Оптоволокно и бетон: Nothing found for Vidy Dekorativnye Svetoprovodyashhij Beton 1062%23I

как сделать своими руками, состав

Несомненным прорывом в области строительства и дизайнерского искусства стал прозрачный бетон. Обладая прочностью обычного и дополненный светопропускными способностями, он стал прекрасным решением для множества задач по созданию идеального интерьера. Материал приобрел широкое распространение в оформлении лестниц, витрин, вывесок и других уличных композиций.

Содержание

1. Состав прозрачного бетонного блока
2. Как производят?
3. Недостатки
4. Преимущества
5. Области использования
6. Как сделать своими руками?

Состав прозрачного бетонного блока

Отличием состава светопроводящего бетона от обычного является использование просеянных сыпучих материалов мелкой фракции. Помимо цемента, песка, мраморной или гранитной крошки прозрачный бетон содержит в себе оптоволоконные нити из стекла или пластика толщиной до 2,5 мм. Именно они являются проводником света в бетонном блоке, заменяя при этом арматуру.

Для замеса раствора следует использовать только чистую воду, песок и цемент без комочков, а строительный миксер, используемый для равномерности смешивания, должен быть тщательно очищен от остатков после предыдущего использования.

Как производят?

Светопроводящий бетон изготавливается блоками, которые в свою очередь крепятся анкерами на металлические конструкции. Толщина блоков варьируется от 2,5 до 30 см, при этом светопропускание от нее не зависит. Окрашивается на стадии замешивания, как правило, в белый, серый, черный и бежевый цвета, однако можно встретить и использование ярких колеров. При отсутствии источника света по внешнему виду светопрозрачный бетон не отличается от обычного.

Недостатки

Помимо высокой стоимости, недостатком строительного материала есть невозможность заливки полной конструкции.

• Высокая цена.
• Невозможность заливки полной конструкции, а, значит, дополнительные затраты на металлоконструкцию и монтаж на нее бетонных плит.

Преимущества

• Способность пропускать свет.
• Прочность прозрачного бетонного блока сравнима с показателями обычного.
• Возможность окраски в любой цвет.
• Тепло- и шумоизоляция.
• Морозостойкость.
• Возможность изготовить прозрачный бетон своими руками.

Области использования

Для возведения стен и межкомнатных перегородок, используемый светопроводящий бетон позволяет снизить затраты на электроэнергию за счет проникновения дополнительного естественного света. Конечно, за такими стенами не будет полной видимости, как за стеклом, но при использовании внутреннего освещения станут отчетливо различаться силуэты.

Широкое использование прозрачный бетон нашел в декорировании, например лестниц или барных стоек.

Широко используется для отделки лестниц, пола, перегородок, барных стоек, столешниц и сантехнических изделий. Эффектно смотрятся уличные фонари и скамейки, фонтаны, вывески и витрины, фасады. А также прозрачный бетон применяют для зонирования в офисах и других помещениях, в парковых зонах или внутренних двориках.

Как сделать своими руками?

Несмотря на сложность, возможно и самостоятельное изготовление прозрачного бетонного блока. При этом следует в точности соблюдать вектор укладки оптоволоконных нитей и пропорции компонентов бетонной смеси. Раствор по количеству частей: песок — 3, цемент — 1, вода — 0,5, оптоволокно — до 5% от общего объема, мраморная или гранитная крошка. Стеклонить при этом нарезается на толщину будущего блока.

Для начала изготавливается плавающая опалубка. Она представляет собой конструкцию для послойной заливки, которая передвигается от нижнего слоя к верхнему по мере застывания бетонного раствора. Далее она устанавливается на ровную поверхность и начинается процесс заливки. После укладки тонкого слоя раствора равномерно наносятся нарезанные нити, перпендикулярно лицевой стороне блока и чуть утапливаются в бетон.

После схватывания наносится следующий пласт смеси и нитей и так, до полного заполнения опалубки. Через 2—3 суток после застывания последнего слоя проводится распалубка. Еще неделю блок выдерживается в теплом (не ниже +20 градусов) и влажном месте. По истечении этого срока проводится финишная обработка бетона — шлифовка и полировка поверхности лицевой стороны блока.

Следует ровно уложить нити, в противном случае светопропускание снизится или исчезнет.

