Ja mēs teiktu, ka betons ir vispopulārākais un visizplatītākais būvmateriāls pasaulē, nebūtu nekādu strīdu. Betons ir visvairāk izmantotais materiāls pasaulē, otrajā vietā aiz ūdens.
Šķiedru armēts betons ir viens no daudzajiem jauninājumiem, kas izstrādāti, lai uzlabotu betona izturības raksturlielumus un citas īpašības.
Šajā rakstā mēs aplūkosim šķiedru armētu betonu, kas tas ir, tā dažādos veidus un priekšrocības, kā arī noskaidrosim, vai šis betona maisījums ir piemērots tieši Jums.
Kas ir Šķiedra Dzelzsbetons?
Šķiedru armēts betons (ŠBE) ir svaigs betons, kas armēts ar šķiedrmateriāliem. Piemēram, garām tērauda šķiedrām. Šī armatūras metode uzlabo parastā betona īpašības.
Šķiedru armēta betona ražošanā tiek izmantoti daudzi dažādi šķiedrmateriāli. Šāda veida armēts betons ir kļuvis tik populārs, ka atkarībā no pielietojuma prasībām tiek ražotas dažādas šķiedru armēta betona versijas.
No kā tiek izgatavots šķiedru armēts betons?
Šķiedru armēta betona galvenās sastāvdaļas ir:
Hidrauliskais cements
Šķiedru armētā betona galvenā sastāvdaļa ir hidrauliskais cements, kas pēc reaģēšanas ar ūdeni kļūst par līmi. Parasti kā hidraulisko cementu šķiedru armētajā betonā izmanto portlandcementu.
Šķiedras
Garu šķiedru pievienošana maina svaigā betona īpašības atkarībā no izmantotā šķiedru materiāla veida. Šķiedru armētā betona ražošanā parasti izmanto četras šķiedru kategorijas. Šīs betona šķiedras ir:
Tērauda šķiedras
Stikla šķiedras
Sintētiskās šķiedras
Dabiskās šķiedras
Agregāti
Agregāts nodrošina betona saistīšanās stiprību, vienlaikus samazinot nepieciešamā cementa daudzumu. Daži izplatīti agregāti ir smiltis, šķembas un grants.
Īsa FRC vēsture
Šarnīrveida betons (ŠRK) pastāv jau ilgu laiku, taču betona šķiedras ir uzlabotas. Agrāk, kad ēkas tika būvētas no akmeņiem, java darbojās kā saistviela, kas tās saturēja kopā. Java tika pastiprināta ar zirga astriem.
Līdzīgi, māla ķieģeļu konstrukciju gadījumā salmi bija galvenais armatūras materiāls. Kad betons kļuva par vienu no visizplatītākajiem būvmateriāliem, kā armatūru sāka izmantot azbesta šķiedras.
Tomēr gadu desmitiem ejot, cilvēki arvien vairāk apzinājās azbesta radītos veselības riskus un to, kā tas izraisa vēzi. Sešdesmitajos gados azbesta vietā popularitāti ieguva citas šķiedras, piemēram, tērauds un stikls.
Kāda ir šķiedru ietekme uz betonu?
Šķiedru pievienošana betonam rada vairākus efektus. To apmērs mainās atkarībā no izmantotajām šķiedrām. Nestspējas uzlabojums ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, piemēram, armatūras šķiedru skaita attiecībā pret kopējo tilpumu, ko sauc par tilpuma daļu, un malu attiecības, ko iegūst, dalot šķiedras garumu ar attiecīgās šķiedras diametru.
Šķiedru galvenais mērķis parasti ir samazināt betona plaisāšanu, uzlabojot tā lieces izturību. Plaisas betonā rodas betona saraušanās dēļ. Betona saraušanās var notikt vairāku iemeslu dēļ, piemēram, žūšanas saraušanās un plastiskās saraušanās dēļ.
Tāpat šķiedras samazina betona caurlaidību, novēršot ūdens noplūdes iespēju caur betona konstrukcijām.
Kādi ir dažādi šķiedru armēta betona veidi?
