Зона Бетона

Телефон: 8 (495) 2222-632, +7 (915) 256-2222

E-mail: info@concretezone.ru

А.П. ПУСТОВГАР, канд. техн. наук, научный руководитель Научно-исследовательского института «Строительных материалов и технологий» (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ, А.Ю. АБРАМОВА, заведующий Научно-исследовательской и испытательной лабораторией «Физикохимического анализа» (НИИЛ «ФХА») НИИ СМиТ НИУ МГСУ, Н.Е. ЕРЁМИНА, лаборант Научно-исследовательской и испытательной лаборатории «Строительных композитов, растворов и бетонов» (НИИЛ «СКРиБ») НИИ СМиТ НИУ МГСУ Ключевые слова: бетон, базальтовое волокно, полипропиленовое волокно, дисперсное армирование, фибра, коррозия

Keywords: concrete, basalt fiber, polypropylene fiber, dispersed reinforcement, fiber, corrosion

В статье по результатам исследований дисперсноармированных бетонов проведен сравнительный анализ влияния различных дозировок базальтовых и полипропиленовых волокон на показатели предела прочности при сжатии и прочности на растяжение при изгибе исследованных бетонов. Рассмотрены вопросы коррозионного воздействия продуктов гидратации цемента на базальтовые, стеклянные и полимерные волокна. Выполнена оценка эффективных областей применения базальтовых и полипропиленовых волокон в дисперсноармированных бетонах.

В современном производстве строительных материалов для повышения их качества, а также улучшения ряда важных свойств активно применяется дисперсное армирование с использованием фиброволокон из различных материалов. Введение фибры в состав бетона положительно влияет на показатели предела прочности при растяжении, ударной вязкости, а также повышает трещиностойкость и износостойкость материала. Применение такого вида армирования обладает высокой экономической целесообразностью, поскольку стоимость волокон значительно ниже, чем стоимость традиционной стержневой стальной арматуры.

Рис 1. Металлическая фибра
Рис 1. Металлическая фибра.

Армирующую фибру используют при производстве бетонов и строительных растворов, изготовлении крупноформатных стеновых блоков, гипсовых изделий, асфальтобетона и конструкций из железобетона. Наиболее эффективной областью задействования фибры являются конструкции, к которым предъявляются повышенные требования по трещиностойкости, ударной вязкости, восприятию циклических температурных и динамических нагрузок. Сегодня наиболее массовое применение армирующая фибра находит в бетонах для промышленного, гражданского и транспортного строительства. Это обусловлено тем, что при работе в условиях сжатия бетон показывает высокие характеристики, а при работе на растяжение его использование становится не столь эффективным и требует дополнительного армирования для восприятия растягивающих напряжений [1-2]. При этом армирование, как правило, выполняется при помощи стержневой арматуры, фибры или с использованием комбинированного метода, сочетающего оба компонента одновременно. 

По виду материала наибольшую востребованность получили стальные, стеклянные, базальтовые и полипропиленовые волокна.

Стальные волокна применяются в том случае, когда необходимо обеспечить высокую прочность при изгибе, ударную вязкость и морозостойкость бетона. Данный вид волокон характеризуется высокой долговечностью и износостойкостью, а также большим удельным весом. К недостаткам относят высокую стоимость и низкую коррозионную стойкость в атмосферных условиях и агрессивных кислых средах.

Стеклофибра (увеличение 5 и 10 крат)
Рис 2. Стеклофибра (увеличение 5 и 10 крат)

Одним из главных недостатков стеклянного фиброволокна является его низкая химическая стойкость к коррозии в щелочных средах. Поэтому стекло-фиброволокно при использовании обрабатывают специальными полимерными аппретами, способными связывать щелочь.

Базальтовая фибра обладает хорошими физическими и химическими свойствами, а также адгезией к металлам, эпоксидным смолам и клеям [3]. Цементный камень и базальтовая фибра имеют один коэффициент температурного расширения и высокую адгезию, поэтому такие волокна не требуют дополнительных изменений в конфигурации в отличие от металлических [4].

Рис 3. Базальтовая фибраРис 3. Базальтовая фибра

На сегодняшний день полипропиленовая фибра является самой распространенной фиброй, используемой в производстве бетонов. На основании проведенных исследований при введении данного вида фиброволокна в состав смеси мелкозернистого бетона в количествах 1% и 2% по массе снижается водоотделение, а также повышается стойкость к трещинообразованию и ударному воздействию [5].

Полипропиленовая фибра (увеличение 5 крат и 10 крат)
Рис. 4. Полипропиленовая фибра (увеличение 5 крат и 10 крат)

Основные характеристики рассмотренных фиброволокон представлены на рис. 1-6 и в табл. 1.

Полипропиленовая фибра Concrix (увеличение 5 крат и 10 крат)
Рис. 5. Полипропиленовая фибра Concrix (увеличение 5 крат и 10 крат)
Полипропиленовая фибра Fibrofor High Grade (увеличение 5 крат и 10 крат)
Рис. 6. Полипропиленовая фибра Fibrofor High Grade (увеличение 5 крат и 10 крат)

В рамках данной статьи рассмотрено армирование с использованием базальтовой, стеклянной и полипропиленовой фибры.

Применение фибры в составе бетонов положительно влияет на работу бетонной конструкции. При ее правильном распределении в бетоне можно в значительной мере улучшить физико-механические свойства [6], в том числе улучшить работу бетонных конструкций в условиях воздействия изгибающих нагрузок [7]. Эффект в зависимости от вида распределения фибры в бетоне может изменяться в существенных пределах (табл. 2), а при неравномерном распределении и комковании может быть отрицательным.

Различные виды фибры могут по-разному распределяться в бетонной матрице, поскольку большое влияние оказывает не только технологическое оборудование, используемое для приготовления бетонной смеси, но и длина, а также материал фибры [8]. Отношение длины волокна к его диаметру влияет на величину сцепления и эффективность работы дисперсного волокна в бетонной смеси [9]. Высокие значения отношения говорят об ухудшении условий приготовления бетонов, так как возникает трудоемкость в процессе перемешивания.

Читайте также: Коррозионная стойкость базальтовой и полипропиленовой фибры

Поделитесь статьёй в социальных сетях