Композиты и бетон . Бетон композитный


Композиты и бетон, фибробетон, армированный волокнами и композитной арматурой бетон

Перевод и редакция: Третьяков Павел Андреевич

Преимущества композитных материалов отлично проявляются в строительстве и при армировании бетона.

Бетон является недорогим и многогранным строительным материалом, который используется во многих приложениях. В этой статье дана информация о том, как сделать бетон стойким к различным внешним воздействиям и нагрузкам, что позволит обеспечить его длительное функционирование.

Бетон является истиным композитом и состоит из гравия и песка, которые связаны между собой при помощи цемента, а металлическая арматура обычно добавляется для усиления прочности бетона. Бетон великолепно ведет себя при нагрузках на сжатие, но при растяжении становится хрупким и непрочным. Растягивающие напряжения, как и усадка бетона во время отверждения, приводят к появлению трещин, в которые попадает вода. Это в свою очередь приводит к коррозии металлической арматуры, ее разрушению и существенной потере целостности бетона. 

 

Композитная арматура обладает великолепным сопротивлением к коррозии, благодаря чему она прочно утвердилась на строительном рынке. Источник: Hughes Bros.

 

 

Пластики, усиленные волокнами (базальтопластик и стеклопластик) уже давно рассматриваются в качестве материалов, позволяющих улучшить характеристики бетона. Институт Бетона Америки и другие группы, такие как Японское Сообщество Гражданских Инженеров, помогли разработать спецификации и методы тестирования материалов на основе усиленных волокнами пластиков, многие из которых уже допущены к использованию и прочно закрепились в строительстве, где используется бетон и бетонные конструкции. «В дополнение к конструкторским документам теперь есть и методики тестирования материалов», - говорит Джон Бюсел, председатель ACI's Committee 440, общества, основанного в 1990 году с целью обеспечения инженеров и конструкторов информацией о композитных материалах. Методики тестирования описаны в руководстве ACI's Committee 440. «Мы также продолжаем уверенно работать над редакцией нашего доклада 1996 года, который обеспечит специалистов по бетону обновленной информацией с указанием новых приложений и рынков», - говори Бюсел.

Композитная арматура и изготовленные из нее армирующие сетки находят применение в различных приложениях. Также уже разработаны материалы на основе усиленного волокнами бетона, материала, в котором для армирования используются стальные или полимерные волокна. Такие усиленные волокнами бетоны (фибробетоны) используются при изготовлении настилов, напольных плит и сборных конструкционных частей.

КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА

За последние 15 лет композитная арматура прошла путь от экспериментальных прототипов до эффективного заменителя стали во многих приложениях. «Стеклопластиковая арматура используется очень часто, и это весьма конкурентный рынок», - говорит Дуг Гремел, руководитель направления армирования неметаллами компании Hughes Bros. (Seward, Neb.), известного производителя армированных изделий. «В настоящее время база знаний об этом материале гораздо более полная, чем 10 лет назад».

Для некоторых проектов, таких как оборудование для магниторезонансной томографии в больницах, или пункты взимания дорожной платы, где используется радиочастотная идентификация определения уже оплативших покупателей, единственно доступным материалом является композитная арматура. Использовать стальную арматуру не представляется возможным, т.к. она взаимодействует с электромагнитными сигналами, генерируемыми оборудованием. Композитная арматура, в отличие от стальной, обладает электромагнитной прозрачностью и необычайной стойкостью к коррозии, кроме того композитная арматура легкая – ее вес составляет около одной четверти от веса аналогичной стальной арматуры, а теплоизоляционные свойства композита препятствует протеканию тепла в стройконструкциях. Два самых крупных производителя композитной арматуры - компания Hughes и компания Pultrall (Thetford Mines, Canada).

Для производства композитной арматуры обычно используется технология пултрузии, где армирующим наполнителем является ровинг из Е-стекла, а связующим винилэфирная смола. Продукты марки Aslan от компании Hughes производятся с спиральной закруткой, что придает им волнообразный профиль, а прутки марки V-ROD от компании Pultrall являются гладкими. Оба вида арматуры имеют наружное песочное покрытие, которое наносится в процессе производства. Это необходимо для придания шероховатости на поверхности арматуры, что способствует наилучшей адгезии в бетоне. По словам Гремела, для производства арматуры необходима высококачественная винилэфирная смола и волокна специально подобранного размера, что позволяет обеспечить прочность арматуры и достичь наилучшей коррозионной стойкости к щелочной среде в цементе.

Т.к. механические свойства стекла отличаются от свойств стали, структура бетона с применением композитной арматуры разрабатывается в соответствии с ACI 440.1R-03, руководством для проектирования и конструирования бетона, армированного стеклопластиковой арматурой.  Компании Hughes и Pultrall являются членами Совета Производителей стеклопластиковой арматуры, который находится под покровительством Американского Общества Производителей Композитов, и вовлечены в разработку минимальных требований и норм для арматуры. Хотя композитную арматуру нельзя согнуть для получения нужных конструкций, Гремел считает, что это не является проблемой. «Стальную арматуру, покрытую слоем эпоксидной смолы, также нельзя согнуть без повреждения покрытия», - говорит Гремел. «Но мы можем изготовить изогнутую стеклопластиковую арматуру непосредственно при производстве в соответствии с предоставленным проектом». Появление новых методик тестирования бетонов, армированных композитной арматурой, дало собственникам и конструкторам гарантию, что произведенная структура будет вести себя именно так, как и ожидается. Гремел замечает, что руководство по тестированию будет приведено с стандарту ASTM.

Арматура марки V-ROD компании Pultrall поставляется в США эксклюзивно фирмой Concrete Protection Products Inc. (CPPI, Даллас, Техас). Президент CPPI', Сэм Стир рассказывает о последних проектах с использованием арматуры V-ROD, среди которых новый мост, перекрывающий шоссе I-65 в Графсте Ньютон , штат Индиана. Мост состоит из трех пролетов, общей длиной 58 метров и шириной 10,5 метров, с усиленным бетонным полотном, проложенным сверху I-образных стальных балок, установленных на бетонных опорах. Плита из бетона толщиной 203 мм в нижней половине усилена стальной арматурой с эпоксидным покрытием, а в верхней половине использованы композитные прутья V-ROD. Это сделано для усиления коррозионной стойкости бетона, т.к. в верхней части плиты наиболее высока возможность контакта с солями, использующимися для борьбы с обледенением на дорогах. Бетон в полотне был армирован двумя видами арматуры, с расстоянием от центров стержней 152 мм – арматурой  #5 (16 мм в диаметре) в поперечном направлении, и арматурой #6 (19 мм в диаметре) в продольном направлении. При помощи исследователей из Университета Purdue University структура была оборудована сенсорами из оптоволокна, что позволило производить непрерывную оценку характеристик плиты посредством удаленного мониторинга. Стир говорит, что это первый проект мостового плотна с использованием композитной арматуры, сделанный Департаментом перевозок штата Индиана.

 

Мост O'Fallon Park в Колорадо был спроектирован полностью из композитной арматуры вместо традиционной стальной арматуры, и имеет монолитное композитное мостовое плотно. Источник: Hughes Bros.

 

Арматура из стеклопластика марки Aslan 100 от компании Hughes Bros. недавно была использована в бетонном мосту в Морисон, штат Колорадо, который был построен Департаментом Перевозок Колорадо при поддержке Города и Графства Денвер Паркс и Департамента Восстановления. При строительстве моста общей длиной 13.8 метра, который перекрывает Бир Крик, стеклопластиковая арматура использовалась в основаниях, опорах, откосных стеновых крыльях, парапетах и изогнутой монолитной бетонной арке. Цельная композитная плита, установленная наверху бетонной арки, была сделана компанией Kansas Structural Composites (Russell, Kan.). В литые элементы моста была вмонтирована композитная арматура нескольких типоразмеров, включая арматуру #5, #6 and #7 (19 мм в диаметре). Гремел подчеркивает, что потребовалось много изогнутых скоб и специальных форм, чтобы получить конструкцию в соответствии с проектом, и добавлет, что все конструкции были предварительно изготовлены на фабрике. Инженер CDOT Марк Леонард говорит, что прошлые проекты штата с применением композитной арматуры были успешны, и арматура марки Aslan компании Hughes была выбрана из-за более низкой предложенной цены. Несмотря на то, что настил моста подвергается минимальной транспортной нагрузке, Леонард говорит, что конструктор моста Парсонс Бринкерхоф при конструировании следовал всем рекомендациям ACI и использовал новые методики тестирования ACI440.3R-04 для сертификации используемых материалов.

Есть предположение, что рынок композитной арматуры станет еще более конкурентоспособным при использовании нового материала – базальтового волокна. Грахам Смит, исполнительный вице президент компании Sudaglass Fiber Technology (Хьюстон, Техас), производителя базальтового волокна, производство которого расположено в России и на Украине, говорит, что компания уже имеет задел на производственных мощностях в северном Техасе. По словам Смита, композитная арматура из базальтового волокна и эпоксидной смолы сейчас производится при помощи пултрузии на Украине, и находится в процессе сертификации для использования в строительстве в США.

Обладая лишь немного более высокой плотностью, чем стеклянное волокно, базальтовое волокно имеет существенно более широкий диапазон рабочих температур - от -260°C до 982°C, в то время как номинальный рабочий диапазон стеклянного волокна составляет от -60°C до 650°C. Температура плавления базальта - 1450°C, что делает его пригодным для использования в приложениях, требующих стойкости к огню. Как замечает Смит, базальт обладает превосходной стойкостью к щелочной составляющей в бетоне без использования специальных сортировок по размеру, которые используются для защиты стеклянного волокна.

Каким бы не был выбор армирования, композитная арматура, вероятно, обладает наибольшей привлекательностью для лиц,ответственных за принятие проекта. «Хорошим практическим результатом для инженера или конструктора, который решает проблему коррозии, является то, что при 5-7% увеличении затрат на материалы с использованием композитной арматуры вы продлеваете срок эксплуатации структур на 10-20 лет», - подводит итог Гремел.

СЕТКИ ИЗ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ В СБОРНЫХ БЕТОННЫХ ПАНЕЛЯХ

С момента первого доклада CT об использовании в сборных бетонных конструкционных панелях полимерных сеток, усиленных волокнами ("Composite Solutions Meet Growing Civil Construction Demands," CT August 2002, p. 40), рынком был показан значительный рост, говорит Бюсел. «Область этих применений огромна и здесь существует огромный потенциал», - утверждает он.

Данное направление возглавляется группой AltusGroup, которая является консорциумом пяти производителей сборных бетонных панелей и производителя арматуры, компании TechFab LLC (Anderson, S.C.). Группа была сформирована специально для продвижения технологии CarbonCast, где в качестве вторичного армирования для замены традиционной стали или арматуры в сборных структурах применяются недавно разработанные углеродно-эпоксидные сетки C-GRID. TechFab - это долевое 50/50 объединение компании Hexcel (Дублин, Калифорния) и компании Chomarat Group (Le Cheylard, Франция). До настоящего времени членами AltusGroup являются Oldcastle Precast (Edgewood, Md.), HIGH Concrete Structures (Denver, Pa.), 2 компании, владельцем которых является Cretex Companies (Elk River, Minn.), и Metromont Prestress (Greenville, S.C.), но в группу также могут быть приняты новые участники в связи с возрастающим объемом продаж, говорит Джон Карсон, руководитель коммерческого развития TechFab и глава программы технологий C-GRID.

 

C-GRID является крупной сеткой из углепластиковой арматуры - материала на основе углеродных волокон и эпоксидной смолы. Используется как замена вторичной стальной армирующей сетки в бетонных панелях и архитектурных приложениях. Размер сетки меняется как в зависимости от бетона и типа заполнителя, так и от требований к прочности панели. Источник: AltusGroup

 

AltusGroup предлагает ассортимент продукции на основе CarbonCast, который включает конструкционные и не строительные изолированные панели и наружную облицовку. C-GRID обычно заменяет вторичные армирующие элементы на основе сетки из стальной арматуры. В качестве первичного армирования по-прежнему во многих случаях используется обычная стальная арматура. C-GRID производится в запатентованном квази-тканном технологическом процессе, при котором в открытой структуре совмещается наложенние основы и утка углеродных волокон, смоченных высокореакционной эпоксидной смолой. Размеры ячейки сетки изменяются в диапазоне от 25.4 мм до 76 мм, конечный размер зависит от требований к прочности панели, типа бетона и размера наполнителя. В процессе производства сетки ее поверхности придается шероховатость для улучшения прочностных связей с бетоном. В линейке продукции C-GRID компании TechFab также есть композитные сетки, содержащие стеклянные, арамидные или полимерные волокна в сочетании с любым ассортиментом смол. Композитные сетки, как содержащие, так и не содержащие углеродные волокна, находят применение в различных областях строительства, таких как декоративные элементы, монолитные бетонные конструкции, ремонт или восстановление.

Панели CarbonCast имеют существенные преимущества, говорит Карсон. Сетки C-GRID гораздо более легкие чем стальные, и обладают свойствами растяжения почти в 7 раз лучшими, чем сталь. Вероятность разломов бетонных конструкций вследствие усадки при высыхании существенно снижена, кроме того C-GRID не корродирует, благодаря чему на поверхности бетонных панелей не возникают коррозионные пятна, характерные для бетонных панелей, армированных стальной арматурой. Коррозийная стойкость композитных сеток позволяет использовать бетонное покрытие толщиной всего 6.35 мм, в то время как может потребоваться до 76.2 мм бетонного покрытия для защиты стальной сетки от воздействия влаги. Таким образом, вес бетонной панели может быть уменьшен на 66% по сравнению с обычными панелями, армированными только стальной арматурой. Более легкие панели позволяют снизить общий вес стены, благодрая чему требуется меньше стальной подструктуры. Это позволяет значительно снизить затраты на строительство конструкций. Сетка C-GRID также слабо проводит тепло, так что величина тепловой изоляции панели не меняется. Более того, в панелях с сеткой C-GRID могут быть прорезаны отверстия непосредственно на месте работ, что невозможно сделать при использовании стальной сетки для армирования. Все эти преимущества композитных сеток в итоге выражаются в снижении расходов на транспортировку и строительство конструкций.

На сегодняшний день было продано более 3 млн. кв. футов панельной продукции CarbonCast и спрос так высок, что TechFab недавно анонсировала строительство новой фабрики, которая вместит добавочную линию по производству сетки. Это, по словам Карсона, должно быть сделано в октябре этого года. Анонсируемые планы соответствует долговременному соглашению с компанией Zoltek Corp. (St. Louis, Mo.), являющейся поставщиком волокна Panex 35, которое используется в C-GRID. По словам Карсона, это соглашение обеспечит последовательные поставки для C-GRID  во время первых лет запуска продукции. «Компания Zoltek была нашим первым поставщиком волокон и партнером с первого для этого проекта», - заметил Карсон.

Сборные панели использовались в различных проектах, таких как кинотеатры, церкви и парковочные гаражи. Последним проектом был офисно-складской комплекс Cardinal Health рядом с Балтимором площадью 332 000 кв. футов. Для этого проекта были отлиты панели CarbonCast длиной до 15.5 метров, используемые для формирования двухэтажных наружных вертикальных стен здания. Каждая панель является сэндвич структурой с изоляционным слоем пены толщиной 152 мм между облицовочными панелями, состоящими из наружной кирпичной перегородки толщиной 50 мм (бетонный слой) и внутренней кирпичной перегородки толщиной 100 мм. Сетка C-GRID, расположенная перпендикулярно к поверхностям панелей, соединяет внутреннюю и наружную облицовки, обеспечивая усиление на срез.

