Если бы мы сказали, что бетон — самый популярный и распространенный строительный материал в мире, тут не было бы никаких споров. Бетон — самый используемый материал в мире, уступающий по распространенности только воде.
Фибробетон — одно из многих инновационных решений, разработанных для улучшения прочностных характеристик и других свойств бетона.
В этой статье мы рассмотрим фибробетон, что это за бетон, его различные типы и преимущества, а также выясним, подходит ли вам эта бетонная смесь.
Что такое Волокно Железобетон?
Фибробетон (ФБ) — это свежий бетон, армированный волокнистыми материалами. Например, длинными стальными волокнами. Этот метод армирования улучшает свойства обычного бетона.
Для изготовления фибробетона используется множество различных волокнистых материалов. Этот вид железобетона стал настолько популярен, что в зависимости от требований к его применению производятся различные его разновидности.
Из чего изготавливается фибробетон?
Основными компонентами фибробетона являются:
Гидравлический цемент
Основным компонентом фибробетона является гидравлический цемент, который становится адгезионным после реакции с водой. Обычно в фибробетоне в качестве гидравлического цемента используется портландцемент.
Волокна
Добавление длинных волокон изменяет свойства свежего бетона в зависимости от типа используемого волокнистого материала. В производстве фибробетона обычно используются четыре категории волокон:
Стальные волокна
Стекловолокно
Синтетические волокна
Натуральные волокна
Заполнители
Заполнитель обеспечивает прочность бетона, одновременно уменьшая объем необходимого цемента. К распространенным заполнителям относятся песок, щебень и гравий.
Краткая история FRC
Фибробетонные композиты существуют уже давно, но их состав был усовершенствован. В прежние времена, когда здания строились из камня, связующим веществом, скрепляющим его, служил раствор. Раствор армировали конским волосом.
Аналогично, в случае строительства из глиняных кирпичей основным армирующим материалом была солома. Когда бетон стал одним из наиболее распространенных строительных материалов, в качестве армирующего материала стали использовать асбестовые волокна.
Однако с течением десятилетий люди стали лучше понимать риски для здоровья, связанные с асбестом, и то, как он вызывает рак. В 1960-х годах вместо асбеста популярность приобрели другие волокна, такие как сталь и стекло.
Каково влияние волокон на бетон?
Добавление волокон в бетон приводит к ряду эффектов. Величина этих эффектов варьируется в зависимости от используемых волокон. Улучшение несущей способности зависит от различных факторов, таких как количество армирующих волокон по отношению к общему объему, называемое объемной долей, и соотношение сторон, получаемое путем деления длины волокна на диаметр рассматриваемого волокна.
Волокна, как правило, выполняют основную функцию по уменьшению растрескивания бетона за счет повышения его прочности на изгиб. Растрескивание бетона происходит из-за усадки бетона. Усадка бетона может происходить по нескольким причинам, таким как усадка при высыхании и пластическая усадка.
Кроме того, волокна снижают проницаемость бетона, исключая возможность протекания воды через бетонные конструкции.
Какие существуют различные типы фибробетона?
В различных областях применения широко используются различные типы фиброармированных бетонных композитов. К ним относятся, например:
Железобетон, армированный стальными волокнами
Фибробетон — один из наиболее распространенных типов фибробетона. Добавление арматурных стальных волокон в бетон, даже в небольших количествах, приводит к значительному улучшению его свойств.
Железобетон, армированный стальными волокнами, используется в областях, требующих высоких нагрузок, таких как мосты, перекрытия, тоннели, горнодобывающая промышленность, сборные конструкции и т. д.
Для армирования бетона используется множество различных видов стальных волокон, таких как холоднотянутая проволока (тип 1), нарезанные листовые стальные волокна (тип 2), волокна, полученные методом экстракции из расплава (тип 3), волокна, полученные методом прокатки (тип 4), и модифицированная холоднотянутая проволока (тип 5).
Железобетон, армированный полипропиленовыми волокнами (PFRC)
В фибробетоне с добавлением полипропилена используются синтетические волокна, называемые полипропиленовыми волокнами, — разновидность термопластика. Добавление полипропилена в бетон имеет множество преимуществ, которые мы обсудим в следующем разделе.
Полипропилен обладает многими характеристиками, сходными с полиэтиленом, включая улучшенные свойства в твердом состоянии, прочность на изгиб и более высокую термостойкость.
Кроме того, это волокно обладает высокой устойчивостью к химическим веществам, таким как кислоты и органические растворители, и придает бетону свойства, аналогичные этим.
Стекловолокнистый железобетон (GFRC)
В состав бетонной смеси, армированной стекловолокном, входит множество мелких частиц стекла. Каким образом они делают бетон прочнее?
В то время как большая стеклянная панель хрупкая, стекловолокно обладает очень высокой прочностью. Помимо этой прочности, волокна являются недорогой добавкой, что делает конечную бетонную смесь дешевле, чем альтернативные варианты, такие как железобетон, армированный стальными волокнами.
