Фибробетон: достоинства и недостатки. Фибробетон состав пропорции
Фибробетон своими руками - технология изготовления своими руками фибробетона
В большом семействе бетонов относительно недавно появился новый участник – фибробетон. Он получил свое название из-за наличия в своем составе фибры, которая представляет измельченные волокна различных материалов. Исходным материалом для нее может служить стекловолокно, базальт, пластики, мелкие фракции металла и иные материалы растительного или искусственного происхождения. Применение волокон придает бетону новые свойства.
Материал становится более прочным и одновременно пластичным. Предотвращается растрескивание при высыхании и отвердении, а так же предотвращается коррозия арматуры. Все чаще его применяют при индивидуальном строительстве, и домашние умельцы изучают, как приготовить фибробетон своими руками.
Состав.
Прочность материала определяется типом и количеством фибры в его составе. Добавки могут составлять от 0,3 до 10 кг/м3 и более. В зависимости от класса бетона изменяется и соотношение между содержанием песка и бетона. Для приготовления своими руками фибробетона класса В 20 применяется соотношение 1:4, а для В 25 1:3. Учитывая отсутствие в составе бетона тяжелых наполнителей, таких как щебень или гравий, особое требование предъявляется к качеству песка. Он не должен содержать примесей и камней. Перед использованием его необходимо тщательно просеять и промыть.
Для придания материалу, сделанного своими руками, более высокого качества в фибробетон добавляют пластификаторы и добавки. Это несколько увеличивает его стоимость, но позволяет добиться качества достаточно близкого к материалу заводского изготовления.
Технология приготовления.
Технология приготовления своими руками фибробетона во многом похожа на стандартную, но имеет некоторые отличия.
Для процесса изготовления потребуется бетономешалка и дробилка. Исходный материал для приготовления фибры измельчают с помощью дробилки и добавляют в сухую смесь песка и цемента. Ее можно добавить и в процессе перемешивания, но тогда время замеса необходимо увеличить для более равномерного распределения фибры по объему. В случае добавления волокна в сухую смесь, для приготовления фибробетона, оно намного быстрее равномерно распределится, что позволит добиться равномерности свойств материала, изготовленного своими руками.
Равномерность свойств по объему – одна из наиболее важных характеристик любого материала. При приготовлении своими руками фибробетона необходимо следить за тем, чтобы не образовывались скопления волокна. Для того, чтобы избежать этого, рекомендуется увеличить время перемешивания по сравнению с приготовлением обычного бетона примерно на 30-50%.
В процессе замеса рекомендуется периодически проверять качество приготовляемого раствора. При тщательном соблюдении технологии, фибробетон, сделанный своими руками получается довольно близким по своим характеристикам к материалу промышленного производства.
Некоторые особенности применения.
Полученный раствор можно использовать как для заливки монолитных конструкций, так и для изготовления сборных блоков. Использование фибробетона позволяет уменьшить расход арматуры, благодаря его структурному армированию волокнами.
Особенно прочными получаются изделия, в которых наполнителем является стекловолокно или мелкофракционный металл. Их прочность может превышать прочность обычного бетона в несколько раз. Это находит частое использование для изготовления своими руками блоков из фибробетона. Учитывая повышенную прочность материала, их толщину можно делать меньше, чем в случае изготовления блоков из ячеистого бетона. Это позволяет уменьшить расход материала и трудоемкость выполняемых работ.
| Статьи по теме: | |
Утилизация железобетона Строительство новых объектов нередко сопрягается с демонтажом ранее возведенных. При этом возникает вопрос утилизации демонтированных строительных материалов, в частности железобетона. ... | |
Миксер с бетононасосом Конструкции из монолитного железобетона находят применение при строительстве объектов различного назначения. Одним из важных этапов возведения таких конструкций является заливка ... | |
Самодельный бетононасос Применение монолитных конструкций существенно снизило трудоемкость и стоимость выполнения строительных работ, сократило сроки строительства. При выполнении этих работ нередко приходится ... | |
Меняем свойства бетона добавлением фибры
Фибробетон – бетон с внутренним армированием волокнами
Фибробетон в среде строителей давно не новинка, и его применение в промышленном строительстве привнесло дополнительную прочность объектам. На что можно рассчитывать дачникам и владельцам загородного жилья? Такой бетон значительно облегчает строительство дома, реставрационные работы.
Применение фибры – дополнительного компонента в традиционном бетоне позволяет отказаться от каркасного армирования, поскольку дисперсные волокна из различных материалов обеспечивают внутреннее армирование бетонной смеси. Бетонные блоки, благодаря дополнительной прочности, можно уменьшить в толщине.
Обеспечивая прочность всего объема бетона, армирующие волокна так же помогают избавиться от недостатков традиционного материала из смеси цемента и песка – появления трещин, сколов и слабой прочности на растяжение.
Возможность использовать разные пропорции и типы (виды) фибры делают фибробетон универсальным. Чуть ранее мы рассматривали, как сделать самому тротуарную плитку из самой простой смеси цемента, песка, воды. Добавление фибры позволит придать такой плитке прочность, а значит долголетие всем дорожкам и площадкам, выложенным из самодельной плитки, снизить расход цемента.
Такой раствор можно применять тогда, когда нет возможности провести армирование металлическим каркасом, для создания прочных, но легких элементов архитектуры, для заливки фундамента и установки шумо-поглощающего забора. Для каждой поставленной задачи можно подобрать соответствующий вид фибры.
Что такое фибра для бетона, и какие фибры используются сегодня?
Дисперсное волокно – фибра для бетона условно делится на два вида:
- Металлическая фибра изготавливается из стали, она усиливает бетон на разрыв, растяжение, предотвращает образование трещин, принимая возникающие нагрузки на себя. Снижает возможность усадки при сушке.
Сталефибробетон стойкий к перепадам температурных режимов, в воздействию влаги. Волокна из стальной проволоки могут быть с анкерами (загнутыми кончиками) – анкерная стальная фибра. Дисперсное армирование такой фиброй снижает расход цемента, но значительно повышает прочность любых, даже самых сложных по конфигурации зданий, фундаментов, где трудно применить каркасное армирование. Размеры фибры варьируются в зависимости от области использования бетона.
- Неметаллическая фибра, это целый ряд видов волокон, который пополняется с каждой новой разработкой. Прогресс не стоит на месте и помимо натуральных: стеклянных, асбестовых, базальтовых волокон, производители используют синтетические материалы: пропилен, акрил и другие.
Больший спрос имеют фибры из стали, стекла, полипропилена, именно они считаются самыми востребованными. Каждый вид обладает своими уникальными характеристиками. Базальтовая фибра - достойный конкурент стальному аналогу, а по некоторым параметрам и превосходит стальную. Но цена на базальтовую дисперсную добавку пока выше из-за сложных технологий производства. Там, где нужна особая прочность, применяют стальную фибру.
