9:00-20:00

   Строительство кирпичных домов и коттеджей

Главная -> Дизайн кухни в малогабаритной квартире -> Бетон. ЖБИ. Кирпич -> Применение фиброволокна в приготовлении цементных материалов

Применение фиброволокна в приготовлении цементных материалов

По причине хрупкости и низкой прочности на растяжение материалов на основе портландцемента для них требуется применение какого-либо армирования. В течение десятилетий для этой цели наиболее широко используется стержневое армирование. Изменить ситуацию может только технология армирования цементных композиций волокном. Наиболее широко применяемые волокна: стальные, стеклянные, полипропиленовые, натуральные волокна (такие, как целлюлоза, сизаль, джут и т.п.) и некоторые другие полимерные волокна. В последние годы в строительной отрасли различные типы органических волокон используются, в основном, для улучшения механических эксплуатационных характеристик и для уменьшения риска возникновения трещин из-за пластических усадочных напряжений.

Фиброармирование цементных материалов – это пример технологии создания "новых материалов из прежних". Фиброармированный бетон по экономическим показателям и прочностным характеристикам превосходит обычный бетон. Передовой опыт строительных компаний Великобритании, Германии, Японии и США, исследования зарубежных и российских ученых подтверждают высокую эффективность использования полипропиленовых, синтетических волокон как компонентной добавки, улучшающей физико-механические свойства растворов и бетонов для строительных конструкций различного назначения. Армирование выступает как эффективное средство снижения вероятности образования трещин на всех уровнях его структуры, способствующее микроструктурному уплотнению, что является основным фактором повышения долговечности и трещиностойкости.

Структура бетона оказывает существенное влияние на прочность и деформативность бетонных композиций. Наиболее перспективный способ структурной модификации бетонных и строительных смесей на сегодняшний день – применение инертного компонента (фибра, волокно синтетическое), оптимизирующего структуру матрицы бетонной композиции.

На поведение бетона при нагружении основное влияние оказывают неоднородности, относящиеся к верхнему уровню структуры материала. Именно структурообразование в значительной мере определяет кинетику формирования и развития критических трещин, ответственных за разрушение материала при силовых воздействиях. Следовательно, эффективным уровням дисперсного армирования должны соответствовать такие параметры структуры армированного материала, при которых в наибольшей мере проявляются торможение (блокирование) роста трещин бетонных матриц и исключение процесса седиментации.

В результате совмещения микроармирующих композиционных элементов и матрицы образуется комплекс свойств композита, не только отражающий характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные материалы не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами (2,5*10 8) и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала. Более того, в композитах, в отличие от металлов, повышение статической прочности приводит не снижению, а к повышению характеристик вязкости разрушения. /Васильев В.В. Композиционные материалы/.

Невысокая стоимость таких полимерных материалов как полиолефины (полипропилен и полиэтилен) и доказанная многими авторами эффективность введения синтетических волокон в бетоны позволяют судить о достаточно высоком потенциале применения полимерных волокон для улучшения физико-механических и других свойств композиций на основе неорганических вяжущих. Однако, невысокие механические показатели полимерных волокон, недостаточная адгезия их к цементной матрице не позволяют в полной мере использовать потенциал технологии микроармирования.

Хорошо известно, что для целей усиления структуры материала при помощи волокон, необходимо выбирать волокна, имеющие модуль упругости, превышающий модуль упругости минерального вяжущего вещества. В то же время, также известно, что при применении для армирования бетона волокон с низким модулем упругости получается значительное улучшение характеристик в отношении прочности на растяжение, способности к деформации без разрушения.

Введение волокон в цементные смеси позволяет влиять на микроструктуру цементного камня, улучшая структуру бетонной композиции за счет контроля расслоения и сплошности смеси. Упругая пространственная многомерная хаотичная сетка из волокон (~250 штук/см?) препятствует седиментации (оседанию) частиц зерновой фракции смеси.

Волокно может использоваться во всех типах бетонных покрытий (как наружных, так и внутренних), где необходимо предотвратить появление пластических усадочных напряжений, что способствует улучшению функциональных свойств бетонных композиций. Здесь реализуются основные достоинства микроармированного композита: способность воспринимать повышенные растягивающие и знакопеременные нагрузки, динамические (ударные) воздействия, повышенные морозостойкость, водонепроницаемость, сопротивление трещинообразованию. Незначительное снижение модуля упругости (деформативности) является достоинством применения технологии микроармирования, снижающей порог хрупкого разрушения бетонной конструкции. Основным сдерживающим фактором применения полипропиленовых волокон в бетонах, наряду с достоинствами (химическая стойкость), – их низкие механические характеристики.