Populāros pielietojumos ir dažādi šķiedru armēta betona kompozītmateriālu veidi. Daži no tiem ietver:
Tērauda šķiedru armēts betons
Ar tērauda šķiedrām armēts betons ir viens no visizplatītākajiem stiegrojuma veidiem. Armatūras šķiedru pievienošana betonam, pat nelielā daudzumā, ievērojami uzlabo betona īpašības.
Ar tērauda šķiedrām armēts betons tiek izmantots objektos ar smagām betona prasībām, piemēram, tiltiem, grīdām, tuneļiem, kalnrūpniecībā, saliekamajām konstrukcijām utt.
Betona stiegrošanai izmanto daudz dažādu tērauda šķiedru veidu, piemēram, auksti vilktu stiepli (1. tips), grieztas lokšņu tērauda šķiedras (2. tips), kausējuma ekstrakcijas ceļā iegūtas stieples (3. tips), frēzētas šķiedras (4. tips) un modificētas auksti vilktas stieples (5. tips).
Polipropilēna šķiedru armēts betons (PFRC)
PFRC izmanto sintētiskās šķiedras, ko sauc par polipropilēna šķiedrām, kas ir termoplastu veids. Polipropilēna pievienošanai betonam ir daudz dažādu priekšrocību, kuras mēs apspriedīsim nākamajā sadaļā.
Polipropilēnam ir daudz kopīgu īpašību ar polietilēnu, tai ir uzlabotas sacietēšanas īpašības, lieces izturība un augstāka karstumizturība.
Turklāt šai šķiedrai ir augsta izturība pret ķīmiskām vielām, piemēram, skābēm un organiskajiem šķīdinātājiem, un tā piešķir līdzīgas īpašības betonam.
Stikla šķiedras armēts betons (GFRC)
Stikla šķiedras armēta betona maisījumā ir daudz mazu stikla daļiņu. Kā tās padara betonu stiprāku?
Lai gan liela stikla rūts ir trausla, stikla šķiedrai ir ļoti augsta strukturālā izturība. Papildus šai izturībai šķiedras ir lēta piedeva, padarot gala betona maisījumu lētāku nekā alternatīvas, piemēram, ar tērauda šķiedrām armēts betons.
Tās pašas šķiedras, kas pievienotas plastmasai, rada stiklšķiedras kompozītmateriālu ar izcilām stiepes izturības īpašībām.
Poliestera šķiedru armēts betons
Šķiedru armētam betonam paredzētās poliestera šķiedras ir pieejamas kā mikrošķiedras un makrošķiedras. Poliestera šķiedras veicina šāda veida šķiedru armētā betona uzlaboto plaisāšanas izturību.
Ar poliestera šķiedrām armētam betonam ir lielāka izturība un augstāka strukturālā integritāte. Tā uzlabotā izturība padara šāda veida betonu ideāli piemērotu rūpnieciskām grīdām, noliktavu grīdām, saliekamām konstrukcijām, pārklājumiem un līdzīgiem komerciāliem pielietojumiem.
Oglekļa šķiedras armēts betons
Vai esat kādreiz dzirdējuši par oglekļa šķiedras tēraudu? Līdzīga koncepcija ir arī oglekļa šķiedras armētajam betonam.
Lai gan oglekļa šķiedras pievienošana betonam ir sarežģītāks process nekā cementa vai stikla pievienošana, iegūtajam betonam ir augsta stingrība un izturība. Tomēr ar augstu stingrību betons kļūst trauslāks (līdzīgi kā oglekļa tērauds).
Makro sintētiskā šķiedra Dzelzsbetons
Makro sintētisko šķiedru izmantošana betonā radās kā alternatīva tērauda stiegrojumam. Galu galā tērauda stiegrojums var būt dārgs betona papildinājums.
Pieaugot izmantošanai, makro sintētiskās šķiedras kļuva par vairāk nekā tikai alternatīvu. Šīm šķiedrām ir daudz pielietojumu, īpaši uz zemes balstītās konstrukcijās.
Tērauda stiegrojums var korodēt vietās ar augstu mitruma līmeni, piemēram, jūras vidē, un stikla šķiedrām ir risks saplīst. Makro sintētiskās šķiedras piedāvā augstu izturību pret šiem faktoriem, tāpēc tās ir vērtīgs papildinājums betonam šādās vidēs.