Для создания облегченных архитектурных форм, устойчивых к внешним воздействиям, химическим веществам, сколам, трещинам, изготавливают бетон с добавкой фибры из полипропилена. Фибра из полипропилена востребована при изготовлении ячеистого бетона, пеноблоков.
Стеклофибробетон упругий и пластичный, прекрасно гасит шумы, устойчив к влаге и ударным нагрузкам. Не боится перепадов температуры. Но стекловолокно нуждается в защите от щелочной среды бетона. Достигается защита добавлением специальных полимеров в состав бетонного сырья.
Как производят фибробетон кустарным способом
Производство фибробетона имеет свои особенности. На каждый вид фибры существует своя технология замеса. И если на производстве все отработано и рассчитано, имеется специальное оборудование, то - как изготовить фибробетон кустарным способом?
Фибробетон изготавливается без использования щебеня, гравия. Основными компонентами являются цемент, песок (обязательно чистый) и фибра. Для получения более качественного раствора желательно применение пластификатора.
Основным и общим требованием остается тщательный замес с равномерным распределением компонентов. Обеспечить качество раствора поможет бетономешалка, наличие пластификатора в составе и увеличенное время замеса. Фибра вводится в раствор несколькими методами. В сухую смесь, в цемент и в замешиваемый раствор. Приготовление раствора мы рассмотрели в статье «Как изготовить самому тротуарную плитку».
При самостоятельном изготовлении фибробетона небольшими партиями, неметаллическую фибру для более равномерного распределения удобней вводить в сухую смесь, желательно порционно, при этом контролировать, чтобы фибра не «комковалась». Добавляя волокна фибры, необходимо следить, чтобы она была взрыхленной.
Стальные волокна (для равномерного распределения) рекомендуется вводить в готовую смесь. Следует учесть, что стандартное оборудование подвергается большему износу при изготовлении бетона со стальной фиброй.
Пропорции армирующих волокон на 1 м3 зависит от предъявленных требований к бетону, от материалов наполнителя. Минимальное содержание фибры изменит характеристики бетона к более высоким показателям. Для снижения стоимости бетона, изготовленного самостоятельно, можно использовать смеси дорогого и дешевого наполнителя из армирующих волокон.
Строительные работы не ограничиваются изготовлением бетона. Строительная компания Теплострой предлагает ряд услуг в области строительства. Вы можете вызвать мобильную бригаду рабочих для работ связанных с обустройством рабочей площадки, загородного участка, ремонтом или строительством. Также мы проводим утепление эковатой любых строений или элементов дома. Целлюлозный утеплитель от производителя обладает уникальными характеристиками и не имеет торговых надбавок.
9999812.ru
Как сделать бетон своими руками: состав, пропорции бетона
Ни одно строение сегодня не обходится без применения бетона. Прочностные свойства бетона и легкость изготовления делают его уникальным материалом. Начиная с фундамента крупнейших зданий и до самых вершин небоскребов, мы на каждом сантиметре конструкции найдем бетон. Бетон является основой и в производстве одиночных изделий. К такой продукции можно отнести кухонную столешницу, вазы, бетонные урны, балясины и тротуарную плитку. Бетон – прежде всего, искусственный камень, по своим характеристикам близок к тому же граниту и мрамору. В эстетическом смысле природные камни значительно красивее, но часто обладают природным повышенным радиационным фоном. Производство бетона позволяет контролировать радиационный уровень, делая его экологически безопасным. Давайте выясним, как сделать бетон своими руками хорошего качества!
С одной стороны процедура изготовления бетона очень проста, тем не менее, следует учитывать некоторые особенности, способствующие улучшить качество бетона и его дальнейшую эксплуатационную пригодность. Перед началом работ следует установить эксплуатационные цели бетона, просчитать возможную нагрузку, чтобы потом правильно подобрать рецептуру и пропорции материалов для замеса бетона.
Какие основные характеристики бетона вы знаете?
Состав бетона очень прост по своему содержанию – это цементно-песчаный раствор и прочностной заполнитель (гранитный или известняковый щебень, галька, шлак, гравий, керамзит, стальная фибра).
Сегодня химическая промышленность предлагает специальные добавки в бетон. Добавки в бетон (читай, пластификаторы) придают конечной смеси дополнительные характеристики: улучшают удобоукладываемость, повышает прочность и марку, предотвращают его быстрое схватывание или наоборот ускоряют процессы твердения (уменьшая время застывания), защищают зимний бетон от замерзания при минусовых температурах.
Ключевой характеристикой бетона, как ни крути, является прочность на сжатие. Прочность бетона на сжатие измеряются в МПа (мегапаскалях) или кг*с/м2 и в различные времена физики по-разному подходили к оценке прочностной характеристики. Исходя из прочностных характеристик, товарный бетон делят на классы прочности (в соответствии с ГОСТ – марки бетона). В странах бывшего СССР наиболее популярными оценками прочности осталась «марка бетона». Тем не менее, действующие государственные стандарты предусматривают класс прочности от В3,5 до В80. Чем выше числовой показатель давления на сжатие образца бетонного кубика, тем выше класс его прочности. От чего зависят различия? Прежде всего, от количества и марочной прочности самого цемента в бетонной смеси. При одинаковом количестве и качестве песка и гранитного щебня в бетоне, его конечную прочность будет определять именно цемент, взаимодействующий с водой. Вспомним, что вода является универсальным растворителем и от ее количества в смеси зависит не только подвижность бетона, но так же и его крепость. Каждый класс бетона определяет минимально допустимое значение давления на сжатие бетонного образца, а также допустимые границы отклонения.
Что такое цементное молочко? «Цементное молочко» - это водоцементный раствор, в котором весь цемент был растворен водой и образует некую текучую жидкость. На начальном этапе заливке фундамента часто в качестве первого слоя используют бутовой камень, который проливается цементно-песчаным раствором, чтобы заполнить пустоты между камнями. Этот нехитрый трюк дает защиту фундамента от проседания и задерживает влагу.
Качественный бетон на все 100 процентов зависит от чистоты всех компонентов. В качестве заполнителя в бетоне выступает (в основном) щебень фракции от 2 мм до 40мм. Классический товарный бетон изготавливается на гранитном щебне с фракцией от 3 до 20 мм. Такие бетонные смеси удобны в укладке, к тому же это придает немаловажную возможность подачи бетона с помощью бетононасоса. Бетон с фракцией щебня более 20 мм бетононасос прокачать не сможет. Существуют мелкозернистые бетоны – максимальный размер наполнителя 10мм.
Какие требования к составу бетона?
