Бетонные полы, армированные металлической фиброй. Бетон армированный
Бетон армированный стекловолокном. Применение. | Ремонт квартир, помещений
Применения бетона армированного стекловолокном.
Технология бетона, армированного стекловолокном позволяет достичь: абсолютную свободу в формировании пространства, структуру и фактуру поверхности, твердость и прочность как у стали, пластичность и гибкость как у пластика, любую цветовую гамму, и все это в параметрах веса и толщине бетонных плит — в несколько раз меньше от традиционного фасадного бетона или облицовочной кладки.
Все это достигается с бессрочной устойчивостью к коррозии, защита от солнечных лучей и мороза, отсутствие загрязнения атмосферы, и многие другие факторы, которые действительно действуют в современном жизненном пространстве человека.
Архитектура, современные технологии бетона армированного стекловолокном — становится совершенно свободным искусством, свободную и не ограниченными никакими формами, технологиями, рамками, схемами, а также шаблонами — техническими, так и умственными.
Содействия для дизайнеров в пространстве, как общественного, так и частного, в их творческих и архитектурных концепциях.
Инфраструктура применения бетона армированного стекловолокном.
Бетон, армированный стекловолокном, благодаря своим преимуществам, такими как: большая долговечность и прочность, легкость, простота и скорость в транспортировке, в использовании и установки.
Бетон, армированный стекловолокном используется в таких элементах инфраструктуры, городского и промышленного как: автомобильные и железнодорожные акустические экраны.
Бетон GRC (GFRC) он также служит в качестве звукоизолированного барьера. Проведенные исследования показывают, что диск GRC (GFRC) толщиной 9,3 мм задерживает звуки уличного движения (частоты от 100 до 3200 Гц) на 31,2 дб, что в сочетании с преимуществами эстетическими и проектными дает большой ассортимент возможностей в проектировании комфортного и разнообразного общественного пространства вокруг магистралей.
Бетон, армированный стекловолокном, перечислим еще некоторое применение:
Каналы и русла облицовки для электрических проводов, труб, и т.д.
Опалубка.
Канализации, коммунальные (модернизация старых каналов).
Инфраструктура железнодорожных и автомобильных магистралей (плиты, сквозные каналы, ограждения и т.д.).
Акустика в помещении.
Бетон, армированный стекловолокном отлично подходит для применения в акустических помещениях, как во внутренних, так и внешних, благодаря своей высокой плотности, шероховатости, как и свободе выбирать формы. Бетон армированный стекловолокном нашел свое применение во многих аудиториях, концертных залах и других помещениях — для интерьеров эстетических и архитектурных.
Бетон армированный стекловолокном — это также отличные акустические экраны, автомобильные и железнодорожные подавляющее или отвлекающие звуки, дающие разработчикам отличный повод для украшения и улучшения эстетики для новый инвестиционных связей.
Памятники и архитектурные детали.
Памятники и архитектурные детали, благодаря технологии архитектурного бетона армированного стекловолокном восстанавливают прежний блеск, легкость и малые размеры фасадных плит, как и возможность для идеального соответствия архитектурных деталей, позволяют применять везде, где время значительно разрушило существующие старые здания. Такая технология позволяет по цвету и фактуре воспроизводить старые элементы и детали старинной архитектуры, так чтобы новые (построенные с помощью бетона армированного стекловолокном) не отличались ничем, кроме их идеальной формой и постоянной прочностью.
Ландшафтная архитектура и скульптура.
По тем же причинам и свойствам, которые дает бетон армированный стекловолокном, огромное преимущество в реставрации памятников над другими технологиями — заключается в реализации их постройки, монументальных и скульптуры, а также в любых объектах ландшафтной архитектуры, таких как постаменты, скамейки, фонари, скейт-парки, корзины для мусора, барьеры, детские площадки и т.д.
Дизайн интерьера.
Декоративный бетон в коммерческой недвижимости применяется с большим успехом в дизайне интерьера жилых и коммерческих зданий, из бетона армированного стекловолокном можно выполнить все элементы керамики для ванной комнаты, такие как: облицовочные плиты, подоконники, душевые поддоны, ванны, кухонные столешницы и многое другое, ограничением здесь является лишь фантазия дизайнера.
Плиты бруковка и тротуарная плитка.
Применяется бетон армированный стекловолокном из-за своей очень высокой стойкостью к стиранию, также подходит замечательно, в качестве сырья для производства тротуарной плитки и элементов мощения, с полной свободой в отношении любой формы, структуры, цвета, орнамента и т.д., при сохранении своих ключевых преимуществ, то есть по весу, небольшой толщины, высокой прочности, общей морозоустойчивости.
remontlend.ru
Волокнистые добавки для бетона
Бетоны в простейшем виде - это затвердевшие рационально составленные смеси из цемента, песка, щебня и воды. Железобетон - это бетон, армированный стальными прутьями. Сложился и целый мир химических добавок в бетонные смеси, изменяющих свойства последних.
По мере возрастания объемов использования бетона один за другим вскрылись его недостатки. Один из первых заключался в том, что для приготовления подвижной, удобной в применении бетонной смеси воды надо добавлять значительно больше, чем необходимо для гидратации цемента, то есть химического взаимодействия с ним. Не связавшаяся с цементом вода испаряется из бетона, оставляя поры, из-за чего бетон становится не монолитным, а капиллярно-пористым телом, менее прочным, чем он мог бы быть. Другой недостаток бетонов заключается в том, что цементные смеси для них нельзя приготавливать и использовать при отрицательных температурах, потому что замерзает вода.
Были обнаружены у бетона и другие недостатки, но почти каждый из них удавалось устранять добавлением к цементной смеси какого-либо химического вещества. Так сложился мир химических добавок в цементные смеси, насчитывающий сегодня в нашей стране не менее 50 представителей, а за рубежом - и того более.
Самые интересные из добавок, которые можно считать инновационными, - различные волокна: в настоящее время их начали вводить в цементные смеси ради армирования образующихся из них бетонных изделий.
Зачем бетону волокна?
Зачем понадобились эти волокна в бетонных изделиях?
