Зміцнення бетону за допомогою фібри

 

 

 

 

Проаналізовані та узагальнені результати широких досліджень багатьох організацій основних фізико-механічних характеристик різних фібро-бетонів, у яких використовували п’ять видів фібр (базальтову, металеву, полімерну, полімерно-армувальну, сополімерну). Встановлений най-більш ефективний вид фібри, використаний для зміцнення бетонної матриці.

Проанализированы и обобщены результаты широких исследований многих организаций физико-механических характеристик различных фибробетонов, у которых использовали пять видов фибр (базальтовая, металлическая, полимерная, полимерно-армированная, сополимерная). Определен наиболее эффективный вид фибры, использованной для упрочнения бетонной матрицы.

The extensive studies, done by various organizations of the physical and mechanical characteristics of various fiber-reinforced concrete, were analyzed and summarized. The study used five types of fibers (basalt, metal, plastic, fiber reinforced polymer, copolymer). As a result, the most effective type of fiber used for reinforcement of concrete matrix was determined.

Ключові слова:

Фібра, підсилення, фібробетон, міцність, ефективність підсилення.

Фибра, усиление, фибробетон, прочность, эффективность усиления.

Fiber, enforcement, fiberconcrete, strength, efficiency of enforcement

Передмова. Технічний прогрес у галузі будівництва відноситься до важливих аспектів загального технічного прогресу, оскільки у цьому секторі економіки концентрується дуже великі матеріальні ресурси.

На жаль, на сьогоднішній день намітилося очевидне відставання з одного досить перспективних напрямків у сучасному будівництві – у галузі фібробетонів.

Відомо, що з середини ХІХ століття у галузі матеріалознавства виникає новий напрямок створення ефективних композиційних матеріалів. Теоретичні і експериментальні дослідження показали, що міцність таких матеріалів суттєво (інколи, на порядок) перевищує показники міцності їх складових.

Галузі використання композитних матеріалів досить поширені та різноманітні – від ракетно-космічної до медицини (створення штучних кісток). Основою композитних матеріалів є матриці (металеві, полімерні, керамічні, грунтові, бетоні тощо), а як дисперсні армувальні компоненти використовують високоміцні волокна – фібри.

Будівельна галузь здається найбільш перспективною для застосування композитних матеріалів, оскільки за матрицю у них править бетон – гетерогенний матеріал з неоднорідною структурою. Вкрай низька розтягуваність бетону визначила необхідність пошуку оптимальних умов поєднання бетонної матриці з різними видами армувальних волокон. Важливо також, щоб отриманий композитний матеріал зберігав свої властивості при транспортуванні та у процесі подачі до місця укладання.

В основу пропонованої роботи покладені такі матеріали:

- аналіз проведених авторами різнопланових досліджень фібробетонів: спосіб виготовлення; метод, період часу від початку замішування та місце внесення фібри; розподіл фібри у мережі під час транспортування і в об’ємі в залежності від пластичності фібробетонів, умов транспортування, температури навколишнього середовища тощо;

- результати досліджень вмісту і розподілу фібри у матриці за методом «промивання» або магнітним, міцності та стійкості фібробетонів, властивостей фібробетонів в залежності від умов експлуатації агресивності середовищ, установлених на більшості будівельних майданчиків України;

- результати окремих досліджень властивостей фібр та фібробетонів, отриманих спільно з Інститутом електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, НДІБК; КНУБА; МСБУД та багатьох інших організаціях;

- узагальнення досліджень впливу п’яти основних видів фібр (базальтової, металевої, полімерної, полімерної армувальної, сополімерної) за міцністю фібробетонів на стиск і на розтяг при згині, стираємості поверхні фібробетонів, водопоглинання фіброю з фібробетонних сумішей у процесі тужавіння;

- критичний аналіз результатів досліджень фібробетонів, проведених вітчизняними та іноземними науковцями за останній період [2, 3].

Досліджували вплив типу, виду, розмірів, вмісту конструктивних особливостей та комбінації різних видів фібр, які випускають в Бельгії, Ізраїлі, Італії, Німеччині, Польщі, Росії та Україні на основі фізико-механічних характеристик фібробетонів.

Основні дослідження проведені для фібробетонів з матрицями бетонів класів В20…В35, які використовують для будівництва підлог, автодоріг і майданчиків. При цьому для різних об’єктів низки регіонів України досліджували натурні зразки фібробетонів з матрицями В7, 5…В40 різного призначення – від мостобудування до житлового будівництва.

Експериментальні дослідження зразків. Нижче наведені результати досліджень фібробетонних зразків, які були виконані різними організаціями.

Велику серію досліджень міцності бетонів на стиск і розтяг при згині згідно з технічним завданням виконали у випробувальних лабораторіях. Метою цих досліджень було визначення ефективності фібробетонів з п’ятьма типами фібр: металевою, поліпропіленовою, базальтовою, сополімерною та полімерною армувальною (рис. 1).

Матеріали для фібробетонних сумішей, які використовували при виготовленні дослідних зразків:

- портландцемент ПЦ 1-500Р виробництва ПАО «Хайдельберг Цемент Україна»із середньою активністю у 28 діб