Несмотря на ряд преимуществ, главной характеристикой остается эстетическая составляющая. Сферы применения прозрачного бетона уже достаточно широки, но все еще окончательно не раскрыты. А уникальное сочетание прочности и светопроводимости позволяет утверждать, что в будущем архитекторы и дизайнеры обязательно найдут ему и другое применение.

Самодиагностирующиеся материалы

Содержание страницы

• 1. Самодиагностирующиеся полимерные композиты с волоконными сенсорами
• 2. Самодиагностирующийся бетон с кабельными сенсорами

К самодиагностирующимся материалам относятся такие материалы, которые способны контролировать изменения, происходящие в их структуре, т.е. осуществлять диагностику собственного структурного состояния непосредственно в процессе эксплуатации. Одной из основных причин выхода из строя технических устройств и сооружений являются недопустимые деформации и разрушения материалов их деталей, работающих в условиях больших механических нагрузок. Для прогнозирования долговечности деталей их подвергают лабораторным испытаниям на разрушение, в ходе которых определяются основные параметры разрушений (уровень, место возникновения, скорость и протяжённость распространения разрушений). Однако такие прогнозы являются приближенными, поскольку, основываясь на результатах лабораторных испытаний, невозможно достаточно точно предсказать, как будут проявляться прочностные свойства материалов, из которых изготовлены детали, в конкретных условиях эксплуатации. Поэтому практически важно проводить мониторинг структурного состояния материалов непосредственно в процессе эксплуатации, для того чтобы своевременно выявлять особенности развития в них деформаций и разрушений (особенно на начальной стадии) и предпринимать соответствующие меры по предотвращению возможных аварийных ситуаций.

Для проведения такого мониторинга необходимо использовать специальные сенсоры, встроенные в структуру материала (или прикрепленные к его поверхности). Фактически речь идет о создании самодиагностирующихся композиционных материалов, в которых имеются структурные компоненты, играющие роль чувствительных элементов, способных реагировать на развитие в этих материалах деформаций и разрушений.

Подобный подход к осуществлению мониторинга организма применяется в современной медицинской диагностике. В частности, эффективно применять миниатюрные компьютеризованныесенсорные устройства, которые контролируют температуру тела, частоту биения сердца, уровень кровяного давления, содержание глюкозы в крови, электрическое сопротивление кожи и пр. Вся информация, собираемая ими, может контролироваться непосредственно больным, а также передаваться с помощью мобильных систем связи в медицинский диагностический центр для обработки и анализа либо для сохранения в компьютерной базе данных. Кроме того, такие устройства могут непосредственно встраиваться в организм, т.е. играть роль специальных сенсоров.

1. Самодиагностирующиеся полимерные композиты с волоконными сенсорами

В последние годы большее распространение получили самодиагностирующиеся волокнистые полимерные композиты, в которых в качестве чувствительных элементов, встроенных в матрицу, применяются углеродные или стеклянные волокна. Волокна обоих типов могут испытывать вместе с матричным материалом различные виды деформаций и разрушений, которые проявляются в изменении свойств волокон (электрических – в углеродных волокнах и оптических – в стеклянных). Контролируя эти изменения в режиме реального времени, можно следить за структурным состоянием материалов в процессе эксплуатации.

Композиты с углеродно-волоконными сенсорами. Углеродные волокна получают термической обработкой исходных химических и природных волокон. Они характеризуются высоким (до 99,5 масс. %) содержанием углерода, а их диаметр обычно составляет 5–15 мкм. Углеродные волокна обладают высокой прочностью на растяжение, теплостойкостью и химической стойкостью. Самодиагностирующиеся полимерные композиты с углеродными волокнами имеют, как правило, листовую форму. При этом волокна укладываются в плоскости листа в одном определенном направлении. Поскольку полимерная матрица является изолятором, то электропроводность композита определяется электропроводностью углеродных волокон. Причем, с учетом однонаправленной волокнистой структуры композита, казалось бы, что он является электропроводным только лишь в плоскости листа, а именно: в направлении укладки волокон. Однако композит обладает электропроводностью также и в поперечном направлении, т.е. по толщине

листа. Это объясняется особенностями технологии изготовления композитов, в частности, текучестью смолы и извилистой формой углеродных волокон, в результате чего в композите становится возможным образование отдельных (чаще всего точечных) электрических контактов между смежными волокнами.