Всем известно, что бетоны на основе портландцемента, армированные прутковой стальной арматурой, превращаются в железобетон. Но прутковая арматура, повышая прочность железобетонных изделий на растяжение, мало влияет на сопротивление изгибу и трещиностойкость.
Наряду с этим введение арматуры в цементные смеси - так называемые арматурные работы, то есть изготовление из прутков сеток, каркасов, установка их в проектное положение, закрепление, - требует значительных трудовых затрат.
Для устранения этих изъянов традиционного армирования прутковой арматурой еще в 1909 г. российским ученым В.П. Некрасовым было предложено армировать бетон стальными волокнами (второе их название - фибра) и даже был получен первый в мире патент. Фибра равномерно распределяется по всему объему бетонной смеси, что обеспечивает равную прочность всех элементов бетонного изделия. Следствием этого является повышение и прочности на изгиб, и трещиностойкости.
Однако данный патент, как и многие другие российские изобретения, не был замечен, и долгое время армирование стальной фиброй не использовалось.
Лишь через 50 лет, в начале 60-х гг. прошлого века, в Японии независимо от российского патента появилась идея армировать бетон стальной фиброй и было придумано название материала - фибробетон.
Почувствовав колоссальные преимущества такого бетона перед обычным железобетоном, японцы в 1960 г. в рамках Японской ассоциации по цементу учредили Комитет по изучению фибробетона, задачами которого являлись исследование его свойств, подготовка руководящих материалов по его изготовлению и применению.
Такое внимание к этому материалу в Японии было проявлено потому, что уже первые исследования показали: здания, каркас которых возведен из фибробетона, более устойчивы к сейсмическим воздействиям, чем аналогичные здания, построенные из традиционного железобетона. Дополнительно были установлены повышение сопротивления прогибу, снижение водопроницаемости.
А с 1973 г. в Японии началось промышленное производство стальных волокон и, можно сказать, массовое строительство с их использованием не только сейсмостойких зданий, но и других сооружений.
Так, в 1980 г. Японская ассоциация по тоннелестроению опубликовала "Руководство по проектированию и изготовлению сталефибробетона, предназначаемого для отделки тоннелей, для конструкций дорожной одежды и плотин".
Японское общество инженеров гражданского строительства издало "Руководство по подбору состава и приготовлению сталефибробетона".
Все это привело к тому, что в настоящее время в Японии в строительстве используется преимущественно сталефибробетон, а не обычный железобетон.
В больших объемах сталефибробетон стал использоваться в Австралии, Великобритании, Германии, США, Франции. Опыт этих стран также убедительно доказал технико-экономические преимущества применения сталефибробетона в строительстве дорог, тоннелей, морских нефтедобывающих платформ, плотин, устройстве промышленных полов.
Для обеспечения потребностей в сталефибробетоне за рубежом производится около 400 тыс. т строительной фибры.
Приключения фибробетона на родине
Какова ситуация со сталефибробетоном в нашей стране?
Как известно, пророков в своем отечестве, особенно в России, не бывает. Даже специалисты по железобетону, если что-то и слышали о патенте В.П. Некрасова, о массовом применении сталефибробетона за рубежом, тем не менее никаких усилий по его внедрению в отечестве не предпринимали.
Инициативу проявило руководство ЗАО "Курганстальмост" - предприятие, производившее стальные конструкции для мостов. Побывав в Германии, оно узнало о сталефибробетоне и решило наладить производство фибры для экспорта в эту страну, где спрос на нее был очень высок.
И лишь через некоторое время фибру начали приобретать и российские строители. Чтобы поспособствовать этому, на заводе проводилась исследовательская работа по влиянию фибры на бетон, разрабатывались необходимые для ее использования документы. Так, совместно с Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ) (г. Москва) были разработаны "Руководящие технические материалы (РТМ 17-01)", содержащие рекомендации по проектированию, изготовлению и применению конструкций из сталефибробетона на основе фрезерованной фибры.
НИИЖБ разработан также Свод правил по проектированию сталефибробетонных конструкций (СП 52-104-2006. Сталефибробетонные конструкции).
Проделанная работа дала неплохие результаты. Курганскую фибру уже применяют в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Перми, Тюмени, Уфе, и "география" постоянно расширяется.
Перспективно использование стальной фибры в цементных смесях, предназначенных для ремонта разрушающихся железобетонных изделий. Для этой цели особенно рекомендуется жесткая стальная фибра, получившая название "Эмако Фаст Файбер".
Цементная смесь с такой фиброй позволяет ремонтировать железобетонные конструкции, подверженные ударным воздействиям или высоким динамическим нагрузкам.
Также ее рекомендовано использовать в случаях, когда возникает необходимость усиления железобетонных конструкций без установки дополнительной арматуры.
Разновидности фибры
Фибру в настоящее время изготавливают разными способами, например рубкой стальной проволоки соответствующего диаметра, резкой стального листа. Последним способом фибру изготавливает ЗАО "Фибробетон" (г. Москва).
Но, по-видимому, наиболее эффективной является фибра фрезерованная, которую изготавливают путем фрезерования стальных заготовок - слябов.
Благодаря высокой температуре в металле во время фрезерования фибра приобретает характерный синеватый оттенок - окисный слой, препятствующий возникновению и развитию коррозии во время хранения на складе и эксплуатации внутри бетона.
Этот вид фибры дешевле других. Еще одним преимуществом является то, что она не образует комков, называемых фигурально "ежами". Так что ее введение в цементные смеси не вызывает затруднений.
Базальтовые волокна
Вторым видом волокон, которые уже сравнительно широко используются в качестве арматуры в бетонах на основе портландцемента, являются волокна, а точнее, базальтовые нити. Волокна получают, протягивая через фильеры расплавленный базальт - вулканическую изверженную горную породу, встречающуюся в ряде регионов России. А нить - это несколько волокон, спряденных вместе.
Чтобы не было путаницы, вместо термина "волокно" рекомендовано употреблять термин "элементарное волокно".
Эти волокна получают обычно диаметром около 10 мкм. Прочность волокон на растяжение достигает 100 МПа, модуль упругости 9000 - 11 000 кг/кв. мм, то есть они прочнее той стали, которая используется для изготовления прутковой арматуры.
