Якби ми сказали, що бетон є найпопулярнішим і найпоширенішим будівельним матеріалом у світі, не було б ніяких аргументів. Бетон є найбільш використовуваним матеріалом у світі, поступаючись лише воді.
Армований волокном бетон є одним із багатьох інновацій, розроблених для покращення характеристик міцності та інших властивостей бетону.
У цій статті ми розглянемо фібробетон, що це за бетон, його види і переваги, а також з’ясуємо, чи підходить ця бетонна суміш вам.
ЩоклітковинаЗалізобетон?
Фібробетон (ФББ) — свіжий бетон, армований волокнистими матеріалами. Наприклад, довгі сталеві волокна. Цей спосіб армування покращує властивості звичайного бетону.
Для виготовлення фібробетону використовується багато різних волокнистих матеріалів. Цей вид залізобетону став настільки популярним, що виготовляються різні варіанти армованого фібробетоном відповідно до вимог застосування.
З чого виготовляють фібробетон?
Основними компонентами фібробетону є:
Гідравлічний цемент
Основним компонентом фібробетону є гідравлічний цемент, який після взаємодії з водою стає клеючим. Зазвичай портландцемент використовується як гідравлічний цемент у бетоні, армованому волокнами.
Волокна
Додавання довгих волокон змінює властивості свіжого бетону залежно від типу використовуваного волокнистого матеріалу. Існує чотири категорії волокон, які зазвичай використовуються для виробництва армованого волокнами бетону. Це бетонні волокна:
Сталеві волокна
Скловолокна
Синтетичні волокна
Натуральні волокна
Агрегати
Заповнювач забезпечує міцність зв’язування бетону, одночасно зменшуючи необхідний об’єм цементу. Деякі поширені заповнювачі - це пісок, щебінь і гравій.
Коротка історія FRC
FRC існує вже давно, але бетонні волокна були вдосконалені. Раніше, коли будівлі будували з каменю, будівельний розчин виконував роль сполучного агента, який утримував їх разом. Міномет армували кінським волосом.
Подібним чином, у випадку будівництва з глинобитної цегли солома була основним армуючим матеріалом. Коли бетон став одним із найпоширеніших будівельних матеріалів, азбестові волокна стали використовувати як арматуру.
Проте з плином десятиліть люди все більше усвідомлювали ризик азбесту для здоров’я та те, як він викликає рак. У 1960-х роках замість азбесту набули популярності інші волокна, такі як сталь і скло.
Який вплив волокон на бетон?
Додавання волокон до бетону призводить до кількох ефектів. Величина їх змінюється в залежності від конкретних використовуваних волокон. Поліпшення несучої здатності залежить від різних факторів, таких як кількість армуючих волокон по відношенню до загального об’єму, що називається об’ємною часткою, і співвідношення сторін, отримане шляхом ділення довжини волокна на діаметр відповідного волокна.
Волокна, як правило, служать головною метою зменшення розтріскування бетону шляхом підвищення його міцності на вигин. Тріщини в бетоні виникають через усадку бетону. Усадка бетону може відбуватися з багатьох причин, наприклад усадка при висиханні та пластична усадка.
Також волокна знижують водопроникність бетону, виключаючи можливість протікання води через бетонні конструкції.
Які є різні типи бетону, армованого волокном?
Існують різні типи волокнисто-бетонних композитів у популярних сферах застосування. Деякі з них включають:
Сталевий фібробетон
Сталевий фібробетон є одним з найпоширеніших видів ЗБК. Додавання армуючої сталевої фібри в бетон, навіть у невеликих кількостях, призводить до значного поліпшення властивостей бетону.
Бетон, армований сталевим волокном, використовується в додатках із важкими вимогами до бетону, наприклад у мостах, перекриттях, тунелях, шахтах, збірних заготовках тощо.
Існує багато різних видів сталевих волокон, які використовуються для армування бетону, наприклад, холоднотягнутого дроту (Тип 1), різаного сталевого волокна (Типу 2), волокна, витягнутого з розплаву (Тип 3), різання на фрезі (Тип 4) і модифікованого холодного волокна. тягнутий дріт (Тип 5).
Поліпропіленовий армований бетон (PFRC)
PFRC використовує синтетичні волокна, які називаються поліпропіленовими волокнами, типом термопласту. Існує багато різних переваг додавання поліпропілену в бетон, які ми обговоримо в наступному розділі.
Поліпропілен має багато спільних характеристик з поліетиленом, з покращеними властивостями загартування, міцністю на вигин і вищою термостійкістю.
Крім того, це волокно має високу стійкість до хімічних речовин, таких як кислоти та органічні розчинники, і надає подібні властивості бетону.
Бетон, армований скловолокном (GFRC)
Склобетонна суміш містить багато дрібних частинок скла. Як вони роблять бетон міцнішим?
