Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Строительный текстиль


Технический текстиль/Строительный текстиль/Использование строительного микроармирующего волокна Си Айрлайд-ВСМ для модификации особо прочных композиций на основе органических и неорганических вяжущих

Использование строительного микроармирующего волокна Си Айрлайд-ВСМ для модификации особо прочных композиций на основе органических и неорганических вяжущих

06 ноября 2007
Технический текстиль №15, 2007

Савельев Алексей Александрович

 Железобетон и бетон - одни из важнейших формообразующих элементов архитектуры нашего времени. Их широкое использование стало привычным и повсеместным. Железобетон применяется в строительстве зданий, инженерных сооружений, дорог и др. Объемы производства крупнопанельных изделий  из различных видов бетонов, изготовляемых на высокомеханизированных предприятиях, огромны.

Работающие на изгиб бетонные плиты перекрытий и несущие балки в конструкции непрерывно воспринимают, во-первых, нагрузку пола (в том числе и собственный вес); во-вторых, нагрузку от статической массы предметов и динамических воздействий, возникающих вследствие перемещения масс (движения погрузочных и транспортных устройств), в-третьих, знакопеременное (инерционное) воздействие, передающееся от фундаментов и слабых, подвижных грунтов (движение авто-, железнодорожного транспорта и метрополитена).

В то же время повреждения изделий могут происходить при их транспортировке и  монтаже. Влага обычно попадает в изделия при контакте с землей (капиллярный подсос) или атмосферными осадками, что может привести к ухудшению механических характеристик изделия и к развитию на нем корродирующей микрофлоры. Наиболее распространенный вид повреждений изделий и конструкций при расформовке, транспортировке, монтаже - механические повреждения.

Мировой опыт показывает перспективность использования в строительной индустрии бетона, армированного синтетическим волокном, для конструкций различного назначения,  в частности, для воспринимающих различного рода нагрузки железобетонных пространственных конструкций. За последние три десятилетия интерес к применению в подобных строительных конструкций фибробетона растет и в России. Разработки в этой области в настоящее время ведет челябинская компания ООО Си Айрлайд.

Фибробетон - принципиально новый вид бетона - как и традиционный бетон, представляет собой композиционный материал, в состав которого входит дополнительно распределенный в объеме волоконный наполнитель. По ряду показателей, в том числе по показателям прочности на растяжение и срез, ударной и усталостной прочности, трещиностойкости, вязкости разрушения, морозостойкости и водонепроницаемости, фибробетон в несколько раз превосходит традиционный, что обеспечивает его высокую эффективность при применении в строительных конструкциях.

Дисперсное армирование бетонной матрицы синтетическим волокном позволяет в значительной степени снизить основные недостатки бетона. Микроармирование синтетическим волокном (фибра - Си Айрлайд-ВСМ) изменяет поведение цементного камня,  как составляющей бетонной структуры, что позволяет создать необходимый запас прочности, сохраняя целостность конструкции, даже после появления волосяных трещин.

 Неорганические вяжущие обладают определенными клеющими способностями, и их функции состоят в склеивании в единое целое отдельных составляющих. Качество сцепления связующего с заполнителем в итоге и определяет свойства бетонной композиции. Нарушение склеивания может произойти по причине слабой адгезии компонентов (инертных заполнителей) бетонной смеси и цементной матрицы либо когезии (снижения прочности, связанной с возникновением напряженных участков клеящей матрицы в силу нарушения размеров «клеящего» слоя).

Кроме того, в результате совмещения микроармирующего волокна и матрицы цементного камня образуется дополнительный комплекс свойств композита, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала. Таким образом, в композитах увеличение статической прочности приводит не к снижению, а к повышению характеристик вязкости разрушения.

Одной из основных проблем при производстве различных строительных работ (гидроизоляционных, отделочных) является низкое сцепление строительных растворов с основанием и их растрескивание при высыхании и твердении. Ввод армирующего компонента с высокой оптимизирующей способностью, которым и является синтетическое волокно Си Айрлайд-ВСМ, может решить эту проблему.

Синтетическая фибра обеспечивает трехмерное упрочнение бетона по сравнению с традиционной арматурой, которая обеспечивает лишь двухмерное упрочнение, увеличивает сопротивление цементного камня изгибающим нагрузкам. С применением синтетического волокна повышается долговечность материала, понижается усадочная деформация, значительно возрастает трещиностойкость, ударная вязкость. Дисперснообъемное микроармирование строительных композиций также позволяет значительно уменьшить общий вес строительных конструкций благодаря уменьшению сечения при неизменных прочностных показателях. Попутно это позволяет решить основные проблемы, возникающие при строительстве на слабых грунтах, а также сэкономить сырьевые, энергетические и трудовые ресурсы.