НИИЖБ, в котором базальтовые волокна изучаются уже несколько лет, рекомендует использовать их для дисперсного армирования тонкостенных конструкций, монолитных полов, несъемной опалубки, ремонта автомобильных бетонных дорог, поврежденных железобетонных конструкций, особенно если повреждения вызваны химической агрессией.
Базальтовые нити применяются в качестве арматуры и в виде базальтовых армированных сеток, которые вырабатываются ажурным перевивочным переплетением из крученых базальтовых комплексных нитей.
Такие сетки в России производит ООО "Конверс Металлодизайн" (г. Москва). Размеры ячейки - 6x5 и 25x25 мм.
Сетка с ячейкой 5x6 мм предназначается для армирования штукатурки, чтобы предотвращать возникновение трещин, разрушений от ударов, для обустройства наливных полов.
Сетки с ячейкой 25x25 мм производит и АО "Судогодское стекловолокно" (г. Судогда, Владимирская область). Предназначаются они для армирования асфальтобетонных покрытий при строительстве и ремонте автомобильных дорог, бетонных взлетно-посадочных полос аэродромов, бетонных дорог, крупногабаритных бетонных сооружений, кладочных растворов при возведении кирпичных стен.
Из базальтовых волокон изготавливают еще базальтовые ткани, предназначаемые для армирования кровельных, гидроизоляционных и теплоизоляционных материалов.
Уникальные волокна под названием "Микрофибра базальтовая с астраленами" изготавливают в г. Санкт-Петербурге. Они представляют собой базальтовые волокна, на которые нанизаны углеродные наночастицы - астралены, аналоги знаменитых ныне фуллеренов, графенов - нанообъектов, за которые были присуждены Нобелевские премии.
Волокна нанофибры обеспечивают армирование бетона, а астралены - повышение прочности.
В заключение отметим, что ныне из базальтовых волокон изготавливают и прутковую арматуру, с успехом заменяющую прутковую стальную арматуру.
Пожалуй, наибольшее количество базальтовых волокон используется для производства теплоизоляционных материалов, например импортных PAROC, ISOROC, ROCKWOOL, WIRED MAT, URSA, российских ИЗОТЕК ЛАЙТ, ИЗОТЕК УЛЬТРА, ППЖ-ГС-200 и др.
Молодые да ранние
Есть еще один вид волокон, предназначенных для армирования бетона. Они самые "молодые", то есть начали использоваться позднее всех вышеописанных. Возможно, они станут и наиболее широко применяемыми.
Это волокна, получаемые из синтетических полимеров - полиэтилена, полипропилена, полиамидов, полиэфиров, поливинилового спирта. По совокупности свойств или используя часто употребляемый ныне слоган - "по соотношению цена - качество" наиболее выгодными сегодня являются полипропиленовые волокна. Пока они применяются в небольших объемах.
Однако волокна, изготовленные только из полипропилена, сами по себе арматурой быть не могут: не "тянут" по модулю упругости. Он равен лишь 1/4 модуля упругости цементной матрицы. Следовательно, матрица не в состоянии передать статические усилия на волокна. Поэтому-то полипропиленовые волокна и не могут выполнять роль эффективной несущей арматуры для бетонов. Они способны лишь предотвращать поверхностные повреждения и сколы, например, при транспортировке бетонных изделий.
Полипропиленовые волокна могут выполнять и необычную функцию: повышать стойкость бетонных конструкций к пожару. Как известно, под воздействием высокой температуры полипропилен превращается в газ, который выходит из бетона, оставляя в нем поры. Через эти поры из бетона выделяются пары воды, образующиеся в результате теплового воздействия. Если пор нет, то пары воды бетон разрушают.
Для такой цели полипропиленовые волокна используют в ненагруженных бетонных изделиях, например в штукатурках.
Второй причиной, из-за которой полипропиленовые волокна не могут выполнять функцию арматуры, является гидрофобность их поверхности.
Из-за этого волокно не проявляет адгезии к цементной матрице, не сцепляется с ней намертво, как стальная или базальтовая арматура.
Чтобы устранить данный недостаток, было предложено обрабатывать волокно аппретирующим агентом - веществом, молекулы которого прочно сорбируются на поверхности полипропилена и превращают ее в гидрофильную, то есть смачиваемую водой. За счет этого обеспечивается связь между волокном и цементной матрицей, а также на 10 - 15% повышается прочность бетонного изделия.
Такие волокна уже используются и в "серьезных" бетонных изделиях, например, для изготовления взлетно-посадочных полос на аэродромах.
Наряду с разработкой аппретирующих агентов в настоящее время проводятся поиски путей повышения модуля упругости органических волокон. И небезуспешно.
Одним из наиболее ярких достижений последнего времени является начало промышленного производства нового полимера - так называемого сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Волокно из этого полимера прочнее стали (на растяжение) в 10 раз, полипропилена - в 15 раз. Его модуль упругости при растяжении - около 2500 Н/кв. мм, что намного выше, чем у бетона. Таким образом, это волокно может выполнять роль эффективной арматуры бетонов.
К сожалению, до широкого внедрения волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена в строительство дело еще не дошло.
(Небезынтересно отметить, что из сверхвысокомолекулярного полиэтилена в настоящее время изготавливают искусственный лед в виде плит, на котором можно без всякого охлаждения кататься при любой температуре. А если возвратиться к строительству, то по таким плитам вследствие низкого коэффициента трения можно передвигать волоком тяжелые грузы. Листы из этого полимера, смонтированные в бункерах, предотвращают зависание сыпучих материалов: цемента, песка. Если им зафутеровать внутреннюю поверхность труб, то сопротивление движению сыпучих сред (песка, цемента, каменного угля) по ним снижается на 25% по сравнению со стальными, а износ полимера при этом в три раза ниже.)
Но нужно возвращаться в настоящее. Пока в строительстве используются лишь волокна с более низким модулем упругости, чем у бетона, как ничем не обработанные, так и аппретированные. И те и другие в России до последнего времени не производились.