ФИБРОБЕТОН - АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНАМИ БЕТОН

Фибробетон (бетон, в который для улучшения свойств введены короткие волокна - фибры) отлично зарекомендовал себя на протяжении десятилетий, и даже столетий, если учесть, что еще в Римской Империи строительные растворы готовили с добавлением конского волоса. Использование волокон в бетоне (армирование) усиливает его прочностные и упругие свойства за счет удерживания части нагрузки и предотвращения роста трещин при повреждении матрицы бетона. Доктор Виктор Ли из Университета штата Мичиган исследовал свойства высокоэффективных цементных композитов, армированных волокнами, которые являются чрезвычайно высокоэффективными подгруппами фибробетона. Виктор Ли считает, что признание этого материала будет расти, если будут сохранены его механические характеристики, низкая стоимость и простота получения.

«Использование фибробетона может привести к отказу от использования арматуры, работающей на срез, что в свою очередь приведет к снижению материальных и трудовых затрат», - говорит Виктор Ли. «Прореживаемая фибрами структура позволяет снизить объем материала и вес, что делает транспортировку фибробетона более легкой. Общее снижение затрат по этим статьям может легко оправдать расходы на использование материала, армированного волокнами».

Официальное признание фибробетона за последние пять лет способствовало подготовке стандартов и руководств по его использованию (смотрите CT July/August 2001, p. 44). С этого времени начался расцвет коммерческих приложений фибробетона.

Компания Lafarge SA (Париж, Франция), которая является гигантом стройтельной индустрии и материалов, вот уже около 10 лет продвигает свой высокоэффективный фибробетон под торговой маркой Ductal, нацелившись на широкий сегмент гражданского строительства. Ductal является смесью цемента, кварцевой крошки, кварцевой муки, мелкого кварцевого песка, пластификаторов, воды и стальных или полимерных волокон, обычно длиной 12 мм. Вик Перри, вице президент компании и генеральный директор направления Ductal, говорит, что специально подобранная комбинация мелкозернистых порошков создает максимальную плотность при отверждении бетона, что выражается в полном отсутствии пор и фактически исключает доступ влаги в матрицу бетона и предотвращает коррозию стальных волокон. Фибробетон с волокнами из поливинилового спирта обычно используется в архитектурных и декоративных приложениях, что предотвращает вероятность поверхностного травления, которое может проявится при коррозии стальных волокон в бетоне. Кроме того, это позволяет удалить абразивность в местах, где предполагается контакт человека с поверхностью бетона. Производителям изделий из бетона и поставщикам растворов материалы поставляются в мешках.

«Добавление волокон улучшает пластическую деформацию материала и позволяет ему выдерживать растягивающие нагрузки», - говорит Перри. «Волокна усиливают прочность и улучшают микроструктурные свойства бетона».

Выдерживаемые материалом Ductal нагрузки на сжатие зависят от типа используемых волокон и варьируются от 150 МПа до 200 МПа. У стандартного бетона эта величина составляет 15-50 МПа. Доказанная прочность на изгиб материала Ductal составляет 40 МПа, говорит Перри. Фибробетон Ductal, в котором использовались стальные волокна производства Lafarge's Forta steel fibers, применялся для сборного строительства и при производстве нескольких предварительно напряженных мостовых балок. В месте Saint Pierre La Cour, Франция, 20-ти метровый грузовой мост был построен с применением 10-ти балок I-типа, изготовленных их материала Ductal, которые поддерживают монолитную бетонную плиту, изготовленную с применением традиционного армированния стальной арматурой толщиной 170 мм. Сборные балки, изготовленные без арматуры, были заглублены на 600 мм и предварительно напряжены при помощи стальных плетеных кабелей толщиной 13 мм, размещенных в нижней кромке. По технологии напряжение прикладывается к кабелям до того, как Ductal заливается в форму балки. Как только бетон покрывает кабели и материал начинает твердеть, кабели обрезаются, что фактически прикладывает напряжение сжатия к бетонной смеси.

Если подвергнуть предварительно напряженную балку любому изгибу, объясняет Перри, она не будет испытывать растягивающих нагрузок, а просто «разожмется», что значительно улучшит ее характеристики. Благодаря прочности фибробетона Ductal, балки из него не требуют армирования арматурой, что значительно снижает их вес.

Структуры, изготовленные из фибробетона Ductal, и имеющие в сечении форму греческой прописной буквы «?» (по сути  балки коробчатого сечения без нижней кромки), используются как настил и как балки экспериментального моста на тестовом пути Лаборатории Федеральных Магистралей США, что позволяет проводить исследования пригодности конструкции для строительства будущих высокоскоростных трасс. Балка-настил «?»-типа имеет конструкцию, которая позволяет выдерживать нагрузки, определенные Американской Ассоциацией Государственных Магистралей и Перевозок.

 

Для изготовления этих предварительно напряженных мостовых балок на тестовом пути был использован фибробетон. Благодаря высокой эластичности и прочности материала, полученного из бетона, армированного стальными волокнами, использование арматуры не потребовалось. Источник: LaFarge

 

«Балки из фибробетона Ductal имеют большую протяженность при весе, сходном с балкой из обычного бетона», - говорит Перри. «В итоге, мы увидим использование фибробетона в балках и мостовых настилах».

Компания SI Concrete Systems. (Chattanooga, Tenn.) является производителем армирующих волокон для бетона. SI предлагает волокна марки Novomesh, Fibermesh и другую фибро продукцию. Эти материалы используются в качестве альтернативы вторичной армирующей сетки стальных нитей и легкой арматуры как в офисных, так и в жилых приложениях, говорит Хал Пэйн (Hal Payne), руководитель стратегических соединений компании SI Concrete Systems. SI производит полипропиленовые волокна, стальные волокна, макросинтетические волокна и промышленные смеси. По словам Пэйна, материалы на основе полипропиленовых волокон необходимы для контроля ранней стадии образования трещин, которые возникают из-за пластической усадки бетона, и для предотвращения роста этих трещин и образования больших щелей во время высыхания бетона. Novomesh 950 является новым продуктом компании и представляет собой смесь необработанных макросинтетических и специально отобранных фибрилированных микросинтетических волокон. Пэйн говорит, что использование этого продукта дает такие же хорошие результаты, как и использование стальных волокон в бетоне, предназначенном для плит перекрытий.

Компания Kingspan (Sherburn, Malton, N. Yorkshire, U.K.), специалист в строительстве с применением бетона, использует фибро добавки для бетона производства Bekaert Building Products (Friedrichsdorf, Germany). Формованные стальные волокна Dramix от компании Bekaert добавляются в бетон при производстве полов и кровель без использования армирующих стальных сеток. Этот продукт идеален для строительства в сжатые сроки - т.к. бетон не требует армирования стальной сеткой, изначально нет необходимости ее закупать и отсутствуют все трудозатраты, связанные с доставкой рулонов арматуры, ее резкой и установкой в многоэтажном здании до операций по заливке бетона. Полы из фибробетона могут быть установлены в единой цикле - для этого надо только доставить армированный волокнами материал прямо к каждому полу.

Методические указания и допуски для фибробетона теперь даны в конструкторских руководствах разных стран, что является значимым показателем в признании фибробетона конструкторами, инженерами и ответственными лицами. «Использование фибробетона позволяет реализовать такие преимущества, как быстрота строительства, улучшенный внешний вид, отличная упругость и стойкость к коррозии», - говорит Перри. «Все это выражается в снижении расходов на обслуживание и более длительном времени эксплуатации структур».

Статья из журнала «Composites Technology», апрель 2005

 

plural.ru

композитный бетон - это... Что такое композитный бетон?

 композитный бетон

Automation: composite concrete

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

  • композитный баллон с оболочкой из углеродного волокна
  • композитный видеосигнал

Смотреть что такое "композитный бетон" в других словарях:

  • СТО НОСТРОЙ 2.29.110-2013: Мостовые сооружения. Устройство опор мостов — Терминология СТО НОСТРОЙ 2.29.110 2013: Мостовые сооружения. Устройство опор мостов: 3.1 арматурный выпуск : Необетонированная часть стержня, заделанного в бетон. Определения термина из разных документов: арматурный выпуск 3.2 безростверковая… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Панели (alucobond) — – композитный материал, состоящий из двух алюминиевых пластин с пластиковой или минеральной прослойкой. В архитектуре они используются для облицовки балконов при отделке интерьеров и выставочных стендов, а также в системах навесных… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Стеклопластики — – композиционные материалы, состоящие из стеклянного наполнителя и синтетического полимерного связующего. Наполнителем служат в основном стеклянные волокна в виде нитей, жгутов (ровингов), тканей, матов, рубленых волокон; связующим полиэфирные,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Углепластики — (карбопласты) – состоят из углеродных волокон и синтетического полимера. Это высокопрочные, жесткие, термически и химически стойкие материалы. Применяют при строительстве защитных экранов от электромагнитного излучения. [Щукина Е. Г.… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Композиционный материал — У этого термина существуют и другие значения, см. Композит (значения). Обычная клееная фанера является широко распространённым композиционным материалом …   Википедия

  • Архитектура Древнего Рима — История Древнего Рима Основание …   Википедия

  • Древнего Рима искусство — искусство государства, возникшего на Апеннинском полуострове, впоследствии распространившегося назападную и юго восточную части Европы, Малую Азию, побережье Северной Африки, Сирию и Палестину (8 в. до н. э. – 4 в. н. э.). Историю римского… …   Художественная энциклопедия

  • Бетонирование — Арматура для железобетонных конструкций Железобетон композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений. Термин… …   Википедия

  • Ж/б — Арматура для железобетонных конструкций Железобетон композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений. Термин… …   Википедия

  • ЖБИ — Арматура для железобетонных конструкций Железобетон композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений. Термин… …   Википедия

  • ЖБК — Арматура для железобетонных конструкций Железобетон композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений. Термин… …   Википедия

universal_ru_en.academic.ru

ЭЗКМ / Композиты и бетон

(Будущее развитие и применение композитных материалов. Материал подготовлен на основе информации от представителей компаний Thetford Mines, Hughes Bros., USA и Pultrall, Canada).

 Бетон применяется во многих отраслях, и проявил себя как недорогой и многогранный материал для строительства. На этом сайте представлены данные о том, как изготовить бетон, который будет устойчив к различным воздействиям и нагрузкам снаружи, что обеспечит его длительную службу.

 Бетон – это истинный композит, состоящий из песка и гравия, а связывает их между собой цемент. Чтобы усилить прочность бетона необходимо добавить металлическую арматуру. Бетон хорошо показал себя во время нагрузок на сжатие, однако при растяжении он оказался хрупким и непрочным. Трещины в бетоне появляются во время растягивающих напряжений и при усадке, когда бетон затвердевает. В итоге вода через трещины попадает в бетон и это приводит к коррозии арматуры из металла, она разрушается и теряется целостность бетона.

 Отличным коррозийным сопротивлением обладает композитная арматура, благодаря этому она заняла достойное место на рынке строительства. Источник: Hughes Bros.

 Пластик усиливается специальными волокнами на основе базальтопластика и стеклопластика и уже длительное время рассматривается в качестве материала, который улучшает характеристики бетона. В разработке специфицированный документов и методик тестирования материалов на основе пластиков, усиленных волокнами, помогли американский Институт бетона и японское сообщество строительных инженеров. Эти материалы уже допущены к применению и устойчиво прикрепились в строительстве, где применяется бетон и бетонные конструкции. Джон Бюсел, председатель ACI's Committee 440, рассказал о том, что теперь есть не только конструкторские документы, но и методики тестирования этих материалов. Общество ACI's Committee 440 основано в 1990 году, главной задачей которого является обеспечить инженеров и конструкторов подробной информацией о композитных материалах.

 В различных отраслях широко применяется арматура из композитных материалов и армирующая сетка, изготовленная из нее. Материалы, основанные на усиленных волокнах бетона, также уже разработаны и успешно применяются. В таких материалах для армирования применяются волокна из стали или полимеров. Фибробетон – это бетон, усиленный волокнами, применяется при производстве таких строительных сооружений как настилы, напольные плиты и сборные части зданий.

 

КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА

 Арматура из композитных материалов начала свой путь от экспериментальных образцов и за минувшие 15 лет эффективно заменила сталь во многих областях промышленности и строительства. Дуг Гремел, руководитель компании Hughes Bros. (Seward, Neb.), которая занимается производством армированных изделий, рассказывает, что стеклопластиковая арматура применяется довольно часто и становится конкурентным рынком. Также известно, что база знаний по этому материалу в настоящее время достаточно полная, нежели 10 лет назад.

 Композитная арматура для некоторых проектов в строительстве является единственно доступным материалом. К таким проектам относятся строительство отделений для магниторезонансной томографии в больницах или пункты на автострадах, которые взимают дорожную плату. Арматуру из стали в таких проектах невозможно использовать, т.к. она взаимодействует с электромагнитным сигналом, который исходит от оборудования.

 Электромагнитной прозрачностью обладает композитная арматура и, в отличие от арматуры из стали, она имеет стойкость к коррозии. Композитная арматура очень легкая, ее вес не превышает четверти веса стальной арматуры. Доказано, что композит имеет такие теплоизоляционные свойства, которые способны препятствовать протеканию тепла в строительных конструкциях.

 Фирма Hughes Bros. и фирма Pultrall (Thetford Mines, Canada) – это самые крупные компании, которые занимаются производством арматуры из композитных материалов в северной Америке. Они утверждают, что для того, чтобы изготовить композитную арматуру необходимо применить технологию пултрузии, в которой армирующим наполнителем выступает ровинг из Е-стекла, а связывает их винилэфирная смола. Композитная арматура марки Aslan, которую выпускает компания Hughes, выполняется с нанесением специальной спиральной закрутки, что добавляет арматуре волнообразный профиль, а стержни марки V-ROD фирмы Pultrall выпускаются гладкими. Снаружи такая арматура покрывается песком, который необходимо наносить во время производственного процесса. Благодаря такой технологии поверхность арматуры становится шероховатой, что помогает протеканию процесса адгезии в бетоне. Для обеспечения прочности арматуры и получения наилучшей коррозионной стойкости к щелочной среде в цементе, необходимо использовать винилэфирные смолы высокого качества и волокна необходимого размера.

 Благодаря руководству ACI 440.1R-03, в котором описывается проектирование и конструирование бетона, упрочненного стеклопластиковой арматурой, разрабатывается основа бетона с применением арматуры из композитных материалов. Точность в технологии необходима, потому что механические свойства стекла не похожи на свойства обычной стали. Крупные фирмы Hughes и Pultrall входят в состав Совета Производителей арматуры из стеклопластика, который курирует Американское Общество Производителей Композитов. Их главной задачей является подготовка оптимальных требований и норм для композитной арматуры.

 Проблемой даже не является то, что данная арматура не сгибается для получения требуемых конструкций, так как во время процесса гибки может повредиться покрытие. Однако можно изготовить уже изогнутую стеклопластиковую арматуру во время производства согласно представленному проекту. С выходом доступных методик тестирования армированных композитной арматурой бетонов, увеличились гарантии у конструкторов, что полученная структура будет вести себя так, как положено по предписанным требованиям. Стандарт ASTM (American Society for Testing and Materials) разрабатывает и издаёт необходимые стандарты для продуктов, материалов, систем и услуг. Руководство по тестированию композитной арматуры полностью соответствует этим стандартам.

 Фирма Concrete protection products Inc. (CppI, Даллас, Техас) поставляет в США композитную арматуру марки V-ROD от компании Pultrall . Есть вся необходимая информация о последних проектах с использованием арматуры V-ROD, а именно новый мост, который перекрывает шоссе I-65 в Графсте Ньютон, штат Индиана.