Добавление тех же волокон к пластику позволяет получить композитный материал из стекловолокна с превосходными прочностными характеристиками при растяжении.
Железобетон, армированный полиэфирным волокном
Полиэфирные волокна для фибробетона выпускаются в виде микроволокон и макроволокон. Полиэфирные волокна способствуют повышению трещиностойкости этого типа фибробетона.
Бетон, армированный полиэфирными волокнами, обладает большей прочностью и структурной целостностью. Повышенная износостойкость делает этот тип бетона идеальным для промышленных полов, полов складских помещений, сборных конструкций, облицовочных материалов и аналогичных коммерческих применений.
Железобетон, армированный углеродным волокном
Вы когда-нибудь слышали о стали с углеродистым волокном? Принцип действия аналогичен принципу, применяемому к железобетону, армированному углеродным волокном.
Хотя добавление углеродного волокна в бетон — более сложный процесс, чем добавление цемента или стекла, полученный бетон обладает высокой жесткостью и прочностью. Однако, при высокой жесткости, бетон становится более хрупким (как углеродистая сталь).
Макросинтетическое волокно Железобетон
Использование макросинтетических волокон в бетоне возникло как альтернатива стальной арматуре. В конце концов, стальная арматура может быть дорогостоящим дополнением к бетону.
С ростом популярности макросинтетические волокна перестали быть просто альтернативой. Эти волокна имеют множество собственных применений, особенно в конструкциях, опирающихся на грунт.
Стальная арматура может подвергаться коррозии в условиях высокой влажности, например, в морской среде, а стекловолокно подвержено риску отслаивания. Макросинтетические волокна обладают высокой устойчивостью к этим факторам, поэтому они являются ценным дополнением к бетону в таких условиях.
Железобетон, армированный натуральными волокнами
Натуральные волокна получают из растений, животных и природных минералов. Как мы уже упоминали в разделе об истории фибробетона, натуральные волокна используются в строительстве с древних времен.
Независимо от места применения бетона, в нем будет присутствовать большое количество натуральных волокон. Эти волокна также помогают снизить стоимость производства фибробетона.
К натуральным волокнам относятся хлопок, солома, древесина и зерновые.
Каковы преимущества использования фибробетона?
Добавление различных волокон в бетон приводит к разнообразным преимуществам. Фибробетон классифицируется в зависимости от добавленных волокон. Конкретные преимущества фибробетона зависят от типа используемого фибробетона.
В целом, вот преимущества, связанные с некоторыми распространенными типами фибробетона:
Армирование стекловолокном
Армирование стекловолокном повышает прочность бетона без существенного увеличения затрат. Стекло является одним из самых дешевых волокнистых материалов.
Этот тип армирования используется для улучшения эстетической привлекательности бетонной конструкции. Короткие дискретные волокна можно увидеть в бетонной конструкции после высыхания.
Этот метод армирования обеспечивает дополнительную прочность на растяжение во всех областях, в отличие от традиционного армирования стальными стержнями, где прочность на растяжение ограничена направлением стержней.
Армирование стальными волокнами
Сталь обеспечивает наивысшую прочность фибробетона.
Благодаря добавлению стальных волокон, для бетона требуется меньшее количество арматурных стержней.
Волокна обеспечивают более высокую ударопрочность и устойчивость к истиранию.
Улучшена устойчивость здания к оттаиванию и другие температурные характеристики.
Снижает риск образования трещин за счет уменьшения их ширины.
Полипропиленовые волокна и нейлоновая арматура для бетона
Обеспечивает возможность перекачивания бетона на большие расстояния за счет повышения его когезионных свойств.
Улучшает температурные характеристики (например, устойчивость к оттаиванию).
Повышает пластичность бетона и снижает его хрупкость.
В случае пожара бетонные конструкции с полипропиленовыми и нейлоновыми волокнами устойчивы к взрывному разрушению.
Обеспечивает высокую ударопрочность и износостойкость.
Каковы области применения фибробетона?
Тип используемого фибробетона может варьироваться в зависимости от конкретного строительного проекта. В целом, в большинстве проектов гражданского строительства используется фибробетон. Например:
Стены
Напольное покрытие
Плотины
Взлетно-посадочные полосы
Дороги
Бетонные трубы
Мосты
Складские этажи
Люки
Туннели
Тротуары
Как найти фибробетон?
Как вы уже знаете, фибробетон — это не один продукт. Существуют различные виды бетона с разными методами армирования, что позволяет улучшить его конкретные свойства.
Существуют высокопрочные стальные волокна, которые повышают структурную целостность бетонного коллектора. Кроме того, стекловолокнистые и синтетические волокнистые материалы обеспечивают умеренную прочность, но по более низкой цене.
Автор: Дэниел Аркин
Дата публикации: 07.04.2023