1,2 кг/м3. Для увеличения прочностных характеристик и повышения качеств изделий, содержание волокна может быть более высоким.

Классификация фиброволокон — Новые_технологии_BB-LOCK

          Искусственные волокна делятся на: полимерные, смешанные и минеральные. Ниже рассмотрим  сферу  применения  различных видов фиброволокна.

         Армирование  фибрами (волокнами), равномерно распределенными в теле конструкции обеспечивает 3D эффект  и  позволяет кардинально менять свойства бетонных и других  конструктивных элементов.  Тем самым, обеспечивает высокую трещиностойкость конструкции,  увеличивая сопротивление таким видам нагрузок как динамические и ударные,  необходимый запас прочности, и сохраняет целостность изделия, даже после образования сквозных трещин, повышает абразивный износ, предотвращает поверхностное отслаивание и проч. Кроме того, использование  фибры   позволяет получить  тонкослойные конструкции с отличными технологическими и эксплуатационными свойствами.

            Использование армирующих  волокон значительно повышает  физико-механические, деформативные и эксплуатационные свойства зданий и   сооружений. В растворах  и бетонах, набравших первоначальную прочность после укладки в дело, использование фиброволокона  значительно повышает предел прочности при растяжении и срез, ударную и усталостную прочность, снижает усадочные деформации, предотвращает трещинообразование, увеличивает эластичность, сопротивление удару и истиранию, повышает морозостойкость, понижает водопроницаемость.

Все используемые в настоящее  время   волокна можно разделить на две основные группы – природного происхождения и искусственные.  Органические волокна очень давно используются для армирования  строительных конструкций и материалов. Изначально, это были волокна растительного происхождения: листья пальмы, кенаф, джут, пенька, сизаль, высушенная солома,   и проч.

       Группа минеральных   в основном состоит из волокон,  природных  волокнистых  минералов:  хризотил-асбестовые, волластонитовые, базальтовые, серпентино-магнезитовые. Хризотил-асбест  успешно используется для  армирования  цементных растворов, бетонов и  в асбестоцементных конструкциях. Сам  хризотил-асбест – это минерал кристаллический с волокнистым строением. Хризотил-асбест достаточно эластичен и имеет отличные показатели прочности на разрыв. Одну большую группу, популярную в последнее время,  представляют минеральные  природные волокна на основе базальтовых экструдивных магматических горных пород.

         Важно, что искусственная полипропиленовая и стеклянная фибра по своим характеристикам значительно  уступают базальтовой фибре. С началом производства базальтового фиброволокна, недоверие к подобному армированию постепенно уходит. Даже небольшое количество  базальтового волокна  очень сильно увеличивает сопротивление цементного изделия нагрузкам на изгиб. При этом значительно увеличивается долговечность конструкции, снижаются возможность возникновения усадочных деформаций, уменьшается возможность  образования трещин, имеющих место быть вследствие механических воздействий или усадочных деформаций при заливке растворов, стяжек или при работе в опалубке,  сильно повышается ударная вязкость, возрастает морозостойкость конструкции, увеличивается огнестойкость изделия. Применение этих волокон позволяет снизить трудоемкость по армированию изделий. При использование волокон, значительно уплотняется поверхность бетонной конструкции, что сильно понижает водопроницаемость верхних слоев бетона (примерно в  8-10 раз).  Применение базальтового фиброволокна  в строительных конструкциях очень эффективно в использовании  в регионах с высокой сейсмической  активностью. Бетон с применением базальтовой фибры, нашел  широкое  применение  в гидротехнических сооружениях, в мостостроении и метрополитенах, где  важным фактором является, высокая устойчивость к проникновению солей используемых для анти обледенения. Базальтовое волокно также устойчиво ко всем щелочам  и большому  количеству химических соединений, имеющих место быть  в промышленном производстве.

         Также волокно  значительно  уменьшает конечную массу строительных  изделий,  за счет уменьшения сечения при неизменных прочностных показателях. Это является  дополнительным положительным моментом в пользу армирования цемент содержащих конструкций, различных видов бетонов: бетонных и железобетонных конструкций, пенобетонов, рядовых бетонов, полистиролбетона, растворов различного назначения. С использованием волокон значительно упрощается строительство в слабых грунтах.

       В  группу    искусственного фиброволокона  входит:   металлическая фибра, стеклянная, борная, углеродная, полимерная, синтетическая волластонитовая и смешанная. Металлическая фибра  подразделяется на стальную и алюминиевую. Стальная фибра  производится из проволоки правильных размеров,  специально отштампованной, а также фрезерной  и токарной.

      Стальные волокна очень специфичны в применении. Они не применяются в обычных бетонных плитах, покрытиях дорог  и стяжках пола. Эти волокна используются в бетонах в том случае, когда есть повышенные требования к   прочности на ударные нагрузки. Стальная фибра так же решает вопросы по снижению растрескивания  бетонной конструкции  при усадочных деформациях, однако эти волокна использовать экономически не целесообразно для этих целей. Стальная фибра выпускается различных размеров и конфигурации.

         Стеклянная фибра чаще всего имеет диаметр несколько десятков микрометров и длину от  20 до 40 мм. Волокно так же имеет  высокий показатель  прочности на растяжение. У стекловолокна есть параметр быстрого разрушения под действием щелочной среды цементного составляющего. Исходя из этого, необходимо применять  вяжущие вещества  или производить дополнительные мероприятия, для предохранения возможного разрушения стеклянных волокон в бетонной среде от коррозии. Эти волокна  обладают так же очень высоким модулем упругости, который обеспечивает  снижение растяжений конструкций  и увеличивают  трещиностойкость.

      Значительную долю применения в наши дни нашел текстиль-бетон, при производстве которого в  качестве основного армирования  для бетонных изделий используют сетки, ткани различных видов, маты, изготовленных из  устойчивого щелочной среде стеклянного волокна. Чаще всего для армирования бетона  используется совокупность материалов: стекловолокнистый сетки или маты с фиброй из стекловолокна. В таком сочетании материалов  получается – стеклофибробетон или текстильбетон, в зависимости от используемых материалов.

     Огромное применение в армировании получили полимерные волокна: полипропиленовые, полиэтиленовые, полиолефиновые, акрилонитрильные, капроновые, нейлоновые, полиамидные, полиэстеровые и прочие.

         В сухих смесях  нашли применение    полипропиленовые, целлюлозные и акриловые волокна, которые создают 3D армирование растворов и бетонов.    Волокна средней длиной  20-7500 мкм часто используются при производстве сухих строительных смесей в качестве армирующей составляющей. Тем сам, решая следующие задачи: компенсации недостатков фракционного состава; уменьшение усадочных деформаций,  увеличение типсотропных свойств и фиксирующей способности,  увеличения  трещиностойкости конструкций,  увеличения деформационной способности цементного камня; увеличение параметров морозостойкости и ударной вязкости готового изделия. В отличие от полипропиленовых, целлюлозные волокна значительно повышают водопоглощение и снижают прочностные характеристики сцепления готового покрытия с основанием.

      Волокна очень быстро и легко смешиваются в смесителях любого типа. Полипропиленовые фиброволокна имеют отличную устойчивость к щелочным средам, что является идеальным  условием для широкого использования материала  в растворных  и бетонных смесях. Средний расход фиброволокна составляет 0,6 кг  до 3  кг на 1м3. Данное армирование может значительно уменьшить  возможность образования усадочных деформаций помогает  оптимизировать  эффект  от термического растрескивания конструкций. В действительности,  нельзя утверждать, что полимерные материалы могут полностью заменить сталь при армировании  бетонов. В каждом отдельном случае армирование необходимо подбирать, производя сравнительную оценку, и выбирать наиболее подходящее решение,  учитывая  технические и финансовые  моменты производимых работ.

           Одним из наиболее востребованных видов фиброволокна  стала полимерная фибра, армированная графитом или графито-полимерные добавки. Прочность такого волокна сравнима со стальными волокнами. Такие материалы имеют низкую плотность и не подвержены коррозийным воздействиям. В настоящее время  чаще всего применяются  смешанные типы волокон, состоящие из различных сочетаний армирующего компонента: боро-пластиковые, волластонито-силановые, базальто-стальные, стекло-пластиковые,  углеродо-пластиковые, полимеро-стальные, что определяют, прежде всего, их назначением и областью  использования.

        В общем, применение дисперсного армирования повышает физико-механические и эксплуатационные свойства строительных конструкций. Определяя те или иные  волокна, подбирая их соотношение  можно отрегулировать  конечные свойства  изделия, повышая все вышеперечисленные параметры, тем самым увеличивая срок службы и конечные характеристики материалов.

Стальные волокна (стальная фибра) — Огнеупорный приварной крепеж

Армирующие волокна могут быть использованы для усиления огнеупорного материала и повышения стойкости к термическому удару.

Область влияния армирующего волокна определяется формой. Общая эффективность армирующих волокон определяется длиной, объемом, дисперсией, рабочей температурой
и типом сплава.

Компания SILICON поставляет ME-MIX, стальное волокно Melt Extracted и C-MIX, рифленое
стальное волокно.

Другие стальные волокна или синтетические волокна могут поставляться по запросу.

ME-MIX

ME-MIX – это тянутое из расплава волокно для огнеупорного бетона, как правило, используемое для огнеупорных футеровок FCC с целью
повышения устойчивости к термическому удару. ME-MIX также может использоваться для смешивания с огнеупорными материалами
высокой адгезии и для сборных блоков горелки.

C-MIX

C-MIX – рифленое стальное волокно, используемое для огнеупорных футеровок FCC с целью повышения устойчивости к термическому удару.
Образует идеальную смесь для сборных блоков горелок, а также может быть использовано в качестве смеси в огнеупорных материалах высокой адгезии.