Можно выделить два характерных вида деформаций и разрушений композита, приводящих к изменению его электропроводности:

1. деформации и разрушения, сопровождающиеся разрывом волокон, что ведет к снижению электропроводности композита в плоскости листа;
2. деформации и разрушения, сопровождающиеся отслаиванием волокон с образованием разрывов между ними и матрицей, что ведет к уменьшению протяженности контактов между волокнами и, следовательно, к снижению электропроводности композита по толщине листа.

В общем случае электросопротивление листового композита может измеряться в следующих направлениях: 1) вдоль плоскости листа, 2) по толщине листа и 3) в наклонном направлении, являющемся промежуточным между первым и вторым направлениями. Электросопротивление, измеряемое вдоль плоскости листа, особенно если оно параллельно волокнам, чувствительно к разрыву волокон. Электросопротивление, измеряемое по толщине листа, чувствительно к отслаиванию волокон. Наконец, электросопротивление, измеряемое в наклонном направлении, чувствительно как к разрыву, так и к отслаиванию волокон. Таким образом, схема измерения электросопротивления в наклонном направлении является наиболее эффективной с точки зрения чувствительности к разным видам деформаций и разрушений композита. Данная схема может быть реализована с использованием двух пар электрических контактов, каждая из которых наносится на противоположных поверхностях листа композита, причем не напротив друг друга, а на определенном расстоянии друг от друга (из двух парных контактов один является токовым, другой – вольтажным).

Композиты с оптоволоконными сенсорами. Оптические волокна (оптоволокна) формуют из расплавленного кварцевого стекла. Они обладают высокой прочностью на растяжение, теплостойкостью и химической стойкостью, а также низкой теплопроводностью. Оптоволокна способны обеспечивать перенос светового излучения внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Волокно имеет круглое сечение и состоит из двух частей: сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Луч света, направленный в сердцевину, распространяется по ней, испытывая многократные отражения от границы сердцевина – оболочка.

Основными составными частями оптоволоконного сенсора являются оптоволоконный чувствительный элемент, источник и приемник светового излучения, а также оптоволоконные линии связи между ними. Кроме того, для практического использования сенсора необходимо устройство детектирования, осуществляющее обработку оптической информации, поступающей от чувствительного элемента.

Общий принцип действия оптоволоконных сенсоров состоит в том, что свет, поступающий от источника излучения (лазера), передается через оптоволокно, где происходят изменения световых параметров под влиянием внешних факторов, и затем достигает приемника излучения и далее – устройства детектирования, которое оценивает эти изменения. В случае, когда оптоволокно встроено в структуру полимерного композита, особенности изменения параметров света, проходящего через оптоволокно, зависят от характера развития деформаций и разрушений композита.

Оптоволоконные сенсоры, используемые для диагностики композитов, по принципу работы подразделяются на типы: амплитудные, интерферометрические, брэгговские и др.

Амплитудные сенсоры воспринимают изменения интенсивности проходящего через оптоволокно светового излучения, величина которой уменьшается при изгибах или разрывах оптоволокна.

Интерферометрические сенсоры воспринимают изменения фазы проходящего через оптоволокно светового излучения, вызванное изменениями длины и рефрактивного индекса (показателя преломления) оптоволокна. При этом измерение изменения фазы осуществляется с помощью различных интерферометров, состоящих из оптоволокон, в частности, интерферометра Фабри – Перо.

Работа брэгговских сенсоров основана на использовании волоконных решеток показателя преломления (брэгговских решеток), обладающих свойством отражать излучение на определенной длине волны, значения которой могут изменяться в зависимости от характера развития растягивающих или сжимающих напряжений в оптоволокне.

Особый интерес представляют так называемые распределенные сенсоры, которые обеспечивают возможность контролировать не только уровень, но и место изменения параметров светового излучения в оптоволокне, что позволяет определять распределение внутренних напряжений в диагностируемых композитах.