Цемент – клей бетона, связывающий воедино все компоненты. Для замеса бетона своими руками лучше использовать цемент марки 500. В производстве бетона цемент должен быть сухим и сыпучим. Не допускается использование цемента, взявшегося комками. Важный совет при выборе цемента: не экономьте на цементе! Дешевый немаркированный или уцененный цемент может доставить вам больших хлопот и головную боль. Экономия на цементе, когда на кону стоит безопасность и долговечность всего дома, не уместна!
Речной песок для производства бетона должен быть максимально чистым, не содержать растительных остатков, мусора и посторонних предметов. В производстве бетона оптимальная крупность зерен песка должна быть в пределах 1,5-2,5 мм.
Что делать с грязным песком? Если у вас нет возможности привезти чистый строительный речной песок, то необходимо просеять имеющийся песок, отделив по-максимуму сторонние включения.
Заполнители для бетона. Основой прочности бетона выступает именно заполнитель. Идеально с точки зрения прочности бетону подходит гранитный щебень с «кубовиткой». Лещатый (плоский щебень), сам по себе имеет более низкий показатель прочности и значительно хуже уплотняется в бетоне. В то время как, «кубики» щебня образуют крепкую структуру в смеси при ее затвердевании. Важно, чтобы щебень был максимально чистым, не содержал пыли и отсева. В некоторых случаях щебень можно промыть водой. Мытый щебень обеспечивает лучшее сцепление с песком и цементом. Высокая шероховатость на гранях щебня является положительным фактором, и наоборот – гладкие грани ухудшают качество смеси.
Для чтобы, сделать бетон своими руками, лучше выбрать гранитный щебень фракции 5-20мм. Он имеет оптимальный рассев по фракциям и его легче дозировать при замесе бетона. При засыпании щебня в бетономешалку обратите внимание, на то чтобы, вы вместе со щебнем не отправили туда почву или другой мусор.
Используйте чистую воду без дополнительных примесей. Категорически запрещается использовать морскую соленую воду для замеса бетона. Особых требований к воде в бетоне нет. Здесь подходит простое и обычное правило: если вода питьевая, то она вполне подходит для бетонной смеси.
Пластификаторы, добавки в бетон
Пластификаторы призваны обеспечить раствору большую текучесть или наоборот вязкость. Используя пластификаторы, учитывайте тот факт, что вам, скорее всего, понадобится меньшее количество воды. Самые популярные пластификаторы предназначаются для увеличения прочности бетона. В промышленном производстве бетона на заводах ЖБИ использование пластификаторов прочности изрядно экономит расход цемента (до 15-20 процентов на кубометре). Пластичный и подвижный бетон более удобен в своей укладке. Вы быстро зальете такую смесь в фундамент, при этом бетон заполнит все необходимые пустоты в котловане.
Другие добавки в бетон могут обеспечить затвердевание и схватывание бетона при минусовых температурах. Таким образом, вы можете быть уверенным, что залитый зимой бетон не замерзнет и вода, содержащаяся в смеси не кристаллизируется.
Что такое фибробетон? Армирующие вещества, которые используют в качестве дополнения к основному заполнителю, способствуют приобретению бетоном дополнительных прочностных и эксплуатационных характеристик. Например, для тонкой бетонной стяжки пола в бетон добавляют полипропиленовые или ПВХ (поливинилхлорид) волокна. Такой наполнитель сам по себе, мягкий и не особо прочный, однако в бетоне он выступает связующими нитями и предотвращает растрескивание бетонной поверхности.
Состав и пропорции бетона из цемента М400
Рецепт бетона из цемента М500
Примечание. Конечное количество воды необходимо рассчитать с учетом влажности материалов (в первую очередь песка).
Среди населения наиболее распространены пропорции бетона 1:3:6 (цемент, песок, щебень). Придерживаясь такой универсальной формулы, часто результат остается неудовлетворительным. Самое плохое в этой ситуации, что когда приходят последствия, то изменить уже что-либо невозможно.
Если вы уверены в том, что сделаете бетон своими руками, то необходимо знать какую конечную прочность должен иметь ваш бетон. Следует отметить, что для плиты перекрытия бетон обязательно нужно заказывать на заводе ЖБИ.
Взвешивание компонентов бетона. От точности взвешивания ингредиентов бетонной смеси зависит результат. На практике на домашних стройплощадках все измеряют ведрами. Перед тем как приступить к таким замерам следует проверить, сколько же килограмм в действительности помещается в одно ведро и только после этого начинать замес бетона. В случае влажности песка следует увеличить количество добавляемого песка и уменьшить количества воды в смеси, чтобы избежать очень жидкого раствора.
Где и как замешивать бетон?
Для замешивания бетона идеальным вариантом является специальные бетономешалки. Такое оборудование с завода предназначено для размешивания компонентов бетона и позволяет качественно перемешивать всю смесь.
Однозначно рекомендуем отказаться ручного способа замешивания бетона с использованием тяпок и лопат. Вручную вы не сможете качественно и однородно перемесить весь объем бетона в строительном корыте.
Два способа перемешивания бетона с помощью бетономешалки:
1. В бетономешалку, залитую отмеренным количеством воды, добавляют цемент, после получения раствора добавляют песок и щебень.
2. Вначале засыпают песок, щебень, цемент и только после перемешивания этих компонентов добавляют необходимое количество воды. При этом строитель смотрит на подвижность смеси и может точно отрегулировать количество воды, чтобы получить нужную текучесть бетона.
Последний вариант является наиболее рациональным, он гарантирует равномерное перемешивание смеси.
Рекомендуется располагать бетономешалку максимально близко к месту заливки. Учтите, что удельный вес готового бетона превышает вес всех компонентов по отдельности. Один кубометр бетона весит 2400 кг. Малое расстояние до места заливки не позволит бетону быстро схватиться или расслоиться.
5 правил замеса бетона
Наиболее распространенные бытовые бетономешалки имеют объем смесительного барабана равный 200 литрам. Переведите все пропорции бетона из таблицы выше на ваш объем бетономешалки. В случае 200 литровой бетономешалки все цифры из таблиц следует разделить на пять.
- В небольшое количество воды, находящийся в бетономешалке засыпьте весь необходимый цемент. Если в сухом виде замесить только цемент и песок получится гарцовка.
- Сразу за цементом засыпайте песок. Дайте смеси размеситься пару минут для равномерного распределения.
- При перемешивании цементного раствора при необходимости добавьте воды.
- В готовый цементно-песчаный раствор добавляйте щебень с небольшими паузами, давая каждой порции щебня перемешиваться.
- На последнем этапе добавьте пластификаторы и добавки. Если необходимо выполните последние корректировки по воде.