Почему следует выбрать C-MIX

• Экономичность: Рифление C-MIX улучшает укрепляющую площадь влияния волокон и снижает процент волокон, необходимый, чтобы обеспечить такую же прочность
  крепления, как ME-MIX. Поэтому C-MIX является экономически эффективным решением.
• Повышенная стойкость к термическому удару: В отличие отдругих стальных волокон, C-MIX является полностью рифленымпо всей длине изделия.
  Это уменьшает распространение трещин в огнеупорных материалах и, таким образом, повышает стойкость к термическому удару.
• Повышенное удобство: C-MIX не будет формировать «комок» при упаковке, смешанный с огнеупорным бетоном, либо при торкрете. Он не будет блокировать трубы при
  торкрете и не будет пружинить от стены при торкрете. Его можно взять рукой, не повредив кожу.

Варианты исполнения армирующих волокон для огнеупорного бетона:

ME-MIX — армирующие волокна для огнеупорного бетона.

C-MIX — армирующие волокна для огнеупорного бетона.

Бетон, армированный волокнами — обзор

FRC — это цементная матрица, внутри которой случайным образом распределены волокна по размерам элемента. В отличие от традиционного армирования стальными стержнями, добавленные короткие волокна обычно не увеличивают прочность бетона на сжатие, однако благодаря их однородной диффузии они более эффективны в улучшении поведения бетонного элемента после образования трещин. Поэтому их цель — увеличить пластичность и способность поглощать энергию за счет контроля распространения трещин [19–22].Основные компоненты матрицы в FRC не отличаются по сравнению с компонентами традиционных вяжущих материалов, которые обычно: портландцемент, вода, заполнители различных размеров и добавки. Выбор качества компонентов и их соотношения в смеси зависит от основных требований к классу прочности, удобоукладываемости в свежем состоянии, пористости и прочности. По сути, матрица обычно состоит из бетона на основе портландцемента, когда добавляется небольшое количество волокон. Фактически, основная технологическая проблема состоит в том, чтобы ввести большие объемы диспергированных волокон в матрицу без потери высокой обрабатываемости.При более высоких дозировках и в зависимости от типа и размеров волокна необходимо учитывать надлежащие корректировки состава смеси. Это возможно за счет добавления или увеличения дозировки суперпластификаторов и за счет увеличения объема мелких заполнителей для поддержания постоянного водоцементного отношения. Когда добавляется большое количество волокон, необходимо изменить структуру смеси, например, путем увеличения количества мелких заполнителей и добавок, что может привести к самоуплотняющемуся бетону (SCC).SCC — это самоуплотняющийся бетон без вибрации. При отливке возможная сегрегация устраняется, как показано на рис. 7.2A; их внутренняя структура состоит из большого количества мелких заполнителей, и они представляют собой смеси, подходящие для размещения более высоких доз волокон и хорошей прокачиваемости. Распространение разжижающих и сверхтекучести химических добавок было введено в начале 1970-х годов, и теперь они широко используются. Они улучшают свойства в свежем состоянии без ухудшения свойств в затвердевшем состоянии, как показано на рис.7.2B, где проиллюстрировано влияние бетона с SCC без добавок. Наиболее часто используемые добавки — это суперпластификаторы в соответствии с EN 934-2 (2009), которые способны снизить потребность в воде при равном разливе и повысить текучесть при том же соотношении вода / связующее. Тем не менее, это могло повлиять на первоначальную прочность бетонной конструкции. Сверхтекучесть представляют собой водорастворимые полимеры, основным действием которых является дефлокуляция, улучшающая диспергирование твердых частиц.Можно рассмотреть возможность использования сверхтекучести, чтобы избежать двух возможных проблем: экссудации и расслоения бетона. Если добавка используется для уменьшения содержания воды без изменения смеси, необходимо будет убедиться, что вязкость свежего FRC не становится слишком высокой, вызывая медленный поток. Более того, в некоторых случаях, как было обнаружено, при использовании относительно более длинных стальных волокон может происходить «комкование волокна», как показано на рис. 7.2C.

Рисунок 7.2. SCC (самоуплотняющийся бетон) (A), матрица на основе цемента без добавок (B), комкование волокон (C).

В таблице 7.1 проиллюстрирован пример конструкции смеси FRC, тогда как в таблице 7.2 показан пример конструкции бетонной смеси SCCFRC, спроектированной с большим количеством мелких заполнителей, которые следует рассматривать в качестве наполнителя.

Таблица 7.1. Пример конструкции смеси обычных FRC (A) и SCCFRC (B).

Таблица 7.2. Стальные волокна.

( 1) Для гладких волокон.

(2) Для изогнутого волокна.

Как использовать стальные волокна в бетоне | Журнал Concrete Construction

В 2003 году в Центре Аль-Макгуайра в Университете Маркетт в Милуоки был размещен спортивный зал площадью 22 000 квадратных футов.Подрядчик по проектированию / строительству, Opus North, Милуоки, хотел, чтобы пол был без стыков, трещин и скручиваний. Чтобы удовлетворить эти требования, подрядчик использовал бетонную смесь, которая включала 46 фунтов стальной фибры (см. «Конструкция бетонного пола без трещин и скручивания Marquette, январь 2004 г., http://go.hw.net/cc-marquette») . На основе этого и многих других опытов с момента появления армирования стальной фиброй в 1960-х годах начинают понятны преимущества и ограничения, связанные с добавлением фибры в бетон.

Самым большим применением бетона, армированного стальным волокном, является строительство плит перекрытия, хотя его использование в качестве замены или дополнения структурного армирования в других областях применения быстро растет. Применение стальных полов / плит позволяет сэкономить деньги по сравнению с другими системами армирования. Кроме того, можно увеличить расстояние между стыками, и в некоторых случаях они могут использоваться в качестве замены структурного усиления.

В некотором смысле роль полимерных макроволокон и стальных волокон в бетоне схожа.Каждый продукт может использоваться для увеличения ширины шва в плитах перекрытия, и каждый может уменьшить скручивание. Оба типа волокон можно успешно смешивать с бетоном при высоких дозировках, не мешая условиям укладки и отделки, и оба они могут успешно перекачиваться. Однако у стальных волокон есть и другие преимущества.

Типы стальной фибры

Типы стальной фибры определены в стандарте ASTM A820:

.

• Тип V: модифицированная холоднотянутая проволока

Волокна типа I имеют предел прочности на разрыв от 145 000 до 445 000 фунтов на квадратный дюйм, а типы II, III, IV и V имеют предел прочности на разрыв всего 50 000 фунтов на квадратный дюйм.Формы волокна варьируются от круглой проволоки с деформированными концами разного диаметра (Тип I), прямоугольной или квадратной формы стержня с впадинами (Тип II), треугольного поперечного сечения и скрученного (Тип V), или серповидного поперечного сечения и гофрированного (Тип V). ), а также другие формы. Они также бывают разной длины — от 1/4 дюйма до более 2 дюймов. Майкл Картер, менеджер по работе с ключевыми клиентами Propex (Fibermesh), Чаттануга, штат Теннеси, говорит, что существует компромисс с длиной. Более длинные волокна, как правило, работают лучше, но их сложнее смешивать и хорошо смешивать с бетоном.Чтобы решить эту проблему, производители часто связывают волокна, используя водорастворимый клей, чтобы добиться лучшего диспергирования в бетоне во время смешивания.

Диаметр или периметр изделий различаются, и производители волокна продают волокна разной формы. Джимм Миллиган, региональный менеджер Bekaert (Dramix) на Среднем Западе, Манси, штат Индиана, говорит, что задача состоит в том, чтобы деформировать концы волокон таким образом, чтобы добиться максимального сцепления с бетоном и хорошего сцепления цементной пасты по длине волокна.

Эффективность волокна также можно измерить по соотношению сторон — длине, деленной на диаметр.Чем выше соотношение сторон, тем лучше производительность. Более длинные волокна имеют более высокое соотношение сторон. Используйте соотношение сторон для сравнения волокон одинаковой длины.

Некоторые производители смешивают стальные волокна с макро- и микроволокнами полимерного пластика для получения синергетического эффекта.

Контроль трещин

Совместное техническое обслуживание — это большое дело, — говорит Майк Макфи, менеджер по технической поддержке Fibercon, Шарлотт, Северная Каролина. Для владельцев полов трещины и контрольные стыки представляют собой будущие проблемы при техническом обслуживании, поэтому меньшее количество стыков является признаком качества.Стыки в полах, как бы они ни были необходимы, обычно сначала изнашиваются, что стоит владельцам денег на ремонт по мере старения пола. Таким образом, владельцы часто готовы платить за более высокие дозы стальной фибры в обмен на увеличение расстояния между стыками и увеличение срока их службы. Если бы они могли себе это позволить, хозяева построили бы полы без стыков.

Количество стальной фибры, добавляемой в бетонную смесь, зависит от целей: экономии средств, увеличения расстояния между стыками или улучшения конструкции. Дозировка стального волокна может составлять от 8 фунтов до 200 фунтов на кубический ярд.Увеличение процентного содержания волокон в смеси позволяет разработчикам увеличивать расстояние между стыками. Полы усилены, чтобы контролировать растрескивание между пропилами, в соответствии с рекомендациями ACI о расстоянии между стыками, или полностью усилены, чтобы не было пропилов между строительными стыками. Это те же самые правила, которые ACI поддерживает для полов.

Количество волокон иногда указывается в процентах от объема бетона. Так, например, 66 фунтов волокна на кубический ярд составляют около 0,5% по объему. Добавление 1% волокна составляет приблизительно 132 фунта.

Важность всей системы

Простое добавление стальной фибры к загрузке бетона не гарантирует успеха. Стальные волокна в бетоне представляют собой только одну часть системы. Следует учитывать и другие важные элементы, включая подготовку земляного полотна, конструкцию бетонной смеси и общее количество воды в смеси.

Состояние подосновы критическое. Земляное полотно под плитой должно иметь соответствующий дренаж, быть должным образом уплотненным и иметь ровную гладкую поверхность. Также рекомендуется установка хорошей пароизоляционной системы.Нельзя допускать укладки бетона на грязь и лужи с водой. Эти области следует удалить, заменить подходящим материалом и уплотнить перед укладкой бетона. Цель состоит в том, чтобы создать гладкую поверхность для нижней стороны бетонной плиты, чтобы она могла свободно двигаться при усадке — плиты, зацепленные земляным полотном неправильной формы, могут стать достаточно напряженными, чтобы потрескаться.

