Бетонные мышцы

Одним из эффективных направлений в монолитном строительстве является применение фибробетонных конструкций, представляющих собой композиционный материал с распределенной по его объему фибровой арматурой.

Дисперсное фибровое армирование позволяет в большой степени компенсировать главные недостатки бетона – низкую прочность при растяжении и хрупкость разрушения.
Дополнительный ресурс
Одним из эффективных видов фибровой арматуры выступает базальтовое грубое волокно (БГВ) диаметром 0,08-0,4 мм, которое получают из расплавов изверженных, излившихся горных пород: базальта, габбро, диабаза, порфирита с добавками осадочных пород. Такое волокно не теряет своих свойств в щелочных и кислых средах, не токсично, не образует взвешенной в воздухе пыли, вредной для органов дыхания, не горит, при нагревании вплоть до плавления не выделяет токсических веществ. При этом достаточно просто вводится в мелкозернистую бетонную смесь без комкования. БГВ вводят в мелкозернистый (песчаный) бетон или бетон с заполнителем крупностью до 10 мм и получают базальтофибробетон (БФБ), превосходящий некоторые характеристики обычного бетона в несколько раз. Например, прочность на сжатие увеличивается на 15-20 процентов, прочность на растяжение при изгибе увеличивается в 3-7 раз, морозостойкость увеличивается в 1,6-2 раза (достигая 400 циклов). Кроме этого увеличивается водонепроницаемость и износостойкость. Материал обладает низкой электропроводностью, трещиностойкостью, в том числе при динамических нагрузках, приобретает высокую огнестойкость – даже при температуре выше 1200 градусов Цельсия плавится без растрескивания, не коррозирует в кислых средах с увеличением своего объема, поэтому имеет повышенную долговечность при эксплуатации в агрессивных средах, в том числе и морской воде. Сопротивление срезу в 2-3 раза выше, чем у обычного бетона, отлично сращивается со старым бетоном при ремонтных работах.
УпражнениЯ на растЯжку
Как известно, наиболее существенным недостатком традиционных бетонов остается низкое сопротивление растяжению. Фибровое армирование позволяет существенно компенсировать эту слабость. В результате повышения пределов прочности фибробетонов при растяжении и сжатии расширяется область применения конструкционного материала. Интегральные свойства фибробетона, как и любого композита, обусловливаются свойствами его компонентов (фибры и бетона-матрицы), а также наличием и степенью их совместной работы. В фибробетоне такая работа обеспечивается за счет сцепления и анкеровки фибры в бетоне. Для получения фибробетона с высокими эксплуатационными характеристиками и долговечностью необходимо решить ряд задач. Среди них основными считаются достижение технологической совместимости фибры и бетона-матрицы. Для этого необходимо обеспечить высокую однородность распределения фибры по объему композита. Также надо иметь необходимое количество растворной части бетона для размещения в ней фибры и обеспечения ее анкеровки, а также обеспечить достаточную удобоукладываемость фибробетонной смеси из условий технологии производства изделий, конструкций или возведения сооружений. С учетом выполнения этих условий наиболее перспективно для создания высокоэффективных фибробетонов нового поколения применение высокопрочных модифицированных бетонов на основе комплексных модификаторов ЦМИД-4 и базальтовой фибры (30-70 кг на кубометр бетона или раствора) оптимального агрегатного состояния. Исследования позволяют констатировать, что введение в состав асфальтобетона волокон позволяет улучшать его прочностные и деформационные свойства. Для смесей с плотной минеральной частью оптимальное содержание волокон в асфальтобетонной смеси не превышает 2 процента по массе. Но в зависимости от видов и типов асфальтобетона специалисты оценивают оптимальный максимум содержания фибр в пределах 1,5-3,5 процента по массе. В настоящее время имеются практически все возможности для создания высокопрочных фибробетонов нового поколения на основе отечественных материалов. Наличие современных эффективных видов фибры позволяет упростить ее введение и перемешивание в бетонной смеси. Это, в свою очередь, дает возможность в большей степени использовать технологическое оборудование, применяемое для обычных бетонов. При этом могут быть получены и использованы фибробетонные смеси высокой подвижности. Модифицированные высокопрочные мелкозернистые бетоны, обладая сверхнизкой проницаемостью (W20), обеспечивают высокую коррозионную стойкость фибры и долговечность фибробетона, а также ускоренное нарастание прочности. Последнее особенно важно для монолитного строительства. В целом можно констатировать, что фибробетон имеет в несколько раз более высокую прочность при растяжении и на срез, ударную и усталостную прочность, трещиностойкость и вязкость разрушения, морозостойкость, водонепроницаемость, сопротивление кавитации, жаропрочность и пожаростойкость. По показателю работы разрушения фибробетон может в 15-20 раз превосходить обычный бетон. Это обеспечивает его высокую технико-экономическую эффективность при применении в строительных конструкциях и их ремонте. Среди многочисленных областей эффективного использования фибробетонов специалисты выделяют: монолитные конструкции и сооружения, автомобильные дороги, взрыво-и взломоустойчивые сооружения, промышленные полы, ирригационные каналы, водоотбойные дамбы, пространственные покрытия и сооружения, оборонные сооружения, ремонт монолитных конструкций полов и дорог, емкости для воды и других жидкостей (в том числе агрессивных). К примеру, при устройстве промышленных полов, фибробетон избавляет от необходимости в армировании металлом, что на 30 процентов снижает стоимость материалов и еще на 15 процентов – трудоемкость самих работ.

Автор: Андрей Мельников