Фибробетоны

К фибробетонам, или дисперсно-армированным бетонам, принадлежит группа композиционных материалов, включающих короткие отрезки различных волокон (фибры) в цементной матрице. В качестве фибры могут служить различные типы волокон из стали, стекла, синтетических материалов, асбеста, углерода и др.
Дискретное армирование цементного камня волокнами позволяет существенно повысить его удельную прочность, в особенности на растяжение и изгиб, трещиностойкость, стойкость к ударным и вибрационным влияниям, сопротивлению истиранию и др. Применение фибробетона позволяет:
реализовать эффективные конструктивные решения, например, тонкостенные конструкции без стержневой или сетчатой распределительной арматуры;
снизить трудозатраты на арматурные работы и повысить степень механизации и автоматизации производства армированных конструкций;
открывает возможность применения новых, более производительных приемов формования армированных конструкций, например, пневмонабрызг, роликовое формование и др. Волокна повышают несущую способность матрицы. В результате различия между значениями модулей упругости армирующих волокон и матрицы осуществляется передача нагрузки в контактной зоне через матрицу к волокну.


Сталефибробетоны. Наиболее распространены фибробето-ны на портландцементе, армированные стальным волокном - сталефибробетоны. Стальное волокно обычно представлено отрезками проволоки, в том числе из отработанных канатов. Фибры могут иметь различное поперечное сечение - круглое, овальное и др. размерами от 0,2 до 1,6 мм и длину от 10 до 160 мм. Поверхность фибр может быть профилированной, обработанной травлением и как исключение, гладкой. Количество вводимых в бетон фибр в большинстве случаев колеблется от 0,5 до 2% по объему. Введение в бетон стальных фибр в количестве 1-1,5% по объему увеличивает его прочность на растяжение до 100 %, прочность на изгиб на 150-200%, прочность на сжатие повышается на 10-25%.
За счет более высокой трещиностойкости сталефибробетон обладает повышенной в 1,5-2 раза морозо-, жаро- и огнестойкостью, водонепроницаемостью. Ценными качествами сталефибро-бетона являются повышенная износостойкость, ударная и динамическая стойкость. Так, износостойкость сталефибробетона увеличивается на 30-50%, а сопротивление удару в 10-12 раз.
Использование сталефибробетона перспективно как в сборных, так и в монолитных конструкциях: дорожных и аэродромных покрытиях, торкретных слоях для облицовки шахт тоннелей и огнезащитных футеровок, тонкостенных и ребристых плитах покрытий, элементах оболочек, свай, шпал и др.
Эффективность применения сталефибробетонных конструкций может быть достигнута за счет уменьшения трудозатрат на арматурные работы, сокращения расхода стали и бетона за счет уменьшения толщины конструкций, совмещения технологических операций приготовления бетонной смеси и армирования, увеличения долговечности конструкций и снижения затрат на текущий ремонт.
При значительных пролетах и нагрузках в конструкциях целесообразно объединение фибрового и стержневого армирования, те. применение комбинированного армирования.
Введение стальных волокон в бетонную смесь представляет определенные технологические трудности, что связано с комкованием, образованием «ежей», сложностью надлежащего уплотнения материала. Фибру вводят в предварительно перемешанную смесь цемента, воды и заполнителя или смешивают сначала заполнители и волокна, а затем добавляют цемент и воду. Для приготовления фибробетона используют также смесители с пульсирующим воздействием на смесь и другие специальные смесители.
Стальными, как и неметаллическими, волокнами армируют, как правило, мелкозернистые бетоны или цементный камень. Дисперсное армирование эффективно предотвращает развитие волосяных трещин только при расстоянии между волокнами не более 10-12мм. Для расчета коэффициента расстояния между волокнами (5) для дисперсно-армированных композитов предложен ряд формул.


Стеклофибробетоны. Наряду со сталефибробетоном в строительстве имеется положительный опыт применения стекло-фибробетонов (стеклоцементов), позволяющих дополнительно существенно снизить массу конструкций. Их получение основано на включении в цементное тесто или цементно-песчаный раствор щелочестойкого волокна в количестве до 5% по массе. Прочность на растяжение и изгиб армированного стеклом раствора превышает прочность неармированного раствора в 2-3 раза даже после 10 лет воздушного хранения. Максимальная деформация от предельного растягивающего усилия у стеклоармированного раствора в 10 раз больше, чем для неармированного.
Материалы этой группы получают с применением как гидравлических (портландцемента и его разновидностей, глиноземистого цемента), так и воздушных вяжущих (гипса, каустического магнезита). Армирующими материалами служат тросы и жгуты, свитые из тонких стеклянных нитей, сетки из бесщелочного стекловолокна. Применяют также волокно, полученное вытягиванием из базальтового расплава.
В композициях на основе минеральных вяжущих, армированных стеклянной арматурой, удачно сочетаются свойства исходных компонентов и достигается высокая прочность и долговечность. Удельная прочность стеклоцемента в 1,5 раза выше удельной прочности стали А-1, а плотность ниже плотности алюминиевых сплавов в 1,5-2 раза. Относительные деформации стеклоцемента в момент образования микротрещин в матрице в 30-60 раз выше чем у железобетона. Использование стеклоцементных композиций вместо железобетона позволяет снизить массу конструкций в 8 - 10 раз и сократить расход цемента в 2-4 раза.
Свойства стекловолокна зависят от химического состава стекла и способа его получения. По химическому составу стеклянные волокна делят натри группы: бесщелочные (содержание щелочных оксидов не более 1-2% по массе), малощелочные (от 2 до 10%) и щелочные (более 10% по массе щелочных оксидов. Прочность при растяжении стекловолокна намного выше прочности массивного стекла, что объясняется его меньшей неоднородностью, наличием упрочненного поверхностного слоя. Увеличение прочности с уменьшением диаметра волокон (рис. 8.19) объясняется меньшими температурными градиентами, возникающими при охлаждении стекла и соответственно меньшей интенсивностью образования трещин.
Средняя прочность элементарного стекловолокна составляет 3500 МПа. Атмосферная влага уменьшает прочность стекла. После нескольких месяцев хранения прочность стекловолокон уменьшается на 10-15% по сравнению с первоначальной. Для предотвращения снижения прочности волокна под действием атмосферной влаги его при вытягивании защищают гидрофобными веществами.
Наибольшей прочностью обладает волокно из бесщелочного алюмоборосиликатного стекла. Щелочные оксиды снижают прочность стекловолокна. Наименьшей прочностью обладают волокна из фосфатного и боратного стекол. Выщелачиваемость волокна в значительной мере определяется его диаметром.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

• По ссылке представлены детальные сведения о возможности купить бетон м300 с доставкой (стоимость, свойства, область использования и карта заводов-изготовителей).
• Детальная информация о классе бетона в15 (стоимость, показатели, круг употребления и местонахождение производств).
• Один из лучших вариантов контроля - спутниковые системы слежения, позволяющие точно отследить маршрут движения машины.