Майкл Картер, менеджер по работе с ключевыми клиентами Propex, говорит, что было бы разумно разработать хорошие агрегированные распределения для микса.Для качественных смесей требуется меньше цемента, поэтому получается более прочный бетон. Они также требуют меньше воды, поэтому усадка меньше. Прочность бетона на сжатие, изгиб и растяжение во многом определяется конструкцией бетонной смеси, а не добавлением стальной фибры. Высокая прочность на изгиб особенно необходима для качественной укладки бетона из стальной фибры.

Важно выбрать дозировку стальной фибры, которая будет добавлена ​​к применению. Например, для увеличения расстояния между стыками на проекте при одновременном обеспечении контроля трещин может потребоваться 40 фунтов на кубический ярд стальной фибры, добавленной к хорошей смеси с низкой усадкой.Увеличить расстояние между стыками можно, добавив нужное количество волокон (и нужного типа) в хорошую бетонную смесь, добавив нужное количество воды и поместив ее на хорошо подготовленное основание

.

Смешивание

Большинство волокон сегодня добавляется на заводе по производству товарных смесей. Самый популярный метод — использовать конвейер для загрузки их в грузовик сразу после загрузки компонентов бетона. Если они смешиваются с бетоном на строительной площадке, используются конвейеры или машины, которые могут вдувать их в смеситель.В любом случае, смешивание выполняется легко.

Поддержка производителей волокна

В некоторых случаях производители волокна нанимают инженеров-конструкторов, однако их торговые представители являются специалистами, которые могут помочь в разработке смесей с использованием армирования стальным волокном. Они могут помочь вам определиться с типом волокна, стилем и количеством волокна, которое будет использоваться для конкретной области применения, порекомендуют пропорции смеси, предоставят информацию о стоимости, а иногда даже предоставят конвейеры, необходимые для загрузки волокна в грузовик для готовой смеси.Миллиган говорит, что его компания разработала проприетарную программную систему, которая помогает разрабатывать проекты для различных приложений. Но он говорит, что помогает только тем, кто действительно отвечает за бетон.

Опыт подрядчика

Когда подрядчики сталкиваются с установкой плит перекрытия из стального волокна, у них, естественно, возникают вопросы о том, как их укладывать и отделывать, что происходит при увеличении дозировки или при увеличении затрат на установку. Вот отчеты двух подрядчиков об их опыте.

Стив Ллойд, вице-президент Lloyd Concrete Services, Форест, Вирджиния, в настоящее время укладывает и отделывает 10 миллионов квадратных футов пола каждый год — плиты на земле и настиле. Большая часть этой работы включает стальную фибру. Он говорит, что у них 17-летний опыт использования стальной фибры при строительстве бетонных полов. «Моя первая работа была катастрофой; Волокна повсюду торчали через поверхность пола, и команда провела весь день, отслеживая укладку, собирая волокна с поверхности ». Но они узнали, как с ними работать, а также какие типы использовать для достижения наилучших результатов.Они устанавливают дозировку, которую хотят владельцы, в соответствии с характеристиками пола. Они помещают от 25 до 75 фунтов на кубический ярд бетона.

Увеличение расстояния между стыками и уменьшение растрескивания — основные причины, по которым их клиенты хотят, чтобы стальная фибра была включена в их бетон, — говорит Ллойд. В проектах с металлическими настилами они могут уменьшить количество трещин. Он сообщает, что самое длинное успешное расстояние между стыками, которое они установили, составляет 100×100 футов. Их самая длинная суперплоская плита перекрытия F-min имеет ширину 12 футов и длину 210 футов.«Для этой установки часть арматуры была заменена стальной фиброй», — добавляет он.

Ллойд говорит, что вы должны не торопиться с такой работой. Иногда стяжку проводят по бетону дважды. Также помогает снижение уровня вибрации стяжки.

Том Гарза, менеджер проекта компании Barton Malow, Саутфилд, штат Мичиган, подрядчика, специализирующегося на промышленных работах, установил бетон с дозировкой стальной фибры до 55 фунтов на кубический ярд.Владельцы устанавливают более высокие показатели для улучшения свойств пола, таких как ударопрочность, более высокие значения нагрузки и уменьшение растрескивания и скручивания, но не для увеличения расстояния между стыками. Они по-прежнему следуют ранее установленным правилам размещения швов ACI.

По словам Гарза, по мере увеличения дозировки они принимают меры, чтобы волокна не выступали на поверхности. Их финишеры пропускают валик по свежеуложенному бетону, чтобы немного вдавить волокна. Они не делают этого при нанесении поверхностных отвердителей.

«Мы не заметили повышенного износа поплавков и лопастей затирочной машины при более высоких дозах, но мы наблюдаем повышенный износ пильного диска при резке контрольных швов», — добавляет Гарза.

Строительство цеха двигателестроения

Вам может быть интересно, насколько сложно укладывать бетон и отделывать его стальной фиброй, добавляемой в смесь. Проект, который я недавно посетил, где пол из стального волокна устанавливал Бартон Малоу, имеющий большой опыт работы со стальным волокном, пролил некоторый свет на это.

Когда производитель автомобилей решил добавить 100000 квадратных футов производственных площадей к своему предприятию, он определил светоотражающий бетонный пол толщиной 12 дюймов с 23 фунтами 2-дюймовых высококачественных стальных волокон на кубический ярд конкретный. Они наняли Бартона Малоу для строительства здания, включая бетонные работы.

Миллиган говорит, что в спецификации производителя автомобилей другие формы армирования — сварная проволочная сетка и арматура — заменены стальными волокнами, что позволяет сэкономить деньги, сократить время подготовки и упростить установку.Армирование из стальной фибры ориентировано во всех направлениях и рассредоточено по бетону. Таким образом, без армирования на земле грузовики для товарной смеси могли выгружать ее прямо из желоба, что устраняет необходимость в бетононасосах. Безопасность работников также повышается, потому что нет подкрепления, о котором можно споткнуться.

Миллиган говорит, что эти владельцы не указали стальную фибру для увеличения расстояния между стыками; они использовали его, чтобы заменить другие формы армирования для предотвращения трещин. «Расстояние между швами соответствует директиве ACI, требующей, чтобы швы не превышали в 2 1/2 раза толщину плиты, выраженную в футах», — говорит он.Поэтому для этого проекта Бартон Малоу использовал пилу для раннего входа, чтобы разрезать стыки через каждые 21 фут 6 дюймов в обоих направлениях примерно через три часа после завершения отделки.

Гарза говорит, что бетонная смесь для этого проекта включала 540 фунтов портландцемента, водоцементное соотношение 0,54, хорошо рассортированный двухдюймовый крупнозернистый заполнитель с верхним размером и средний водоэмульсионный агент. В результате получился бетон с прочностью на сжатие 4000 фунтов на квадратный дюйм и прочностью на изгиб после трещины 200 фунтов на квадратный дюйм. Гарза говорит, что они работали с инженером и поставщиком готовой смеси, чтобы разработать эту смесь с уменьшенной усадкой.Грубость хорошо отсортированного заполнителя в смеси — единственное, что немного затруднило отделку.

Том Бинковски, главный прораб проекта, говорит, что укладка и стяжка не сложнее, чем для бетона без стальной фибры. Он добавляет, что светоотражающий отвердитель цвета, указанный для этого проекта, из расчета 1 1/2 фунта на квадратный фут, покрыл волокна и облегчил отделку поверхности. В других проектах, по его словам, они часто проводят «роликовый жучок» по свежеотрезанной поверхности, чтобы вдавить крупные агрегаты и волокна, выводя цементную пасту на поверхность для достижения лучшего результата затирки.

Чтобы разместить и закончить этот бетон, Бартон Малоу залил пол секциями площадью 20 000 квадратных футов — примерно 1000 кубических ярдов. Весь бетон был уложен из желобов грузовиков, разровнен лазерной стяжкой, спущен на воду, а затем нанесен светоотражающий цветной отвердитель, распределенный с помощью разбрасывателя материала. Как только финишер мог ходить по свежему бетону, для выполнения первого прохода использовалась машина для чистовой обработки, оснащенная плавающими подушечками, которая распределяла цвет и подготавливала поверхность для наездных затирочных машин, оснащенных плоской теркой, которая должна была сделать следующий проход. .После этого выполнялись затирочные операции для получения желаемого результата затирки.

Можно ли переработать железобетон?

«Нелегко» — это самый распространенный ответ. Картер говорит, что все, что превышает 50 фунтов волокна на ярд бетона, необходимо распилить и вытащить. «Отбойным молотком не справишься». Макфи соглашается: «Если вы забыли проложить ватерлинию под плитой, вам придется пропилить линии траншеи полностью сквозь бетон, а затем разрезать бетон на удобные участки, которые можно будет поднять.”

Никто из опрошенных для этой статьи не знал, как лучше всего снести плиту, потому что они не знали никого, кто это делал. Даже первые применения бетона, армированного стальной фиброй, продолжают работать хорошо, и это хорошо говорит о продукте.

Подробнее о Bekaert Corp

Найдите продукты, контактную информацию и статьи о Bekaert Corp.

Правильно ли вы помещаете в бетон правильное волокно для правильной цели?

Существует множество вариантов, когда речь идет о фибробетоне, и бывает сложно определить правильный тип армирования для каждого случая применения.

В инженерном проектировании существует два типа армирования, которые существенно отличаются друг от друга: Первичная арматура, также известная как конструкционная сталь, предназначена для восприятия нагрузок. Вторичная арматура, обычно называемая «термоусадочной сталью», используется для минимизации эффектов усадки при высыхании, теплового расширения и сжатия.

Важно отметить, что ни сварная проволочная арматура, ни синтетические волокна не могут использоваться для замены первичной арматуры.Однако они оба могут использоваться для вторичного армирования. Кроме того, вторичная арматура не препятствует образованию трещин, но служит для ограничения распространения и ширины раскрытия после их образования.

