Армирование бетона волокнами

[Filippcha]

За последние десять лет технология добавления волокон в бетон завоевала огромную популярность.
Такое признание обязано: а) настойчивым мерам по организации и стимулированию сбыта, проводимыми производителями волокон и их дистрибьюторами и б) самым последним данным о независимых технических испытаниях. Не только технические и материаловедческие дисциплины, предлагающие использовать волокна в бетоне, но и производители и специалисты свидетельствуют об успехе бетона, армированного волокнами на месте.



Репутация надежна: волокна уменьшают растрескивание при усадке. Использование бетона, армированного волокнами, восходит к строительству Римского Колизея, тем не менее, потребовалось несколько лет на проведение серьезных исследований, чтобы сделать эту технологию широкораспространенной.

В современной бетонной промышленности волокна могут быть разделены на две большие группы: стальные и синтетические.

Стальные волокна имеют очень специфическое применение и, как правило, не используются в обычных бетонных плитах, дорожных покрытиях, полах. Стальные волокна добавляются в бетон в случае, если требуется высокая прочность на удар. Бетонные полы подвергаются нагрузкам, воздействиям производственной среды (например, автомобильный сборочный цех). В этих случаях применение стальных волокон может быть оправдано. Стальные волокна помогут снизить растрескивание бетона при усадке, так же как и синтетические волокна, однако стальные волокна не часто используются для защиты от растрескивания при усадке. Стальные волокна бывают различных размеров и конфигураций. Наиболее распространены волнообразные волокна длиной 40 - 50 мм и диаметром около одного мм. Дозировка волокон на кубический метр колеблется от 15 до 45 кг.

Синтетические волокна изготавливаются из полипропилена, нейлона или стекловолокна. Полипропиленовые и нейлоновые волокна, как правило, оказываются более удобными для бетонщиков при выполнении бетонных работ. Нейлоновые и полипропиленовые волокна применяются все более широко.

В связи с этим стекловолокно отходит на задний план, и его использование сокращается.

Хотя первый взгляд, кажется, что сложно отличить один тип синтетических волокон от другого, и они, вроде бы, должны работать одинаково.

Синтетические волокна, как и стальные, бывают различных форм и размеров. Они различаются такими характеристиками, как денье (тонкость), количество волокон (число отдельных волокон на единицу площади) и предел прочности при растяжении (устойчивость к растяжению). Большинство производителей бетона и их заказчиков отдают предпочтение различным типам волокон. В плитах, дорожных покрытиях и тротуарах наиболее часто используются волокна длиной в 6-12 мм. Дозировка волокон при этом колеблется от 0,6 кг до 2,0 кг на кубический метр бетона.

Свежезамешанный бетон претерпевает целый ряд различных химических превращений. Химический процесс перехода бетона из жидкого (пластичного) состояния в твердое сопровождается выделением тепла. Хотя это тепло и важно для увеличения прочности на ранней стадии, оно также может оказывать отрицательное воздействие на бетон и быть причиной его расширения. По мере того как бетон отвердевает, достигается максимум температуры. Достигнув экстремума, бетон начинает медленно остывать. При этом он сжимается или дает усадку. Такое изменение объема может создать напряжения в бетоне, которые могут привести к термическому растрескиванию. Образуя связующую основу, волокна помогают избежать этого эффекта.

Пластическое образование усадочных трещин отличается от термического растрескивания тем, что оно больше связано с влажностью, чем с внутренней теплотой. Погодные условия могут высушить поверхность бетона еще до того, как будет достигнуто начальное состояние отвердевания. При этом внутри бетон может сохранять свою пластичность, в то время как его поверхность может оказаться полностью обезвоженной. Чрезмерная потеря влаги на поверхности может привести к эффекту ложного схватывания и усадке. Сходство между термическим растрескиванием и пластическим образованием усадочных трещин заключается в том, что оба этих эффекта вызываются изменением объема бетона. Различие же заключается в причинах, вызывающих это изменение.

Армирование волокнами, в большинстве случаев, не должно рассматриваться как альтернатива стальному армированию. Армирование волокнами, однако, должно рассматриваться как мероприятие, которое может существенно снизить возможность пластического образования усадочных трещин и может помочь минимизировать эффекты от термического растрескивания. Трещины на поверхности бетона способствуют проникновению воды и химикатов. Многие формы химического и физического разрушений могут начать своё наступление через поверхностные трещины, что отразится на износоустойчивости и сроке службы бетона. Кроме того, поверхностные трещины не могут быть эстетически привлекательными.

Использование армирования бетона волокнами является экономичным подходом, минимизирующим пластическое образование усадочных трещин, уменьшающим термическое растрескивание и увеличивающим износоустойчивость бетона.