Разработаны оптоволоконные брэгговские сенсоры на основе тонких оптоволокон диаметром 40–50 мкм, которые встраивались в структуру полимерных композитов, упрочненных углеродными волокнами. Такие оптоволокна по механическим и оптическим свойствам подобны обычным оптоволокнам диаметром 125 мкм. Вместе с тем они не вызывают никакого уменьшения прочности композитов при встраивании их наряду с упрочняющими волокнами в полимерную матрицу композитов. Испытания разработанных сенсоров показали, что они весьма чувствительны к неоднородному распределению напряжений вдоль всей длины брэгговской решетки, которая при этом изменяет спектр излучения, отраженного от сенсоров (рис. 1). Благодаря этому становится возможным детектировать микротрещины, возникающие при таком распределении напряжений.

На рис. 2 показаны схема работы брэгговского сенсора, встроенного в композит, характер развития микротрещин в композите при неоднородном распределении напряжений и соответствующее изменение спектра отраженного излучения.

Рис. 1. Реакция оптоволоконного брэгговского сенсора на однородное и неоднородное распределения напряжений

Рис. 2. Схема работы брэгговского сенсора (а), развитие микротрещин (б) и изменение спектра отраженного излучения (в)

2. Самодиагностирующийся бетон с кабельными сенсорами

Опорные железобетонные элементы строительных сооружений, например, колонны мостов, играют исключительно важную роль в обеспечении надежности конструкции, поскольку принимают на себя основные механические нагрузки. Поэтому мониторинг и оценка их структурного состояния имеют первостепенное значение. Однако часто довольно трудно обнаружить трещины в железобетонных колоннах, особенно после завершения землетрясения или взрыва, поскольку трещины не выявляются при визуальном осмотре. В этом случае эффективно использовать кабельные сенсоры, позволяющие детектировать трещины при статических, циклических и динамических нагружениях методом рефлектометрии во временной области, основанной на измерении коэффициента отражения путем наблюдения за формой отражённого сигнала (например, на экране осциллографа).

Одиночный кабельный сенсор может дать информацию о разрушении по всей длине кабеля, встроенного в железобетонную опору, включая информацию об уровне и месте разрушения. Кабельные сенсоры сравнительно дешевы (дешевле волоконных сенсоров), имеют высокую прочность и могут быть довольно просто встроены в конструкции различных сооружений. Они обладают уникальной способностью «памяти», фиксируя большинство серьезных повреждений. Благодаря этому становится возможным получать информацию о разрушении после того, как оно произойдёт, что повышает надежность детектирования разрушений с помощью кабельных сенсоров.

На рис. 3 представлена схема кабельного сенсора, а также его изображение в разрезе. Сенсор состоит из четырех компонентов: 1) внутренний проводник, 2) диэлектрический слой, 3) внешний проводник в виде плотно свернутой спирали из нержавеющей стали и 4) тонкое напаянное покрытие. Важная особенность изготовления сенсора состоит в том, что смежные витки спирали электрически взаимосвязан, но могут быть легко отделены друг от друга под действием механической нагрузки. Сенсор помещается в паз, специально приготовленный в железобетонной опоре, который затем заполняется жидким цементным раствором.

Рис. 3. Схема кабельного сенсора (а) и его изображение в разрезе (б)

Трещины, возникающие в железобетоне, раздвигают смежные витки спирали, что приводит к изменению в характере течения электрического тока (рис. 4) и, как следствие, к изменению электросопротивления в соответствующем месте спирали. Измеряя напряжение отраженного сигнала (с помощью осциллографа), можно определить его значение в зависимости от времени прохождения по длине кабеля, а затем и место повреждения кабеля (с учетом скорости прохождения сигнала, зависящей от электрических свойств материала кабеля).

Рис. 4. Схема прохождения тока по спирали при частичном разделении ее витков

Рис. 5 демонстрирует работу кабельного сенсора, встроенного в бетон (в области трещины, образовавшейся в бетоне, отчетливо видно разделение витков спирали).

Рис. 5. Разделение витков спирали в области трещины

Просмотров: 147

Бетон, армированный фиброй | Преимущества и недостатки

14 апр

Опубликовано в 15:49
в бетоне
от администратора WebFX

Что такое фибробетон?

Проще говоря, фибробетон — это любой бетон, содержащий волокнистый материал, с целью повышения его структурной целостности. Эти короткие волокна равномерно распределены по всему материалу, чтобы уменьшить вероятность растрескивания.