И вот недавно российские ученые из холдинга "ИНСИ" (г. Челябинск) разработали полимерное волокно коаксиальной структуры, состоящее из высокомодульной центральной части и активной оболочки, вступающей в химическое взаимодействие с продуктами гидратации портландцемента. Такие волокна, получившие название "ВСМ", способны по-настоящему армировать бетон. К сожалению, в промышленных объемах они пока не производятся. Является коммерческой тайной и химическая сущность этих волокон.
Отметим, что полимерные волокна, но натуральные - льняные применялись на Руси для армирования известковых вяжущих (портландцемента еще не было) много веков назад.
Сейчас для всех видов вяжущих (и портландцемента, и извести, и гипса, а особенно для битума) начинают использоваться тоже натуральные волокна - целлюлозные.
В начале нашего века на Соломбальском целлюлозном комбинате (г. Архангельск) было освоено производство целлюлозы из древесины хвойных пород сульфатным способом. Качество целлюлозы соответствует самым строгим мировым стандартам. Это прежде всего высокие физико-химические показатели: разрывная длина волокон - 10 - 11 км, абсолютное сопротивление продавливанию - 5,3 - 5,6 кгс/кв. см.
Средневзвешенная длина волокон составляет 2,6 мм.
Это волокно предназначено для производства цементно-волокнистых плит, армирования битумов.
В заключение рассказа о волокнах в бетоне отметим, что в 2008 г. "За разработку теории, создание технологий и освоение массового производства эффективных строительных конструкций из фиброармированных бетонов" группе ученых и инженеров была присуждена премия Правительства РФ.
Что могут суперпластификаторы
Как и в традиционных бетонных смесях с прутковой арматурой, в фибробетонных смесях химические добавки, упомянутые в начале статьи, тоже не будут лишними. Более того, в фибробетоне они "срабатывают" с большим эффектом, особенно те из них, которые влияют на подвижность смесей. Среди таких добавок особенно эффективны так называемые суперпластификаторы, называемые еще суперводоредуцирующими добавками. Эти добавки позволяют при снижении количества воды затворения сохранить необходимую подвижность смеси.
В настоящее время в нашей стране используется несколько видов суперпластификаторов - как российского производства, так и импортных.
С нашей точки зрения, для сталефибробетона следует использовать суперпластификатор "Полипласт СП-1", производимый ООО "Полипласт Новомосковск".
Такая рекомендация основана на том, что "Полипласт СП-1", во-первых, удовлетворяет требованиям ГОСТ 24211-2003 "Добавки для бетонов и растворов. Общие технические условия" к добавкам такого назначения, а во-вторых, не нарушает пассивного состояния стальной арматуры в бетоне. А для стальной фибры это свойство еще значимее, чем для прутковой арматуры, потому что у нее значительно большая суммарная поверхность.
Близкими аналогами данного суперпластификатора являются "Полипласт СП-1Л", "Полипласт СП-4".
При изготовлении железобетонных изделий с большим модулем поверхности (то есть отношением площади поверхности к объему), например перекрытий, необходимо, чтобы вода не испарялась с открытой поверхности слишком быстро и не отсасывалась опалубкой, иначе ее может не хватить для полной гидратации цемента.
Для придания цементным смесям такой способности используются водоудерживающие добавки.
ООО "Полипласт-Новомосковск" разработало добавку, которая является и суперпластификатором, и "водоудержателем". Это "Полипласт СП-2ВУ".
Как уже отмечено, железобетонные работы нередко приходится проводить при отрицательных температурах. Для того чтобы это было возможным, необходимы добавки, понижающие температуру замерзания воды. В настоящее время наиболее употребляемыми добавками такого назначения являются формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты) и ацетат натрия (натриевая соль уксусной кислоты). Обе добавки не только не нарушают пассивность стали в бетоне, но и являются ингибиторами коррозии.
Эти соли являются отходами, образующимися в некоторых химических синтезах.
ООО "Полипласт-Новомосковск" разработало серию добавок, которые и снижают температуру замерзания воды, и обладают пластифицирующими свойствами. Это "Криопласт СП 15-1", "Крио-пласт СП 15-2".
Железобетон, как и сталефибробетон и вообще фибробетон, отнюдь не является вечным материалом, как его иногда величают. Изделия из него выходят из строя под действием многих причин. Одна из наиболее разрушительных - замерзание и оттаивание воды, содержащейся в порах, других пустотах внутри бетонного изделия.
Чтобы повысить устойчивость бетона к действию этого фактора, разработаны добавки, которые вовлекают в цементную смесь воздух, причем в виде мельчайших пузырьков, которые остаются в затвердевшем бетоне. При наличии таких пузырьков кристаллы льда, образующегося при замерзании воды
в бетоне, врастают в эти пузырьки, и их разрушительное действие уже не столь заметно. Добавки такого действия получили название воздухововлекающих.
Одной из широко применяемых воздухововлекающих добавок является "СДО-Л" (Попутно отметим, что эта добавка позволяет вовлекать так много воздуха, что получается пенобетон.)
ООО "Полипласт Новомосковск" производит воздухововлекающие добавки под названиями "Аэропласт", "Полипласт Р", а ООО "Суперпласт" (г. Владимир) - "Мегалит С-3РВ".
Отметим, что пузырьки воздуха в цементных смесях действуют еще и подобно шарикам в шарикоподшипниках - повышают подвижность цементных смесей.
В последние годы в использовании бетона возникла проблема: резко возросла продолжительность доставки бетонной смеси от места ее изготовления - бетоносмесительного завода до места применения. Проблема порождена автомобильными пробками, увеличением расстояния, на которое приходится перевозить бетоны.
Чтобы, несмотря на все это, бетонная смесь не теряла необходимых свойств, понадобились добавки, названные замедлителями твердения. Другое название - добавки с эффектом повышенной сохраняемости подвижности цементных смесей.
Примерами таких добавок являются "Лигнопан Б-1", производимая ЗАО "Биотех" (г. Москва), "Линамикс-П120", "Линамикс СП-180", "Линамикс ПК", "Линамикс РС", изготавливаемые ООО "Полипласт-Новомосковск", "Мегалит С-3 РС", изготовителем которой является ООО "Суперпласт" (г. Владимир).