Все время замеса бетона не должно превышать десять минут. Длительное перемешивание может привести к началу схватывания цемента. Транспортировку раствора производите тачкой и не выключайте бетономешалку до полного освобождения от бетона.
Узнайте все за и против замеса бетона самостоятельно. Смотрите рисунок ниже.
budindustriya.com
Фибробетон: достоинства и недостатки
Благодаря надежности и долговечности бетон считается универсальным и широко применяемым строительным материалом. Технологии его производства постоянно совершенствуются, улучшая качественные характеристики.
Фибробетон – это один из видов бетона, отличающийся особой прочностью за счет армирования материала фиброволокном.
В качестве наполнителя для такого волокна используют:
• стекло;
• стальную проволоку;
• полипропилен;
• нейлоновые нити,
• акрил;
• базальт;
• вискозу;
• асбест.
Несколько слов о технологии производства
Получают такую разновидность материала посредством тщательного смешивания бетонного раствора и армирующего волокна. При этом наиболее важным этапом технологического процесса является равномерное разнонаправленное распределение фибронаполнителя в совокупности со строгим соблюдением пропорций, благодаря которому параметры прочности и упругости становятся более совершенными.
Сфера применения
Фибробетон используют при изготовлении:
• стеновых панелей;
• наливных полов;
• бордюров;
• отделочных фасадных плит;
• элементов архитектурного декора;
• покрытий мостов;
• взлетно-посадочных аэродромных полос.
Преимущества фибробетона
К очевидным достоинствам такой разновидности бетона относятся:
• износостойкость, делающая материал устойчивым к проникновению влаги, перепадам температур, механическим повреждениям, длительным нагрузкам, трещинам и разрушению;
• сверхпрочность, достигаемая за счет отличного взаимодействия волокна с растворами и смесями и позволяющая уменьшить толщину и объем всей конструкции;
• экологичность и пожаробезопасность, допускающие применение фибробетона при возведении строений с постоянным пребыванием человека;
• экономичность, позволяющая в сравнении с армированием каркасом или сеткой сократить не только затратную часть сметы, но и время на процесс производства материала;
• практичность, дающая возможность за счет добавления армирующего наполнителя уменьшить расход бетона;
• длительный срок эксплуатации.
Недостатки материала
Цена рассматриваемого материала является единственным его недостатком.
В сравнении с аналогом традиционного производства стоимость фибробетона более высока, что напрямую зависит от стоимости материала, используемого в качестве наполнителя. Однако, место, занимаемое в среднем ценовом сегменте, тем не менее оставляет её доступной и привлекательной для покупателя.
www.alexir.ru
Сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий. Сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона, включающая портландцемент, кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1, армирующий компонент, кремнеземсодержащую добавку и воду в качестве армирующего компонента содержит базальтовое волокно, полученное центробежно-дутьевым способом, а в качестве кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент - 23,28-27,37; кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1 - 63,37-66,36; базальтовое волокно - 0,93-1,09; нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,12-0,14; вода - 9,31-10,95, при этом используют нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, предварительно подвергнутый обработке в ультразвуковом диспергаторе совместно с водой затворения в течение 10 минут, а портландцемент совместно с базальтовым волокном смешан в виброистирателе в течение 45 секунд. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности на изгиб и на сжатие, коррозионной стойкости фибробетона, уменьшении расхода кремнеземсодержащего компонента, вводимого в сырьевую смесь для повышения коррозионной стойкости базальтового волокна. 3 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.
Известен состав фибробетонной смеси, включающей портландцемент, кварцевый песок, минеральное волокно и воду. В качестве минерального волокна используют отходы производства базальтового волокна при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 20-22, кварцевый песок 43-44, отходы производства базальтового волокна 3,5-5, вода остальное (см. патент РФ №2288198, МПК С04В 28/02, опубл. 27.11.2006 г.).
Недостатками смеси являются недостаточная прочность на изгиб, сжатие, раскалывание, морозостойкость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для строительных материалов, включающая портландцемент М500Д0 производства ОАО «Новотроицкий цементный завод», кварцевый песок с модулем крупности Мкр=1,5-2,0, тонкое базальтовое волокно по ТУ 5952-036-05328981-2004 производства ОАО «Ивотстекло» в виде отрезков базальтового ровинга, изготовленного из базальта Украинского месторождения, полифункциональный модификатор бетона МБ 10-01 (см. Бучкин А.В. Мелкозернистый бетон высокой коррозионной стойкости, армированный тонким базальтовым волокном: Автореф. дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. - Москва, 2011. - 20 с.).
Недостатком состава сырьевой смеси для получения строительных материалов является повышенный расход кременеземсодержащей модифицирующей добавки, используемой для повышения коррозионной стойкости базальтового волокна, и использование в качестве армирующего компонента базальтового ровинга, себестоимость производства которого высока.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка состава сырьевой смеси для получения высокопрочного фибробетона с улучшенными строительно-техническими и эксплуатационными свойствами и использование в качестве армирующего компонента фибробетона - базальтового волокна, полученного центробежно-дутьевым способом, более экономичным по сравнению с базальтовым ровингом.
Технический результат изобретения заключается в повышении прочности на изгиб и на сжатие, коррозионной стойкости фибробетона, уменьшении расхода кремнеземсодержащего компонента, вводимого в сырьевую смесь для повышения коррозионной стойкости базальтового волокна.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона, включающая портландцемент, кварц-полевошпатовый песок, армирующий компонент, кремнеземсодержащую добавку и воду, согласно изобретению в качестве армирующего компонента содержит базальтовое волокно, полученное центробежно-дутьевым способом, а в качестве кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент - 23,28-27,37; кварц-полевошпатовый песок - 63,37-66,36; базальтовое волокно - 0,93-1,09; нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,12-0,14; вода - 9,31-10,95, при этом используют нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, предварительно подвергнутый обработке в ультразвуковом диспергаторе совместно с водой затворения в течение 10 минут, а портландцемент совместно с базальтовым волокном смешан в виброистирателе в течение 45 секунд.
Отличительной особенностью состава предлагаемой сырьевой смеси для высокопрочного фибробетона является использование в качестве армирующего компонента базальтового волокна, полученного центробежно-дутьевым способом, что способствует повышению прочности при сжатии и изгибе фибробетона, использование в качестве кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05, введение которой в состав сырьевой смеси способствует повышению коррозионной стойкости базальтового волокна, а также дополнительному повышению прочности на сжатие и изгиб высокопрочного фибробетона.