 Длина моста составляет 58 метров, а ширина – примерно 10,5 м. Мост насчитывает три пролета, усиленные бетонным полотном, которое проложено сверху I-образных балок из стали. Балки непосредственно установлены на бетонных опорах. Арматура из стали с эпоксидным покрытием усиливает в нижней половине бетонную плиту, которая имеет толщину 203 мм. Композитные прутья марки V-ROD используются для верхней половины бетонной плиты. Это сделано, чтобы усилить коррозионную стойкость бетона, из-за того, что в верхней части плиты существует вероятность соприкосновения с солями, которые используются для борьбы с гололедом на дорогах. Бетон в полотне армируется в этом проекте двумя видами арматуры, на расстоянии от центровых точек стержней 152 мм – арматурой #5 диаметром 16 мм в поперечном направлении, и арматурой #6 диаметром 19 мм в продольном направлении. Этот проект является одним из первых проектов мостового плотна с использованием арматуры из композитных материалов. Его спроектировал Департамент перевозок штата Индиана.

 Во время возведения моста из бетона в Морисоне, штат Колорадо была применена арматура из стеклопластика марки Aslan 100 от компании Hughes Bros. Строительство моста был выполнено благодаря Департаменту перевозок Колорадо совместно с поддержкой города и Графства Денвер Паркс. Для возведения такой конструкции общей длиной 13.8 метра, который перекрывает Бир Крик, арматура из стеклопластика была использована в опорах, основаниях, в откосах стеновых крыльев, парапетах и для изогнутой монолитной арки из бетона. Компания Kansas Structural Composites изготовила цельную композитную армированную плиту, которую установили наверху бетонной арки. Арматура из композитного материала нескольких типоразмеров была предусмотрена в литых элементах моста. Чтобы получить соответствующую проекту конструкцию, потребовалось большое количество изогнутых скоб и специальных форм. Все эти конструкции были изначально подготовлены на заводе. Применение данной арматуры в проектах было всегда успешным, а на продукции марки Aslan от компании Hughes остановились из-за ее приемлемой цены. При конструировании моста придерживались всех рекомендаций ACI и применяли новейшие методики тестирования ACI440.3R-04.

 Использование нового материала, который называется базальтовое волокно, возможно сделает рынок композитной арматуры еще более конкурентоспособным. Производство такого волокна расположено не только в США, но и на территории РФ и на Украине. Из достоверных источников известно, что арматура композитная на основе волокон из базальта и эпоксидной смолы на данный момент выпускается с помощью пултрузии на Украине.

 Базальтовое волокно обладает более высокой плотностью по сравнению со стеклянным волокном, что обуславливается широким диапазоном температуры от -260°C до 982°C. А стеклянное волокно имеет номинальный рабочий диапазон от -60°C до 650°C. Базальт отлично подойдет для применения в конструкциях и сооружениях, которые требуют стойкости к огню, так как имеет температуру плавления 1450°C. Ещё базальт очень устойчив к щелочам в бетоне. Благодаря чему не придется использовать специальный дополнительный защитный слой в бетоне, который применяется для защиты стеклянного волокна.

 Композитная арматура, несомненно, понравится людям, которые несут ответственность за принятые решения по поводу строительства на основе этого нового материала. 

 

СЕТКИ КОМПОЗИТНЫЕ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СБОРНЫХ ПАНЕЛЯХ ИЗ БЕТОНА

 Рынок продаж показал значительный рост с момента выхода первой информации о применении сеток из полимеров, усиленных за счет волокон, в конструкциях сборных панелей из бетона. Многие утверждают, что область их применения огромна и в будущем существует огромный потенциал.

 Группа AltusGroup возглавляет данное направление и выступает синдикатом между пятью производителями сборных панелей из бетона и производителями арматуры, компании TechFab LLC (Anderson, S.C.). Группа создавалась специально для рекламирования продукции CarbonCast, в которой применяются сетки из углеродно-эпоксидных материалов C-GRID, чтобы заменить сталь или арматуру в сборных конструкциях

 TechFab LLC объединяет в себе две компании Хексел, расположенную в Дублине и в Калифорнии, и Chomarat Group, расположенную во Франции.

 По технологии C-GRID изготовляется большая сетка из арматуры на основе углепластика, которая основывается на углеродных волокнах и эпоксидной смоле. Применяется для того, чтобы заменить вторичную армирующую стальную сетку в панелях из бетона и архитектурных приложениях. Размер такой сетки может меняться и зависит от бетона, типа заполняющего вещества, а также зависит от прочностных требований, предъявляемых к панели.

 Фирма AltusGroup предлагает огромный набор товара на основе CarbonCast, который включает конструкционные отдельные панели и наружную облицовку. Первичным армированием выступает обычная стальная арматура. Во время технологического процесса C-GRID в открытой конструкции сочетается наложение основы и укатка углеродных волокон, которые смачивают в эпоксидной высокореакционной смоле. Ячейка сетки меняет свой размер в диапазоне 25.4 – 76 мм, окончательный размер будет зависеть от разновидности бетона, от прочностных требований к панели и размера наполнителя. В процессе производства необходимо придать шероховатость поверхности сетки, это делается для того, чтобы улучшить прочностные связи с бетоном. Продукция C-GRID от компании TechFab знаменита своими композитными сетками, которые содержат стеклянные или полимерные волокна, сочетающиеся с различными смолами. Сетки композитные из углеродных волокон или без них всегда будут использоваться в различных направлениях в строительстве. Например, в таких как, монолитные бетонные конструкции, декоративные элементы, восстановление или ремонт.

 Панели CarbonCast имеют много преимуществ, так как сетки C-GRID намного легче, чем стальные, свойства растяжения у них почти в 7 раз лучше, чем у стальных. Сетки C-GRID не коррозирует, вследствие чего, вероятность растрескивания конструкций из бетона при усадке и высыхании снижена, из-за того, что не появляются коррозионные пятна на поверхности панелей из бетона, армированных стальной арматурой. Композитные сетки благодаря своей коррозийной стойкости обеспечивают применение покрытий из бетона толщиной всего 6.35 мм, однако может потребоваться толщина покрытия до 76.2 мм для того, чтобы защитить стальную сетку от воздействия влаги. Благодаря чему вес бетонной панели будет уменьшен на 66% в сравнении с обычными панелями, которые армируются только стальной арматурой. Общий вес стены снижается за счет более легких панелей, благодаря чему необходимо меньше стальной подструктуры. Все эти составляющие позволяют снизить расходы на производство конструкций в значительной мере.

 Сетка C-GRID характеризуется слабой проводимостью тепла, благодаря чему показатели тепловой изоляции у панелей не изменяются. Ещё одной особенностью является то, что в панелях с сеткой C-GRID прорезаются отверстия прямо на месте, где ведутся работы, что нереально сделать во время применения сетки из стали для армирования. Такие преимущества композитных сеток снижают расходы на ее транспортирование к месту строительства конструкции.

 Продукция CarbonCast имеет огромный спрос на сегодняшний день, вследствие чего компания TechFab начала создание новейшей фабрики, которая будет оснащена несколькими линиями по производству сетки.

 Сборные панели этой торговой марки применялись в различных строительных проектах, а именно для постройки кинотеатров, церквей и парковочных гаражей. Недавно был построен офисно-складской комплекс Cardinal Health недалеко от Балтимора, общая площадь которого составляет 332 000 кв. футов. Для реализации этого проекта были изготовлены панели CarbonCast общей длиной достигающей 15 м. Их применяли для создания наружных двухэтажных стен здания. Каждая панель имеет вид сэндвич структуры с изолирующим пенным слоем, толщина которого 152 мм, данный слой располагается между облицовочными панелями. Наружная кирпичная перегородка панели имеет толщину 50 мм, внутренняя кирпичная перегородка составляет 100 мм. Композитная сетка C-GRID, была расположена в перпендикулярном положении к поверхности панелей, ее задачей стало соединить внутреннюю и наружную облицовки и обеспечить конструкции усиление на срез.

ФИБРОБЕТОН

 Фибробетон – это бетон, в который введены короткие волокна – фибры для улучшения свойств. Об этом материале хорошо отзываются на протяжении очень длительного времени, причем, есть достоверная информация, что еще в Римской Империи растворы для строительства изготовляли с применением конского волоса. Армирование бетона за счет таких волокон повышает его прочность и упругость вследствие того, что происходит удерживание части нагрузки, за счет чего трещины не росли при повреждении матрицы бетона. Изучать характеристики высокоэффективного цементного композита, армированного волокнами, пришлось доктору Университета штата Мичиган Виктору Ли. Он уверенно заявляет, что слава данного материала будет однозначно расти, если будут следить за сохранением его механических свойств. Этот материал характеризуется невысокой стоимостью и простым получением. Им сказано, что применение фибробетона приведет к тому, что вскоре откажутся от использования арматуры, которая работает на срез. Такой подход, несомненно, снизит материальные и трудовые затраты. Транспортировка фибробетона оказывается во много раз легче и удобней. Общие затраты, сниженные по этим статьям, однозначно оправдают расходы на применение материала, армированного волокнами.

 Благодаря всемирному признанию материала фибробетона за последние 12 лет было подготовлено большое количество стандартов и руководств по его применению. С августа 2011 года начался расцвет коммерческих предложений материала фибробетон.

 Lafarge SA (Paris, France) – это одна из самых больших строительных компаний, которая специализируется уже более 10 лет на высокоэффективном фибробетоне, и продвигает его под торговой маркой Ductal. Продукция Ductal состоит из кварцевой муки, смеси цемента, пластификаторов, кварцевой крошки, мелкого кварцевого песка, воды и стальных или полимерных волокон. Общая длина этой продукции составляет 12 мм. Вице президентом компании Lafarge SA и по совместительству генеральным директором направления Ductal является Вик Перри. Он заявляет, что благодаря специальной комбинации мелкозернистых порошков получится максимальная плотность во время затвердевания бетона. При таком сочетании полностью отсутствуют поры, и практически исключается попадание влаги в середину бетона, вследствие чего не происходит коррозии волокон из стали.

 Фибробетон на основе волокон из поливинила часто применяется в архитектурных и декоративных целях. Этот материал предотвращает вероятность появления поверхностного травления, которое обычно проявляется при коррозии волокон из стали в бетоне. Такой метод позволяет удалять абразивность между предполагаемым местом контакта человека и бетона. Материал доставляется в мешках производителями изделий из бетона и поставщиками растворов. Вик Перри подтвердил, что при добавлении волокон, улучшается пластическая деформация материала, благодаря чему материал с легкостью выдерживает растягивающие нагрузки. А также гарантировано, что волокна имеют возможность усилить прочностные и микроструктурные свойства бетона.

 Нагрузки на сжатие будут зависеть от типа применяемых волокон для материала Ductal и меняться в диапазоне от 150 МПа до 200 МПа. У бетона эта величина варьируется от 15-50 МПа. Гарантированная прочность на изгиб материала Ductal – 40 МПа. Материал Фибробетон фирмы Ductal, основанный на волокнах из стали производства Lafarge's Forta steel fibers, применялся для строительства сборных конструкций и при изготовлении нескольких изначально напряженных мостовых балок. Во Франции был построен грузовой мост общей длиной 20 м с использованием 10-ти балок I-типа, выполненных их материала Ductal. Главной задачей этих балок является удерживать цельную бетонную плиту, изготовленную по традиционному способу – с помощью армирования стальной арматурой, толщина которой 170 мм. Сборные балки без арматуры по проекту углублялись на 600 мм и были изначально напряжены стальными плетеными кабелями, толщина которых 13 мм, которые размещались в нижней кромке. Технология предусматривает, что напряжение прикладывается к кабелям до того, как Ductal заливается в форму балки. После того, как бетон покрыл кабели, и материал твердеет, кабели обрезаются, такой процесс создает напряжение сжатия в бетонной смеси.

 При предварительном напряжении балки любым изгибом, по словам Перри, она не способна испытывать растягивающих нагрузок. Все что она делает – это просто «разжимается», что значительно улучшает ее свойства и характеристики. Прочность фибробетона Ductal позволяет не армировать балки арматурой, благодаря этому снижается их вес.

 Фибробетонная структура Ductal имеет в сечении форму балки, напоминающую коробчатую форму без нижней кромки. Их применяют как для настила, так и для балок экспериментального моста на тестовом пути Лаборатории Федеральных Магистралей США. Такой процесс позволяет исследовать пригодность конструкции для удачного строительства в будущем высокоскоростных трасс. Нагрузки для балок «П» определила Американская ассоциация государственных магистралей и перевозок. Настилы имеют конструкцию, которая с легкостью выдерживают эти нагрузки.

 Чтобы изготовить эти изначально напряженные мостовые балки на тестовом пути применялся фибробетон. Полученный из бетона материал, армированный стальными волокнами, характеризовался высокой степенью эластичности и прочности, благодаря этому применение арматуры не понадобилось. В источнике LaFarge написано, что балки из фибробетона Ductal имеют большую протяженность при весе близком к весу бетонной балки. Это позволяет довольно широко использовать фибробетон в мостовых настилах и балках.

 На данный момент компания SI Concrete Systems является главным производителем армирующего волокна для бетона. Эта компания представляет волокна марок Novomesh, Fibermesh и другую продукцию из фибробетона. По словам руководителя главных подразделений компании SI Concrete Systems Хал Пэйна, такие материалы очень хорошо применять вместо вторичной армирующей сетки, нитей из стали и легкой арматуры для офисных и жилых зданий.

 Компания SI занимается производством полипропиленовых волокон, стальных волокон, макросинтетических волокон и промышленных смесей. Хал Пэйн утверждает, что материалы, выполненные на основе волокон из полипропилена нужны, чтобы контролировать появление ранних стадий образования трещин. Эти трещины могут возникнуть из-за пластической усадки бетона, очень важно предотвратить их рост и появление огромных щелей во время просыхания бетона. Novomesh 950 – это новый продукт компании, который представляет собой смесь из неочищенных макросинтетических и специально подобранных фибрилированных микросинтетических волокон. По словам Пэйна применение такого продукта даст такие же отличные результаты, как и использование волокон из стали в бетоне, который предназначается для плит перекрытий.

 Большим специалистом в строительстве с использованием бетона является компания Kingspan. Эта компания применяет фибродобавки для бетона, которые производятся фирмой Bekaert Building products (Германия). При изготовлении полов и кровель без применения армирующих стальных сеток в бетон добавляют формованные волокна из стали Dramix от фирмы Bekaert. Из-за того, что бетон не нуждается в армировании стальной сеткой, он является идеальным продуктом для строительства в сжатые сроки. В дополнение к этому его можно заранее не закупать, благодаря этому отсутствуют все трудозатраты, которые связаны с доставкой рулонов арматуры, резкой и установкой арматуры в многоэтажном здании до операций по заливке бетона. Полы из фибробетона устанавливаются в едином цикле - для этого лишь потребуется доставить материал, армированный волокнами, прямо к каждому месту заливки.

 Разные страны предоставляют конструкторские руководства, в которых даны все методические указания и допуски для фибробетона. Это говорит о том, что фибробетон, как строительный материал, признан конструкторами, инженерами и ответственными лицами по всему миру. Перри утверждает, что применение фибробетона позволит осуществить такие преимущества, как быстрота в строительстве, усовершенствованный внешний вид, отличная упругость и устойчивость к коррозии. Такой процесс снизит расходы на обслуживание и более длительное время эксплуатации структур. 

 

НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ

ezkm.ru

Бетон и композиты - РемонDom.ru

Преимущества композитных материалов отлично проявляются в строительстве и при армировании бетона.

Бетон является недорогим и многогранным строительным материалом, который используется во многих приложениях. В этой статье дана информация о том, как сделать бетон стойким к различным внешним воздействиям и нагрузкам, что позволит обеспечить его длительное функционирование.

Бетон является истиным композитом и состоит из гравия и песка, которые связаны между собой при помощи цемента, а металлическая арматура обычно добавляется для усиления прочности бетона. Бетон великолепно ведет себя при нагрузках на сжатие, но при растяжении становится хрупким и непрочным. Растягивающие напряжения, как и усадка бетона во время отверждения, приводят к появлению трещин, в которые попадает вода. Это в свою очередь приводит к коррозии металлической арматуры, ее разрушению и существенной потере целостности бетона.