Правильно спроектированные, построенные и соединенные неармированные бетонные плиты часто не требуют температурного и усадочного армирования. Однако в реальном мире такие условия встречаются редко. Таким образом, практически во всех случаях следует учитывать уменьшение растрескивания, вызванного такими условиями, как закрепление земляного полотна, осадка земляного полотна, усадка при высыхании, тепловое расширение и сжатие.Это вторичное армирование необходимо для сведения к минимуму распространения трещин и раскрытия трещин для таких применений, как плиты на земле, сборные конструкции настила полов из композитной стали, перекрытия плит и тонкостенные перекрытия из сборного железобетона.

Преимущества синтетических волокон

Синтетические волокна имеют много преимуществ по сравнению с армированной сварной проволокой. Для транспортировки, установки и размещения на соответствующей глубине в плите арматуры из сварной проволоки требуется время. Его необходимо размещать между средней и верхней третью плиты, что является громоздкой работой, часто выполняется неправильно и представляет собой серьезную опасность споткнуться.

Более быстрая, менее трудоемкая и безопасная альтернатива — использование легких синтетических волокон, которые диспергированы в самой бетонной смеси. Эти волокна, обычно изготовленные из полипропилена или полиэтилена, смягчают многие формы растрескивания, сводя к минимуму длину и ширину любых возникающих трещин.

Выбор между макроволокном и микроволокном

Микроволокна используются в бетоне для уменьшения трещин пластической усадки. Трещины пластической усадки — это трещины, которые образуются, когда бетон еще пластичен или может быть перемещен.Эти трещины обычно возникают из-за потери влаги на поверхности бетона. Микроволокна также помогают повысить однородность стекающей воды, что помогает при отделке.

Микроволокна бывают двух видов:

• Мононити, родственные отдельным прядям шелка
• Фибриллированные микроволокна, которые больше похожи на сетки, залитые в бетон

Микроволокна могут использоваться для усиления армирования сварной проволоки. Однако их нельзя использовать для замены арматуры сварной проволокой, когда требуются одинаковые характеристики изгиба.

Макроволокна обычно используются для минимизации и / или устранения растрескивания при пластической усадке и усадке при высыхании. Их можно использовать для замены арматуры сварной проволокой и обеспечить равные или лучшие характеристики при правильной дозировке. Макроволокна обладают всеми преимуществами микроволокон, помимо повышенной прочности, прочности на изгиб и устойчивости к ударам и истиранию.

Определение нужного количества арматуры

После выбора подходящего типа волокна необходимо определить правильную дозу. Для микроволокон определить правильную дозировку относительно легко. Для большинства применений моноволокно, такое как SINTA ™ M2219 или SINTA ™ M3019, при дозировке 0.От 5 до 0,75 фунтов на кубический ярд бетона будет достаточно. Для фибриллированных микроволокон, таких как SINTA ™ F19 или SINTA ™ F38, типичная доза составляет от 0,75 до 1,5 фунтов на кубический ярд.

Определить правильную дозировку макроволокон может быть немного сложнее. Это начинается с определения назначения макроволокон для выбранного приложения. Для большинства жилых и коммерческих плит на земле, норма дозировки 3,0 фунта на кубический ярд STRUX® 90/40 или 75/32 будет достаточной для обеспечения защиты от температуры и усадки.Однако, если вы хотите сделать больше, проконсультируйтесь с инженером, который хорошо разбирается в конструкции из фибробетона.

Понимание ACI 544.4 R-18 «Руководство по проектированию с фибробетоном» содержит простые и понятные рекомендации по проектированию армирующего фибробетона в конструкционных и неструктурных областях. Кроме того, ASTM C1609 / C1609M можно использовать для сравнения синтетических волокон и армирования сварной проволокой. Используя эти тесты, STRUX® 90/40, синтетическое макроволокно, добавлялось в бетон в количестве 3 раз.0 фунтов на кубический ярд превышает производительность арматуры сварной проволокой, как показано в таблице ниже, сравнивающей характеристики Re, ₃ . STRUX® 75/32 обеспечивает аналогичную производительность.

Напольные покрытия специального назначения

Некоторые компании, производящие волокна, заявляют, что фибриллированные микроволокна эквивалентны армированию сварной проволокой. Приведенные выше данные показывают, что тип фибриллированного волокна, обычно предлагаемый в качестве эквивалентной замены армированию сварной проволокой, не обеспечивает эквивалентных характеристик.Хотя они действительно предлагают много преимуществ, некоторые из которых невозможны с армированием сварной проволокой; они не являются «равноценной» заменой.

Простота дозировки

Бесплатный калькулятор макросинтетического волокна STRUX® — это инструмент нового поколения, который дает вам возможность выбрать необходимый уровень характеристик для плиты и рекомендует правильную дозировку волокон STRUX® 90/40 в качестве замены сварных арматура для вашего конкретного применения. Просто введите указанную арматуру сварной проволоки, а также прочность на сжатие и толщину плиты.Затем калькулятор генерирует отчет, в котором указывается дозировка, необходимая для достижения желаемой эффективности. Приложение также создает пакет документов для специалиста по дизайну или сотрудника кодекса, в котором показаны расчеты, использованные для определения рекомендуемых доз. Затем приложение производит анализ стоимости синтетических макроволокон STRUX® и армирования сварной проволокой.

Подробнее о бетоне, армированном фиброй.

Фибробетон — Что нужно знать перед покупкой »Canzac

Как показывает практика, волокна небольшого размера обычно используются там, где контроль распространения трещин является наиболее важным соображением при проектировании.Большое количество волокон (количество волокон на кг) позволяет более тонко распределить арматуру из стальных волокон по матрице и, следовательно, лучше контролировать трещины в процессе сушки. С другой стороны, поскольку они демонстрируют лучшее сцепление с матрицей при высоких деформациях и большой ширине трещин, более длинные, сильно деформированные волокна обеспечивают лучшую «прочность» после растрескивания. Однако, в отличие от более коротких волокон, резко уменьшенное количество волокон в более длинном продукте соответственно снижает контроль над начальным распространением трещин.

СВОЙСТВА УСИЛЕНИЯ

Когда стальная фибра добавляется в строительный раствор, портландцементный бетон или огнеупорный бетон, прочность на изгиб композита увеличивается с 25% до 100% — в зависимости от пропорции добавленных волокон и состава смеси. Технология стального волокна фактически превращает хрупкий материал в более пластичный. Катастрофическое разрушение бетона практически исключается, поскольку волокна продолжают поддерживать нагрузку после появления трещин. И хотя измеренные темпы улучшения различаются, бетон, армированный стальным волокном, демонстрирует более высокую прочность на изгиб после трещин, лучшее сопротивление растрескиванию, повышенную усталостную прочность, более высокое сопротивление отслаиванию и более высокую прочность на первые трещины, на рисунке 2 показана прочность бетона на изгиб при армировании с различными пропорциями волокон. .Кроме того, деформированные волокна обеспечивают надежное механическое соединение в матрице бетона, чтобы противостоять выдергиванию. Доступны стальные волокна длиной от 38 мм до 50 мм и соотношением сторон от 40 до 60. Волокна изготавливаются либо деформированными, либо с крючковатым концом и соответствуют ASTM A-820.

ПЛИТЫ НАПОЛЬНОЙ ПЛИТЫ ИЗ СТАЛЬНОГО ВОЛОКНА АРМИРОВАННОГО БЕТОНА (SFRC)

Традиционная практика обычно концентрирует армирование сварной проволочной сеткой в ​​одной плоскости плиты перекрытия.Ткань очень мало способствует укреплению внешних зон, поэтому на стыках и краях часто наблюдается скалывание. Основная функция сварной проволочной сетки — удерживать плиту перекрытия вместе после того, как первые небольшие микротрещины переросли в более крупные трещины. Это служит для поддержания некоторой степени «структурной целостности». Традиционный подход к плитам перекрытия заключается в поддержании «целостности материала» с помощью смесей SFRC. Эта целостность обеспечивается:

• Повышение начальной прочности первой трещины.
• Большое количество волокон, перехватывающих микротрещины и предотвращающих их распространение за счет контроля прочности на разрыв.
• В отличие от арматуры и сварной проволочной сетки, волокна рассредоточены по всей плите для изотропного армирования, поэтому нет слабой плоскости, по которой может проследовать трещина.
• Повышение прочности на изгиб может позволить использовать более тонкую плиту и устранить громоздкую сварную проволочную сетку.
• Будь то легкие коммерческие работы или тяжелое производство, плиты SFRC способны выдержать любую нагрузку.Единственная переменная — это скорость добавления волокна, которая может составлять от 12,5 кг / м3 до 100 кг / м3.

КАК ОНИ ЭКОНОМИЮ ВРЕМЯ И ДЕНЬГИ

Полное устранение армирования стальной тканью, экономия материалов и рабочей силы

• Уменьшите толщину плиты, что снизит затраты на бетон и укладку.
• Возможности большего расстояния между швами. Экономия на затратах на формирование и обслуживание стыков
• Простота конструкции.Более простые соединения и отсутствие ошибок в позиционировании стальной ткани
• Увеличьте скорость строительства. Экономьте время и сокращайте расходы.

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

• Значительно снижен риск растрескивания.
• Края стыков с уменьшенным растрескиванием.
• Более прочные суставы.
• Высокая ударопрочность.
• Повышенная усталостная выносливость.
• Снижение затрат на техническое обслуживание.
• Более длительный срок полезного использования

ТИПОВЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВКЛЮЧАЮТ

Промышленные плиты первого этажа — склады, фабрики, подвесы для самолетов, дороги, мосты, парковочные зоны, взлетно-посадочные полосы, перроны и рулежные дорожки, коммерческие и жилые плиты, сваи, торкрет-бетон, туннели, дамбы и стабилизация.