 Таким образом, по сравнению с обычным бетоном, фибробетон рекомендуется использовать для формирования конструкций, в которых наиболее эффективно могут быть использованы его технические преимущества, выраженные повышением следующих физико-механических показателей:

  • ударной и усталостной прочности;
  • прочности на растяжение и срез;
  • трещиностойкости;
  • морозостойкости;
  • водонепроницаемости;
  • прочности на изгиб - деформативности бетонной конструкции (восприятия материалом изгибающих моментов силы без разрушения).

Необходимо отметить также возможность применения более производительных приемов формования армированных конструкций (таких,  как плиты перекрытий, сборные колонны и составные сваи, балки, монолитные емкостные сооружения, дорожные и аэродромные покрытия, монолитные полы, промышленные здания), повышение степени механизации и автоматизации их производства и, как следствие, снижение трудозатрат на арматурные работы.

Кроме модификации бетона, применение Си Айрлайд-ВСМ целесообразно для следующих работ:

  • дисперсного армирования гипсокартона (позволяет использовать его в малонагруженных несущих конструкциях);
  • производства сухих штукатурных и строительных смесей на основе цементного и гипсового вяжущего с применением синтетического волокна (позволяет увеличить трещиностойкость  покрытия, увеличить  марку водонепроницаемости, морозостойкости и снизить внутренние напряжения возникающие в слое покрытия).

Дисперсное армирование ячеистого бетона (автоклавного газобетона и неавтоклавного пенобетона) синтетическим волокном Си Айрлайд-ВСМ значительно уменьшает или полностью исключает появление и развитие усадочных трещин в процессе изготовления, твердения и последующей эксплуатации материала. Это особенно актуально в последние годы, когда ячеистые бетоны приобретает высокую популярность в малоэтажном, одноэтажном (коттеджном) строительстве, развитие которого регламентировано государственной целевой программой "Жилище". Потенциал развития малоэтажного строительства подтверждается и мировым опытом.

Ячеистые бетоны совмещают низкую плотность с прекрасной теплозащитой, их применение обеспечивает снижение затрат по устройству фундаментов. Но наряду с перечисленными достоинствами, ячеистому бетону присущи и недостатки: в первую очередь, трещинообразование и высокая хрупкость.

Проведенные по инициативе ООО Си Айрлайд исследования показывают эффективность дисперсного армирования неавтоклавного пенобетона синтетическими волокнами Си Айрлайд-ВСМ, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик изделий и конструкций. В жидкой минеральной среде на основе цемента присутствие волокнистого армирующего наполнителя уменьшает пластическую усадку, улучшает водоудерживающие способности, ограничивает оседание минеральных составляющих благодаря созданию трехмерной сети внутри минерального теста, исключает расслаиваемость смеси.

Дисперсное армирование приобретает большое значение и в антисейсмическом строительстве благодаря способности армированных синтетическим волокном конструкций воспринимать большие значения изгибающих и растягивающих напряжений. Армированные Си Айрлайд-ВСМ конструкции приобретают более высокие деформативность и трещиностойкость (макро- и микротрещины, как концентратор напряжения). Армирование волокном дополняет комплекс специальных  мероприятий, направленных на повышение прочности и монолитности несущих конструкций. Вязкость микроармированного бетона меняет стадию  разрушения, которая не происходит внезапно, как в обычном бетоне. Разрушение происходит постепенно, с раскрытием трещин в зоне чистого изгиба. Дисперсное армирование  синтетическим волокном Си Айрлайд-ВСМ позволяет значительно повысить всю совокупность физикомеханических показателей бетонов.

Низкое сопротивление растяжению, характерное для бетонных конструкций, - наиболее существенный недостаток, снижающий эффективность использования бетона в строительстве. Важнейшая характеристика полимерфибробетона - прочность на растяжение - является не только прямой характеристикой материала, но и косвенной: она отражает его сопротивление другим механическим воздействиям, а также долговечность. Ударная прочность (вязкость разрушения) фибробетона  на синтетической фибре в 3-5 раз превышает ударную прочность обычного бетона.

Достигаемое фибровым армированием увеличение отношения пределов прочности при растяжении и сжатии (Rbt/Rb) представляет собой средство повышения эффективности бетона, как конструкционного материала. Учитывая относительно низкую  стоимость и  доступность синтетических волокон, это решит вопрос о конкурентоспособности фибробетонов с ВСМ  по сравнению с другими видами армированных бетонов.

Имеются мнения, что для этого потребуется достижение величины Rbt/Rb 0,5...0,6. Практически такое соотношение прочностей возможно только при дисперсном фибровом армировании бетона-матрицы. Наиболее ценным качеством микроармирования волокнами бетонных композиций следует отнести способность тормозить  образование и развитие микротрещин. Таким образом, бетонные конструкции, армированные ВСМ способны воспринимать значительные изгибающие моменты, с более высокими показателями статического напряжения.