Эти добавки не только повышают сохраняемость подвижности бетонных смесей, но и являются эффективными пластификаторами, не нарушают пассивность стальной арматуры.
И в заключение отметим добавки, называемые ускорителями процесса твердения цементных смесей. Их ассортимент в настоящее время весьма обширен, поэтому отметим лишь те из них, которые наряду с ускоряющим действием оказывают другое положительное воздействие на цементные смеси и не вызывают нарушение пассивности стальной арматуры.
prom-nadzor.ru
Бетонные полы, армированные металлической фиброй : Бетонные полы : Промышленные полы
Бетон, применяемый для бетонных полов, достаточно хрупкий конструкционный материал, его прочность на растяжение составляет около 10-15% от прочности на сжатие. Для повышения прочности бетона на растяжение и изгиб бетоны армируют. Армирование может производиться традиционным способом с применением арматурной сетки либо стержней, так и путем добавления в состав бетона стальных волокон (металлической фибры).
Стальная фибра для бетонных полов обычно представляет собой стальную проволоку длиной от 30 до 80 мм, диаметром 0,5 -1,2 мм, прочностью на растяжение около 1000 МРа и более, специально профилированную
Другой разновидностью стальной фибры является фибра получаемая фрезерованием. Фибра стальная фрезерованная имеет треугольное сечение, две поверхности которого шероховатые, на концах имеются зацепы длиной до 2 мм. Фибра имеет скручивание по продольной оси. Благодаря высокой температуре процесса резки, фибра имеет характерный синеватый оттенок - окисный слой, препятствующий образованию и развитию коррозии в процессе ее хранения и эксплуатации. Геометрические особенности фрезерованной фибры способствуют равномерному распределению фибры по всему объему бетонной смеси без образования «комков» процессе хранения и перемешивания.
Третий вид стальной фибры для бетонных полов - фибра из стального листа, зигзагообразной формы обеспечивающей высокую анкерующую способность фибры в бетоне. Эксперименты показали, что коэффициент использования материала волокна при разрушении у такой фибру составляет 100%, для сравнения у фрезерованной 82%, у проволочной 64%.
Зигзагообразная фибра выпускается как правило длиной 20, 30 и 40 мм и условным диаметром 0,6 ... 0,8 мм.
Вне зависимости от формы и способа изготовления, эксплуатационные качества фибры для бетонных полов зависят как от дозировки (кг/м3) так и от параметров фибры (прочности на разрыв, длины, диаметра, анкеровки). Эффективность работы фибры повышается с увеличением отношения l/d (отношение длины к диаметру). Однако, при этом возникают проблемы при перемешивании бетона, что делает наиболее оптимальным применение стальной фибры имеющей отношение l/d = 60 - 80.
Стальные фибры, получаемые путем резки стальной проволоки при d = 0,3 - 0,5 мм и относительной длине l/d = 60 - 80 имеют свой оптимальный интервал армирования (m = 0.5 - 2% объему).
Фибра, может быть изготовлена из нержавеющей стали, с покрытием и без покрытия. Номинальный расход 20 - 40 кг/м3 бетона. Стальная фибра, будучи хорошо перемешена, представляет собой равномерно распределенную арматуру.
 | Преимущества стальной фибры перед традиционным армированием при устройстве бетонных полов
|
Применения сталефибробетона для устройства тяжелонагруженных промполов, стоянок автотракторной техники
Особенности устройства, отличия и преимущества по сравнению с устройством полов с традиционно армированным бетоном.
Талефибробетоном (или фибробетоном) называют бетон, армированный хаотически расположенными в нем стальными волокнами - фибрами. Каждая фибра играет роль стержневой арматуры в железобетоне, а все фибры в бетоне создают новый композиционный материал - фибробетон. По своим свойствам он значительно отличается от бетона. Так, прочность фибробетона на растяжение при изгибе возрастает в 2-3 раза, трещиностойкость в 1,5-3 раза, прочность на удар в 8-10 раз по сравнению с бетоном. Существенно возрастает износостойкость и морозостойкость. За счет улучшения приведенных выше свойств долговечность фибробетонных конструкций возрастает в 2-3 раза по сравнению с обычными железобетонными. Именно эти высокие физико-механические и эксплуатационные характеристики фибробетона обусловили применение фибробетонных конструкций для различных жестких покрытий: дорожных, аэродромных, танкодромных; стоянок для самолетов, автобусов, автомобилей. Вот некоторые примеры применения сталефибробетона за рубежом:
- На автомагистрали в г. Детройте (США) было уложено дорожное покрытие толщиной 80 мм из фибробетона с процентом армирования 0,8-1,5% , движение было открыто через 48 часов после укладки покрытия.
- Такие же покрытия выполнены на шоссе в штатах Мичиган, Айова и Миннесота (США). Длина покрытия дороги в штате Айова составляет 8 км при ширине 6,7м. Армирование производилось отрезками стальной проволоки до 1,5% по объему, при толщине покрытия от 51 до 102 мм.
- Крупнейшая в штате Техас стоянка для танков площадью 22572м2 была сооружена из фибробетона с 1,5% армирования по объему. Покрытие толщиной 102 мм укладывалось по слою асфальтобетона толщиной 127мм /I/.
- Лаборатория инженерных исследований армии США провела инженерные исследования на военном аэродроме, где взлетно-посадочные полосы были сооружены из обычного бетона и из фибробетона. Толщина ВПП из обычного бетона 25,4 см, из фибробетона -15,2 см ( на 40% меньше).После 700 циклов загружения ( взлетов- посадок) покрытие из обычного бетона практически было выведено из строя, в то время как фибробетонное выдержало 4500 циклов т.е. долговечность фибробетонного покрытия оказалась в 6,4 ра за выше бетонного /2/.