Композитная арматура обладает великолепным сопротивлением к коррозии, благодаря чему она прочно утвердилась на строительном рынке. Источник: Hughes Bros.

Пластики, усиленные волокнами (базальтопластик и стеклопластик) уже давно рассматриваются в качестве материалов, позволяющих улучшить характеристики бетона. Институт Бетона Америки и другие группы, такие как Японское Сообщество Гражданских Инженеров, помогли разработать спецификации и методы тестирования материалов на основе усиленных волокнами пластиков, многие из которых уже допущены к использованию и прочно закрепились в строительстве, где используется бетон и бетонные конструкции. «В дополнение к конструкторским документам теперь есть и методики тестирования материалов», - говорит Джон Бюсел, председатель ACI's Committee 440, общества, основанного в 1990 году с целью обеспечения инженеров и конструкторов информацией о композитных материалах. Методики тестирования описаны в руководстве ACI's Committee 440. «Мы также продолжаем уверенно работать над редакцией нашего доклада 1996 года, который обеспечит специалистов по бетону обновленной информацией с указанием новых приложений и рынков», - говори Бюсел.

Композитная арматура и изготовленные из нее армирующие сетки находят применение в различных приложениях. Также уже разработаны материалы на основе усиленного волокнами бетона, материала, в котором для армирования используются стальные или полимерные волокна. Такие усиленные волокнами бетоны (фибробетоны) используются при изготовлении настилов, напольных плит и сборных конструкционных частей.

КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА

За последние 15 лет композитная арматура прошла путь от экспериментальных прототипов до эффективного заменителя стали во многих приложениях. «Стеклопластиковая арматура используется очень часто, и это весьма конкурентный рынок», - говорит Дуг Гремел, руководитель направления армирования неметаллами компании Hughes Bros. (Seward, Neb.), известного производителя армированных изделий. «В настоящее время база знаний об этом материале гораздо более полная, чем 10 лет назад».

Для некоторых проектов, таких как оборудование для магниторезонансной томографии в больницах, или пункты взимания дорожной платы, где используется радиочастотная идентификация определения уже оплативших покупателей, единственно доступным материалом является композитная арматура. Использовать стальную арматуру не представляется возможным, т.к. она взаимодействует с электромагнитными сигналами, генерируемыми оборудованием. Композитная арматура, в отличие от стальной, обладает электромагнитной прозрачностью и необычайной стойкостью к коррозии, кроме того композитная арматура легкая – ее вес составляет около одной четверти от веса аналогичной стальной арматуры, а теплоизоляционные свойства композита препятствует протеканию тепла в стройконструкциях. Два самых крупных производителя композитной арматуры - компания Hughes и компания pultrall (Thetford Mines, Canada).

Для производства композитной арматуры обычно используется технология пултрузии, где армирующим наполнителем является ровинг из Е-стекла, а связующим винилэфирная смола. Продукты марки Aslan от компании Hughes производятся с спиральной закруткой, что придает им волнообразный профиль, а прутки марки V-ROD от компании pultrall являются гладкими. Оба вида арматуры имеют наружное песочное покрытие, которое наносится в процессе производства. Это необходимо для придания шероховатости на поверхности арматуры, что способствует наилучшей адгезии в бетоне. По словам Гремела, для производства арматуры необходима высококачественная винилэфирная смола и волокна специально подобранного размера, что позволяет обеспечить прочность арматуры и достичь наилучшей коррозионной стойкости к щелочной среде в цементе.

Т.к. механические свойства стекла отличаются от свойств стали, структура бетона с применением композитной арматуры разрабатывается в соответствии с ACI 440.1R-03, руководством для проектирования и конструирования бетона, армированного стеклопластиковой арматурой. Компании Hughes и pultrall являются членами Совета Производителей стеклопластиковой арматуры, который находится под покровительством Американского Общества Производителей Композитов, и вовлечены в разработку минимальных требований и норм для арматуры. Хотя композитную арматуру нельзя согнуть для получения нужных конструкций, Гремел считает, что это не является проблемой. «Стальную арматуру, покрытую слоем эпоксидной смолы, также нельзя согнуть без повреждения покрытия», - говорит Гремел. «Но мы можем изготовить изогнутую стеклопластиковую арматуру непосредственно при производстве в соответствии с предоставленным проектом». Появление новых методик тестирования бетонов, армированных композитной арматурой, дало собственникам и конструкторам гарантию, что произведенная структура будет вести себя именно так, как и ожидается. Гремел замечает, что руководство по тестированию будет приведено с стандарту ASTM.

Арматура марки V-ROD компании pultrall поставляется в США эксклюзивно фирмой Concrete protection products Inc. (CppI, Даллас, Техас). Президент CppI', Сэм Стир рассказывает о последних проектах с использованием арматуры V-ROD, среди которых новый мост, перекрывающий шоссе I-65 в Графсте Ньютон , штат Индиана. Мост состоит из трех пролетов, общей длиной 58 метров и шириной 10,5 метров, с усиленным бетонным полотном, проложенным сверху I-образных стальных балок, установленных на бетонных опорах. Плита из бетона толщиной 203 мм в нижней половине усилена стальной арматурой с эпоксидным покрытием, а в верхней половине использованы композитные прутья V-ROD. Это сделано для усиления коррозионной стойкости бетона, т.к. в верхней части плиты наиболее высока возможность контакта с солями, использующимися для борьбы с обледенением на дорогах. Бетон в полотне был армирован двумя видами арматуры, с расстоянием от центров стержней 152 мм – арматурой #5 (16 мм в диаметре) в поперечном направлении, и арматурой #6 (19 мм в диаметре) в продольном направлении. При помощи исследователей из Университета purdue University структура была оборудована сенсорами из оптоволокна, что позволило производить непрерывную оценку характеристик плиты посредством удаленного мониторинга. Стир говорит, что это первый проект мостового плотна с использованием композитной арматуры, сделанный Департаментом перевозок штата Индиана.

Мост O'Fallon park в Колорадо был спроектирован полностью из композитной арматуры вместо традиционной стальной арматуры, и имеет монолитное композитное мостовое плотно. Источник: Hughes Bros.

Арматура из стеклопластика марки Aslan 100 от компании Hughes Bros. недавно была использована в бетонном мосту в Морисон, штат Колорадо, который был построен Департаментом Перевозок Колорадо при поддержке Города и Графства Денвер Паркс и Департамента Восстановления. При строительстве моста общей длиной 13.8 метра, который перекрывает Бир Крик, стеклопластиковая арматура использовалась в основаниях, опорах, откосных стеновых крыльях, парапетах и изогнутой монолитной бетонной арке. Цельная композитная плита, установленная наверху бетонной арки, была сделана компанией Kansas Structural Composites (Russell, Kan.). В литые элементы моста была вмонтирована композитная арматура нескольких типоразмеров, включая арматуру #5, #6 and #7 (19 мм в диаметре). Гремел подчеркивает, что потребовалось много изогнутых скоб и специальных форм, чтобы получить конструкцию в соответствии с проектом, и добавлет, что все конструкции были предварительно изготовлены на фабрике. Инженер CDOT Марк Леонард говорит, что прошлые проекты штата с применением композитной арматуры были успешны, и арматура марки Aslan компании Hughes была выбрана из-за более низкой предложенной цены. Несмотря на то, что настил моста подвергается минимальной транспортной нагрузке, Леонард говорит, что конструктор моста Парсонс Бринкерхоф при конструировании следовал всем рекомендациям ACI и использовал новые методики тестирования ACI440.3R-04 для сертификации используемых материалов.

Есть предположение, что рынок композитной арматуры станет еще более конкурентоспособным при использовании нового материала – базальтового волокна. Грахам Смит, исполнительный вице президент компании Sudaglass Fiber Technology (Хьюстон, Техас), производителя базальтового волокна, производство которого расположено в России и на Украине, говорит, что компания уже имеет задел на производственных мощностях в северном Техасе. По словам Смита, композитная арматура из базальтового волокна и эпоксидной смолы сейчас производится при помощи пултрузии на Украине, и находится в процессе сертификации для использования в строительстве в США.

Обладая лишь немного более высокой плотностью, чем стеклянное волокно, базальтовое волокно имеет существенно более широкий диапазон рабочих температур - от -260°C до 982°C, в то время как номинальный рабочий диапазон стеклянного волокна составляет от -60°C до 650°C. Температура плавления базальта - 1450°C, что делает его пригодным для использования в приложениях, требующих стойкости к огню. Как замечает Смит, базальт обладает превосходной стойкостью к щелочной составляющей в бетоне без использования специальных сортировок по размеру, которые используются для защиты стеклянного волокна.

Каким бы не был выбор армирования, композитная арматура, вероятно, обладает наибольшей привлекательностью для лиц,ответственных за принятие проекта. «Хорошим практическим результатом для инженера или конструктора, который решает проблему коррозии, является то, что при 5-7% увеличении затрат на материалы с использованием композитной арматуры вы продлеваете срок эксплуатации структур на 10-20 лет», - подводит итог Гремел.

СЕТКИ ИЗ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ В СБОРНЫХ БЕТОННЫХ ПАНЕЛЯХ

С момента первого доклада CT об использовании в сборных бетонных конструкционных панелях полимерных сеток, усиленных волокнами ("Composite Solutions Meet Growing Civil Construction Demands," CT August 2002, p. 40), рынком был показан значительный рост, говорит Бюсел. «Область этих применений огромна и здесь существует огромный потенциал», - утверждает он.

Данное направление возглавляется группой AltusGroup, которая является консорциумом пяти производителей сборных бетонных панелей и производителя арматуры, компании TechFab LLC (Anderson, S.C.). Группа была сформирована специально для продвижения технологии CarbonCast, где в качестве вторичного армирования для замены традиционной стали или арматуры в сборных структурах применяются недавно разработанные углеродно-эпоксидные сетки C-GRID. TechFab - это долевое 50/50 объединение компании Hexcel (Дублин, Калифорния) и компании Chomarat Group (Le Cheylard, Франция). До настоящего времени членами AltusGroup являются Oldcastle precast (Edgewood, Md.), HIGH Concrete Structures (Denver, pa.), 2 компании, владельцем которых является Cretex Companies (Elk River, Minn.), и Metromont prestress (Greenville, S.C.), но в группу также могут быть приняты новые участники в связи с возрастающим объемом продаж, говорит Джон Карсон, руководитель коммерческого развития TechFab и глава программы технологий C-GRID.

C-GRID является крупной сеткой из углепластиковой арматуры - материала на основе углеродных волокон и эпоксидной смолы. Используется как замена вторичной стальной армирующей сетки в бетонных панелях и архитектурных приложениях. Размер сетки меняется как в зависимости от бетона и типа заполнителя, так и от требований к прочности панели. Источник: AltusGroup

AltusGroup предлагает ассортимент продукции на основе CarbonCast, который включает конструкционные и не строительные изолированные панели и наружную облицовку. C-GRID обычно заменяет вторичные армирующие элементы на основе сетки из стальной арматуры. В качестве первичного армирования по-прежнему во многих случаях используется обычная стальная арматура. C-GRID производится в запатентованном квази-тканном технологическом процессе, при котором в открытой структуре совмещается наложенние основы и утка углеродных волокон, смоченных высокореакционной эпоксидной смолой. Размеры ячейки сетки изменяются в диапазоне от 25.4 мм до 76 мм, конечный размер зависит от требований к прочности панели, типа бетона и размера наполнителя. В процессе производства сетки ее поверхности придается шероховатость для улучшения прочностных связей с бетоном. В линейке продукции C-GRID компании TechFab также есть композитные сетки, содержащие стеклянные, арамидные или полимерные волокна в сочетании с любым ассортиментом смол. Композитные сетки, как содержащие, так и не содержащие углеродные волокна, находят применение в различных областях строительства, таких как декоративные элементы, монолитные бетонные конструкции, ремонт или восстановление.

Панели CarbonCast имеют существенные преимущества, говорит Карсон. Сетки C-GRID гораздо более легкие чем стальные, и обладают свойствами растяжения почти в 7 раз лучшими, чем сталь. Вероятность разломов бетонных конструкций вследствие усадки при высыхании существенно снижена, кроме того C-GRID не корродирует, благодаря чему на поверхности бетонных панелей не возникают коррозионные пятна, характерные для бетонных панелей, армированных стальной арматурой. Коррозийная стойкость композитных сеток позволяет использовать бетонное покрытие толщиной всего 6.35 мм, в то время как может потребоваться до 76.2 мм бетонного покрытия для защиты стальной сетки от воздействия влаги. Таким образом, вес бетонной панели может быть уменьшен на 66% по сравнению с обычными панелями, армированными только стальной арматурой. Более легкие панели позволяют снизить общий вес стены, благодрая чему требуется меньше стальной подструктуры. Это позволяет значительно снизить затраты на строительство конструкций. Сетка C-GRID также слабо проводит тепло, так что величина тепловой изоляции панели не меняется. Более того, в панелях с сеткой C-GRID могут быть прорезаны отверстия непосредственно на месте работ, что невозможно сделать при использовании стальной сетки для армирования. Все эти преимущества композитных сеток в итоге выражаются в снижении расходов на транспортировку и строительство конструкций.

На сегодняшний день было продано более 3 млн. кв. футов панельной продукции CarbonCast и спрос так высок, что TechFab недавно анонсировала строительство новой фабрики, которая вместит добавочную линию по производству сетки. Это, по словам Карсона, должно быть сделано в октябре этого года. Анонсируемые планы соответствует долговременному соглашению с компанией Zoltek Corp. (St. Louis, Mo.), являющейся поставщиком волокна panex 35, которое используется в C-GRID. По словам Карсона, это соглашение обеспечит последовательные поставки для C-GRID во время первых лет запуска продукции. «Компания Zoltek была нашим первым поставщиком волокон и партнером с первого для этого проекта», - заметил Карсон.

Сборные панели использовались в различных проектах, таких как кинотеатры, церкви и парковочные гаражи. Последним проектом был офисно-складской комплекс Cardinal Health рядом с Балтимором площадью 332 000 кв. футов. Для этого проекта были отлиты панели CarbonCast длиной до 15.5 метров, используемые для формирования двухэтажных наружных вертикальных стен здания. Каждая панель является сэндвич структурой с изоляционным слоем пены толщиной 152 мм между облицовочными панелями, состоящими из наружной кирпичной перегородки толщиной 50 мм (бетонный слой) и внутренней кирпичной перегородки толщиной 100 мм. Сетка C-GRID, расположенная перпендикулярно к поверхностям панелей, соединяет внутреннюю и наружную облицовки, обеспечивая усиление на срез.

ФИБРОБЕТОН - АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНАМИ БЕТОН

Фибробетон (бетон, в который для улучшения свойств введены короткие волокна - фибры) отлично зарекомендовал себя на протяжении десятилетий, и даже столетий, если учесть, что еще в Римской Империи строительные растворы готовили с добавлением конского волоса. Использование волокон в бетоне (армирование) усиливает его прочностные и упругие свойства за счет удерживания части нагрузки и предотвращения роста трещин при повреждении матрицы бетона. Доктор Виктор Ли из Университета штата Мичиган исследовал свойства высокоэффективных цементных композитов, армированных волокнами, которые являются чрезвычайно высокоэффективными подгруппами фибробетона. Виктор Ли считает, что признание этого материала будет расти, если будут сохранены его механические характеристики, низкая стоимость и простота получения.

«Использование фибробетона может привести к отказу от использования арматуры, работающей на срез, что в свою очередь приведет к снижению материальных и трудовых затрат», - говорит Виктор Ли. «Прореживаемая фибрами структура позволяет снизить объем материала и вес, что делает транспортировку фибробетона более легкой. Общее снижение затрат по этим статьям может легко оправдать расходы на использование материала, армированного волокнами».