ПОВЫШЕННАЯ ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Бетон, армированный стальной фиброй, представляет собой литьевой или распыляемый композитный материал, состоящий из гидравлических цементов, мелких или мелких и крупных заполнителей с дискретными стальными волокнами прямоугольного поперечного сечения, случайно распределенными по матрице. Стальные волокна укрепляют бетон, сопротивляясь растрескиванию. Фибробетон имеет более высокую прочность на изгиб, чем неармированный бетон и бетон, армированный сварной проволочной сеткой. Но в отличие от обычного армирования, которое усиливается в одном или, возможно, в двух направлениях, стальные волокна изотропно армируются, значительно улучшая сопротивление бетона растрескиванию, фрагментации, растрескиванию и усталости.Когда неармированная бетонная балка подвергается нагрузке изгибом, ее прогиб увеличивается пропорционально нагрузке до точки, в которой происходит разрушение и балка разваливается. Это показано на рисунке 1. Обратите внимание, что неармированная балка выходит из строя в точке A и прогибается B. Балка, армированная стальным волокном, выдержит большую нагрузку до того, как возникнет трещина в кулаке (точка C). Он также подвергнется значительно большему прогибу, прежде чем балка развалится (точка D). Повышенный прогиб от точки B к точке D представляет собой ударную вязкость, придаваемую армированием волокном.Нагрузка, при которой возникает первая трещина, называется «прочностью первой трещины». Прочность первой трещины обычно пропорциональна количеству волокна в смеси и ее дизайну.

Для объяснения механизма усиления были предложены две теории. Первый предполагает, что по мере того, как расстояние между отдельными волокнами становится ближе, волокна лучше предотвращают распространение микротрещин в матрице. Вторая теория утверждает, что механизм усиления волоконного армирования связан со связью между волокнами и цементом.Было показано, что микротрещины в цементной матрице возникают при очень малых нагрузках. Затем стальные волокна служат небольшими арматурными стержнями, проходящими через трещины. Таким образом, пока связь между волокнами и цементной матрицей остается неповрежденной, стальные волокна могут нести растягивающую нагрузку. Площадь поверхности волокна также является фактором прочности соединения. Прочность сцепления также может быть увеличена за счет использования деформированных волокон, которые доступны в различных размерах.

ДИЗАЙН СМЕСИ ПРОДУКТОВ

Пропорции стальных волокон в смесях обычно находятся в диапазоне от 0.От 2% до 2,0% (от 15 до 150 кг / м3) от объема композита. Ключевые факторы, которые следует учитывать, во многом зависят от рассматриваемого приложения и / или физических свойств, желаемых в готовом проекте. Конструкции смесей с пропорциями волокон выше 60 кг / м3 обычно корректируются с учетом присутствия миллионов армирующих элементов из стальных волокон. Корректировки включают увеличение коэффициента цементирования, уменьшение верхнего размера крупного заполнителя и добавление суперпластификатора. Рекомендуется тестирование прототипа для определения оптимального дизайна для каждого приложения.

преимущества

• Армирование бетона стальными фибрами приводит к получению прочного бетона с высокой прочностью на изгиб и усталостный изгиб, улучшенной стойкостью к истиранию, растрескиванию и ударам.

• Отказ от традиционной арматуры и, в некоторых случаях, уменьшение толщины сечения может способствовать значительному повышению производительности. Стальные волокна могут обеспечить значительную экономию средств наряду с уменьшенным объемом материала, более быстрым строительством и сокращением затрат на рабочую силу.

• Случайное распределение стальных волокон в бетоне гарантирует, что напряжение без трещин будет размещаться по всему бетону. Таким образом, микротрещины перехватываются до того, как они разовьются и ухудшат характеристики бетона.

• Стальная фибра — гораздо более экономичная альтернатива конструкции.

недостатки

• Стальные волокна не будут плавать на поверхности должным образом обработанной плиты, однако плиты, поврежденные дождем, позволяют обнажить как заполнитель, так и волокна, и будут выглядеть как эстетически некачественные при сохранении структурной прочности.

• Волокна могут заменять армирование во всех конструктивных элементах (включая первичное армирование), однако в каждом элементе будет точка, в которой экономия затрат альтернативного волокна и экономия конструкции уменьшатся.

• Необходимо строго контролировать отходы бетона, чтобы свести их к минимуму. Бетонные отходы — это потраченные впустую волокна.

Посмотреть ассортимент

СТАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА ИЛИ СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ ПОДХОДЯЩИЕ СТАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА ДЛЯ ВАШЕГО ПРОЕКТА.

волокон, используемых в качестве вторичного армирования бетонных столешниц

Волокна используются в бетоне по разным причинам, но не все волокна делают одно и то же или имеют одинаковый эффект. Размер, форма, материал и количество используемых волокон оказывают значительное влияние на бетон. Использование неправильного типа волокна или недостаточное его количество может привести к разочарованию и поломке бетонной столешницы.

Волокна обычно добавляются в бетон для контроля усадки (также называемого вторичным армированием; структурное армирование — это первичное армирование).Поскольку бетон схватывается и превращается из рабочей пасты в твердое тело, может происходить пластическая усадка. Это особенно актуально для бетонных плит, подверженных воздействию тепла или ветра. Матрица из волокон помогает стабилизировать влажный бетон и распределять усадочные напряжения, так что большие трещины минимизируются или устраняются.

Волокна часто рекламируются как способные заменить сварную проволочную сетку. Это верно, но только тогда, когда сварная проволочная сетка используется только для контроля пластической усадки. Путаница возникает из-за того, что сварная проволочная сетка также может использоваться в качестве структурной (первичной) арматуры, а синтетические волокна — нет.

Чаще всего используются синтетические волокна, полипропилен или нейлон, но некоторые из них натуральные, например волокна целлюлозы. Ни один из этих волокнистых материалов не является жестким или достаточно прочным, чтобы обеспечить какое-либо существенное усиление при растяжении для бетона без трещин. И они просто слишком сильно растягиваются, чтобы сделать что-нибудь хорошее, когда бетон треснет. После затвердевания бетона эти волокна ничего не вносят (и не могут) оказывать сопротивление внешним структурным растягивающим напряжениям.

Существует класс волокон, которые обеспечивают некоторую устойчивость к внешним структурным растягивающим напряжениям, но они более сложны и обычно не нужны, если вы используете надлежащую стальную первичную арматуру.

** Эта информация относится к столешницам из сборного железобетона, но не к столешницам из GFRC (стекловолокно). В случае GFRC волокна действительно обеспечивают первичное армирование, потому что их очень много, они выровнены в двух измерениях путем прокатки, а в бетоне достаточно полимера, чтобы обеспечить гораздо большую гибкость, чем у обычного бетона. Однако имейте в виду, что GFRC — это система. Вы не можете взять один элемент из GFRC и добавить его к обычным столешницам из сборного железобетона и ожидать, что он передаст свойства GFRC столешницам.Если вы хотите использовать стекловолокно для усиления ваших бетонных столешниц, вы должны следовать системе GFRC от начала до конца; не просто добавляйте в смесь стекловолокно.

Чтобы узнать больше об использовании волокон в качестве армирующих, ознакомьтесь со статьями в нашем блоге:

Структурные стекловолокна AR в GFRC:

Армирование волокном в бетоне | Tetex.com

A BSTRACT

Бетон имеет высокую прочность на сжатие, жесткость, низкую теплопроводность и электрическую проводимость, но ему не хватает прочности на растяжение, изгиб, а также формируемая структура является хрупкой и не прочной.Когда волокна с небольшой длиной штапеля добавляются в бетон, волокна осаждаются через цементный раствор, создавая вторую фазу на границе раздела, делая структуру жесткой и гибкой. Гибкость приводит к поглощению энергии, что приводит к более жесткой системе. Эта вторая фаза делает конструкцию более жесткой, которая действует как амортизирующая зона и предотвращает растрескивание.

1 . ВВЕДЕНИЕ

Бетон — это комбинация разнородных материалов. Как и в бетоне, не используется ни один компонент, поэтому всю конструкцию можно назвать композитной . Когда волокна с небольшой длиной штапеля армируются в структуре бетонной матрицы, волокна осаждаются через раствор цементного раствора, образуя вторую фазу на границе раздела. Этот второй этап делает структуру более жесткой. В случае вибрации или сильных ударов эта вторая фаза будет действовать как амортизирующая зона и предотвращать появление отражающих трещин [1]. Армирование волокнами в строительных материалах появилось много веков назад, и все началось с натуральных волокон. В Древнем Египте около 3000 лет назад глину укрепляли соломой для строительства стен [2].

Бетон имеет высокую прочность на сжатие, но относительно низкую прочность на разрыв. Комбинированное использование обычного бетона и стальных арматурных стержней улучшает прочность на растяжение, но, к сожалению, железобетон имеет высокую проницаемость, которая позволяет проникать воде и другим агрессивным элементам, что приводит к карбонизации и атаке хлорид-ионами, что приводит к проблемам с коррозией. Коррозия стальных стержней фактически является основной причиной ухудшения инфраструктуры [3, 4]. Образовавшаяся бетонная конструкция хрупкая; армирование волокнами делает бетон прочным и гибким.Гибкость приводит к поглощению энергии, что приводит к более жесткой системе. [5].

Согласно Комитету 544 Американского института бетона (ACI) бетон, армированный волокном (FRC), классифицируется по четырем категориям по типу волокнистого материала. Это SFRC для бетона, армированного стальным волокном, GFRC для бетона, армированного стекловолокном, SNFRC для бетона, армированного синтетическим волокном, включая углеродные волокна, и NFRC для бетона, армированного натуральным волокном [6].

2 .ВОЛОКНА КАК УСИЛЕННЫЙ КОМПОНЕНТ В БЕТОНЕ

Несмотря на то, что бетон может иметь множество инновационных конструкций, его можно улучшить за счет эффективного использования армирования волокном. Развитие бетона, армированного фиброй, теперь обеспечило надежное решение многих проблем, с которыми сталкиваются традиционные технологии производства бетона.