- В аэропорту Мак Карен в г. Лас-Вегас (США) сооружена стоянка для самолетов. Ее площадь 7300 кв.м, она предназначена для самолетов с большой массой. Аналогичные покрытия для рулежных дорожек, взлетно посадочных полос имеются в Международном аэропорту г.Тампа (США), Сэдар Рэпиндз(США), Джона Кеннеди (США) и других /I/. На аэродроме в г.Лас-Вегас площадь уложенного СФБ 51400м2, толщина 15см вместо 30см из обычного бетона. Укладку вели серийными бетоноукладчиками. Есть сведения об успешной эксплуатации покрытия тяжелыми самолетами./4/
Такие примеры применения требуют обьяснения:
Традиционное армирование защитного слоя проезжей части моста производится обычно сеточной арматурой, диаметр ее 5мм с ячейкой 100×100мм. Зона влияния арматурного стержня, как принято считать, расположена в радиусе 3-х ее диаметров. Следовательно зоны, в которых элементарные кубики бетона связываются арматурой, представляет собой полуцилиндры, сечения которых в плоскости, перпендикулярной арматуре, представляют собой полукруг радиусом 15мм, диаметр которого лежит на плоскости гидроизолиру-ющего слоя. Полуцилиндры расположены вдоль сторон ячеек сетки. За исключением этой «армобетонной» сетки, весь остальной бетон защитного слоя не армирован. Этот бетон, а это 90% защитного слоя, и является зоной наиболее вероятного начала появления трещин, выбоин и т.д. Полностью устранить данное положение усилением традиционного армирования невозможно по причинам как технологического, так и экономического характера. При данной конструкции покрытий для защиты от температурных деформаций, при больших перепадах температур, устраиваются компенсирующие швы, предотвращающие появление хаотических трещин, возникающих для компенсации увеличения линейных размеров поверхности.
В то же время дисперсное армирование исключает подобные явления. Качественный рост физико-механических характеристик сталефибробетона происходит из-за того, что стальные волокна связывают между собой элементарные обьемы бетона - матрицы, армируя его по всему макрообьему (при равномерном распределении фибры), увеличивают прочность бетона -матрицы на растяжение добавлением своего сопротивления растяжению. При хаотическом расположении стального волокна в обьеме бетона-матрицы, сопротивление растяжению растет во всех направлениях примерно одинаково. Это обьясняет, в частности, факт сравнительно малого роста (см. выше) прочности СФБ на сжатие, т.к. волокно при этом увеличивает сопротивление сжатию только косвенно, за счет сопротивления отрыву друг от друга элементарных обьемов бетона в зонах растяжения, образующихся на периферии зоны непосредственного действия сил при сжатии образца. В то же время значительный рост прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе происходит за счет преимущественно прямого включения волокна в процесс растяжения, в этом случае сопротивление СФБ растяжению складывается из сопротивления разрыву самого бетона - матрицы и стальных волокон, препятствующих отрыву друг от друга элементарных частиц бетона-матрицы. Этим же обьясняется и повышенная трещиностойкость сталефибробетона и, как следствие, возможность отказаться от устройства температурных швов даже при устройстве дорожных покрытий (Япония, северная оконечность острова Хоккайдо - покрытие из СФБ толщиной 50мм, расстояние между швами - 50м; Англия- шестиполосная магистраль возле Бирмингема-основание- материалы, обработанные цементом, толщиной 25см, слой непрерывно армированного цементобетона, толщиной 22см, слой асфальтобетона -4см, полностью отсутствуют температурные швы).
В дополнение к вышесказанному, нужно отметить исключительную важность степени анкеровки стального волокна в бетоне. Стальные волокна зарубежных и отечественных фирм выполняются с различными загибами, крючками, уступами или имеют по всей длине различной формы выступы, которые увеличивают сопротивление выдергиванию. Кроме этого, стальное волокно должно иметь достаточно шероховатые боковые поверхности для надежного сцепления с бетоном-матрицей. Ведь полное использование потенциала стального волокна для увеличения физико-механических свойств СФБ возможно лишь в том случае, если разрушающие нагрузки разрывают фибру, но не выдергивают ее из бетона-матрицы. Только при выполнении этого условия коэффициент использования прочности стального волокна будет равен единице и, следовательно, для данного состава бетона -матрицы с таким стальным волокном можно получить максимально возможные физико-механические характеристики. Наша фирма занимается изготовлением патентованного стального волокна, которое позволяет использовать прочность его практически на 100% за счет определенной формы анкеров на его концах и шероховатости боковых поверхностей. Наши расчеты показывают, что при расходе фибры в 80-90кг на куб СФБ, количество фибр колеблется в пределах одного миллиона. Активная часть стального волокна расположена между анкерами его и составляет для принятого типа (ФЛА 4-2-35 по ТУ 1276-002-51484465-2002)- 28мм. Предполагая, что каждое стальное волоконце пронизывает 2,5 кубика элементарных обьемов бетона (один кубический сантиметр), можно считать, что каждый такой кубик в кубическом метре будет 2,5 раза пронзен стальными волокнами, которые сшивают таким образом всю массу бетона.
Рассмотрим процесс разрушения слоя покрытия. Допустим, что слой выполнен качественно по всей площади, бетон по своим характеристикам полностью соответствует требованиям проекта и т.д.. Представим теперь, что в результате каких либо событий при эксплуатации возникла перегрузка в какой либо точке или маленькой площадке поверхности, повлекшая за собой деформацию слоя выше проектной величины. На слое, традиционно армированном, появится в момент перегрузки трещина или несколько трещин в наиболее слабых местах, которые компенсируют увеличение длины поверхности при деформации. При прогибе нижней поверхности вниз бетону поможет уменьшить величину трещин в какой-то степени арматура, да и то в местах, где имеется зона влияния ее на бетон. При изгибе слоя вверх, в верхней части слоя влияние арматуры практически полностью отсутствует. Поэтому трещины появятся в слабых местах и величина их раскрытия будет зависеть от степени деформации слоя под нагрузкой, а их количество будет зависеть от степени однородности бетона в области деформации. Понятно, что трещин будет мало, т.к. у бетона очень малая способность передачи нагрузки не разрушаясь от частицы к частице, поэтому первая микротрещина будет развиваться до тех пор, пока не компенсирует деформацию слоя вокруг себя, т.к. в концах этой трещины концентрация напряжений на порядок превышает напряжения, которые могут вызвать новую трещину в сплошном слое.