В качестве армирующего компонента высокопрочного фибробетона в предлагаемом изобретении использовано базальтовое волокно, полученное центробежно-дутьевым способом при расплавлении сырьевых материалов в электромагнитном технологическом реакторе (см. Буянтуев С.Л., Кондратенко А.С. Исследование физико-химических свойств минеральных волокон, полученных с помощью электромагнитного технологического реактора // Вестник ВСГУТУ. 2013. №5 (44). С. 123-129). Полученные минеральные волокна имеют следующие характеристики (табл. 1).
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 получен способом (см. патент RU №2067077, МПК С01В 33/18 опубл. в бюл. №27, 1996 г.), со средним размером первичных частиц около 53 нм, с удельной поверхностью 50,6 м2/г (по данным прибора для измерения удельной поверхности «Сорби-М»). Ранее нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 использовался в составе сырьевой смеси для производства высокопрочного бетона с использованием портландцемента и композиционных вяжущих (см. патент РФ №2471752, МПК С04В 38/00, опубл. 10.01.2013 г., патент РФ №2489381, МПК С04В 28/02, опубл. 10.08.2013 г.). В составе данных сырьевых смесей нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 использовался для регулирования микроструктуры затвердевающего камня, ускорения пуццолановой реакции и образования дополнительного количества гидросиликатов кальция (ГСК), преимущественно низкоосновных типа CSH(I). В составе сырьевой смеси для высокопрочного фибробетона нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 используется для связывания выделяющейся при гидратации портландцемента извести и снижения тем самым негативного влияния ее на базальтовое волокно.
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 состоит более чем на 99% из аморфного кремнезема, содержание примесей, в мас. %: Al - 0,01, Fe - 0,01, Ti - 0,03.
Повышение прочности на сжатие и изгиб фибробетона происходит за счет введения в сырьевую смесь армирующего компонента - базальтового волокна, введение которого уменьшает развитие микротрещин бетона при нагружении и увеличивает прочность сцепления волокна с портландцементом в силу их химического сродства, а введение кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 - повышает коррозионную стойкость армирующего компонента и прочность при сжатии и изгибе фибробетона за счет связывания извести, выделяющейся при гидратации портландцемента, и образования дополнительного количества гидросиликатов кальция.
Введение в состав фибробетона добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 позволяет регулировать микроструктуру затвердевающего камня и, соответственно, его физико-механические свойства. Введение указанной добавки ускоряет пуццолановую реакцию. Ускорение пуццолановой реакции и образование большого количества гидросиликатов кальция (ГСК), преимущественно низкоосновных типа CSH(I), благодаря наночастицам аморфного кремнезема увеличивает коррозионную стойкость базальтового волокна, прочностные характеристики бетона.
Электронно-микроскопический анализ показал, что поверхность базальтового волокна, прокипяченного в растворе извести с добавлением в раствор нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05, осталась гладкой и ровной с незначительными вкраплениями новообразований, продуктов взаимодействия добавки с известью.
Предлагаемая сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: портландцемент - 23,28-27,37; кварц-полевошпатовый песок - 63,37-66,36; базальтовое волокно - 0,93-1,09; нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,12-0,14; вода - 9,31-10,95. Экспериментальные исследования показали, что именно такой состав сырьевой смеси для высокопрочного фибробетона обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в использовании базальтового волокна, полученного центробежно-дутьевым способом и обладающего менее однородными качественными характеристиками по сравнению с базальтовым ровингом, повышении прочности при изгибе и сжатии фибробетона, превышающих показатели прототипа по прочности на сжатие в среднем на 15-20%, на изгиб - 30-36%, и бездобавочного бетона по прочности на сжатие в среднем на 35-40%, на изгиб - 60-65%, повышении коррозионной стойкости базальтового волокна, снижении расхода кремнеземсодержащего компонента в 28 раз.
Кроме того, изготовление базальтового ровинга по прототипу является более сложным, трудоемким способом.
Экспериментальными исследованиями установлено, что количественное изменение соотношения компонентов сырьевой смеси для высокопрочного фибробетона (мас. %): портландцемента - 23,28-27,37, кварц-полевошпатового песка - 63,37-66,36, базальтового волокна - 0,93-1,09, нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 - 0,12-0,14, воды - 9,31-10,95, позволяет варьировать состав бетона без ощутимого изменения прочностных показателей.
Компоненты сырьевой смеси для получения высокопрочного фибробетона подобраны таким образом, чтобы получаемые образцы имели максимальные показатели прочности на сжатие и изгиб.
Для получения предлагаемой сырьевой смеси для высокопрочного фибробетона применяют портландцемент М400 Д0 ООО «Тимлюйский цементный завод», кварц-полевошпатовый песок (содержание кварца - 65,6 мас. %, полевых шпатов - 27,4 мас. %) с модулем крупности Мкр=2,1, базальтовое волокно на основе базальта Селендумского месторождения Республики Бурятия, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05.
Готовят три смеси компонентов, мас. %: портландцемент - 23,28-27,37, кварц-полевошпатовый песок - 63,37-66,36, базальтовое волокно - 0,93-1,09, нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,12-0,14, вода - 9,31-10,95 (составы 1-3, табл. 2) соответственно. Одновременно готовят контрольный бездобавочный состав бетона (состав 4, табл. 2). Кроме того, готовят два известных состава бетона с использованием портландцемента, кварцевого песка, базальтового волокна, полифункционального модификатора бетона МБ 10-01 и воды (составы 5 и 6 по прототипу, табл. 2).
Смеси для составов 1-3 готовят следующим образом: Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, полученный на ускорителе электронов с удельной поверхностью 50,6 м2/г (по данным прибора для измерения удельной поверхности «Сорби-М»), подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе «СТ-400А СТ-Brand» в течение 10 минут вместе с водой затворения. Портландцемент предварительно смешивают с базальтовым волокном в виброистирателе ВИ-4*350 в течение 45 сек, затем смешивают с кварц-полевошпатовым песком с Мкр=2,1, добавляют водную суспензию, содержащую нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, при водоцементном отношении, равном 0,4, тщательно перемешивают в течение 1 минуты в лабораторном бетоносмесителе, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм.
Смесь из компонентов контрольного бездобавочного состава (состав 4, табл. 2) готовят следующим образом: портландцемент смешивают с кварц-полевошпатовым песком с Мкр=2,1, добавляют воду до водоцементного отношения 0,4, тщательно перемешивают в течение 1 минуты в лабораторном бетоносмесителе, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98% в гидравлической ванне затвора.
Известные смеси компонентов (составы 5, 6 - по прототипу, табл. 2) готовят следующим образом: портландцемент, кварцевый песок, полифункциональный модификатор МБ 10-01 и воду перемешивают в течение 1 минуты в лабораторном бетоносмесителе, затем в смесь добавляют базальтовое волокно и перемешивают в лабораторном бетоносмесителе в течение 15 сек, затем формуют образцы-призмы одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98%. Исследуемые образцы испытывают на прочность через 28 суток. Испытания проводятся по стандартным методикам, и для каждого вида испытаний изготавливаются образцы в соответствии с требованиями ГОСТ 10181.1-81 «Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости», ГОСТ 10180-90 (СТ СЭВ 3978-83) «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».
