Если бы мы сказали, что бетон — самый популярный и распространенный строительный материал в мире, не было бы никаких аргументов. Бетон – самый используемый материал в мире, уступающий только воде.
Фибробетон – одна из многих инноваций, разработанных для улучшения прочностных характеристик и других свойств бетона.
В этой статье мы рассмотрим фибробетон, что это за бетон, его различные виды и преимущества, а также выясним, подходит ли вам эта бетонная смесь.
ЧтоВолокноЖелезобетон?
Фибробетон (FRC) – это свежий бетон, армированный волокнистыми материалами. Например, длинные стальные волокна. Этот метод армирования улучшает свойства обычного бетона.
Для изготовления фибробетона используется множество различных волокнистых материалов. Этот вид железобетона стал настолько популярным, что в зависимости от требований применения производятся различные варианты фибробетона.
Из чего состоит фибробетон?
Основными ингредиентами фибробетона являются:
Гидравлический цемент
Основным компонентом фибробетона является гидравлический цемент, который после взаимодействия с водой становится клейким. Обычно портландцемент используется в качестве гидравлического цемента в фибробетоне.
Волокна
Добавление длинных волокон изменяет свойства свежего бетона в зависимости от типа используемого волокнистого материала. При производстве фибробетона обычно используются четыре категории волокон. Эти бетонные волокна:
Стальные волокна
Стекловолокно
Синтетические волокна
Натуральные волокна
Агрегаты
Заполнитель обеспечивает прочность сцепления бетона, одновременно уменьшая требуемый объем цемента. Некоторыми распространенными заполнителями являются песок, щебень и гравий.
Краткая история FRC
FRC существует уже давно, но волокна бетона были улучшены. Раньше, когда здания строились из камня, раствор выступал в качестве связующего вещества, скрепляющего их вместе. Миномет был усилен конским волосом.
Аналогичным образом, в случае строительства из сырцового кирпича основным армирующим материалом была солома. Когда бетон стал одним из самых распространенных строительных материалов, в качестве армирования стали использовать асбестовые волокна.
Однако по прошествии десятилетий люди стали лучше осознавать риски для здоровья, связанные с асбестом, и то, как он вызывает рак. В 1960-е годы вместо асбеста стали популярны другие волокна, такие как сталь и стекло.
Каково влияние волокон на бетон?
Добавление волокон в бетон приводит к нескольким эффектам. Их величина варьируется в зависимости от конкретных используемых волокон. Улучшение несущей способности зависит от различных факторов, таких как количество армирующих волокон по отношению к общему объему, называемому объемной долей, и соотношение сторон, полученное путем деления длины волокна на диаметр рассматриваемого волокна.
Волокна обычно служат основной цели уменьшения растрескивания бетона за счет повышения его прочности на изгиб. Трещины в бетоне возникают из-за усадки бетона. Усадка бетона может произойти по нескольким причинам, таким как усадка при высыхании и пластическая усадка.
Также волокна снижают проницаемость бетона, исключая возможность просачивания воды через бетонные конструкции.
Каковы различные типы фибробетона?
Существуют различные типы фибробетонных композитов, которые широко используются в различных областях применения. Некоторые из них включают в себя:
Стальной фибробетон
Сталефибробетон является одним из наиболее распространенных видов FRC. Добавление в бетон армирующей стальной фибры даже в небольших количествах приводит к значительному улучшению свойств бетона.
Железобетон, армированный сталью, используется в тех случаях, когда требуется бетон для тяжелых условий эксплуатации, например, мосты, перекрытия, туннели, горнодобывающая промышленность, сборные железобетонные конструкции и т. д.
Существует множество различных видов стальных волокон, используемых для армирования бетона, таких как холоднотянутая проволока (Тип 1), нарезанная листовая стальная фибра (Тип 2), экстрагированная из расплава (Тип 3), прокатанная (Тип 4) и модифицированная холодная фибра. тянутая проволока (Тип 5).
Бетон, армированный полипропиленовым волокном (PFRC)
В PFRC используются синтетические волокна, называемые полипропиленовыми волокнами, разновидностью термопластика. Добавление полипропилена в бетон дает множество различных преимуществ, о которых мы поговорим в следующем разделе.
Полипропилен имеет много общих характеристик с полиэтиленом: улучшенные свойства закалки, прочность на изгиб и более высокая термостойкость.
Кроме того, это волокно обладает высокой устойчивостью к химическим веществам, таким как кислоты и органические растворители, и придает бетону аналогичные свойства.
Бетон, армированный стекловолокном (GFRC)
Бетонная смесь, армированная стекловолокном, включает в себя множество мелких частиц стекла. Как они делают бетон прочнее?