При выполнении слоя из сталефибробетона процесс пресекается в самом начале. Во первых, при деформации возникает значительно большее количество трещин, т.к. стальные волоконца, включаясь в работу по сдерживанию раскрытия трещины в самом начале ее появления, провоцируют открытие все новых и новых. Во вторых, именно потому, что компенсация деформации происходит при достаточно большом их количестве, величина раскрытия их на порядок меньше, чем в случае с традиционным армированием. Поэтому процесс начала развития трещины в самом начале блокируется, если же, в силу каких либо причин, он начнется, то идти в сталефибробетоне он будет значительно медленнее, чем это происходит в случае с традиционным армированием и величина раскрытия трещины будет в разы меньше. Полностью исключается возможность попадания в них воды либо каких либо частиц, которые могли бы остаться в них после снятия нагрузки. Работа волоконец по сдерживанию раскрытия такого рода трещин проходит в режиме упругих деформаций, поэтому при снятии нагрузки трещины закрываются. Кроме того, дополнительно необходимо отметить, что при применении сталефибробетона, как правило, при правильном уходе, в свежеуложенных слоях отсутствуют усадочные трещины, которые «обязательны» при твердении.
По применению фибробетона в качестве полов промышленных цехов. (Разработаны на основе исследований ЦНИИС по договору ИТБР-2001-1295, ЮУрГУ по договору от 20 февраля 2002г и практики применения фибробетона строительными организациями. )
Для устройства промышленного пола с нагрузками создаваемыми транспортом:
- с нагрузкой на колесо в 1,5тн (полный вес погрузчика 3,5тн) достаточно слоя сталефибробетона в 12см на укатанном основании (песок - 5см + 20см уплотненного щебня) на бетон - матрице - М400, с концентрацией фибры 40кг/м3. Возможно в этом случае уменьшение слоя СФБ до 60-70мм при увеличении фибры до 80кг/м3.
- с нагрузкой на колесо 6,8тн необходимо увеличить концентрацию фибры в бетоне М400 до 80-100кг, с толщиной слоя СФБ 15см. Возможно уменьшение слоя до 13см в случае укладки СФБ на старое бетонное основание ( не разрушенное), по расчетам главного специалиста расчетно-конструкторского отдела ЮжУралакадемцентра РААСН к.т.н. Сытника А.С. от 05.04.1999г.
При установке промышленного оборудования на пол из сталефибробетона, с нагрузками:
- менее 2 т/м2, слой СФБ, при 40кг/м3, должен быть не менее 10см,
- менее 4т/м2, слой СФБ при 40кг/м2, должен быть не менее 15см,
- менее 5т/м2, слой СФБ при 40кг/м3, должен быть не менее 17см2 (20см макс.),
Во всех случаях для предотвращения появления в околонагрузочных зонах трещин - по периметру, вокруг нагруженной площадки, устраивать периметрическую ленточку шириной не менее 1/4 от наибольшего в плане размера оборудования.
Если оборудование работает в режиме виброударов, прочность слоя СФБ необходимо увеличивать за счет увеличения концентрации фибры в бетоне, доводя ее, при необходимости, до 80-100кг/м3.
www.pol-beton.ru
Армирование жароупорного бетона - Справочник химика 21
Основное оборудование. Реактор с аксиальным вводом сырья сверху вниз. Корпус выполнен из углеродистой стали. Для защиты от коррозии и поддержания температуры стенок не выше 150 °С корпус реактора с внутренней стороны покрывают армированной жароупорной торкрет-бетонной футеровкой. Внутренние детали реактора изготовлены из легированных сталей. Диаметр реактора 2600 мм. [c.50] На рис. 52 представлена деталь корпуса и стенки печи для сжигания колчедана, в которой корпус и своды выполнены из армированного жароупорного бетона на основе жидкого стекла (состав бетона см. стр. 114). [c.152]Печь имеет шесть температурных зон I и II — сушки III и IV — нагрева V — прокалки VI — охлаждения. Зоны I и II выполняются из армированного бетона марки 200, зоны III—V — из жароупорного бетона на портландцементе с золой и с базальтовым заполнителем. Внутри зоны футерованы шамотом-легковесом толщиной 232 мм. [c.205]
Применение жароупорного бетона допустимо до температур 1200-1300°С. Жароупорный бетон нашел применение в химической промышленности для футеровки мехаиических колчеданных печей. Разработаны конструкции таких печей из армированного жаростойкого бетона без металлического корпуса. [c.459]
Известно также применение сводов из армированного водоохлаждаемой арматурой жароупорного бетона. Анализ условий работы свода с точки зрения его механических и тепловых нагрузок привел к наиболее выгодному решению, которое и применено Ha печи РКЗ-16,5. Этот свод (рис. 6-28) выполнен из шести секций / каждая секция представ- [c.169]
Корпус электрофильтра (рис. 2.5) рекомендуется выполнять из кислотоупорного кирпича или из стали Ст.О—Ст.З и футеровать шамотным огнеупорным кирпичом или жароупорным бетоном марки М-200 по армированной сетке или стали круглого сечения диаметром от 8 до 10 мм или квадратного, полосового сечения площадью до 10 мм . [c.86]
Среди таких аппаратов — односекционный трехпольный электрофильтр типа ОГ-3-15 с корпусом из жароупорного бетона или из стали и двухсекционные трехпольные электрофильтры ОГ-3-20 и ОГ-3-30 с кирпичным армированным корпусом. Они оборудованы системами механического встряхивания электродов с дистанционным или автоматическим управлением, рассчитанными на непрерывную и периодическую работу. [c.205]
Из жароупорного армированного бетона, поверх которого находится крышка 4 из немагнитной стали, назначением которой является герметизация свода. Крышка состоит из трех изолированных секций. Ванна имеет четыре летки. Две из них 5 на уровне подины служат для выпуска накапливающегося на подине феррофосфора. Две шлаковые летки 6 расположены на высоте 450 мм над подиной и снабжены специальным устройством 7 для закрывания. [c.164]
При высоких температурах используют жароупорный армированный бетон. Для армирования применяют листовой, полосовой или фасонный прокат из углеродистой стали (Ст.З). [c.239]
Легкие теплоизоляционные бетоны — пенобетон, ячеистый бетон,- армированный пенобетон, жароупорный пенобетон для тепловой изоляции при температурах до 700° С. [c.316]
Кислотостойкий и жароупорный кислотостойкий бетоны используют как самостоятельные конструкционные материалы для изготовления из них емкостей для агрессивных жидкостей и промышленных печей для агрессивных газов. В таких случаях используют чаще всего армированные бетоны. [c.306]
В современных мощных печах своды выполнены из армированного жароупорного бетона. Электроды проходят через отверстия в своде и уплотняются при помощи пружинящего устройства. Пружины науплот-вяющем устройстве подбирают такими, чтобы кольцо плотно охватывало электрод, н О при подъеме элек- [c.162]
Разрабатывается конструкция футеровки печей жароупорным бетоном без ( орсодер-жащих компонентов. Стальная подовая решетка печи залита на высоту 100 мм армированным жароупорным бетоном. Равномерное распределение воздуха по сечению беспровальной зоны пода печи достигается при помощи распределительной решетки и [c.374]
chem21.info
Армированное бетонное основание дорожной одежды
Армированное бетонное основание(АБО) используют для повышения прочности и жесткости дорожной одежды. Песчаные и щебенчатые слои равномерно распределяют нагрузку на грунт на небольшом участке, но не способны придать необходимую жесткость. АБО увеличивает жесткость одежды и позволяет передать вертикальные нагрузки на большую площадь, уменьшая удельное давление на грунт.