Хоссейн Сарбаз [7] и др. Изучили свойства смесей песка и натурального волокна для дорожного строительства и заявили, что в последнее десятилетие возобновился интерес к натуральному волокну как заменителю стекла, мотивированный потенциальными преимуществами веса. экономия, более низкая цена на сырье и «термическая переработка» или экологические преимущества использования возобновляемых ресурсов.С другой стороны, у натуральных волокон есть свои недостатки, и их необходимо решить, чтобы они могли конкурировать со стеклом. Натуральные волокна имеют меньшую прочность и меньшую прочность, чем стекловолокно. Однако недавно разработанные средства обработки волокон значительно улучшили эти свойства. Чтобы понять, как следует обращаться с волокнами, необходимо более внимательно изучить их.

Д. Алмейда [8] и др. Изучили использование натуральных волокон в качестве арматуры в цементных композитах и ​​заявили, что растительный мир полон примеров, когда клетки или группы клеток «спроектированы» для обеспечения прочности и жесткости.Экономное использование ресурсов привело к оптимизации функций ячеек. Целлюлоза — это природный полимер с высокой прочностью и жесткостью на вес, и он является строительным материалом для длинных волокнистых ячеек. Эти клетки можно найти в стебле, листьях или семенах растений. Ниже описаны несколько успешных результатов эволюции, поэтому, если использовать надлежащую технику извлечения волокна, можно получить ценные волокна, а также фермеры получат некоторый доход от отходов.

Натуральные волокна обладают многими преимуществами, такими как низкий удельный вес, что приводит к более высокой удельной прочности, это возобновляемый ресурс; производство требует мало энергии, натуральные волокна обладают хорошими теплоизоляционными и теплоизоляционными свойствами.Производится с небольшими инвестициями при низкой стоимости

Недостатки натуральных волокон — это более низкие прочностные свойства, непостоянное качество, влагопоглощение вызывает разбухание волокон, более низкая долговечность, обработка волокон может улучшить это, плохая огнестойкость, колебания цен в зависимости от урожая

M.Y. Гудиявар [9] и др. Изучили применение искусственных волокон в армировании бетона и пришли к выводу, что выбор искусственных волокон варьируется от синтетических органических материалов, таких как полипропилен или углерод, до синтетических неорганических материалов, таких как сталь или стекло.В настоящее время товарная продукция армируется стальными, стеклянными, полиэфирными и полипропиленовыми волокнами. Выбор типа волокон определяется такими свойствами волокон, как диаметр, удельный вес, модуль Юнга, предел прочности на разрыв и т. Д., А также степень влияния этих волокон на свойства цементной матрицы.

Правильное смачивание искусственных волокон затруднено. Высокие температуры также могут вызвать нежелательные изменения поверхности волокна или даже разрушить волокна. Тем не менее, низкая цена, разумные температуры обработки и возможность вторичной переработки являются причиной растущего интереса к полипропилену.Однако немодифицированный полипропилен не будет иметь надлежащего сцепления с волокнами только за счет приложения усилий уплотнения. Механические свойства практически не улучшаются; волокна просто действуют как наполнитель.

Синтетические полимерные волокна получают из органических полимеров и включают акрил, арамид, нейлон, полиэстер и полипропилен. Наиболее распространенными формами этих волокон являются гладкие моноволокна, скрученные, фибриллированные и трехмерные. Они имеют низкий модуль упругости, химически более инертны, чем другие типы волокон, и почти не подвержены коррозии в щелочной матрице цементации.Полипропиленовые и полиэфирные волокна имеют гидрофобную поверхность.

Indrajit Patel [10, 11] и др. Изучили основные свойства бетона, армированного волокнами, и заявили, что использование этих волокон в качестве арматуры снижает проницаемость, просачивание воды, удерживает вместе мелкие заполнители, улучшает прочность бетона на сжатие и растяжение, улучшает Устойчивость к истиранию на 40%, что способствует увеличению срока службы пешеходных дорожек, дорог и промышленных полов.

Искусственные волокна плохо сцепляются с бетоном, и для улучшения этой специальной обработки требуется.Стоимость искусственных волокон, специально разработанных для армирования, будет выше. Полиэстер нестабилен при уровне pH выше 10, когда температура бетона поднимается выше 60o по Цельсию. Во время гидратации и схватывания образуется щелочь, которая разрушает небольшое количество искусственных волокон, таких как полиэстер. Искусственные волокна не экологичны; переработка — утомительная работа.

3 . РОЛЬ ВОЛОКНА КАК АРМИРОВАННЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Бетон хрупкий, Бетон не обладает прочностью и пластичностью, Бетон имеет ограниченную прочность на изгиб / разрыв.Бетон имеет более низкую стойкость к истиранию и износу. Бетон не защищает стальную арматуру от проницаемости. Бетону свойственны микротрещины и их распространение. Бетоны обладают ограниченной ударопрочностью [12].

Как натуральные, так и искусственные волокна, используемые в качестве арматуры, могут решить проблемы, связанные с бетоном. Натуральные волокна широко доступны в природе и могут использоваться для усиления полимеров с целью получения легких и прочных материалов. Для армирования бетона используются такие волокна, как банановое волокно, кокосовое волокно, кенаф, конопля, лен, бамбук, джут, полиэстер, полипропилен, стекло и т.д. прочность на изгиб и удар [13].

Неотъемлемыми преимуществами армирующих волокон, внедренных в бетон, являются уменьшение образования трещин, уменьшение проникновения воды, улучшение сопротивления истиранию, улучшение ударной вязкости, улучшение прочности на изгиб и сжатие, а также множество следующих преимуществ.

Санджай Кала [14] изучил влияние вторичных армирующих синтетических волокон на бетон, торкретбетон и строительные растворы и заявил, что; склонность бетона к растрескиванию была принята как его естественная характеристика.Трещины возникают в бетоне, когда напряжение в бетоне превышает прочность бетона в данный конкретный момент. Повышение структурной прочности бетона позволяет выдерживать нагрузки от внешних сил. Волокна действуют как внутренняя опорная система, способствуя удержанию однородной бетонной смеси. Волокна, случайно ориентированные в бетонной матрице, обеспечивают уникальный механизм перекрытия, благодаря которому образующиеся внутренние трещины перекрываются и перекрываются волокном прямо на микроуровне.Более высокая вероятность появления трещин и волокон способствует достижению оптимальной долговременной целостности бетона на протяжении всего срока его службы. Параметры волокна, которые регулируют действие по борьбе с трещинами и ингибированию разрушения, включают большую площадь волокна, высокую прочность связи, сбалансированную прочность волокна на выдергивание и разрыв, высокое соотношение сторон волокна (L / D).

Волокна также действуют как внутренняя опорная система, удерживая более однородную бетонную смесь. Волокна препятствуют естественной сегрегации и осаждению компонентов бетона.Внутренняя поддерживающая система, обеспечиваемая волокном, приводит к более равномерному истечению, поскольку вода в смеси не вытесняется и быстро выталкивается на поверхность за счет движения компонентов бетона вниз.

Обычный бетон при продолжительной нагрузке обнаруживает хрупкое разрушение. FRC, с другой стороны, демонстрирует лучшие пластические характеристики и, как было установлено, выдерживает большую нагрузку после пика перед хрупким разрушением. Таким образом, проницаемость бетона снижается за счет уменьшения образования пластических трещин, что дополнительно снижает просачивание воды.

Устойчивость к истиранию достигается, когда поверхность бетона покрыта пастой однородного качества. Волокна вносят свой вклад в развитие этой качественной пасты, способствуя уменьшению усадки пластика и контролю трещин пластической усадки. Дорожные покрытия из фибробетона могут выдерживать больший износ и постоянное истирание, чем тротуары из неармированного волокном бетона, что продлевает их срок службы.

Фибра придает бетону столь необходимый модуль упругости во время циклов замерзания и оттаивания, тем самым уменьшая повреждения.Было обнаружено, что при воздействии замораживания и оттаивания долговечность бетона снижается одновременно с потерей его прочности, но на его ударную вязкость влияет присутствие волокон. Высокое содержание длинных волокон обеспечивает эффект сохранения ударной вязкости.

1. D. Jothi [15] изучал применение фибробетона в конструкциях и заявил, что, хотя бетон имеет прочность, но он хрупкий, прочность на первую трещину характеризует поведение фибробетона до начала растрескивания в матрицу, а показатели ударной вязкости характеризуют ударную вязкость после заданных прогибов в конечной точке.Коэффициенты остаточной прочности, которые выводятся непосредственно из показателей вязкости, характеризуют уровень прочности, сохраняющейся после первой трещины, просто выражая среднюю нагрузку после трещины в течение определенного интервала прогиба в виде процента от нагрузки при первой трещине. Важность каждого из них зависит от характера предлагаемого применения и требуемого уровня эксплуатационной пригодности с точки зрения растрескивания и прогиба. Когда фронт распространяющейся трещины сталкивается с массивом полимерных волокон, однородный рост будет нарушен, поскольку фронт проникает между волокнами, и требуется дополнительная работа разрушения для преодоления барьерного эффекта, поскольку глубина проникновения увеличивается, мостиковая сила быстро возрастает и, в конечном итоге, волокна выйдут из строя из-за выдергивания или разрыва волокна.Из-за уменьшения сопротивления разрушению фронт трещины будет прыгать вперед до тех пор, пока движущая сила роста трещины не снизится до критического значения, чтобы остановить продвигающуюся трещину.

Волокна улучшают сцепление между частицами за счет увеличения площади поверхности за счет длины и размеров волокна. Эта когезия снижает неоднородность бетонной смеси, тем самым повышая текучесть бетона. Следовательно, пользователь получает выгоду за счет улучшенной адгезии и меньшей потери смеси при отскоке.

Долговечность бетона повышается за счет использования качественной конструкции смесей и армирования волокном. Уникальное преимущество армирования волокном, заключающееся в уменьшении усадочных трещин, пластической осадке, равномерном просачивании, уменьшенном образовании пластических трещин, повышенном сопротивлении истиранию, уменьшенной миграции воды, добавленной ударной вязкости и остаточной прочности после трещин, синергетически сочетаются, позволяя бетону развить оптимальную долговечность и долговечность. честность.