Официальное признание фибробетона за последние пять лет способствовало подготовке стандартов и руководств по его использованию (смотрите CT July/August 2001, p. 44). С этого времени начался расцвет коммерческих приложений фибробетона.

Компания Lafarge SA (Париж, Франция), которая является гигантом стройтельной индустрии и материалов, вот уже около 10 лет продвигает свой высокоэффективный фибробетон под торговой маркой Ductal, нацелившись на широкий сегмент гражданского строительства. Ductal является смесью цемента, кварцевой крошки, кварцевой муки, мелкого кварцевого песка, пластификаторов, воды и стальных или полимерных волокон, обычно длиной 12 мм. Вик Перри, вице президент компании и генеральный директор направления Ductal, говорит, что специально подобранная комбинация мелкозернистых порошков создает максимальную плотность при отверждении бетона, что выражается в полном отсутствии пор и фактически исключает доступ влаги в матрицу бетона и предотвращает коррозию стальных волокон. Фибробетон с волокнами из поливинилового спирта обычно используется в архитектурных и декоративных приложениях, что предотвращает вероятность поверхностного травления, которое может проявится при коррозии стальных волокон в бетоне. Кроме того, это позволяет удалить абразивность в местах, где предполагается контакт человека с поверхностью бетона. Производителям изделий из бетона и поставщикам растворов материалы поставляются в мешках.

«Добавление волокон улучшает пластическую деформацию материала и позволяет ему выдерживать растягивающие нагрузки», - говорит Перри. «Волокна усиливают прочность и улучшают микроструктурные свойства бетона».

Выдерживаемые материалом Ductal нагрузки на сжатие зависят от типа используемых волокон и варьируются от 150 МПа до 200 МПа. У стандартного бетона эта величина составляет 15-50 МПа. Доказанная прочность на изгиб материала Ductal составляет 40 МПа, говорит Перри. Фибробетон Ductal, в котором использовались стальные волокна производства Lafarge's Forta steel fibers, применялся для сборного строительства и при производстве нескольких предварительно напряженных мостовых балок. В месте Saint pierre La Cour, Франция, 20-ти метровый грузовой мост был построен с применением 10-ти балок I-типа, изготовленных их материала Ductal, которые поддерживают монолитную бетонную плиту, изготовленную с применением традиционного армированния стальной арматурой толщиной 170 мм. Сборные балки, изготовленные без арматуры, были заглублены на 600 мм и предварительно напряжены при помощи стальных плетеных кабелей толщиной 13 мм, размещенных в нижней кромке. По технологии напряжение прикладывается к кабелям до того, как Ductal заливается в форму балки. Как только бетон покрывает кабели и материал начинает твердеть, кабели обрезаются, что фактически прикладывает напряжение сжатия к бетонной смеси.

Если подвергнуть предварительно напряженную балку любому изгибу, объясняет Перри, она не будет испытывать растягивающих нагрузок, а просто «разожмется», что значительно улучшит ее характеристики. Благодаря прочности фибробетона Ductal, балки из него не требуют армирования арматурой, что значительно снижает их вес.

Структуры, изготовленные из фибробетона Ductal, и имеющие в сечении форму греческой прописной буквы «?» (по сути балки коробчатого сечения без нижней кромки), используются как настил и как балки экспериментального моста на тестовом пути Лаборатории Федеральных Магистралей США, что позволяет проводить исследования пригодности конструкции для строительства будущих высокоскоростных трасс. Балка-настил «?»-типа имеет конструкцию, которая позволяет выдерживать нагрузки, определенные Американской Ассоциацией Государственных Магистралей и Перевозок.

Для изготовления этих предварительно напряженных мостовых балок на тестовом пути был использован фибробетон. Благодаря высокой эластичности и прочности материала, полученного из бетона, армированного стальными волокнами, использование арматуры не потребовалось. Источник: LaFarge

«Балки из фибробетона Ductal имеют большую протяженность при весе, сходном с балкой из обычного бетона», - говорит Перри. «В итоге, мы увидим использование фибробетона в балках и мостовых настилах».

Компания SI Concrete Systems. (Chattanooga, Tenn.) является производителем армирующих волокон для бетона. SI предлагает волокна марки Novomesh, Fibermesh и другую фибро продукцию. Эти материалы используются в качестве альтернативы вторичной армирующей сетки стальных нитей и легкой арматуры как в офисных, так и в жилых приложениях, говорит Хал Пэйн (Hal payne), руководитель стратегических соединений компании SI Concrete Systems. SI производит полипропиленовые волокна, стальные волокна, макросинтетические волокна и промышленные смеси. По словам Пэйна, материалы на основе полипропиленовых волокон необходимы для контроля ранней стадии образования трещин, которые возникают из-за пластической усадки бетона, и для предотвращения роста этих трещин и образования больших щелей во время высыхания бетона. Novomesh 950 является новым продуктом компании и представляет собой смесь необработанных макросинтетических и специально отобранных фибрилированных микросинтетических волокон. Пэйн говорит, что использование этого продукта дает такие же хорошие результаты, как и использование стальных волокон в бетоне, предназначенном для плит перекрытий.

Компания Kingspan (Sherburn, Malton, N. Yorkshire, U.K.), специалист в строительстве с применением бетона, использует фибро добавки для бетона производства Bekaert Building products (Friedrichsdorf, Germany). Формованные стальные волокна Dramix от компании Bekaert добавляются в бетон при производстве полов и кровель без использования армирующих стальных сеток. Этот продукт идеален для строительства в сжатые сроки - т.к. бетон не требует армирования стальной сеткой, изначально нет необходимости ее закупать и отсутствуют все трудозатраты, связанные с доставкой рулонов арматуры, ее резкой и установкой в многоэтажном здании до операций по заливке бетона. Полы из фибробетона могут быть установлены в единой цикле - для этого надо только доставить армированный волокнами материал прямо к каждому полу.

Методические указания и допуски для фибробетона теперь даны в конструкторских руководствах разных стран, что является значимым показателем в признании фибробетона конструкторами, инженерами и ответственными лицами. «Использование фибробетона позволяет реализовать такие преимущества, как быстрота строительства, улучшенный внешний вид, отличная упругость и стойкость к коррозии», - говорит Перри. «Все это выражается в снижении расходов на обслуживание и более длительном времени эксплуатации структур».

Статья предоставлена

remondom.ru

Бетон и композиты

Достоинства композитных материалов отлично появляются в строительстве и при армировании бетона.

Бетон является дешевым и многогранным строительным материалом, который употребляется в почти всех приложениях. В этой статье дана информация о том, как сделать бетон стойким к разным наружным воздействиям и нагрузкам, что позволит обеспечить его долгое функционирование.

Бетон является истиным композитом и состоит из гравия и песка, которые связаны меж собой с помощью цемента, а железная арматура обычно добавляется для усиления прочности бетона. Бетон потрясающе ведет себя при нагрузках на сжатие, но при растяжении становится хрупким и некрепким. Растягивающие напряжения, как и усадка бетона во время отверждения, приводят к возникновению трещинок, в которые попадает вода. Это в свою очередь приводит к коррозии железной арматуры, ее разрушению и значимой потере целостности бетона.

Бетон и композиты

Композитная арматура обладает прекрасным сопротивлением к коррозии, по этому она крепко утвердилась на строительном рынке. Источник: Hughes Bros.

Пластики, усиленные волокнами (базальтопластик и стеклопластик) уже издавна рассматриваются в качестве материалов, позволяющих сделать лучше свойства бетона. Институт Бетона Америки и другие группы, такие как Японское Общество Штатских Инженеров, посодействовали создать спецификации и способы тестирования материалов на базе усиленных волокнами пластиков, многие из которых уже допущены к использованию и крепко закрепились в строительстве, где употребляется бетон и бетонные конструкции. «В дополнение к конструкторским документам сейчас есть и методики тестирования материалов», — гласит Джон Бюсел, председатель ACI’s Committee 440, общества, основанного в 1990 году с целью обеспечения инженеров и конструкторов информацией о композитных материалах. Методики тестирования описаны в руководстве ACI’s Committee 440. «Мы также продолжаем уверенно работать над редакцией нашего доклада 1996 года, который обеспечит профессионалов по бетону освеженной информацией с указанием новых приложений и рынков», — гласи Бюсел.

Композитная арматура и сделанные из нее армирующие сетки находят применение в разных приложениях. Также уже разработаны материалы на базе усиленного волокнами бетона, материала, в каком для армирования употребляются железные либо полимерные волокна. Такие усиленные волокнами бетоны (фибробетоны) применяются при изготовлении настилов, напольных плит и сборных конструкционных частей.

КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА

За последние 15 лет композитная арматура прошла путь от экспериментальных прототипов до действенного заменителя стали в почти всех приложениях. «Стеклопластиковая арматура употребляется очень нередко, и это очень конкурентноспособный рынок», — гласит Дуг Гремел, управляющий направления армирования неметаллами компании Hughes Bros. (Seward, Neb.), известного производителя армированных изделий. «В истинное время база познаний об этом материале еще более полная, чем 10 лет назад».

Для неких проектов, таких как оборудование для магниторезонансной томографии в поликлиниках, либо пункты взимания дорожной платы, где употребляется радиочастотная идентификация определения уже оплативших покупателей, единственно легкодоступным материалом является композитная арматура. Использовать железную арматуру не представляется вероятным, т.к. она ведет взаимодействие с электрическими сигналами, генерируемыми оборудованием. Композитная арматура, в отличие от металлической, обладает электрической прозрачностью и необыкновенной стойкостью к коррозии, не считая того композитная арматура легкая – ее вес составляет около одной четверти от веса аналогичной металлической арматуры, а теплоизоляционные характеристики композита препятствует протеканию тепла в стройконструкциях. Два самых больших производителя композитной арматуры — компания Hughes и компания pultrall (Thetford Mines, Canada).

Для производства композитной арматуры обычно употребляется разработка пултрузии, где армирующим наполнителем является ровинг из Е-стекла, а связывающим винилэфирная смола. Продукты марки Aslan от компании Hughes выполняются с спиральной закруткой, что присваивает им волнообразный профиль, а прутья марки V-ROD от компании pultrall являются гладкими. Оба вида арматуры имеют внешнее песочное покрытие, которое наносится в процессе производства. Это нужно для придания шероховатости на поверхности арматуры, что содействует лучшей адгезии в бетоне. По словам Гремела, для производства арматуры нужна качественная винилэфирная смола и волокна специально подобранного размера, что позволяет обеспечить крепкость арматуры и достигнуть лучшей коррозионной стойкости к щелочной среде в цементе.

Т.к. механические характеристики стекла отличаются от параметров стали, структура бетона с применением композитной арматуры разрабатывается в согласовании с ACI 440.1R-03, управлением для проектирования и конструирования бетона, армированного стеклопластиковой арматурой. Компании Hughes и pultrall являются членами Совета Производителей стеклопластиковой арматуры, который находится под покровительством Южноамериканского Общества Производителей Композитов, и вовлечены в разработку малых требований и норм для арматуры. Хотя композитную арматуру нельзя согнуть для получения подходящих конструкций, Гремел считает, что это не является неувязкой. «Стальную арматуру, покрытую слоем эпоксидки, также нельзя согнуть без повреждения покрытия», — гласит Гремел. «Но мы можем сделать изогнутую стеклопластиковую арматуру конкретно при производстве в согласовании с предоставленным проектом». Возникновение новых методик тестирования бетонов, армированных композитной арматурой, отдало собственникам и конструкторам гарантию, что произведенная структура будет вести себя конкретно так, как и ожидается. Гремел замечает, что управление по тестированию будет приведено с эталону ASTM.

Арматура марки V-ROD компании pultrall поставляется в США эксклюзивно компанией Concrete protection products Inc. (CppI, Даллас, Техас). Президент CppI’, Сэм Стир ведает о последних проектах с внедрением арматуры V-ROD, посреди которых новый мост, перекрывающий шоссе I-65 в Графсте Ньютон , штат Индиана. Мост состоит из 3-х пролетов, общей длиной 58 метров и шириной 10,5 метров, с усиленным бетонным полотном, проложенным сверху I-образных железных балок, установленных на бетонных опорах. Плита из бетона шириной 203 мм в нижней половине усилена металлической арматурой с эпоксидным покрытием, а в верхней половине применены композитные прутки V-ROD. Это изготовлено для усиления коррозионной стойкости бетона, т.к. в высшей части плиты более высока возможность контакта с солями, использующимися для борьбы с оледенением на дорогах. Бетон в полотне был армирован 2-мя видами арматуры, с расстоянием от центров стержней 152 мм – арматурой #5 (16 мм в поперечнике) в поперечном направлении, и арматурой #6 (19 мм в поперечнике) в продольном направлении. С помощью исследователей из Института purdue University структура была оборудована детекторами из оптоволокна, что позволило создавать непрерывную оценку черт плиты средством удаленного мониторинга. Стир гласит, что это 1-ый проект мостового плотна с внедрением композитной арматуры, изготовленный Департаментом перевозок штата Индиана.

Бетон и композиты

Мост O’Fallon park в Колорадо был спроектирован стопроцентно из композитной арматуры заместо классической металлической арматуры, и имеет цельное композитное мостовое плотно. Источник: Hughes Bros.

Арматура из стеклопластика марки Aslan 100 от компании Hughes Bros. не так давно была применена в бетонном мосту в Морисон, штат Колорадо, который был построен Департаментом Перевозок Колорадо при поддержке Городка и Графства Денвер Паркс и Департамента Восстановления. При строительстве моста общей длиной 13.8 метра, который перекрывает Бир Вопль, стеклопластиковая арматура использовалась в основаниях, опорах, откосных стеновых крыльях, парапетах и изогнутой цельной бетонной арке. Цельная композитная плита, установленная наверху бетонной арки, была изготовлена компанией Kansas Structural Composites (Russell, Kan.). В литые элементы моста была встроена композитная арматура нескольких типоразмеров, включая арматуру #5, #6 and #7 (19 мм в поперечнике). Гремел подчеркивает, что потребовалось много изогнутых скоб и особых форм, чтоб получить конструкцию в согласовании с проектом, и добавлет, что все конструкции были за ранее сделаны на фабрике. Инженер CDOT Марк Леонард гласит, что прошлые проекты штата с применением композитной арматуры были успешны, и арматура марки Aslan компании Hughes была выбрана из-за более низкой предложенной цены. Невзирая на то, что настил моста подвергается малой транспортной нагрузке, Леонард гласит, что конструктор моста Парсонс Бринкерхоф при конструировании следовал всем советам ACI и использовал новые методики тестирования ACI440.3R-04 для сертификации применяемых материалов.

Есть предположение, что рынок композитной арматуры станет еще больше конкурентоспособным при использовании нового материала – базальтового волокна. Грахам Смит, исполнительный вице президент компании Sudaglass Fiber Technology (Хьюстон, Техас), производителя базальтового волокна, создание которого размещено в Рф и на Украине, гласит, что компания уже имеет задел на производственных мощностях в северном Техасе. По словам Смита, композитная арматура из базальтового волокна и эпоксидки на данный момент делается с помощью пултрузии на Украине, и находится в процессе сертификации для использования в строительстве в США.

Владея только малость более высочайшей плотностью, чем стеклянное волокно, базальтовое волокно имеет значительно более широкий спектр рабочих температур — от -260°C до 982°C, в то время как номинальный рабочий спектр стеклянного волокна составляет от -60°C до 650°C. Температура плавления базальта — 1450°C, что делает его применимым для использования в приложениях, требующих стойкости к огню. Как замечает Смит, базальт обладает потрясающей стойкостью к щелочной составляющей в бетоне без использования особых сортировок по размеру, которые употребляются для защиты стеклянного волокна.