Dabīgā šķiedras armēts betons
Dabiskās šķiedras iegūst no augiem, dzīvniekiem un dabīgiem minerāliem. Kā jau minējām sadaļā par šķiedru pastiprinātā betona (FRC) vēsturi, dabiskās šķiedras būvniecības procesā tiek izmantotas kopš seniem laikiem.
Neatkarīgi no tā, kur betons tiek izmantots, tajā būs daudz dabisko šķiedru. Šīs šķiedras arī palīdz samazināt šķiedru plāksnīšu ražošanas izmaksas.
Dažas dabiskās šķiedras ir kokvilna, salmi, koks un graudi.
Kādas ir šķiedru armēta betona izmantošanas priekšrocības?
Dažādu šķiedru pievienošana betonam sniedz dažādas priekšrocības. Ar šķiedrām armēts betons tiek klasificēts, pamatojoties uz pievienoto šķiedru. Šķiedru armētā betona (ŠARB) īpašās priekšrocības būs atkarīgas no izmantotā ŠARB veida.
Kopumā šeit ir priekšrocības, kas saistītas ar dažiem izplatītākajiem šķiedru armēta betona veidiem:
Stikla šķiedras stiegrojums
Stikla šķiedras stiegrojums palielina betona konstrukcijas izturību, būtiski nepalielinot izmaksas. Stikls ir viens no lētākajiem šķiedru materiāliem.
Šāda veida stiegrojums tiek izmantots, lai uzlabotu betona konstrukcijas estētisko pievilcību. Īsās, atsevišķās šķiedras betona konstrukcijā var redzēt pēc tās izžūšanas.
Šī stiegrojuma metode palielina stiepes izturību visās zonās, atšķirībā no tradicionālās stiegrojuma, kurā tiek izmantoti tērauda stieņi, kur stiepes izturība ir ierobežota stieņu virzienā.
Tērauda šķiedru stiegrojums
Tērauds nodrošina visaugstāko strukturālo izturību šķiedru armētajā betonā.
Pievienojot tērauda šķiedras, betonam ir nepieciešams mazāk tērauda stieņu stiegrojuma.
Šķiedras nodrošina lielāku triecienizturību pret triecieniem un nobrāzumiem.
Uzlabota ēkas atkušanas izturība un citas temperatūras īpašības.
Samazina plaisu veidošanās risku, samazinot plaisu platumu.
Polipropilēna šķiedras un neilona betona stiegrojums
Nodrošina iespēju sūknēt betonu lielos attālumos, palielinot kohēzijas īpašības.
Uzlabo temperatūras raksturlielumus (piemēram, izturību pret atkušanu).
Uzlabo betona plastiskumu un samazina tā trauslumu.
Ugunsgrēka gadījumā betona konstrukcijas ar polipropilēna šķiedrām un neilona šķiedrām ir izturīgas pret sprādzienbīstamu atdalīšanos.
Rezultāts ir augsta triecienizturība un nodilumizturība.
Kādi ir šķiedru armēta betona pielietojumi?
Izmantotā šķiedru pastiprinātā betona (ŠĶP) veids var atšķirties atkarībā no konkrētā būvniecības projekta. Kopumā lielākajā daļā inženiertehnisko projektu tiek izmantots ŠĶP. Piemēram:
Sienas
Grīdas segums
Dambji
Skrejceļi
Ceļi
Betona caurules
Tilti
Noliktavas grīdas
Lūkas
Tuneļi
Ietves
Kā iegūt šķiedru armētu betonu?
Kā jau zināms, šķiedru armētais betons nav tikai viens produkts. Ir dažādi betona veidi ar dažādām armatūras tehnikām, kas nodrošina specifiskas uzlabotas īpašības.
Ir augstas stiprības tērauda šķiedras, kas pastiprina betona kolektora strukturālo integritāti. Arī stikla un sintētisko šķiedru materiāli piedāvā mērenu izturību, bet par lētāku cenu.
Autors Daniels Arkins
Publicēšanas laiks: 2023. gada 7. aprīlis