Плюсы и минусы

Проблемы, которые беспокоят многих профессионалов в области строительства, когда речь идет о бетоне, это проблемы усадки и растрескивания. Некоторые подрядчики пытаются защитить себя от этих проблем, добавляя в бетон волокна. Стоит ли использовать фибробетон? Вот некоторая полезная информация о фибробетоне, а также о преимуществах и недостатках его использования в ваших проектах.

Преимущества и недостатки фибробетона

Преимущества

Как уже говорилось, основным преимуществом фибробетона является снижение усадки и растрескивания. Правильный армированный волокном бетон также может обеспечить ударопрочность, увеличить прочность на растяжение и уменьшить пустоты в бетоне. Вот основные преимущества фибробетона:

• Предотвращает максимальную коррозию в строительных конструкциях
• Сводит к минимуму кавитационные повреждения в сооружениях – шлюзах, мостах, причалах, шлюзах
• Уменьшает растрескивание и усадку

Недостатки

Недостатком фибробетона является то, что он может неблагоприятно влиять на удобоукладываемость, особенно в случае железобетона, армированного стальным волокном. Равномерное распределение волокон по всему бетону вызывает беспокойство. Также может возникнуть опасность слипания волокон во время смешивания.

Другим недостатком, о котором следует помнить, является то, что фибробетон тяжелее нефибробетона. Если вы используете стальные волокна, существует также опасность коррозии. Наконец, фибробетон, как правило, дороже обычного бетона, хотя стоимость может быть компенсирована другими факторами.

Получите бетон, армированный фиброй

Насколько прочна бетон, армированный фиброй? Бетон с фиброй прочнее?

Целью добавления фибры в бетон является не повышение прочности, а предотвращение растрескивания из-за усадки при высыхании или пластической усадки.

Хотя добавление волокон в бетон может повысить его ударопрочность и прочность на растяжение, они не обязательно делают бетон более прочным в отношении прочности на изгиб. Стальные волокна могут в некоторой степени увеличить прочность на изгиб, но другие волокна, как правило, этого не сделают, и они могут даже немного ослабить бетон.

Какие типы волокон используются для армирования бетона?

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

• Бетон, армированный стальной фиброй
• Бетон, армированный стекловолокном
• Синтетика
• натуральный

Если вы используете синтетический бетон, армированный волокнами, ваш бетон может содержать либо микроволокна, либо макроволокна.

Микроволокна предназначены для сведения к минимуму растрескивания при пластической усадке. Обычно они изготавливаются из нейлона, полипропилена, полиэтилена, полиэстера или акрила, хотя можно использовать и другие синтетические волокна. Микроволокна обычно встречаются в бетоне, используемом для подъездных путей, тротуаров, бордюров, гаражных и подвальных полов и других мест, где вам нужна прочная поверхность с минимальным растрескиванием при пластической усадке.

Макроволокна представляют собой более длинные волокна, которые улучшают прочность на растяжение, а также пластичность. Их основная функция состоит в том, чтобы обеспечить доступную альтернативу армированию арматурой или сварной проволокой. Этот тип фибробетона можно встретить в люках, септиктенках и коммерческих полах. Обычно он изготавливается из волокна, имеющего характеристики, аналогичные характеристикам стали, например полипропилена.

Позвольте Union Quarries помочь вам с вашими потребностями в бетоне

Если вы не уверены, какой тип бетона вам нужен, или вы ищете поставщика бетона в центральной Пенсильвании, Union Quarries здесь для вас. Обладая более чем полувековым опытом работы в качестве ведущего производителя бетона, камня и тротуарной плитки в центральной Пенсильвании, мы обязательно сможем помочь вам выполнить конкретные требования вашего проекта. Чтобы получить бесплатное предложение, узнать больше о фибробетоне или разместить заказ, свяжитесь с Union Quarries сегодня.