Для строительства основания используют стальную или стекловолоконную арматуру диаметром 14-18 мм и различные бетоны. Состав бетона зависит от климата, условий заливки и ожидаемого дорожного потока. Для заливки в холодное время года используют различные добавки – мочевину, хлорид кальция, и другие.
Для увеличения эксплуатационных свойств бетона, наряду с арматурой в него добавляют металлическую фибру. Это увеличивает жесткость и прочность на излом.
Укладка армированного бетонного основания
Работы по созданию АБО производятся после укладки дренирующего слоя из песка, щебенчатых слоев и, при необходимости, утеплительного слоя.
- Создание арматурного каркаса. Основу бетонного слоя основания составляет каркас из арматуры. Бетон имеет очень высокую прочность на сжатие и крайне малую прочность на излом. Правильно сделанное армирование многократно повышает прочность на излом. Вызвано это тем, что прочность на излом зависит не только от прочности самого бетона, но и от прочности на растяжение арматуры. Для достижения максимальной прочности на излом, армирование проводят снизу и сверху бетонного слоя. Арматуру необходимо связать в сетку. Это позволит повысить прочность не только в продольном, но и в поперечном направлении. Неперевязанная арматура может сдвинуться во время заливки и уплотнения слоя, ухудшив его прочность на излом. Еще сильней увеличить прочность на излом позволяет применение металлической фибры.
- Установка опалубки. Перед заливкой устанавливают опалубку с помощью деревянных или металлических щитов, в некоторых случаях ее делают из бетонных дорожных блоков. В этом случае вершина блока играет роль бордюра. Опалубка нужна для того, чтобы придать основанию нужные формы и избежать перерасхода бетона.
Армированное бетонное основание увеличивает жесткость одежды и позволяет передать вертикальные нагрузки на большую площадь, уменьшая удельное давление на грунт.
- Бетон для заливки. Для основания используют бетоны, приготовленные с использованием щебня прочных горных пород, фракции 20-40 мм. Соотношение песка, щебня, цемента и дополнительных материалов зависят от температуры во время укладки, климатических условий и ожидаемой нагрузки на дорогу. Время доставки бетона с завода не должно превышать одного часа. Время с загрузки миксера или самосвала до заливки в опалубку, не должно превышать двух часов. Превышение этого времени снижает прочность готового армированного бетона.
- Заливка основания. Заливку производят с помощью бетоноукладочных машин на пневматическом или гусеничном ходу. Они позволяют не только укладывать ровный слой бетона, но еще и уплотнять его виброплитами.
Заливку армированного бетонного основания производят с помощью бетоноукладочных машин на пневматическом или гусеничном ходу.
Неисправности армированного бетонного основания
- Рыхлость. При нарушении целостности покрытия, внутрь дорожной одежды попадает вода. Если при создании АБО был использован бетон со слабой водостойкостью, то попавшая внутрь вода приведет к образованию рыхлости. Это, в свою очередь, приведет к образованию трещин и впадин на поверхности покрытия. Вода будет поступать все сильней и сильней. В зимние месяцы бетон начнет растрескиваться и крошиться. Попавшая внутрь бетона вода, превращаясь в лед, расширяется и разрывает бетон. Для устранения рыхлости необходимо на достаточной площади вырезать основание, дорожной фрезой снять рыхлый слой АБО, восстановить уровень поверхности основания, уложить новое покрытие, и обеспечить качественную гидроизоляцию.
- Трещины и пучение. Попадание воды в АБО и морозы, приводящие к промерзанию основания, приведут к пучению и глубоким трещинам в бетонном слое и покрытии. Для устранения последствий пучения, и предотвращения повторного появления необходимо снять покрытие на достаточной для ремонта площади, и провести осмотр АБО. Если трещины не достигли арматуры, их можно залить битумом или полимерными мастиками. Если трещины достигли арматуры, поврежденный кусок необходимо вырезать швонарезчиком или бетонорезной машиной, и извлечь. После чего гидромолотом или отбойным молотком освободить арматуру, прикрепить к ней новую, образовав из нее перевязанную сетку, и залить новым бетоном. После чего обязательно постелить теплоизоляционный слой, способный выдержать нагрузку, и восстановить покрытие с помощью литого асфальтобетона.
Если промерзание и пучение произошло в нескольких местах, вся дорога нуждается в реконструкции, потому что не соответствует климату.
- Проседание основания. При проседании АБО необходимо не только восстановить целостность основания, но и устранить причину проседания грунта. То есть провести капитальный ремонт на небольшом участке дороги.
Соблюдение требований ГОСТ и СНиП при проектировании, строительстве, обслуживании и ремонте армированного бетонного основания дорожной одежды, позволит дороге служить многие десятилетия.
roadmasters.ru