Одним из важных атрибутов FRC является повышение усталостной прочности по сравнению с обычным бетоном.Прочность на изгиб определяется как максимальное усталостное напряжение при изгибе, при котором балка может выдержать два миллиона циклов необратимой усталостной нагрузки. Во многих областях применения, особенно в покрытиях мостовых и настилов мостов, покрытий на полную глубину и промышленных полов, а также в морских сооружениях, усталостная прочность на изгиб и предел выносливости являются важными проектными параметрами, главным образом потому, что эти конструкции подвергаются циклам усталостной нагрузки. Предел выносливости бетона определяется как усталостное напряжение при изгибе, при котором балка может выдержать два миллиона циклов необратимой усталостной нагрузки, выраженное в процентах от модуля разрушения простого бетона.Прочность с использованием тех же основных пропорций смеси, усталостная прочность при изгибе, определенная с помощью волокон, показывает, что предел выносливости для двух миллионов циклов увеличился на 15–18 процентов.

Стальная фибра функционирует только после появления трещин в бетоне, ее функция заключается в замедлении распространения усадочных трещин с поверхности на плиту. Волокна предотвращают возникновение трещин в раннем возрасте и, таким образом, полностью предотвращают возникновение проблемы распространения трещин и разрушения.Волокна с высокой прочностью на разрыв создают более плотное сцепление с заполнителем в трещинах и усадочных соединениях, что увеличивает несущую способность и обеспечивает более стабильную передачу напряжений.

4 . СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

М.К. Гоял [16] изучил волокна в бетоне и объяснил методы использования волокон в качестве арматуры. В зависимости от объема работы или характера возводимой конструкции ее можно использовать. Эти волокна можно использовать для различных применений, таких как тонкая штукатурка, грубая штукатурка, бетон, тротуары и полы.Изменяется только количество используемых волокон, а также их длина. Волокна можно использовать по-разному, например, смешивание вручную, смешивание на месте с использованием автоматического миксера. Для гидроизоляции используется 3-миллиметровое волокно из расчета 40 г / л водонепроницаемой эмульсии. Для тонкой штукатурки, фибра 4,8 мм с соотношением 100 г / 50 кг цемента. Для грубой штукатурки используется фибра толщиной 6 мм с соотношением 125 г / 50 кг цемента.

Для бетонной смеси используется фибра толщиной 12 мм с соотношением 900 г / м3.Для напольных покрытий

используется волокно диаметром 24 мм с плотностью 600-1800 г / м3. Способы использования волокон

в качестве армирования просты и легки. В зависимости от объема работы или характера возводимой конструкции ее можно использовать.

4 .1 Ручное перемешивание

При ручном перемешивании сначала необходимое количество волокон смешивается с водой, непрерывное перемешивание поможет разделить волокна друг от друга.Прежде чем заливать эту воду в бетон, нужно увидеть, что волокна отделились друг от друга, теперь немедленно используйте эту воду для смешивания в сухом растворе. Вода, в которой диспергированы волокна, используется для приготовления бетонного депо.

Для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать метод двойного депо вместо метода одиночного депо, потому что при изготовлении небольших бетонных депо волокно, используемое для армирования, легко отделяется и дает наилучшие результаты.

4 .2 Автобетоносмеситель

При использовании фибры на больших площадях обычно для приготовления бетона используются автобетоносмесители. В этой процедуре возьмите 5-10 литров воды в сосуд миксера и поместите необходимое количество волокон в роторный барабан, затем добавьте все остальные ингредиенты, такие как песок, гравий и цемент, и взбейте до получения однородного бетона, который готов к использованию.

4. 3 Завод по производству готовых смесей

Эти типы заводов используются для массового строительства, здесь изначально волокна диспергированы в воде, но размер партии довольно большой.Эта вода автоматически переливается через водяной насос в камеру смесителя для приготовления бетона. После того, как этот бетон подготовлен на заводе RMC, гомогенный бетон, армированный фиброй, транспортируется на площадку тяжелыми грузовиками с вращающимся барабаном.

5 . ХАРАКТЕРИСТИКА АРМИРОВАННОГО БЕТОНА

Эллен Лаки [17] определила и выбрала стандарты испытаний композитов. Разработка стандартов проектирования является критической необходимостью для расширения использования бетонных композитов.Одним из аспектов разработки стандарта проектирования является необходимость выявления, выбора и разработки соответствующих стандартов тестирования. Необходимо проверить несколько характеристик фибробетона. Некоторые из них — это испытание на оседание, время схватывания бетона, прочность бетона, предел прочности на разрыв, прочность на сжатие, прочность бетона на изгиб, поглощение влаги. Эти методы испытаний заключаются в следующем.

5 .1 Тест на просадку

1. M.Шетти [18] в своей книге под названием «Технология бетона объяснил соответствующий метод тестирования. В соответствии с ASTM C 143 будет проведен стандартный метод испытаний на оседание бетона. Испытание на осадку будет выполнено для проверки удобоукладываемости и консистенции свежего бетона с волокнами. Образец для испытаний должен быть сформирован в форме из металлического адгезива, легко прикрепляемого цементной пастой, в форме боковой поверхности усеченного конуса с диаметром основания 20 см, диаметром вершины 10 см и высотой 30 см.Основание и верхняя часть должны быть открытыми, параллельными друг другу и перпендикулярными оси конуса. Форма должна быть снабжена ножками и ручками. Требуется подбивочный стержень из круглой прямой стали диаметром 5/8 дюйма и длиной примерно 24 дюйма. Форма будет немедленно удалена с бетона, осторожно подняв ее в вертикальном направлении. Осадка будет немедленно измерена путем определения разницы между высотой формы и высотой над исходным центром.

5 .2 Время схватывания

В соответствии с ASTM 403 будет применяться стандартный метод испытаний для определения времени схватывания бетона. Этот тест будет проводиться с использованием иглы Вика. В этом тесте игла будет пытаться проникнуть в бетонную форму. Время, когда игла перестает проникать, дает время начального схватывания. Время схватывания не менее 30 минут, окончательное время схватывания не более 10 часов [18].

5 .3 Прочность

В соответствии с ASTM C 666 будет применяться стандартный метод испытаний на прочность бетона. Этот тест будет проводиться на аппарате Ле Шартелье. Целью этого испытания будет выяснить, существует ли опасность разрушения, расширения или сжатия цементно-бетонной конструкции, что приведет к деформации или растрескиванию конструкции. Неаэрированный обыкновенный, быстротвердеющий и низкотемпературный цемент не должен иметь расширение более 10 мм или после аэрации оно должно составлять 5 мм [18].

5 .4 Прочность на разрыв при растяжении

Согласно стандарту ASTM C 496 испытание на прочность на разрыв при растяжении будет выполнено с использованием цилиндрических образцов. При определении модуля разрыва балочным образцом верхняя часть образца находится в состоянии сжатия, а нижняя часть — в состоянии растяжения. При испытании на растяжение при разделении образец находится под напряжением, поэтому он дает лучшее представление о прочности бетона на растяжение.Аппаратура Помимо обычной испытательной машины, для проведения испытания необходимы дополнительная опорная штанга или пластина и опорные полосы из фанеры. Образцы точно такие же, как и при испытаниях на сжатие. При испытании на каждом образце проводят диаметральные линии и точно измеряют диаметр. Одна из фанерных полос должна быть отцентрирована по центру нижнего опорного блока. Образец размещают на фанерной ленте. Вторую полосу фанеры помещают продольно на цилиндр с центром на линиях, отмеченных на концах цилиндра.Нагрузка будет прилагаться непрерывно и без толчков с постоянной скоростью в диапазоне от 100 до 200 фунтов на квадратный дюйм / мин при расщеплении растягивающего напряжения до разрушения образца. Максимальная приложенная нагрузка, указанная машиной при разрушении, регистрируется вместе с типом разрушения и внешним видом бетона. Используемая пропорция составляет 1: 2: 4. Брикеты будут испытаны на прочность на разрыв на 28-й день после формирования брикета. По стандарту готовятся три формы и берется среднее значение [18].

5 .5 Прочность на сжатие

В соответствии с TS EN 12390-3 Будет выполнено стандартное испытание на прочность на сжатие. Самым важным свойством бетона является прочность на сжатие, которая определяется путем нагружения правильно отформованных и затвердевших образцов в соответствии со стандартами. Испытательная машина может быть любого типа достаточной мощности, которая обеспечит требуемую скорость загрузки. В соответствии со стандартами будут подготовлены кубические формы 15x15x15 см.Для каждой смеси или предполагаемого возраста необходимо подготовить по три образца. В конце 28-го дня кубические образцы готовы для испытания на сжатие [18].

5 ,6 Прочность на изгиб

В соответствии с TS EN 12390-5 выполняется стандартное испытание на прочность на изгиб. Это можно определить, используя простую балку с нагрузкой в ​​центральной точке или нагрузкой в ​​третьей точке. При нагружении в центральной точке максимальная сила натяжения будет сосредоточена в одной точке.Загрузочная машина с достаточной грузоподъемностью и несущие блоки являются необходимым оборудованием для проведения испытания. Будут подготовлены и обработаны кубические формы 15x15x75 см [18].

5 .7 Поглощение влаги

Согласно D 6489-99 [2000] будет выполнено стандартное влагопоглощение бетона. Бетонный куб хранится в духовке; Чтобы влага, присутствующая в бетонном кубе, испарилась, высушенный в печи куб будет выдержан в воде в течение 24 часов.Затем количество воды, поглощенной бетоном, будет обнаружено путем взвешивания блока [18].

6 . ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛОКНА АРМИРОВАНИЯ

Брюс Перри [19,20] изучил эффективное использование различных волокон в бетонных конструкциях и предложил различные применения, такие как бетонные конструкции, гидроизоляция, такие как верхний резервуар для воды, плотины, гидроизоляция террас, штукатурка и т. Д. шорткрет и сборные материалы, такие как трубы, плитки из пустотелых блоков и тротуарные блоки.Технические применения этих волокон объясняются ниже.