Каким бы не был выбор армирования, композитная арматура, возможно, обладает большей привлекательностью для лиц,ответственных за принятие проекта. «Хорошим практическим результатом для инженера либо конструктора, который решает делему коррозии, будет то, что при 5-7% увеличении издержек на материалы с внедрением композитной арматуры вы продлеваете срок эксплуатации структур на 10-20 лет», — подводит результат Гремел.

СЕТКИ ИЗ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ В СБОРНЫХ БЕТОННЫХ ПАНЕЛЯХ

С момента первого доклада CT об использовании в сборных бетонных конструкционных панелях полимерных сеток, усиленных волокнами («Composite Solutions Meet Growing Civil Construction Demands,» CT August 2002, p. 40), рынком был показан значимый рост, гласит Бюсел. «Область этих применений громадна и тут существует большой потенциал», — утверждает он.

Данное направление возглавляется группой AltusGroup, которая является консорциумом 5 производителей сборных бетонных панелей и производителя арматуры, компании TechFab LLC (Anderson, S.C.). Группа была сформирована специально для продвижения технологии CarbonCast, где в качестве вторичного армирования для подмены классической стали либо арматуры в сборных структурах используются не так давно разработанные углеродно-эпоксидные сетки C-GRID. TechFab — это долевое 50/50 объединение компании Hexcel (Дублин, Калифорния) и компании Chomarat Group (Le Cheylard, Франция). По сей день членами AltusGroup являются Oldcastle precast (Edgewood, Md.), HIGH Concrete Structures (Denver, pa.), 2 компании, обладателем которых является Cretex Companies (Elk River, Minn.), и Metromont prestress (Greenville, S.C.), но в группу также могут быть приняты новые участники в связи с растущим объемом продаж, гласит Джон Карсон, управляющий коммерческого развития TechFab и глава программки технологий C-GRID.

Бетон и композиты

C-GRID является большой сетью из углепластиковой арматуры — материала на базе углеродных волокон и эпоксидки. Употребляется как подмена вторичной металлической армирующей сетки в бетонных панелях и строительных приложениях. Размер сетки изменяется как зависимо от бетона и типа заполнителя, так и от требований к прочности панели. Источник: AltusGroup

AltusGroup предлагает ассортимент продукции на базе CarbonCast, который включает конструкционные и не строй изолированные панели и внешную облицовку. C-GRID обычно подменяет вторичные армирующие элементы на базе сетки из металлической арматуры. В качестве первичного армирования как и раньше в почти всех случаях употребляется рядовая железная арматура. C-GRID делается в патентованном квази-тканном технологическом процессе, при котором в открытой структуре совмещается наложенние базы и утка углеродных волокон, смоченных высокореакционной эпоксидкой. Размеры ячейки сетки меняются в спектре от 25.4 мм до 76 мм, конечный размер находится в зависимости от требований к прочности панели, типа бетона и размера наполнителя. В процессе производства сетки ее поверхности придается шероховатость для улучшения прочностных связей с бетоном. В линейке продукции C-GRID компании TechFab также есть композитные сетки, содержащие стеклянные, арамидные либо полимерные волокна в купе с хоть каким ассортиментом смол. Композитные сетки, как содержащие, так и не содержащие углеродные волокна, находят применение в разных областях строительства, таких как декоративные элементы, цельные бетонные конструкции, ремонт либо восстановление.

Панели CarbonCast имеют значительные достоинства, гласит Карсон. Сетки C-GRID еще более легкие чем железные, и владеют качествами растяжения практически в 7 раз наилучшими, чем сталь. Возможность разломов бетонных конструкций вследствие усадки при высыхании значительно снижена, не считая того C-GRID не корродирует, по этому на поверхности бетонных панелей не появляются коррозионные пятна, соответствующие для бетонных панелей, армированных металлической арматурой. Коррозийная стойкость композитных сеток позволяет использовать бетонное покрытие шириной всего 6.35 мм, в то время как может потребоваться до 76.2 мм бетонного покрытия для защиты металлической сетки от воздействия воды. Таким макаром, вес бетонной панели может быть уменьшен на 66% по сопоставлению с обыкновенными панелями, армированными только металлической арматурой. Более легкие панели позволяют понизить общий вес стенки, благодрая чему требуется меньше металлической подструктуры. Это позволяет существенно понизить издержки на строительство конструкций. Сетка C-GRID также слабо проводит тепло, так что величина термический изоляции панели не изменяется. Более того, в панелях с сетью C-GRID могут быть прорезаны отверстия конкретно на месте работ, что нереально сделать при использовании металлической сетки для армирования. Все эти достоинства композитных сеток в конечном итоге выражаются в понижении расходов на транспортировку и строительство конструкций.

На сегодня было продано более 3 млн. кв. футов панельной продукции CarbonCast и спрос так высок, что TechFab не так давно анонсировала строительство новейшей фабрики, которая вместит дополнительную линию по производству сетки. Это, по словам Карсона, должно быть изготовлено в октябре этого года. Анонсируемые планы соответствует длительному соглашению с компанией Zoltek Corp. (St. Louis, Mo.), являющейся поставщиком волокна panex 35, которое употребляется в C-GRID. По словам Карсона, это соглашение обеспечит поочередные поставки для C-GRID во время первых лет пуска продукции. «Компания Zoltek была нашим первым поставщиком волокон и партнером с первого для этого проекта», — увидел Карсон.

Сборные панели использовались в разных проектах, таких как кинозалы, церкви и парковочные гаражи. Последним проектом был офисно-складской комплекс Cardinal Health рядом с Балтимором площадью 332 000 кв. футов. Для этого проекта были отлиты панели CarbonCast длиной до 15.5 метров, применяемые для формирования двухэтажных внешних вертикальных стенок строения. Любая панель является сэндвич структурой с изоляционным слоем пены шириной 152 мм меж облицовочными панелями, состоящими из внешней кирпичной перегородки шириной 50 мм (бетонный слой) и внутренней кирпичной перегородки шириной 100 мм. Сетка C-GRID, расположенная перпендикулярно к поверхностям панелей, соединяет внутреннюю и внешную облицовки, обеспечивая усиление на срез.

ФИБРОБЕТОН — АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНАМИ БЕТОН

Фибробетон (бетон, в который для улучшения параметров введены недлинные волокна — фибры) отлично зарекомендовал себя в протяжении десятилетий, и даже веков, если учитывать, что еще в Римской Империи строй смеси готовили с добавлением конского волоса. Внедрение волокон в бетоне (армирование) увеличивает его прочностные и упругие характеристики за счет удерживания части нагрузки и предотвращения роста трещинок при повреждении матрицы бетона. Доктор Виктор Ли из Института штата Мичиган изучил характеристики высокоэффективных цементных композитов, армированных волокнами, которые являются очень высокоэффективными подгруппами фибробетона. Виктор Ли считает, что признание этого материала будет расти, если будут сохранены его механические свойства, низкая цена и простота получения.

«Использование фибробетона может привести к отказу от использования арматуры, работающей на срез, что в свою очередь приведет к понижению вещественных и трудовых затрат», — гласит Виктор Ли. «Прореживаемая фибрами структура позволяет понизить объем материала и вес, что делает транспортировку фибробетона более легкой. Общее понижение издержек по этим статьям может просто оправдать расходы на внедрение материала, армированного волокнами».

Официальное признание фибробетона за последние 5 лет содействовало подготовке эталонов и руководств по его использованию (смотрите CT July/August 2001, p. 44). С сих пор начался расцвет коммерческих приложений фибробетона.

Компания Lafarge SA (Париж, Франция), которая является гигантом стройтельной промышленности и материалов, вот уже около 10 лет продвигает собственный высокоэффективный фибробетон под торговой маркой Ductal, нацелившись на широкий сектор штатского строительства. Ductal является консистенцией цемента, кварцевой крошки, кварцевой муки, маленького кварцевого песка, пластификаторов, воды и железных либо полимерных волокон, обычно длиной 12 мм. Вик Перри, вице президент компании и генеральный директор направления Ductal, гласит, что специально подобранная композиция тонкодисперсных порошков делает наивысшую плотность при отверждении бетона, что выражается в полном отсутствии пор и практически исключает доступ воды в матрицу бетона и предутверждает коррозию железных волокон. Фибробетон с волокнами из поливинилового спирта обычно употребляется в строительных и декоративных приложениях, что предутверждает возможность поверхностного травления, которое может проявится при коррозии железных волокон в бетоне. Не считая того, это позволяет удалить абразивность в местах, где подразумевается контакт человека с поверхностью бетона. Производителям изделий из бетона и поставщикам смесей материалы поставляются в мешках.

«Добавление волокон улучшает пластическую деформацию материала и позволяет ему выдерживать растягивающие нагрузки», — гласит Перри. «Волокна усиливают крепкость и делают лучше микроструктурные характеристики бетона».

Выдерживаемые материалом Ductal нагрузки на сжатие зависят от типа применяемых волокон и варьируются от 150 МПа до 200 МПа. У стандартного бетона данная величина составляет 15-50 МПа. Доказанная крепкость на извив материала Ductal составляет 40 МПа, гласит Перри. Фибробетон Ductal, в каком использовались железные волокна производства Lafarge’s Forta steel fibers, применялся для сборного строительства и при производстве нескольких за ранее напряженных мостовых балок. В месте Saint pierre La Cour, Франция, 20-ти метровый грузовой мост был построен с применением 10-ти балок I-типа, сделанных их материала Ductal, которые поддерживают цельную бетонную плиту, изготовленную с применением обычного армированния металлической арматурой шириной 170 мм. Сборные балки, сделанные без арматуры, были заглублены на 600 мм и за ранее напряжены с помощью железных плетеных кабелей шириной 13 мм, размещенных в нижней кромке. По технологии напряжение прикладывается к кабелям до того, как Ductal заливается в форму балки. Как бетон покрывает кабели и материал начинает твердеть, кабели обрезаются, что практически прикладывает напряжение сжатия к бетонной консистенции.

Если подвергнуть за ранее напряженную опору хоть какому извиву, разъясняет Перри, она не будет испытывать растягивающих нагрузок, а просто «разожмется», что существенно сделает лучше ее свойства. Благодаря прочности фибробетона Ductal, балки из него не требуют армирования арматурой, что существенно понижает их вес.

Структуры, сделанные из фибробетона Ductal, и имеющие в сечении форму греческой строчный буковкы «?» (на самом деле балки коробчатого сечения без нижней кромки), употребляются как настил и как балки экспериментального моста на тестовом пути Лаборатории Федеральных Магистралей США, что позволяет проводить исследования пригодности конструкции для строительства будущих скоростных трасс. Балка-настил «?»-типа имеет конструкцию, которая позволяет выдерживать нагрузки, определенные Американской Ассоциацией Муниципальных Магистралей и Перевозок.

Бетон и композиты

Для производства этих за ранее напряженных мостовых балок на тестовом пути был применен фибробетон. Благодаря высочайшей эластичности и прочности материала, приобретенного из бетона, армированного железными волокнами, внедрение арматуры не потребовалось. Источник: LaFarge

«Балки из фибробетона Ductal имеют огромную протяженность при весе, схожем с опорой из обыденного бетона», — гласит Перри. «В итоге, мы увидим внедрение фибробетона в опорах и мостовых настилах».

Компания SI Concrete Systems. (Chattanooga, Tenn.) является производителем армирующих волокон для бетона. SI предлагает волокна марки Novomesh, Fibermesh и другую фибро продукцию. Эти материалы употребляются в качестве кандидатуры вторичной армирующей сетки железных нитей и легкой арматуры как в офисных, так и в жилых приложениях, гласит Хал Пэйн (Hal payne), управляющий стратегических соединений компании SI Concrete Systems. SI производит полипропиленовые волокна, железные волокна, макросинтетические волокна и промышленные консистенции. По словам Пэйна, материалы на базе полипропиленовых волокон нужны для контроля ранешней стадии образования трещинок, которые появляются из-за пластической усадки бетона, и для предотвращения роста этих трещинок и образования огромных щелей во время высыхания бетона. Novomesh 950 является новым продуктом компании и представляет собой смесь необработанных макросинтетических и специально отобранных фибрилированных микросинтетических волокон. Пэйн гласит, что внедрение этого продукта дает такие же отличные результаты, как и внедрение железных волокон в бетоне, созданном для плит перекрытий.

Компания Kingspan (Sherburn, Malton, N. Yorkshire, U.K.), спец в строительстве с применением бетона, употребляет фибро добавки для бетона производства Bekaert Building products (Friedrichsdorf, Germany). Формованные железные волокна Dramix от компании Bekaert добавляются в бетон при производстве полов и кровель без использования армирующих железных сеток. Этот продукт безупречен для строительства в сжатые сроки — т.к. бетон не просит армирования металлической сетью, вначале нет необходимости ее закупать и отсутствуют все трудовые затраты, связанные с доставкой рулонов арматуры, ее резкой и установкой в высотном здании до операций по заливке бетона. Полы из фибробетона могут быть установлены в единой цикле — для этого нужно только доставить армированный волокнами материал прямо к каждому полу.

Методические указания и допуски для фибробетона сейчас даны в конструкторских руководствах различных государств, что является весомым показателем в признании фибробетона конструкторами, инженерами и ответственными лицами. «Использование фибробетона позволяет воплотить такие достоинства, как быстрота строительства, усовершенствованный внешний облик, хорошая упругость и стойкость к коррозии», — гласит Перри. «Все это выражается в понижении расходов на сервис и поболее продолжительном времени эксплуатации структур».

www.baskey.ru

http://www.naftaros.ru - Композиты и бетон

Статья из журнала «Composites Technology», апрель 2005.

 

Преимущества композиционных материалов хорошо проявляются при армировании бетона и строительстве.

Композиты и бетон

Недорогой и разносторонний, бетон является одним из лучших строительных материалов во многих предложениях. Эта публикация о том, как сделать бетон стойким к внешним воздействиям и структурным нагрузкам для обеспечения длительного функционирования. Являясь настоящим композитом, типичный бетон состоит из гравия и песка, связанных вместе в матрице из цемента, с металлической арматурой, обычно добавляемой для усиления прочности. Бетон превосходно ведет себя при сжатии, но становится хрупким и непрочным при растяжении. Растягивающие напряжения, так же как и пластическая усадка во время отверждения, приводят с трещинам, которые поглощают воду, что, в конечном счете, приводит к коррозии металлической арматуры и существенной потере монолитности бетона при разрушении металла

 

 

Композитная арматура утвердилась на строительном рынке благодаря доказанному сопротивлению коррозии. Новые и обновленные конструкторские руководства и тестовые протоколы облегчают инженерам выбор армированных пластиков. Источник: Hughes Bros.

 

Усиленные волокнами пластики (стеклопластик, базальтопластик) с давних пор рассматривались как материалы, позволяющие улучшить характеристики бетона. Институт Бетона Америки (The American Concrete Institute (ACI)) и другие группы, такие как Японское Сообщество Гражданских Инженеров (Japan Society for Civil Engineers), помогали разработать спецификации и методы тестирования для материалов на основе усиленных пластиков, многие из которых уже допущены и твердо закрепились в строительстве с использованием бетона. «В добавление к конструкторским документам, у нас теперь есть и методики тестирования», - говорит Джон Бюсел, председатель ACI's Committee 440, основанного в 1990 году для обеспечения инженеров и конструкторов информацией о композиционных материалах. Методики тестирования описаны в руководстве ACI's Committee 440. «Мы также уверенно работаем над редакцией нашего доклада 1996 года, для обеспечения специалистов по бетону обновленной информацией о новых приложениях и рынках», - говори Бюсел.

Композитная арматура и армирующие сетки на ее основе продолжают находить применение в ряде приложений. Более того, недавно были разработаны продукты и увеличено число приложений для усиленного волокнами бетона, материала, который использует стальные или полимерные волокна в качестве армирующих добавок для настилов, напольных плит и сборных частей.