Изучить варианты бетона Запросить цену

Бетон, армированный фиброй — типы, свойства и преимущества

🕑 Время чтения: 1 минута

Бетон, армированный фиброй, можно определить как композитный материал, состоящий из смесей цемента, раствора или бетона. и прерывистые, дискретные, равномерно диспергированные подходящие волокна. Фибробетон бывает разных типов и свойств со многими преимуществами. Непрерывные сетки, тканые ткани и длинные проволоки или стержни не считаются дискретными волокнами.
Волокно – это небольшой кусок армирующего материала, обладающий определенными характерными свойствами. Они могут быть круглыми или плоскими. Волокно часто описывается удобным параметром, называемым «соотношение сторон». Соотношение сторон волокна – это отношение его длины к диаметру. Типичное соотношение сторон колеблется от 30 до 150.
Фибробетон (FRC) представляет собой бетон, содержащий волокнистый материал, который повышает его структурную целостность. Он содержит короткие дискретные волокна, равномерно распределенные и беспорядочно ориентированные. Волокна включают стальные волокна, стеклянные волокна, синтетические волокна и натуральные волокна. Внутри этих различных волокон характер фибробетона меняется в зависимости от бетона, волокнистых материалов, геометрии, распределения, ориентации и плотности.
Армирование волокном в основном используется в торкрет-бетоне, но также может использоваться и в обычном бетоне. Обычный бетон, армированный волокном, в основном используется для напольных покрытий и тротуаров, но его можно рассматривать для широкого спектра строительных деталей (балки, плоскогубцы, фундаменты и т. д.) как отдельно, так и с арматурой, связанной вручную.
Бетон, армированный волокнами (которые обычно представляют собой стальные, стеклянные или «пластиковые» волокна), дешевле, чем арматура, связанная вручную, при этом прочность на растяжение во много раз выше. Важны форма, размер и длина волокна. Тонкое и короткое волокно, например, короткое стекловолокно в форме волоса, будет эффективным только в первые часы после заливки бетона (уменьшает растрескивание во время застывания бетона), но не повысит прочность бетона на растяжение.

Содержание:

• Влияние волокон в бетоне
• Необходимость железобетона, усиленного волокном,
• Факторы, влияющие на свойства железобетонного волокна.
• 4. Ориентация волокон
• 5. Удобоукладываемость и уплотнение бетона
• 6. Размер крупного заполнителя
• 7. Смешивание

Влияние волокон на бетон

Волокна обычно используются в бетоне для предотвращения растрескивания при пластической усадке и растрескивании при усадке при высыхании. Они также снижают проницаемость бетона и, таким образом, уменьшают просачивание воды. Некоторые типы волокон обеспечивают большую ударопрочность, стойкость к истиранию и разрушению бетона. Как правило, волокна не повышают прочность бетона на изгиб, поэтому они не могут заменить армирование, устойчивое к моменту, или арматуру из конструкционной стали. Некоторые волокна снижают прочность бетона.
Количество фибры, добавляемой в бетонную смесь, измеряется в процентах от общего объема композита (бетона и фибры), называемого объемной долей (V _ф ). V _f обычно составляет от 0,1 до 3%. Соотношение размеров (l/d) рассчитывается путем деления длины волокна (l) на его диаметр (d). Волокна с некруглым поперечным сечением используют эквивалентный диаметр для расчета коэффициента удлинения.
Если модуль упругости волокна выше, чем у матрицы (бетона или вяжущего раствора), они помогают нести нагрузку за счет увеличения прочности материала на растяжение. Увеличение соотношения размеров волокна обычно сегментирует прочность на изгиб и ударную вязкость матрицы. Однако слишком длинные волокна имеют тенденцию «комкаться» в смеси и создавать проблемы с удобоукладываемостью.
Некоторые недавние исследования показали, что использование волокон в бетоне оказывает ограниченное влияние на ударопрочность бетонных материалов. Это открытие очень важно, так как традиционно считается, что пластичность увеличивается, когда бетон армирован волокнами. Результаты также показали, что микроволокна обладают лучшей ударопрочностью по сравнению с более длинными волокнами.

Необходимость бетона, армированного фиброй

1. Повышает прочность бетона на растяжение.
2. Уменьшает воздушные и водяные пустоты, присущую гелю пористость.
3. Повышает прочность бетона.
4. Волокна, такие как графит и стекло, обладают отличной устойчивостью к ползучести, чего нельзя сказать о большинстве смол. Таким образом, ориентация и объем волокон оказывают существенное влияние на характеристики ползучести арматурных стержней/напрягающих элементов 9.0018 .
5. Железобетон сам по себе представляет собой композитный материал, в котором арматура выступает в качестве усиливающего волокна, а бетон — в качестве матрицы. Поэтому крайне важно, чтобы поведение двух материалов при термических напряжениях было одинаковым, чтобы свести к минимуму дифференциальные деформации бетона и арматуры.
6. Было признано, что добавление в бетон небольших, близко расположенных и равномерно распределенных волокон будет действовать как гаситель трещин и существенно улучшит его статические и динамические свойства.