В таблице 3 представлены физико-механические характеристики составов 1-6 исследуемых бетонов.
Анализ полученных результатов (табл. 3) позволяет сделать следующие выводы:
- прочность фибробетона с использованием базальтового волокна, полученного центробежно-дутьевым способом, и нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 лежит в пределах 59-65 МПа после 28 суток нормального твердения, что превышает характеристики бетона без добавок по прочности на сжатие в среднем на 35-40%, на изгиб - 60-65%, и характеристики фибробетона по прототипу по прочности на сжатие в среднем на 15-20%, на изгиб - 30-36%;
- применение нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 приводит к повышению коррозионной стойкости базальтового волокна за счет связывания извести, образующейся при гидратации портландцемента;
- использование нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 взамен полифункционального модификатора МБ 10-01 (по прототипу) приводит к снижению расхода кремнеземсодержащего компонента в 28 раз.
Предлагаемую сырьевую смесь для высокопрочного фибробетона готовят следующим образом. Отдозированный нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 помещают в отдозированную воду и подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе «СТ-400А СТ-Brand» в течение 10 минут. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: вяжущее - портландцемент 23,28-27,37 мас. % предварительно смешивают с базальтовым волокном в количестве 0,93-1,09 мас. % в виброистирателе ВИ-4*350 в течение 45 сек, затем смешивают с заполнителем - кварц-полевошпатовым песком с Мкр=2,1 в количестве 63,37-66,36 мас. %, добавляют воду в количестве 9,31-10,95 мас. %, содержащую нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 в количестве 0,12-0,14 мас. %, помещают в бетоносмеситель, тщательно перемешивают компоненты в течение 1 минуты, затем из полученной бетонной смеси формуют образцы-призмы одинаковой подвижности размером 40×40×160 мм для контроля качества по параметрам прочности при сжатии и изгибе.
Твердение бетона осуществляют в нормальных условиях, а результаты испытаний согласно ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам» представлены в таблице 3.
Примеры, подтверждающие получение сырьевой смеси для высокопрочного фибробетона с использованием в качестве армирующего компонента - базальтового волокна, полученного центробежно-дутьевым способом, и в качестве кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05.
Пример 1. Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 вводят с водой затворения, затем подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом диспергаторе «СТ-400А СТ-Brand» в течение 10 минут. Вяжущее - портландцемент предварительно смешивают с базальтовым волокном в виброистирателе ВИ-4*350 в течение 45 сек, смешивают с заполнителями - кварц-полевошпатовым песком с модулем крупности Мкр=2,1 и водой, содержащей нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05.
Содержание компонентов в смеси, в мас. %:
Портландцемент - 23,28
Кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1 - 66,36
Базальтовое волокно - 0,93
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,12
Вода - 9,31.
После перемешивания в бетоносмесителе компонентов в течение 1 минуты из полученной бетонной смеси формуют образцы-балочки размером 40×40×160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95%.
Предел прочности в возрасте 28 суток при сжатии 59 МПа, при изгибе 13 МПа.
Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Портландцемент - 25,35
Кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1-63,37
Базальтовое волокно - 1,01
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,13
Вода - 10,14.
Предел прочности в возрасте 28 суток при сжатии 62 МПа, при изгибе 15 МПа.
Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Портландцемент - 27,37
Кварц-полевошпатовый песок Мкр.=2,1 - 60,45
Базальтовое волокно - 1,09
Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 - 0,14
Вода - 10,95.
Предел прочности в возрасте 28 суток при сжатии 65 МПа, при изгибе 16 МПа.
Таким образом, предлагаемая сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом (см. Бучкин А.В. Мелкозернистый бетон высокой коррозионной стойкости, армированный тонким базальтовым волокном: Автореф. дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. - Москва, 2011. - 20 с.):
- использование в качестве армирующего компонента фибробетона базальтового волокна, полученного центробежно-дутьевым способом и обладающего менее однородными качественными характеристиками по сравнению с базальтовым ровингом, позволяет получить высокопрочный фибробетон с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, которые превосходят свойства фибробетона по прототипу;
- введение кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 - повышает коррозионную стойкость армирующего компонента и прочность при сжатии и изгибе фибробетона за счет связывания извести, выделяющейся при гидратации портландцемента, и образования дополнительного количества гидросиликатов кальция;
- использование нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 взамен полифункционального модификатора МБ 10-01 (по прототипу) приводит к снижению расхода кремнеземсодержащего компонента в 28 раз;
- фибробетон с использованием базальтового волокна и нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 превышает характеристики бетона без добавок по прочности на сжатие в среднем на 35-40%, на изгиб - 60-65%, а характеристики фибробетона по сравнению с прототипом по прочности на сжатие в среднем на 15-20%, на изгиб - 30-36%.
Предлагаемая сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона на основе портландцемента, кварц-полевошпатового песка, базальтового волокна и нанодисперсного порошка диоксида кремния Таркосил-05 может быть использована для изготовления изделий из бетона в гражданском, промышленном и дорожном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.
Сырьевая смесь для высокопрочного фибробетона, включающая портландцемент, кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1, армирующий компонент, кремнеземсодержащую добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве армирующего компонента содержит базальтовое волокно, полученное центробежно-дутьевым способом, а в качестве кремнеземсодержащей добавки - нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Портландцемент | 23,28-27,37 |
| Кварц-полевошпатовый песок Мкр=2,1 | 63,37-66,36 |
| Базальтовое волокно | 0,93-1,09 |
| Нанодисперсный порошок диоксида кремния Таркосил-05 | 0,12-0,14 |
| Вода | 9,31-10,95, |
www.findpatent.ru
Высокопрочный легкий фибробетон
Изобретение относится к составу высокопрочного фибробетона и может найти применение в промышленности строительных материалов. Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01-1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700-800 м2/кг, кварцевый песок фракции 0,16-0,63 мм, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, дополнительно содержит наполнитель микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 34,5-52,7, микрокремнезем - 7,0-13,65, указанная каменная мука - 1,5-11,9, указанный кварцевый песок - 5,1-31,3, микросферы - 4,3-19,2, указанный гиперпластификатор - 0,3-0,48, указанное волокно - 0,3-1,5, вода - остальное. Технический результат - повышение прочности при изгибе и сжатии, улучшение деформативных свойств. 2 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при возведении сооружений специального назначения.