 

Композитная арматура : признанная технология

За последние 15 лет композитная арматура перешла от экспериментального прототипа  к эффективному заменителю стали во многих проектах, особенно в связи с повышением цен на сталь. «Стеклопластиковая арматура часто используется, и это очень конкурентный рынок», - говорит Дуг Гремел (Doug Gremel), руководитель направления неметаллического армирования компании Hughes Bros. (Seward, Neb.), известного производителя продуктов на основе арматуры. «Состояние промышленных знаний об этом материале существенно выше, чем 10 лет назад».

Для некоторых конструкторских проектов, таких как оборудование для магниторезонансной томографии в больницах, или приближение к будкам-пунктам взимания дорожной оплаты, которые используют технологию радиочастотной идентификации для определения уже оплативших покупателей, композитная арматура является единственным выбором. Стальная арматура не может быть использована, потому как интерферирует с электромагнитными сигналами. В добавление к электромагнитной прозрачности, композитная арматура также необычайно стойкая к коррозии, легкая по весу - около одной четверти от веса аналогичной стальной, и является теплоизолятором, потому как препятствует протеканию тепла в строительных конструкциях. Двумя самыми крупными производителями композитной арматуры являются компания Hughes и компания Pultrall (Thetford Mines, Canada).

Технологией производства композитной арматуры обычно является пултрузия, с использованием ровинга из Е-стекла, винилэфирной смолы и стандартных техник формования. Продукты Aslan компании Hughes производятся с спиралевидной закруткой для придания волнообразного профиля, в то время как прутки V-ROD компании Pultrall являются гладкими. Оба вида арматуры имеют наружное песочное покрытие, наносимое во время производства, для придания поверхности шероховатости для оптимальной адгезии при связке с бетоном. В соответствии со словами Гремела, необходима винилэфирная смола высокого качества, связанная с волокнами правильно подобранного размера, как для достижения наилучших коррозионных свойств и сопротивления щелочам в цементе, так и для прочной связи.

Из-за того, что механические свойства стекла отличны от свойств стали, структура бетона с композитной арматурой разрабатывается в соответствии с ACI 440.1R-03, руководством для дизайна и конструкции бетона, армированного стеклопластиковой арматурой (Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars).  Компании Hughes и Pultrall являются членами Совета Производителей стеклопластиковой арматуры (FRP Rebar Manufacturers Council), под покровительством Американского Общества Производителей Композитов (American Composites Manufacturers Assn. (ACMA)), и вовлечены вместе с ACI в разработку минимальных требований и норм для арматуры. Несмотря на то, что композитная арматура не может быть согнута подрядчиком для получения нужных конструкций, Гремел считает, что это не является проблемой. «Стальная арматура, покрытая эпоксидной смолой, также не может быть согнута без повреждения покрытия», - сказал Гремел. «Мы можем согнуть стеклопластиковую арматуру при производстве в соответствии с дизайном инженера и подробной программой, что и как должно быть сделано». С появлением новых методик тестирования бетона с композитной арматурой, у собственников и конструкторов теперь появилась гарантия, что структура будет вести себя так, как и ожидается. Гремел замечает, что руководство по тестированию будет приведено с стандарту ASTM.

Композиты и бетон Арматура V-ROD компании Pultrall поставляется в США эксклюзивно фирмой Concrete Protection Products Inc. (CPPI, Даллас, Техас). Президент CPPI', Сэм Стир (Sam Steere) докладывает о нескольких недавних проектах с использованием арматуры V-ROD, включая новый мост, который  перекрывает шоссе I-65 в Графсте Ньютон (Newton County), Индиана. Мост состоит из трех пролетов, длиной 58 метров, шириной 10,5 метров, с усиленным бетонным полотном, которое находится наверху I-образных стальных балок, которые поддерживаются бетонными опорами.  Бетонная плита толщиной 203 мм усилена стальной арматурой с эпоксидным покрытием в нижней половине, но в верхней половине использованы коррозийно стойкие композитные прутья V-ROD, вследствие того, что в этой части плиты возможность контакта с солями, использующимися для борьбы с обледенением, наиболее высока. Бетон был армирован двумя видами арматуры, с расстоянием от центров стержней 152 мм - арматурой  #5 (16 мм в диаметре) в поперечном направлении, и арматурой #6 (19 мм в диаметре) в продольном направлении. Вся структура была оборудована оптическими волоконными сенсорами при помощи исследователей из Университета Purdue University, для непрерывной оценки характеристик плиты посредством удаленного соединения. Стир говорит, что это первое использование композитной арматуры в мостовом полотне, сделанное Департаментом перевозок Индианы (Indiana Department of Transportation). 

Стеклопластиковая арматура Aslan 100 компании Hughes Bros. была недавно установлена в бетонном мосту в Морисон, Колорадо (Morrison, Colo.), построенным Департаментом Перевозок Колорадо  (Colo. Dept. of Transportation (CDOT)) при сотрудничестве с Городом и Графством Денвер Паркс (City and County of Denver Parks) и Департаментом Восстановления  (Recreation Dept). Для моста длиной 13.8 метра, перекрывающего Бир Крик (Bear Creek), использовалась стеклопластиковая арматура в основаниях, опорах,  откосных крыльях стены, парапетах и изогнутой монолитной бетонной арке. Полностью цельная композитная плита, которая находится наверху бетонной арки, была сделана компанией Kansas Structural Composites (Russell, Kan.). Арматура нескольких типоразмеров была вмонтирована в литые элементы, включая арматуру #5, #6 and #7 (19 мм в диаметре). Потребовалось много гнутых скоб и уникальных форм для достижения разработанной конструкции, подчеркивает Гремел, добавляя, что все они были предварительно сделаны на фабрике. Инженер CDOT Марк Леонард (Mark Leonard) говорит, что прошлые проекты штата с применением композитной арматуры были успешны, и арматура Aslan компании Hughes была выбрана из-за более низкой предложенной цены. Хотя мостовой настил подвергается минимальной транспортной нагрузке при низких скоростях, Леонард говорит, что конструктор моста Парсонс Бринкерхоф (Parsons Brinkerhoff (Denver, Colo.)) следовал всем конструкторским рекомендациям ACI и использовал новые методики тестирования ACI440.3R-04 для сертификации материалов.

Предполагается, что рынок композитной арматуры станет еще более конкурентоспособным когда упрочнится положение нового материала - базальтового волокна. Компания Sudaglass Fiber Technology (Хьюстон, Техас), производитель базальтового волокна, производство которого расположено в России и Украине, имеет задел на производственных мощностях в северном Техасе, говорит исполнительный вице президент Sudaglass, Грахам Смит (Graham Smith). По словам Смита, арматура на основе базальтового волокна и эпоксидной смолы сейчас производится по технологии пултрузии на Украине, и находится в процессе сертификации для использования в строительстве в США.

При плотности лишь немного выше, чем у типичного стеклянного волокна, базальтовое волокно имеет существенно более широкий диапазон рабочих температур от -260°C до 982°C, по сравнению с номинальным диапазоном от -60°C до 650°C для стеклянного волокна. Температура плавления базальта 1450°C делает его пригодным для использования в приложениях, требующих стойкости к огню. К тому же, замечает Смит, базальт демонстрирует превосходную стойкость к щелочной составляющей в бетоне без обращения к специальным сортировкам по размеру, используемым для защиты стеклянного волокна.

Каким бы не был выбор армирования, композитная арматура, вероятно, имеет более широкую привлекательность среди лиц, ответственных за принятие проекта. «Практическим результатом для хорошего инженера или конструктора, пытающегося решить проблему коррозии, является то, что при увеличении материальных затрат на 5-7% вы на 10-20 лет продлеваете срок эксплуатации структур с использованием композитной арматуры», - подводит итог Гремел.

 

Композитные сетки в сборных бетонных панелях: высокий потенциал

С момента первого доклада CT об использовании усиленных волокнами полимерных сеток в сборных бетонных конструкционных панелях ("Composite Solutions Meet Growing Civil Construction Demands," CT August 2002, p. 40), рынок показал значительный рост, говорит Бюсел. «Область этого применения огромна», - утверждает он. «Здесь есть огромный потенциал».

Направление возглавляется группой AltusGroup, консорциумом пяти производителей сборных бетонных панелей и производителя арматуры, компанией TechFab LLC (Anderson, S.C.), сформированным специально для продвижения технологии CarbonCast, при использовании которой недавно разработанные углеродно-эпоксидные сетки C-GRID заменяют традиционную сталь или арматуру в сборных структурах в качестве вторичного армирования. TechFab является 50/50 объединением компании Hexcel (Дублин, Калифорния) и компании Chomarat Group (Le Cheylard, Франция). До сих пор членами AltusGroup являются Oldcastle Precast (Edgewood, Md.), HIGH Concrete Structures (Denver, Pa.), 2 компании, владельцем которых является Cretex Companies (Elk River, Minn.) и Metromont Prestress (Greenville, S.C.), но также могут быть приняты новые участники благодаря возрастающему объему продаж, говорит Джон Карсон (John Carson), руководитель коммерческого развития TechFab и глава программы технологий C-GRID. 

 

 

Композиты и бетонC-GRID является крупной сеткой из жгутов на основе углерода/эпоксидной смолы. Используется как замена вторичной стальной армирующей сетки в бетонных панелях и архитектурных приложениях. Размер сетки меняется как в зависимости от бетона и типа заполнителя, так и от требований к прочности панели. Источник: AltusGroup  

AltusGroup предлагает ассортимент продукции на основе CarbonCast, включая конструкционные и не строительные изолированные панели и наружную облицовку. C-GRID обычно заменяет вторичные армирующие элементы на основе сетки стальных нитей. В качестве первичного армирования по-прежнему во многих случаях используется обычная стальная арматура. C-GRID производится в эффективном, запатентованном квази-тканном процессе, который совмещает наложенные основу и уток углеродных волокон, смоченных высокореакционной эпоксидной смолой, в открытой структуре. Размеры ячейки сетки изменяются в пределах от 25.4 мм до 76 мм, в зависимости от требований к прочности панели, типа бетона и размера наполнителя. В процессе производства поверхности сетки придается шероховатость, которая улучшает прочность связи между сеткой и бетоном. Сетки, содержащие стеклянные, арамидные или полимерные волокна в сочетании с любым ассортиментом смол, также доступны в линейке продукции MeC-GRID компании TechFab. Как углеродные, так и не содержащие углерода сетки находят применение в других областях, таких как декоративные элементы, монолитные бетонные конструкции и ремонт или восстановление.

Панели CarbonCast имеют значительные преимущества, говорит Карсон. C-GRID гораздо более легкие и обладают свойствами растяжения почти в 7 раз лучшими, чем сталь. Вероятность разломов вследствие усадки при высыхании существенно снижена, и C-GRID не коррозирует, что устраняет часто проявляемые неприглядные пятна на поверхности бетонных панелей, армированных стальной арматурой.  Коррозийная стойкость позволяет использовать покрытие бетона толщиной всего 6.35 мм, в то время как может потребоваться до 76.2 мм покрытия для защиты стальной сетки от воздействия влаги. Таким образом, вес панели может быть уменьшен на 66% по сравнению с обычными панелями. Более легкие панели позволяют снизить общий вес стены, что соответственно требует меньшей стальной подструктуры, позволяя значительно снизить затраты на строительство. C-GRID также слабо проводит тепло, так что величина изоляции панели не меняется. Более того, при помощи пилы в панелях могут быть прорезаны отверстия непосредственно на месте работ, что невозможно сделать при использовании стальной сетки для армирования. Все эти преимущества в итоге выражены в снижении расходов на транспортировку, возведение и подструктуру, что способствует более эффективному строительству.

На сегодняшний день было продано более 3 млн. кв. футов панельной продукции CarbonCast и спрос так высок, что TechFab недавно анонсировала крупные планы по развитию. Новая фабрика вместит добавочную линию по производству сетки, что, по словам Карсона, должно быть сделано в октябре этого года. Анонс планов близко соответствует долговременному соглашению с Zoltek Corp. (St. Louis, Mo.), компанией-поставщиком волокна Panex 35, используемого в C-GRID. По словам Карсона, соглашение обеспечит последовательные поставки для C-GRID  во время первых лет запуска продукции. «Компания Zoltek была нашим первым поставщиком волокон и партнером с первого для этого проекта», - заметил Карсон.

Сборные панели были использованы в таком многообразии проектов как кинотеатры, церкви и парковочные гаражи. Последним проектом был офисно-складской комплекс Cardinal Health рядом с Балтимором (Baltimore) площадью 332 000 кв. футов. Были отлиты панели CarbonCast длиной до 15.5 метров, для формирования двухэтажных наружных вертикальных стен здания. Каждая панель представляет собой сэндвич структуру с изоляционным слоем пены толщиной 152 мм между облицовками, состоящими из наружной кирпичной перегородки толщиной 50 мм (бетонный слой) и внутренней кирпичной перегородки толщиной 100 мм. C-GRID, расположенная перпендикулярно к поверхностям панелей, соединяет внутреннюю и наружную облицовки, обеспечивая усиление на срез.

«С этой концепцией мы направляемся к высшей ступени», - говорит Карсон. «Мы добавляем новую продукцию, чтобы обеспечить расширение ее применений».

 

Армированный волокнами бетон : проявление прочности

Использование коротких волокон в бетоне для улучшения его свойств было признанной технологией на протяжении десятилетий, и даже веков, если принять во внимание, что в Римской Империи строительные растворы были армированы конским волосом. Армирование волокнами усиливает прочность и упругость бетона (способность к пластической деформации без разрушения) посредством удерживания части нагрузки при повреждении матрицы и препятствуя росту трещин. Др. Виктор Ли (Dr. Victor Li) из Университета Мичиган (University of Michigan) исследовал свойства высокоэффективных  армированных волокнами цементных композитов, чрезвычайно высокоэффективных подгрупп армированного волокнами бетона, и он считает, что признание этого материала будет расти, до тех пор пока характеристики, низкая стоимость и простота исполнения сохраняются.

«Использование этого материала может привести к устранению использования арматуры, работающей на срез, что приведет к снижению материальных и трудовых затрат», - говорит Ли. «Прореживаемая структура снижает объем материала и собственный вес, и делает транспортировку более легкой. Общее снижение затрат по этим факторам может легко оправдать расходы на армированный волокнами материал».

Официальное признание армированного волокнами бетона способствовало публикации стандартов и руководств по его использованию за последние пять лет (смотрите CT July/August 2001, p. 44). С этого времени начался расцвет коммерческих приложений.

Гигант строительных материалов, компания Lafarge SA (Париж, Франция), продвигает свой высокоэффективный армированный волокнами бетонный материал, торговое название Ductal, вот уже около 10 лет, нацеливаясь на широкий диапазон гражданской инфраструктуры и архитектурных приложений. Ductal является смесью цемента, кварцевой крошки, кварцевой муки, мелкого кварцевого песка, пластификаторов, воды и стальных или органических волокон, обычно 12 мм длиной. Вик Перри (Vic Perry), вице президент/генеральный директор направления Ductal, говорит, что комбинация мелкозернистых порошков, выбранных по соответствующему размеру зерен, создает максимальную компактность при отверждении, что выражается в полном отсутствии пористости и фактически исключает доступ влаги и потенциальную коррозию стальных волокон. Волокна из поливинилового спирта обычно используются в архитектурных и декоративных приложениях, для предотвращения вероятности поверхностного травления, которое может иметь место при коррозии стальных волокон, и для удаления абразивности в местах, где предполагается контакт человека с поверхностью. Производителям изделий из бетона и поставщикам растворов материалы продаются в мешках.

«Добавление волокон позволяет материалу деформироваться пластично и выдерживать растягивающие нагрузки», - говорит Перри. «Волокна привносят прочность и улучшают микроструктурные свойства».