Факторы, влияющие на свойства фибробетона

Бетон, армированный фиброй, представляет собой композитный материал, содержащий волокна в цементной матрице в упорядоченном или случайном порядке. Его свойства, очевидно, будут зависеть от эффективной передачи напряжения между матрицей и волокнами. Факторы кратко обсуждаются ниже:

1. Относительная жесткость волоконной матрицы

Модуль упругости матрицы должен быть намного ниже модуля упругости волокна для эффективной передачи напряжения. Таким образом, волокна с низким модулем упругости, такие как найлоны и полипропилены, вряд ли дадут улучшение прочности, но помогут в поглощении большой энергии и, следовательно, придадут большую степень ударной вязкости и сопротивления приданию. Высокомодульные волокна, такие как сталь, стекло и углерод, придают композиту прочность и жесткость.
Межфазная связь между матрицей и волокном также определяет эффективность передачи напряжения от матрицы к волокну. Хорошая связь необходима для повышения прочности композита на растяжение.

2. Объем волокон

Прочность композита во многом зависит от количества используемых в нем волокон. На рис. 1 и 2 показано влияние объема на ударную вязкость и прочность. Из рис. 1 видно, что с увеличением объема волокон примерно линейно увеличиваются прочность на растяжение и ударная вязкость композита. Использование более высокого процентного содержания волокна, вероятно, вызовет расслоение и жесткость бетона и раствора.

Рис. 1: Влияние объема волокон на изгиб

Рис. 2: Влияние объема волокон при растяжении

3. Коэффициент длины волокна

Еще одним важным фактором, влияющим на свойства и поведение композита, является соотношение сторон волокна. Сообщалось, что до коэффициента удлинения 75 увеличение коэффициента удлинения линейно увеличивает предел прочности бетона. После 75 относительная сила и выносливость снижаются. В таблице 1 показано влияние соотношения сторон на прочность и ударную вязкость.
Таблица-1: Соотношение сторон волокна

4. Ориентация волокон

Одно из различий между обычным армированием и волокнистым армированием заключается в том, что в обычном армировании стержни ориентированы в желаемом направлении, а волокна ориентированы случайным образом. Чтобы увидеть эффект хаотичности, были испытаны образцы строительного раствора, армированные 0,5% объема волокон. В одном наборе образцов волокна были выровнены в направлении нагрузки, в другом — в направлении, перпендикулярном направлению нагрузки, а в третьем — хаотично.
Было замечено, что волокна, выровненные параллельно приложенной нагрузке, обладают большей прочностью на растяжение и ударной вязкостью, чем случайно распределенные или перпендикулярные волокна.

5. Удобоукладываемость и уплотнение бетона

Включение стальной фибры значительно снижает обрабатываемость. Такая ситуация отрицательно сказывается на закреплении свежей смеси. Даже продолжительная внешняя вибрация не уплотняет бетон. Объем волокна, при котором достигается эта ситуация, зависит от длины и диаметра волокна.
Еще одним последствием плохой удобоукладываемости является неравномерное распределение волокон. Как правило, удобоукладываемость и стандарт уплотнения смеси улучшаются за счет увеличения водоцементного отношения или использования каких-либо добавок, снижающих содержание воды.

6. Размер крупного заполнителя

Максимальный размер крупного заполнителя должен быть ограничен 10 мм, чтобы избежать заметного снижения прочности композита. Волокна также действуют как заполнитель. Хотя они имеют простую геометрию, их влияние на свойства свежего бетона сложное. Межчастичное трение между волокнами и между волокнами и агрегатами определяет ориентацию и распределение волокон и, следовательно, свойства композита. Снижающие трение добавки и добавки, улучшающие когезивность смеси, могут значительно улучшить смесь.