6. 1 Несущие бетонные конструкции

Фибробетон используется в различных областях, таких как плиты, балки, колонны, дороги, мосты, взлетно-посадочные полосы и т. Д. структура должна быть устойчивой к растрескиванию, механика за этим показана без деформации волокон, превышающей допустимую деформацию, но в случае кривой с волокнами деформация не превышает деформационную способность, поэтому образование трещин не происходит.В несущих конструкциях стель предотвращает образование трещин в середине плиты. Стальная арматура никогда не бывает на верхних 50 мм бетонной плиты, поэтому очевидно, что всегда существует вероятность образования первоначальной микротрещины. Когда волокна используются в качестве армирующего материала, они в первую очередь помогают предотвратить образование трещин. Волокна равномерно распределены в бетонной конструкции и предотвращают растрескивание, иногда даже армирование волокном способно устранить дорогостоящую стальную арматуру на наземных конструкциях, таких как тротуары, опалубки, PCC, Trimix и т. Д.Использование волокон помогает улучшить пластичность бетона при циклических нагрузках. Армирование фиброй увеличивает сопротивление сдвигу в бетоне, особенно в стыках колонн балок; Армирование волокном также помогает лучше закрепить арматурный стержень, пересекающий стык колонны балки. Использование волокон в стыке колонн балки увеличивает пластичность, тем самым повышая защиту от разрушения. В сейсмических зонах волокно может добавлять дополнительную обычную боковую арматуру, а также улучшает эластичность бетона, снижает сегрегацию и просачивание.

6. 2 Водоудерживающие конструкции

Волоконное армирование успешно применяется в водоудерживающих конструкциях и гидроизоляции. Использование различных волокон в гидроизоляции делает бетонную структуру, стены, поверхность связной и менее пористой. Волокна также уменьшают усадочные трещины и дефекты, уменьшая глубину проникновения воды и сохраняя структуру. Различные применения армирования волокном — это верхний резервуар для воды, водонепроницаемость кирпичного коба, что делает террасу здания водонепроницаемой.Эти конструкции предпочтительны в современных зданиях, где террасные сады поддерживаются в бетонных джунглях, и в больших городах, где нет земли для плантаций.

6. 3 Штукатурка и торкретирование

Волокна также используются при штукатурных работах. Различные виды штукатурки включают внутреннюю штукатурку, внешнюю штукатурку, штукатурку Paris, декоративные сборные панели, готовую штукатурку и т. Д. Использование волокон в штукатурке дает много преимуществ, таких как снижение потерь отскока, что напрямую ведет к экономии стоимости материала.Это также снижает водопоглощение и проникновение воды через штукатурку и, в конечном итоге, через стены. Это напрямую снизит влажность стен, тем самым уменьшив стоимость перекраски, волокна также улучшат сопротивление разрушению стены. Наружная штукатурка: после использования волокон очень необходимо проверить водонепроницаемость. Армирование фиброй при штукатурных работах повышает прочность раствора. Это также помогает контролировать распространение трещин при вырезании канавок для прокладки кабелепровода.Армирование волокном уменьшает некрасивые усадочные трещины в стене, а также улучшает контур поверхности. Армирование волокном также увеличивает скорость работы за счет уменьшения потерь при отскоке. Из-за волокон в растворе можно нанести более толстый слой, таким образом, работа может быть покрыта быстро. Волокна также способствуют падению бетона или раствора, поэтому доработка не требуется. Волокно также улучшает внешний вид оштукатуренной поверхности.

6. 4 Сборный железобетон

В настоящее время в современном строительстве используются различные сборные железобетонные материалы, такие как цементные трубы, пустотелые блоки, тротуарные блоки, сборные мосты и т. Д.Во всех этих применениях волокна используются в значительной степени для улучшения механических свойств.

A cЗнание

Авторы выражают искреннюю благодарность DKTE’S TIFACCORE в техническом текстиле.

Re f e r e n ces

1. Деррик Д. Стокс, Влияние прочности матрицы на поведение композитных трещин, Университет Пенсильвании, Университет

, 09 августа

2.М. Малеке, Ф. Я. Белал, С.М. Сапуан «Исследование механических свойств псевдостебельного бананового волокна, армированного эпоксидным композитом», октябрь 2007 г. Арабский научно-технический журнал, том 32.

3. Д. Халл и В. Клайн, «Введение в композитные материалы», опубликовано Syndicate of the

University of Cambridge, 1996, ISBN: 0-521-381908.

4. А. Р. Хоррок и С. К. Ананд, «Справочник по техническому текстилю», опубликованный издательством Wood Head

Publishing Ltd, Кембридж, Англия, 2000 г., ISBN № 185573-385

5.Флавио де Андраде Силва, Барзин Мобашер, Ромильдо Диас де Толедо Фил, «Достижения в области цементных композитов на основе натурального волокна: материал для устойчивой строительной индустрии» 4-й Коллоквиум по текстильным армированным конструкциям

6. Эдуардо Марсело Безерра, Ана Паула Хоаким, д-р. , Холмер Савастано, «Некоторые свойства волокнисто-цементных композитов

с выбранными волокнами», Бразилия

7. Хоссейн Сарбаз и Хоссейн Гиассиан, «Свойства смесей песка и натурального волокна для дороги

Строительство», Иранский университет науки и Технологии

8.Д. Алмейда и Мело Филью, «Использование Curaua в качестве арматуры в цементных композитах», Civil

Инженерный факультет, Федеральный университет ду Рип-де-Жаннерио, Бразилия

9. M.Y. Гудиявар и В. Махаджан, «Применение волокон в бетоне, армированном волокном»

www.fibre2fashion.com

10. Индраджит Патель и С.Д. Модера, «Изучение основных свойств армированного волокном бетона с большим объемом летучей золы» Журнал инженерных исследований и студия

11.http: //www.rcom/html/business/recron_3s.html

12. Роберт Р. Франк, «Луб и другие растительные волокна», издано Woodhead Publishing Ltd

, Кембридж, Великобритания. ISBN 1-85573-684-5

13. Сабит Аданур, «Справочник по промышленному текстилю Wellington Shears», опубликованный издательством Technomic

Publishing Company в 1995 году, ISBN №1-56676-340-1

14. Санджай Кала, «Синтетические волокна для вторичного армирования для бетона, торкретбетона и строительных растворов», www.Constructionfibcom

15. Д. Джоти, «Применение метода фибробетона для армирования в гражданском строительстве», African

Research Review, Том 2 (4) сентябрь 2008 г. (стр. 157-172)

16. М.К. Гоял, «Волокна в бетоне», Индийский журнал по бетону, март 2003 г., стр. № 942.

17. Эллен Лэки «Идентификация, выбор и разработка стандартов испытаний композитов»,

Университет Миссисипи

18. М.С. Шетти, « Concrete Technology », изданная Chand and Company Ltd, Нью-Дели

19.Брюс Перри, «Эффективное использование полипропиленовых волокон в бетоне», семинар группы инженерных служб, ноябрь 2004 г.

20. fiberconcretematerialscompany.com

Эта статья была первоначально опубликована по адресу: http://www.technicaltextile.net /articles/construction-textiles/detail.aspx?articleid=4556

Бетон, армированный волокном — пластик, сталь и поли

Hanson Fibrecrete

Ассортимент фибробетона

Hanson Fibrecrete — это серия бетона, армированного фиброй.Он основан на технологии волокна, добавляемой на бетонном заводе для улучшения характеристик и долговечности бетона. Hanson Fibrecrete доступен на всех наших стационарных и мобильных заводах.

Бетон, армированный пластиковыми волокнами (конструкционный)

Конструкционные волокна (пластик) производятся из высокопрочного высокомодульного синтетического пластика. Они предназначены для замены сварной сетки и легкой арматуры.

Предлагаемые области применения

• Подвесные полы и элементы крыши
• Крупномасштабные промышленные полы
• Легкие применения
• Архитектурно чувствительные здания
• Сложные геометрические элементы

Преимущества бетона, армированного пластиковым волокном,

Снижение общей стоимости строительства

• сталь
• Сокращение времени ручной обработки и укладки (без стального крепления)
• Повышенный контроль трещин
• Отсутствие связанных с коррозией проблем
• Устраняет проблемы, связанные с правильным размещением арматуры и правильным покрытием
• Сниженный вес конструкции (подвесные плиты / элементы крыши)

Сталь, армированная бетоном (конструкционная)

Конструкционная фибра (сталь) производится различных классов, деформаций и размеров, чтобы соответствовать большинству бетонных полов.

Предлагаемые области применения

• Промышленное мощение с интенсивным движением (склада металлолома)
• Промышленные опорные плиты для грунта
• Бесстыковые опорные плиты на сваях
• Подвесные плиты на сваях
• Непроницаемые бетонные плиты

из бетона

Снижение общей стоимости строительства по сравнению со сталью

_{ПРИМЕЧАНИЕ: Где пластиковые или стальные волокна используются в качестве частичной или полной замены обычной стальной арматуры, мы рекомендуем проконсультироваться с проектировщиком конструкций.}

Бетон, армированный полипропиленовым волокном (неструктурный)

примеси, они классифицируются как добавка.Их можно добавлять практически во все обычные бетонные смеси. Бетонные смеси, содержащие волокна, соответствуют действующим европейским и британским стандартам и не требуют дополнительных критериев спецификации.

Предлагаемые области применения

• Бетонные плиты / внешнее покрытие
• Глубокие секции> 500 мм
• Ленточные опоры и фундаменты
• Бетонные элементы с большим соотношением длины к ширине (например, дорожки / выступы), большая часть бетона будет иметь волокно армированный

Преимущества бетона, армированного полипропиленовым волокном

• Пониженная усадка (меньший потенциал трещин)
• Повышенная устойчивость к повреждению от замораживания и оттаивания при использовании с обычным воздухововлекающим агентом
• Пониженная вероятность образования трещин при осадке
• Сниженный риск расслоения
• Повышенная износостойкость поверхности

_{Преимущества при условии хорошей практики бетонирования (укладка, отделка и отверждение).}