У той час як велике скло є делікатним, скловолокно має дуже високу структурну міцність. На додаток до цієї міцності, волокна є недорогою добавкою, що робить кінцеву бетонну суміш дешевшою, ніж альтернативи, такі як бетон, армований сталевим волокном.
Ті самі волокна, додані до пластику, призводять до скловолоконного композитного матеріалу з чудовими властивостями міцності на розрив.
Бетон, армований поліефірним волокном
Поліефірні волокна для фібробетону випускаються у вигляді мікроволокон і макроволокон. Поліефірні волокна сприяють підвищенню стійкості до розтріскування цього типу фібробетону.
Бетон, армований поліефірним волокном, має більшу міцність і більш високу структурну цілісність. Його підвищена міцність робить цей тип бетону ідеальним для промислових підлог, підлог складів, збірних конструкцій, накладок і подібних комерційних застосувань.
Вуглецевий армований бетон
Ви коли-небудь чули про вуглецеву сталь? Концепція аналогічна для бетону, армованого вуглецевим волокном.
Хоча додавання вуглецевого волокна до бетону є більш складним процесом, ніж додавання цементу або скла, отриманий бетон має високу жорсткість і міцність. Однак при високій жорсткості бетон стає більш крихким (як вуглецева сталь).
Макросинтетичне волокноЗалізобетон
Використання макросинтетичних волокон у бетоні з’явилося як альтернатива сталевій арматурі. Зрештою, сталева арматура може бути дорогим доповненням до бетону.
Із зростанням використання макросинтетичні волокна стали не просто альтернативою. Ці волокна мають багато власних застосувань, особливо в опорних на землю конструкціях.
Сталева арматура може піддаватися корозії в місцях з високою вологістю, наприклад у морському середовищі, а скловолокно страждає від ризику розколювання. Макросинтетичні волокна забезпечують високу стійкість до цих факторів, тому вони є цінним доповненням до бетону в цих середовищах.
Армований натуральним волокном бетон
Натуральні волокна отримують з рослин, тварин і природних мінералів. Як ми згадували в розділі про історію FRC, натуральні волокна використовувалися в процесі будівництва з давніх часів.
Незалежно від того, де використовується бетон, у ньому буде присутній велика кількість натуральних волокон. Ці волокна також допомагають знизити витрати на виробництво FRC.
Деякі натуральні волокна включають бавовну, солому, деревину та зерна.
Які переваги використання фібробетону
Додавання різних волокон до бетону призводить до різноманітних переваг. Фібробетон класифікується на основі доданої фібри. Конкретні переваги FRC залежатимуть від типу використовуваного FRC.
Загалом, ось переваги, пов’язані з деякими поширеними типами бетону, армованого волокном:
Армування скловолокном
Армування скловолокном підвищує структурну міцність бетону без значного збільшення витрат. Скло є одним з найдешевших волокнистих матеріалів.
Цей вид армування використовується для підвищення естетичної привабливості бетонної конструкції. Короткі дискретні волокна можна побачити в бетонній структурі після її висихання.
Цей метод армування додає міцності на розрив у всіх областях, на відміну від традиційного армування за допомогою сталевих прутків, де міцність на розтяг обмежена напрямком прутів.
Армування сталевим волокном
Сталь забезпечує найвищу структурну міцність бетону, армованого волокнами.
З додаванням сталевих волокон для бетону потрібно менше сталевих арматур.
Волокна забезпечують більшу стійкість до ударів і стирання.
Покращена стійкість до відмерзання та інші температурні характеристики будівлі.
Зменшує ризик розтріскування за рахунок зменшення ширини тріщин.
Поліпропіленові волокна та нейлонова арматура для бетону
Забезпечує можливість перекачування бетону на великі відстані за рахунок підвищення когезійних властивостей.
Покращує температурні характеристики (наприклад, стійкість до розморожування).
Підвищує пластичність бетону та зменшує його крихкість.
У разі пожежі бетонні конструкції з поліпропіленовими волокнами і нейлоновими волокнами стійкі до вибухового розколювання.
Забезпечує високу ударостійкість і стійкість до стирання.
Яке застосування бетону, армованого волокнами?
Тип використовуваного FRC може змінюватися в залежності від конкретного будівельного проекту. Загалом, більшість будівельних проектів використовують FRC. Наприклад::
Стіни
Підлогове покриття
Дамби
Злітно-посадкові смуги
Дороги
Бетонні труби
Мости
Складські підлоги
Люки
Тунелі
Тротуари
Як отримати фібробетон?
Як ви вже знаєте, фібробетон — це не один продукт. Існують різноманітні бетони з різними техніками армування, що призводить до певних покращених властивостей.
Існують високоміцні сталеві волокна, які посилюють структурну цілісність бетонного колектора. Крім того, скло та синтетичні волокнисті матеріали мають помірну міцність, але за меншу вартість.
Деніел Аркін
Час публікації: 07 квітня 2023 р