7. Смешивание

Смешивание фибробетона требует тщательного соблюдения условий, чтобы избежать комкования волокон, расслоения и, как правило, трудностей с однородным смешиванием материалов. Увеличение соотношения сторон, объемного процента, размера и количества крупного заполнителя усиливает трудности и склонность к комкованию. Содержание стальной фибры более 2% по объему и соотношение сторон более 100 затрудняют смешивание.
Важно, чтобы волокна были равномерно распределены по всей смеси; это можно сделать путем добавления волокон перед добавлением воды. При смешивании в лабораторном смесителе введение волокон через корзину из проволочной сетки способствует равномерному распределению волокон. Для использования в полевых условиях должны быть приняты другие подходящие методы.

Различные типы фибробетона

Ниже приведены различные типы волокон, обычно используемые в строительной отрасли.

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

1. Бетон, армированный стальным волокном

В качестве армирования доступно несколько типов стальной фибры. Круглое стальное волокно, обычно используемый тип, производится путем разрезания круглой проволоки на короткую длину. Типичный диаметр находится в диапазоне от 0,25 до 0,75 мм. Стальные волокна, имеющие прямоугольное поперечное сечение, получают путем просеивания листов толщиной около 0,25 мм.
Волокно из тянутой проволоки из мягкой стали. В соответствии с IS:280-1976 с диаметром проволоки от 0,3 до 0,5 мм практически применялись в Индии.
Круглые стальные волокна производятся путем разрезания или рубки проволоки, плоские листовые волокна имеют типичную c/s от 0,15 до 0,41 мм в толщину и от 0,25 до 0,9 мм.0 мм в ширину производятся путем просеивания плоских листов.
Выпускаются также деформированные волокна, неплотно связанные водорастворимым клеем в виде жгута. Поскольку отдельные волокна имеют тенденцию группироваться вместе, их равномерное распределение в матрице часто затруднено. Этого можно избежать, добавляя пучки волокон, которые разделяются в процессе смешивания.
Читайте также: Применение железобетона Приготовление и применение железобетона

2. Цементный раствор и бетон, армированный полипропиленовым волокном (PFR)

Полипропилен является одним из самых дешевых и широко доступных полимеров. Полипропиленовые волокна устойчивы к большинству химических веществ и представляют собой цементирующую матрицу, которая в первую очередь разрушается при агрессивном химическом воздействии. Его температура плавления высока (около 165 градусов по Цельсию). Так что рабочая темп. As (100 градусов по Цельсию) может выдерживаться в течение коротких периодов времени без ущерба для свойств волокна.
Полипропиленовые волокна, будучи гидрофобными, легко смешиваются, так как им не требуется длительный контакт во время смешивания, а нужно лишь равномерно размять их в смеси.
Полипропиленовые короткие волокна в небольших объемных долях от 0,5 до 15, коммерчески используемые в бетоне.

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

3. GFRC — Бетон, армированный стекловолокном

Стекловолокно состоит из 200-400 отдельных нитей, которые слегка связаны между собой, образуя основу. Эти подставки можно нарезать на кусочки разной длины или объединить в тканевые коврики или ленты. Используя обычные методы смешивания обычного бетона, невозможно смешать более 2% (по объему) волокон длиной 25 мм.
Основное применение стекловолокна заключалось в армировании цементных или растворных матриц, используемых при производстве тонколистовых изделий. Обычно используемыми истинами стекловолокна являются электронное стекло. В армированном пластике и AR-стекле E-стекло имеет недостаточную устойчивость к щелочам, присутствующим в портландцементе, в то время как AR-стекло имеет улучшенные щелочестойкие характеристики. Иногда в смеси также добавляют полимеры для улучшения некоторых физических свойств, таких как движение влаги.

Рис. 4: Бетон, армированный стекловолокном

4. Асбестовые волокна

Доступное в природе недорогое минеральное волокно, асбест, было успешно объединено с портландцементной пастой для получения широко используемого продукта, называемого асбестоцементом. Асбестовые волокна обладают термомеханической и химической стойкостью, что делает их пригодными для изготовления листовых труб, черепицы и гофрированных кровельных элементов. Асбестоцементная плита примерно в два-четыре раза больше, чем неармированная матрица. Однако из-за относительно небольшой длины (10 мм) волокна обладают низкой ударной вязкостью.

Рис. 5: Асбестовое волокно

5. Углеродное волокно

Углеродное волокно из самого последнего и, вероятно, наиболее впечатляющего дополнения к ассортименту волокна, доступного для коммерческого использования. Углеродное волокно обладает очень высоким модулем упругости и прочностью на изгиб.