Хотя большое стеклянное стекло хрупкое, стекловолокно обладает очень высокой структурной прочностью. В дополнение к этой прочности, волокна являются недорогой добавкой, что делает конечную бетонную смесь дешевле, чем альтернативы, такие как сталефибробетон.
Те же самые волокна, добавленные в пластик, позволяют получить композитный материал из стекловолокна с превосходными характеристиками прочности на разрыв.
Бетон, армированный полиэфирным волокном
Полиэфирные волокна для фибробетона выпускаются в виде микроволокон и макроволокон. Полиэфирные волокна способствуют повышению устойчивости этого типа фибробетона к растрескиванию.
Бетон, армированный полиэфирной фиброй, обладает большей прочностью и структурной целостностью. Повышенная долговечность делает этот тип бетона идеальным для промышленных полов, складских полов, сборных железобетонных конструкций, накладок и аналогичных коммерческих применений.
Бетон, армированный углеродным волокном
Вы когда-нибудь слышали об углеродистой стали? Концепция аналогична для бетона, армированного углеродным волокном.
Хотя добавление углеродного волокна в бетон является более сложным процессом, чем добавление цемента или стекла, полученный бетон обладает высокой жесткостью и прочностью. Однако при высокой жесткости бетон становится более хрупким (как углеродистая сталь).
Макросинтетическое волокноЖелезобетон
Использование макросинтетических волокон в бетоне стало альтернативой стальной арматуре. В конце концов, стальная арматура может оказаться дорогостоящим дополнением к бетону.
С ростом использования макросинтетические волокна стали больше, чем просто альтернативой. Эти волокна имеют множество собственных применений, особенно в наземных конструкциях.
Стальная арматура может подвергаться коррозии в зонах с высокой влажностью, например, в морской среде, а стекловолокно подвержено риску растрескивания. Макросинтетические волокна обладают высокой устойчивостью к этим факторам, поэтому они являются ценным дополнением к бетону в таких условиях.
Бетон, армированный натуральным волокном
Натуральные волокна получают из растений, животных и природных минералов. Как мы упоминали в разделе об истории FRC, натуральные волокна использовались в строительном процессе с древних времен.
Независимо от того, где используется бетон, в нем будет много натуральных волокон. Эти волокна также помогают снизить стоимость производства FRC.
Некоторые натуральные волокна включают хлопок, солому, дерево и зерно.
Каковы преимущества использования фибробетона?
Добавление различных волокон в бетон дает различные преимущества. Фибробетон классифицируется в зависимости от добавляемого волокна. Конкретные преимущества FRC будут зависеть от типа используемого FRC.
В целом, вот преимущества, связанные с некоторыми распространенными типами фибробетона:
Армирование стекловолокном
Армирование стекловолокном увеличивает структурную прочность бетона без значительного увеличения затрат. Стекло – один из самых дешевых волокнистых материалов.
Этот тип армирования используется для повышения эстетической привлекательности бетонной конструкции. Короткие отдельные волокна можно увидеть в структуре бетона после его высыхания.
Этот метод армирования увеличивает прочность на разрыв всем областям, в отличие от традиционного армирования с использованием стальных стержней, где прочность на растяжение ограничена направлением стержней.
Армирование стальным волокном
Сталь обеспечивает высочайшую конструкционную прочность в фибробетоне.
Благодаря добавлению стальной фибры бетон требует меньшего армирования стальными стержнями.
Волокна обеспечивают большую ударопрочность при ударах и истирании.
Улучшение устойчивости к оттаиванию и других температурных характеристик здания.
Снижает риск образования трещин за счет уменьшения ширины трещин.
Полипропиленовые волокна и нейлоновое армирование бетона
Обеспечивает возможность перекачивания бетона на большие расстояния за счет повышения когезионных свойств.
Улучшает температурные характеристики (например, устойчивость к оттаиванию).
Повышает пластичность бетона и снижает его хрупкость.
В случае пожара бетонные конструкции с полипропиленовыми и нейлоновыми волокнами устойчивы к взрывному растрескиванию.
Результатом является высокая ударопрочность и устойчивость к истиранию.
Каковы области применения фибробетона?
Тип используемого FRC может варьироваться в зависимости от конкретного строительного проекта. В целом, в большинстве проектов гражданского строительства используется FRC. Например::
Стены
Напольное покрытие
Плотины
Взлетно-посадочные полосы
Дороги
Бетонные трубы
Мосты
Складские полы
Люки
Туннели
Тротуары
Как получить фибробетон?
Как вы уже знаете, фибробетон – это не просто один продукт. Существуют различные бетоны с разными методами армирования, что приводит к определенным улучшенным свойствам.
Имеются высокопрочные стальные волокна, которые усиливают структурную целостность бетонного коллектора. Кроме того, стекло и синтетические волокнистые материалы обладают умеренной прочностью, но стоят дешевле.
Дэниел Аркин
Время публикации: 7 апреля 2023 г.