В нормативных документах, регламентирующих проектные решения, прочность при сжатии рассматривалась в качестве определяющего фактора:  другие показатели бетонов считались производными от статической прочности. Такой способ не позволяет достоверно оценить надежность бетонной конструкции в целом, обеспечить равнонадежность различных бетонных конструкций.

В настоящее время разработана общая методика полного вероятностного расчета бетонных конструкций по надежности. Однако такой расчет требует глубоких знаний и контроля изменчивости всех основных факторов, входящих в технологический расчет. Кроме того, для массового внедрения в нормы полного вероятностного расчета нужно установить необходимые общие уровни надежности для различных бетонных конструкций.

НИИЖБ, МНИИТЭП и фирма «Фибробетон» разработали строительные нормы   «Проектирование и основные положения технологий производства фибробетонных конструкций  ВСН 56-97».  Данные нормы предусматривают и допускают проектирование, применение и методы изготовления фибробетонных конструкций на основе тяжелого, мелкозернистого бетонов и синтетических волокон (пп. 1.14; 1.1.22; 1.2.13; 2.1.1; 2.2.1) 1.

Производимое компанией ООО Си Айрлайд волокно строительное микроармирующее Си Айрлайд-ВСМ отвечает всем законодательно утвержденным требованиям и установленным нормам.

ПРИМЕЧАНИЯ

1

ДЕПАРТАМЕНТ СТРОИТЕЛЬСТВА
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
НИЦ "СТРОИТЕЛЬСТВО"

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОСНОВНЫЕ
ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА
ФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ВСН 56-97

 Настоящие строительные нормы разработаны НИИЖБом, МНИИТЭПом и фирмой "Фибробетон" в соответствии с Постановлением Правительства Москвы № 992 от 1 ноября 1994 г. "О комплексной программе по разработке и выпуску Московских городских строительных норм и правил, отраслевых стандартов и технических условий для строительства в г. Москве" по заданию Научно-технического управления Департамента строительства. Нормы подготовлены и вводятся впервые.
В разработке ВСН участвовали: от НИИЖБ - к.т.н. Волков И. В., д.т.н. Хайдуков Г. К., инж. Газин Э.М., от МНИИТЭП - д.т.н. Жуковский Э. З., к.т.н. Шабля В. Ф., от фирмы "Фибробетон" - к.т.н. Анацкий Ф. И., Рудой В. М.
Нормы разработаны при участии Департамента строительства Правительства Москвы (к.т.н. Дмитриев А. Н.) и НИЦ "Строительство" (к.т.н. Гурьев В. В.).
Научное редактирование ВСН выполнено к.т.н. Волковым И. В. и к.т.н. Анацким Ф. И.
1.1.4. Допускается проектирование фибробетонных конструкций с применением фибр из полипропилена, нейлона, углерода, арамида или карбона при соответствующем обосновании и согласовании с НИИЖБ.
1.1.22. Проектирование конструкций выполняется по методике, аналогичной методике проектирования армоцеметных и сталефибробетонных конструкций с учетом прочностных и деформативных характеристик стеклофибробетона. При проектировании стеклофибробетонных конструкций следует руководствоваться общими положениями СНиП 2.03.01 (пп. 1.1¸1.6, 1.8-1.9, 1.22), СНиП 2.03.03 и настоящими нормами.
1.2.13. Допускается применение для фибрового армирования капроновых, нейлоновых, полипропиленовых высокомодульных волокон при соответствующем технико-экономическом и экспериментальном обосновании в установленном порядке.
(Постановление от 1 июля 2002г. № 76 "О порядке подтверждения пригодности новых материалов, изделий, конструкций и технологий для применения в строительстве")
2.1.1. Настоящие нормы распространяются на технологии и методы изготовления фибробетонных конструкций на основе тяжелого (обычного), мелкозернистого (песчаного) бетонов и следующих видов фибры:
- стальной;
- из щелочестойкого стекловолокна;
- из обычного (алюмоборосиликатного) стекловолокна;
- из синтетических волокон.

2.2.1. ВИДЫ ФИБРОБЕТОНОВ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ.
Указания настоящих норм распространяются на разработку и применение технологий производства конструкций из следующих видов фибробетона:
- стеклофибробетона;
- сталефибробетона;
- фибробетона на синтетической фибре.
Фибробетон на синтетической фибре изготавливается из: мелкозернистого бетона и армирующих его отрезков синтетических волокон (фибр), например, из полипропилена, равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей (зон). Совместность работы бетона и фибр обеспечивается за счет сцепления по их поверхности.

КОМПАНИИ И ТОРГОВЫЕ МАРКИ, УПОМЯНУТЫЕ В СТАТЬЕ

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