Наиболее близким по технической сущности является состав высокоэффективных реакционно-порошковых высокопрочных и сверхпрочных бетонов и фибробетонов (Патент RU 2012113330 А, опубликовано 10.10.2013), включающих портландцемент (серый или белый) марки не ниже ПЦ 500 Д0 - 30,9…34%; суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - 0,2…0,5%; микрокремнезем - 3,2…6,8%; молотый кварцевый песок (микрокварц) или каменная мука - 12,3…17,2%; тонкозернистый кварцевый песок - 41,5…53,4%; фибра стальная металлокорд 1,5…5,0% по объему бетона; фибра базальтовая и углеродные волокна 0,2…3,0% по объему бетона; вода - В/Т=0,12…0,95.
Недостатком такого бетона является высокая средняя плотность, в многоэтажном строительстве повышает требования по прочности и трещиностойкости к конструкциям первых этажей. Кроме того, ограничивается изделиями небольшого объема по причине сложности производства и монтажа массивных и многотоннажных конструкций из такого бетона.
Цель изобретения - получение легкого бетона высокой прочности с повышенными показателями деформативных свойств.
Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м2/кг, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, и отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель - микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 34,5…52,7 |
| Микрокремнезем | 7,0…13,65 |
| Указанная каменная мука | 1,5…11,9 |
| Указанный кварцевый песок | 5,1…31,3 |
| Микросферы | 4,3…19,2 |
| Указанный гиперпластификатор | 0,3…0,48 |
| Указанное волокно | 0,3…1,5 |
| Вода | остальное |
Для приготовления фибробетона использовали портландцемент, например, марки М-500 Д0 по ГОСТ 31108-2003. Минеральная часть, в состав которой входит кварцевый песок фракционированный (фр. 0,16…0,63 мм), соответствующий ГОСТ 8739-93, каменная мука - продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м2/кг и микрокремнезем, обеспечивает заполнение межзерновых пустот наполнителя, образуя плотную структуру.
В качестве наполнителя используются стеклянные или алюмосиликатные полные микросферы, индивидуальные свойства которых обеспечивают снижение средней плотности при обеспечении высокой прочности высокопрочного легкого фибробетона.
Для снижения величины продольных и поперечных деформаций при осевом нагружении используется дисперсно-армирующая добавка, представляющая собой базальтовые или полипропиленовые волокна. Введение базальтовой фибры способствует повышению стойкости к образованию и распространению трещин. Кроме того, наличие более крупной по отношению к наполнителю (микросферам) минеральной составляющей - кварцевого песка фр. 0,16-0,63, обладающей большей прочностью и модулем упругости, обуславливается дополнительным влиянием на повышение способности фибробетона сопротивляться трещинообразованию и повышение модуля упругости и коэффициенту Пуансона.
Применение поликарбоксилатного гиперпластификатора типа «Melflux 1641F», «Melflux 2651F», «Sika Viscocrete 5 new» или «Одолит-Т» позволяет увеличить подвижность и снизить водопотребность бетонной смеси.
Высокопрочный легкий фибробетон готовят следующим образом. Предварительно перемешивают портландцемент, каменную муку и микрокремнезем с микросферами для образования равномерного слоя на их поверхности. Компоненты загружают в смеситель, добавляют дисперсно-армирующую добавку, перемешивают и вводят растворенный в воде гиперпластификатор, перемешивая до получения однородной смеси, после чего добавляют фракционированный песок и перемешивают в соответствии с EN 196-1-ASTM С305. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: балочки размером 40×40×160 мм, кубы 70×70×70 мм и призмы 70×70×280 мм.
Испытания проводятся по следующим методикам:
- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;
- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам;
- ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.
Составы предлагаемого легкого фибробетона приведены в таблице 1, а его физико-механические и деформативные свойства - в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||||
| Показатель | Состав | Прототип | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| Средняя плотность рср, т/м3 | 1,40 | 1,32 | 1,43 | 1,49 | 1,28 | 1,35 | 1,79 | 2,34 |
| Предел прочности при изгибе Rизг, МПа | 3,9 | 3,9 | 4,1 | 5,5 | 3,2 | 4,4 | 7,6 | 14,3 |
| Предел прочности при сжатии Rсж, МПа | 46,1 | 45,2 | 47,9 | 59,9 | 39,3 | 57,1 | 63,8 | 104,5 |
| Удельная прочность Rуд, МПа | 32,9 | 34,2 | 33,5 | 40,1 | 30,7 | 42,3 | 35,7 | 44,5 |
| Модуль упругости Е, ГПа | 6,48 | 5,77 | 6,99 | 8,08 | 5,51 | 5,85 | - | 4,6 |
| Коэффициент Пуассона µ | 0,134 | 0,128 | 0,135 | 0,109 | 0,140 | 0,13 | 0,26 | |
| Коэффициент трещиностойокости kтр | 0,086 | 0,087 | 0,086 | 0,092 | 0,083 | 0,086 | 0,120 | 0,137 |
Примечания. Удельная прочность, рассчитывается по формуле Rуд=Rсж/Ротн, где Rсж - предел прочности при сжатии, МПа, Pотн - относительная плотность; коэффициент трещиностойкости - отношение предела прочности при изгибе к пределу прочности при сжатии.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый высокопрочный легкий фибробетон обладает высокими показателями прочностных и деформативных свойств, соотносимыми со значениями для тяжелого бетонов, но при этом обладает меньшей на 23,5…45,3% средней плотностью.
Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м2/кг, кварцевый песок фракции 0,16…0,63 мм, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 34,5…52,7 |
| Микрокремнезем | 7,0…13,65 |
| Указанная каменная мука | 1,5…11,9 |
| Указанный кварцевый песок | 5,1…31,3 |
| Микросферы | 4,3…19,2 |
| Указанный гиперпластификатор | 0,3...0,48 |
| Указанное волокно | 0,3…1,5 |
| Вода | остальное |
www.findpatent.ru
Что такое фибробетон
В большом разнообразии бетонных смесей сравнительно недавно появился новый участник, который подает большие надежды – фибробетон.
По сути, он является представителем нового поколения современных, более прочных бетонов, которые армируются разнообразными фиброволокнами. Фибробетон своим появлением обязан быстроразвивающимся технологиям строительства, которые должны отвечать высоким требованиям современности, в частности, к строительным материалам. А одним из наиболее перспективных вариантов улучшения качества материалов, является их дополнение новыми связующими компонентами, например крепкими волокнами, которые делают исходный материал прочнее. Армированный фибрами бетон в несколько раз превосходит качественные характеристики обычного бетона. В зависимости от того, из какого материала изготовлены фибры, армированный бетон делится на несколько видов. А наиболее часто они производятся из таких материалов: - сталь; - синтетические материалы; - стекловолокно.