В зависимости от типа используемых волокон, выдерживаемые материалом Ductal нагрузки на сжатие варьируются от 150 МПа до 200 МПа, для сравнения у стандартного бетона эта величина 15-50 МПа. Проверенная прочность на изгиб составляет 40 МПа, говорит Перри. Ductal, армированный стальными волокнами Lafarge's Forta steel fibers, был использован для сборного строительства и в нескольких предварительно напряженных мостовых балках. В Saint Pierre La Cour, Франция, 20-ти метровый перевозочный мост был сконструирован с применением 10-ти I-образных балок из Ductal, поддерживающих традиционную монолитную армированную стальной арматурой бетонную плиту толщиной 170 мм. Сборные балки, не содержащие арматуры, углублены на 600 мм и были предварительно напряжены при помощи стальных плетеных кабелей толщиной 13 мм, размещенных в нижней кромке. Напряжение прикладывается к кабелям перед тем, как Ductal заливается в форму балки. Как только бетон покрывает кабели и материал начал твердеть, они обрезаются, что, в сущности, прикладывает напряжение сжатия к бетонной смеси.

Когда вы подвергаете предварительно напряженную балку любому изгибу, объясняет Перри, она не испытывает растягивающих нагрузок, а вместо этого «разжимается», значительно улучшая характеристики. Вследствие прочности Ductal, балки не требуют армирования арматурой, что значительно снижает вес.

Структуры из Ductal, в сечении имеющие форму греческой прописной буквы «?» (по сути  балка коробчатого сечения без нижней кромки), функционируют как настил и как балки на опытном мосту, установленном на тестовом пути в Лаборатории Федеральных Магистралей США им. Тернера Фэйрбэнка (U.S. Federal Highway Authority's (FHWA) Turner Fairbank Laboratory), для исследования пригодности дизайна к будущему строительству высокоскоростных трасс. «?»-образная балка-настил сконструирована для выдерживания нагрузок, определенных Американской Ассоциацией Государственных Магистралей и Перевозок (American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO)). 

 

 

 

Композиты и бетонУсиленный волокнами бетон был использован для изготовления этих предварительно напряженных мостовых балок на тестовом производстве FHWA. Использование арматуры не потребовалось из-за высокой эластичности и прочности материала, которая была придана ему стальными армирующими волокнами, добавленными в бетонную смесь. Источник: LaFarge  

«Балки из Ductal имеют большую протяженность при том же весе балки», - говорит Перри. «В итоге, мы увидим армированный волокнами бетон в балках и мостовых настилах».

Компания SI Concrete Systems. (Chattanooga, Tenn.) является производителем армирующих волокон для бетона. SI предлагает Novomesh, Fibermesh и другую продукцию из волокон которая используется в качестве альтернативы вторичной армирующей сетки из стальных нитей и легкой арматуры как в офисных, так и в жилых приложениях, говорит Хал Пэйн (Hal Payne), руководитель стратегических союзов компании SI Concrete Systems. SI предлагает полипропиленовые волокна, стальные волокна, макросинтетические волокна (macrosynthetic fibers) и промышленные смеси. По словам Пэйна, продукты на основе полипропиленовых волокон необходимы для контроля ранней стадии трещин, возникающих из-за пластической усадки, для предотвращения роста этих трещин в большие щели во время высыхания бетона. Novomesh 950 является новым продуктом компании и состоит из смеси необработанных макросинтетических и отборных, фибрилированных микросинтетических волокон. Пэйн говорит, что этот продукт дает такой же хороший результат, как и использование стальных волокон, предназначенных для промышленных плит перекрытий.

Компания Kingspan (Sherburn, Malton, N. Yorkshire, U.K.), являющаяся специалистом по бетонному строительству, использует волоконные добавки для бетона производства Bekaert Building Products (Friedrichsdorf, Germany). Формованные стальные волокна Dramix компании Bekaert добавляются в бетон при производстве полов и кровель без армирования стальными сетками. Продукт является идеальным для строительства в сжатые сроки, такие как расширение трехэтажного Spurriergate в имеющий историческое значение город Йорк Великобритании (U.K. city of York). Т.к. бетон не требует армирования стальной сеткой, изначально устраняются стоимость стальной сетки и все трудозатраты, необходимые для доставки рулонов арматуры, ее резку и установку в многоэтажном здании до операций по заливке бетона. Бетонные полы, армированные волокнами, были установлены в единой операции, при помощи простой доставки армированного волокнами материала прямо к каждому полу, используя автоматическое насосное оборудование. 

В Австралии, Франции, Японии и США, предварительные конструкторские руководства теперь дают методические указания и допуски для армированного волокнами бетона, что является значительным показателем в его возрастающем признании конструкторами, инженерами и ответственными лицами на рынке инфраструктуры. «Материал предлагает такие решения, как быстрота строительства, улучшенный внешний вид, великолепная эластичность и стойкость к коррозии», - говорит Перри. «Это переводится в снижение расходов на обслуживание и более длительное время эксплуатации структуры».  

www.naftaros.ru

состав, характеристики и технология изготовления

В строительной отрасли внедряются прогрессивные технологии и используются новые материалы. Один из них – фибробетон. Не все знают, что это композит, отличающийся от бетона повышенной прочностью. Материал содержат специальные волокна, которые пропорционально распределены в бетонном массиве, выполняя функцию арматуры. Применение фибры стандартных размеров, изготовленной из металла или синтетических материалов, существенно повышает прочностные характеристики. Разберемся, что такое фибробетон. Остановимся на свойствах материала, технологии изготовления.

Что такое фибробетон

На вопрос, что такое фибробетон, многие затрудняются дать правильный ответ. Что это такое? Материал является разновидностью традиционного бетона, усиленного путем добавления в бетонную смесь фибры. Для бетонного состава характерна пониженная зернистость, а также равномерная концентрация в массиве различных видов армирующих элементов:

  • металлического наполнителя в виде стальной проволоки, которая может иметь разную конфигурацию и размеры;
  • синтетической фибры, изготовленной из базальтового волокна, стеклянных нитей, асбеста, полиамидного наполнителя или акрила.

Обеспечение повышенных прочностных характеристик достигается путем введения в состав металлических волокон. Их диаметр не превышает полмиллиметра, а длина элементов составляет от 1 до 5 см. Стальная проволока – наиболее популярная разновидность наполнителя. Одновременно с ней растет популярность стеклянных волокон и различных наполнителей на основе полипропилена.

Он являет собой бетон, который в своем составе имеет частицы фиброволокнаНа рынке стройматериалов предлагают новый материал – фибробетон

Насыщение бетонного массива наполнителем улучшает эксплуатационные характеристики композита:

  • прочностные свойства;
  • устойчивость к воздействию растягивающих усилий;
  • стойкость к образованию трещин.

Технология изготовление стройматериала позволяет одновременно использовать различные виды фибры:

  • вискозное волокно;
  • нейлоновые материалы;
  • хлопчатобумажные нити.

Они повышают эффективность армирования, позволяют достичь новых характеристик без увеличения себестоимости производства. Тип применяемых волокон и их концентрация влияют на прочность бетона. В строительной отрасли распространен фибробетон с маркировкой В25. Увеличенный запас прочности достигается путем смешивания стальной проволоки со стеклянными волокнами.

Эксплуатационные свойства материала

Выбирая композит для решения специальных задач в строительной сфере важно разбираться, что такое фибробетон, какие свойства для него характерны. Повышенные прочностные характеристики композитного бетона обеспечивают возможность возведения из него зданий, которые имеют повышенную устойчивость при пониженной толщине капитальных стен. Специалисты уверены, что это снижает объем расходов на постройку объекта. Проверенная на практике рецептура применяется при изготовлении бетонного композита. Вид используемой фибры влияет на эксплуатационные свойства.

Фибробетонные вкрапления одинаковы по длине и толщинеЭти волокна исполняют роль арматуры, которая применяется с целью повышения прочности бетонного раствора

Главные характеристики композитного бетона:

  • способность массива сохранять целостность под влиянием значительных растягивающих нагрузок;
  • нейтральность к воздействию агрессивных веществ, стойкость к влиянию природных факторов;
  • морозостойкость с сохранением структуры массива при многократных и резких колебаниях температуры;
  • устойчивость к интенсивному нагреву, обусловленному воздействием высокой температуры и открытого огня;
  • сохранение исходного объема массива, после набора твердости не вызывающего усадку;
  • стойкость к абразивному износу, истиранию, растрескиванию, воздействию крутящих моментов;
  • влагостойкость, обусловленная своеобразной структурой, которая затрудняет проникновение влаги вглубь композита;
  • увеличенная пластичность бетонного массива, повышенная прочность к воздействию ударных нагрузок.

Благодаря указанным свойствам, материал применяется для решения широкого круга задач в строительной отрасли.

Область применения

Введение в бетон различных типов фибры позволяет изменить свойства материала, который может использоваться для решения различных задач.

Каждый материал имеет плюсы и минусы. Фибробетон не является исключениемБетон с фиброволокном является лучшим материалом для решения многих строительно-ремонтных задач

Введение стальной проволоки позволяет значительно повысить прочность бетона, который используется для строительства:

  • фундаментов строений, волнорезов, дорожных покрытий и шпал для железнодорожных путей;
  • тоннелей и бетонных оснований, которые способны воспринимать значительные нагрузки;
  • пешеходных дорожек, покрытий мостов и взлетных полос с повышенной несущей способностью;
  • бордюров для автодорог, а также декоративной плитки и изделий для ландшафтного дизайна;
  • строений из монолитного железобетона и несущих значительную нагрузку каркасов многоэтажных зданий;
  • объектов гидротехнического назначения, водоочистных станций, специальных колодцев и подземных магистралей.

Сфера использования усиленного бетона, в массиве которого содержится стеклянная фибра, отличается. Он используется для решения следующих задач:

  • изготовления шумоизоляционных щитов, которые монтируются вдоль автомобильных магистралей;
  • обеспечения повышенной гидроизоляции бетонных емкостей на объектах, осуществляющих водоочистку;
  • фасадной отделки зданий жилого и производственного назначения, обладающей повышенной прочностью;
  • производства различных видов отделочной продукции, предназначенной для декорирования;
  • формирования влагостойкой основы для коммерческих, производственных и общественных помещений;
  • изготовления прочных элементов декора, используемых оформителями в ландшафтном дизайне.

Фибробетон с добавлением базальтовых волокон также популярен в строительной сфере.

Каждый исходный материал имеет свою сферу примененияОн применяется в конструкциях, на которые оказывается сильное давление со стороны окружающей среды

Он способен воспринимать значительные нагрузки и используется для следующих целей:

  • сооружения автостоянок, укрепленных фундаментов, а также покрытий автомагистралей;
  • постройки гидротехнических объектов, бетонных резервуаров для хранения жидкостей.

Полипропилен также используется в качестве наполнителя. Бетонная смесь с добавлением полипропилена применяется при производстве:

  • вспененных блоков;
  • ячеистых бетонов;
  • малогабаритных построек.

Реже применяется вискоза и хлопок, область использования которых ограничена.

Плюсы и минусы фибробетона

Фибробетон является довольно новым и перспективным стройматериалом. Вполне закономерно, что не все застройщики имеют представления, что такое фибробетон. Планируя использовать его для строительства, полезно узнать о преимуществах и слабых сторонах фиброволоконного композита. Материал, усиленный стальной проволокой или синтетическими нитями, отличается повышенными эксплуатационными характеристиками.

Фибробетон может быть приготовлен как по стандартной промышленной технологии, так и своими рукамиНа практике этот бетон обрел большую популярность благодаря низкому показателю хрупкости

Рассмотрим главные достоинства армированного композита:

  • снижение уровня затрат на производство строительных работ. При укреплении бетона фиброволокнами отпадает необходимость применения стальных сеток, арматурных каркасов, что снижает трудоемкость, сокращает продолжительность строительных работ;
  • повышенные прочностные характеристики продукции, которая не растрескивается. Устойчивость к сколам связана с равномерным расположением фибры в бетонном массиве. При стандартном усилении бетона арматурой проблематично достигнуть аналогичной прочности;
  • устойчивость к резким колебаниям температуры. Влага не может проникнуть в армированный фиброй бетон. Он сохраняет целостность массива при резком охлаждении и дальнейшем оттаивании;
  • пожаробезопасность. Усиленные фиброволокнами композиты воспринимают воздействие повышенной температуры и открытого огня без нарушения структуры массива и образования трещин;
  • небольшой вес. Легкие фибробетонные блоки несложно доставить на строительную площадку. Кладка осуществляется ускоренными темпами, что позволяет оперативно ввести объект в эксплуатацию;
  • снижение потребности в стройматериалах. Оно связано с добавлением в смесь усиленного фиброй наполнителя. Повышенная прочность массива позволяет уменьшить толщину стен, сохранив при этом их устойчивость;
  • увеличенный ресурс эксплуатации. Усиленный композит превосходит стандартный бетон по долговечности, сохраняя эксплуатационные характеристики на протяжении длительного времени.

На фоне множества достоинств материала, имеющийся недостаток кажется несущественным. Минус – увеличенная цена фибробетона. Осуществляя производство фибробетона, приходится приобретать дорогостоящее сырье, нести дополнительные расходы. Однако в результате повышенных затрат материал приобретает уникальные эксплуатационные свойства, механическую прочность и долговечность.

Кроме того, для его изготовления и применения не требуется специальная техникаФибробетон обладает множеством положительных свойств

Производство фибробетона – технология, состав и рецептура

Технология, обеспечивающая производство фибробетона, имеет свои особенности. Ее эффективность зависит от ряда факторов:

  • подбора определенных видов волокон в зависимости от требуемых эксплуатационных свойств композита;
  • равномерности перемешивания ингредиентов и введения модификаторов для обеспечения однородной структуры массива;
  • особенностей применяемой рецептуры, в том числе одновременного использования различных видов фибры.

Важно правильно подготовить композитный состав, используя проверенные методы:

  • введение фиброволокон в сухую смесь из песка и цемента с последующим смешиванием ингредиентов и добавлением воды. Отличие способа – простота, а также отсутствие необходимости привлечения дополнительной рабочей силы;
  • добавление волокон фибры в готовую перемешанную смесь из цемента, воды и песка. Метод позволяет повысить прочностные характеристики композита, сократить производственный цикл изготовления.
Песок и цемент может добавляться как после измельчения, так и в процессе перемешиванияПроцесс изготовления требует применения бетономешалки и дробилки

На прочность и свойства бетонного композита влияют следующие факторы:

  • состав применяемых материалов;
  • правильно выбранная рецептура;
  • соблюдение технологического процесса.

В зависимости от требуемых свойств композита изменяется концентрация вводимых фиброволокон. Доля волокон в общем объеме варьируется от 0,5 кг до 20 кг в зависимости от их типа. Наиболее распространенные марки фибробетона содержат до 2 кг фибры. Оценка качества сырья производится лабораторным методом.

Она включает:

  • входной контроль применяемых материалов;
  • проверку влажности синтетического наполнителя.

Использование качественного сырья улучшает адгезию фибры, положительно влияет на прочность бетона. Технология позволяет в бытовых условиях самостоятельно подготовить усиленный фибробетонный состав. Для этого потребуется бетоносмеситель и дробилка для измельчения наполнителя.

Подводим итоги

Изучив, что такое фибробетон, можно сделать вывод, что армированный фиброй композит является перспективным стройматериалом. Он обладает комплексом неоспоримых преимуществ, позволяет решать множество серьезных задач в строительной отрасли. Уникальные свойства армированного бетона по достоинству оценили профессиональные строители и частные застройщики. Характеристики композита, усиленного металлической проволокой или синтетической фиброй, позволяют ему уверенно конкурировать со стандартными марками бетона.

pobetony.expert


Смотрите также