Укрепление сталью и стальными фибрами довольно широко используется в производстве. Но для качественного армирования расход стальных волокон на 1 куб.м бетона неоправданно велик, поэтому от этого вида укрепления постепенно уходят к менее затратным синтетическим материалам и стекловолокну. Среди синтетических материалов особо следует отметить полипропиленовую и базальтовую фибру. Бетон, армированный именно этими материалами и стекловолокном, производится с наименьшими затратами, но его качество при этом не страдает. Рассмотрим каждое из этих трех фиброволокон отдельно.
Полипропиленовая фибра. Именно она стала наиболее популярной, эта фибра отлично показала себя в изготовлении прочного современного бетона. При производстве фибробетона, использование полипропиленовой фибры дает возможность снизить риск растрескивания и усадки бетона. Армирование полипропиленом делает поверхность бетона более крепкой, повышает общую водостойкость, материал становится устойчив к химическим соединениям. Кроме того, фибробетон становится более ударо- и морозостойким. Такой бетон отличается повышенной сцепляемостью и износостойкостью. Снижается возможность расслоения, сокращается время строительных работ и их затратность. Бетон, армированный полипропиленовой фиброй, отличается от укрепленного стальными материалами большей прочностью, эластичностью, стойкостью к перепадам температур и пожаробезопасностью. По качественным показателям он в 20 раз лучше марочного бетона. Технология производства фибробетона с полипропиленовыми волокнами. Пропиленовые фиброволокна получают из гранулированного полипропилена в чистом виде с помощью метода экструзии (продавливания) и вытяжки при термическом воздействии. При достижении определенной температуры волокна полипропилена покрываются замасливающим веществом, которое обеспечивает сцепление фибры с цементом. В цементном растворе полипропиленовые волокна перемешиваются в любом виде смесителей, без опасений того, что волокна неравномерно распределятся или спутаются. Возможны такие алгоритмы смешивания: 1. Фибра перемешивается с сухими компонентами (песок, щебень), а затем постепенно вводится вода и необходимые химические соединения. После этого все составляющие смешиваются до полной готовности. Продолжительность перемешивания должна быть на 15% больше времени, которое необходимо для приготовления обычного бетона. 2. Фибра вводится после впитывания воды в смесь сухих составляющих, примерно через 5-10 секунд. Затем все компоненты смешиваются. Время также должно быть на 15% больше, чем у марочного бетона. Полипропиленовое фиброволокно – наиболее популярный армирующий материал, который является отличной заменой сетки в бетонных стяжках или гипсе.
Фибра из базальта. Эта фибра, или как ее еще называют «ровинг», является таким же укрепляющим составляющим, которое действует на микроуровнях, как фибра из полипропилена. В основном, волокна из базальта применяются для укрепления бетона и получения разнообразных строительных составов. Базальтовая фибра придает фибробетону высокие качественные характеристики базальта, повышая его прочность, устойчивость к химическим соединениям и стойкость к климатическим изменениям. Базальтовые волокна абсолютно не токсичны, не выделяют в воздух частички пыли, обладают низкой возгораемостью и отличаются простотой введения в бетонные смеси. Такие фиброволокна обеспечивают бетону трехмерную прочность, тогда как классическая арматура – только двухмерную. Исследования показали, что ввод даже небольшого количества базальтовых волокон существенно увеличивает стойкость изделий из цемента к различным нагрузкам. При этом увеличивается срок службы материала, понижается вероятность деформации, возрастает стойкость к образованию трещин и ударам. Главной трудностью при выполнении разнообразных строительных работ является то, что растворы плохо сцепляются с основой и, после высыхания и затвердения, начинают трескаться. Введение базальтовой фибры в полной мере помогает разрешить этот вопрос. Существует два способа ввода базальтовых волокон: 1. Фибра добавляется в смеситель перед вводом воды, то есть в сухую смесь. Для того чтобы компонент распределился равномерно, базальтовые волокна стоит добавлять небольшими порциями. 2. Фибра добавляется уже после ввода воды, но тоже небольшими частями. Хотя в этом случае все равно очень сложно добиться такого равномерного распределения, как в первом варианте. Базальтовые волокна наиболее часто добавляют в цемент при заливке бетонных полов, изготовлении бетонных плит для перекрытий или фундамента, сооружении монолитных конструкций, покрытии внешних площадок и автостоянок, установке железобетонных свай и т.д.
Стекловолокно. При добавлении в бетон кусочков стекловолокна получается материал, в котором дополнительный ингредиент равномерно распределен по всему объему изделия. Такой материал называют стеклофибробетоном. Для его изготовления необходимо специализированное оборудование. Стекловолокно, содержащееся в фибробетоне, дает возможность понизить затратность производства, уменьшить трудоемкость, увеличить прочность и срок службы строительных сооружений и изделий. Стеклобетон имеет высокие технологические показатели при производстве изделий любых форм, рельефа и фактуры. Стеклофибробетон позволяет архитекторам воплотить в жизнь любые замыслы. Ведь этот материал не имеет конкурентов среди армированных изделий по своей легкости, податливости и возможности передачи рельефа. Такой фибробетон отличается высокой стойкостью к изгибам и растяжениям. Бетон с добавлением стекловолокна характеризуется высокой ударной стойкостью и пластичностью, а по таким пунктам, как: термостойкость, водонепроницаемость, огнеупорность и износостойкость, во много раз превосходит марочный бетон. Стеклофибробетон делится на два вида в зависимости от метода армирования: - с армированием исключительно фибрами стекловолокна; - со смешенным армированием, в котором кроме стекловолокна применяются и другие армирующие материалы, например сталь. Стеклофибробетон - материал, который обладает рядом преимуществ, выгодно выделяющих его среди огромного количества материалов, используемых в строительстве.
Сфера применения фибробетона. Область применения фибробетона очень разнообразна. Высокая износостойкость и устойчивость к эксплуатационным нагрузкам делают этот материал очень популярным в сферах промышленного и бытового строительства. Прочные и качественные дороги, тротуары, бордюры – все это изготавливается именно с помощью фибробетона. В индивидуальном строительстве изделия из этого материала тоже очень востребованы, ведь они обладают экологической чистотой, надежностью и привлекательным внешним видом. Фибробетон используют не только для наружных конструкций, но и для сооружения полов на нижних этажах, в гаражах и подвалах. Также фибробетон, армированный стекловолокном, часто используют для отделки зданий. Благодаря повышенной пластичности он позволяет создавать самые невероятные декоративные элементы. Кроме того, технология изготовления стеклофибробетона дает возможность получения различных текстур верхнего слоя, его, например, можно разукрасить под дерево, кирпич или другие материалы. Это позволяет еще больше расширить область использования фибробетоновых изделий в работах по реставрации и ремонту.
tadgikov.net
