А.П. ПУСТОВГАР, канд. техн. наук, научный руководитель Научно-исследовательского института «Строительных материалов и технологий» (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ, А.Ю. АБРАМОВА, заведующий Научно-исследовательской и испытательной лабораторией «Физикохимического анализа» (НИИЛ «ФХА») НИИ СМиТ НИУ МГСУ, Н.Е. ЕРЁМИНА, лаборант Научно-исследовательской и испытательной лаборатории «Строительных композитов, растворов и бетонов» (НИИЛ «СКРиБ») НИИ СМиТ НИУ МГСУ Ключевые слова: бетон, базальтовое волокно, полипропиленовое волокно, дисперсное армирование, фибра, коррозия
Keywords: concrete, basalt fiber, polypropylene fiber, dispersed reinforcement, fiber, corrosion
В статье по результатам исследований дисперсноармированных бетонов проведен сравнительный анализ влияния различных дозировок базальтовых и полипропиленовых волокон на показатели предела прочности при сжатии и прочности на растяжение при изгибе исследованных бетонов. Рассмотрены вопросы коррозионного воздействия продуктов гидратации цемента на базальтовые, стеклянные и полимерные волокна. Выполнена оценка эффективных областей применения базальтовых и полипропиленовых волокон в дисперсноармированных бетонах.
В современном производстве строительных материалов для повышения их качества, а также улучшения ряда важных свойств активно применяется дисперсное армирование с использованием фиброволокон из различных материалов. Введение фибры в состав бетона положительно влияет на показатели предела прочности при растяжении, ударной вязкости, а также повышает трещиностойкость и износостойкость материала. Применение такого вида армирования обладает высокой экономической целесообразностью, поскольку стоимость волокон значительно ниже, чем стоимость традиционной стержневой стальной арматуры.
Армирующую фибру используют при производстве бетонов и строительных растворов, изготовлении крупноформатных стеновых блоков, гипсовых изделий, асфальтобетона и конструкций из железобетона. Наиболее эффективной областью задействования фибры являются конструкции, к которым предъявляются повышенные требования по трещиностойкости, ударной вязкости, восприятию циклических температурных и динамических нагрузок. Сегодня наиболее массовое применение армирующая фибра находит в бетонах для промышленного, гражданского и транспортного строительства. Это обусловлено тем, что при работе в условиях сжатия бетон показывает высокие характеристики, а при работе на растяжение его использование становится не столь эффективным и требует дополнительного армирования для восприятия растягивающих напряжений [1-2]. При этом армирование, как правило, выполняется при помощи стержневой арматуры, фибры или с использованием комбинированного метода, сочетающего оба компонента одновременно.
По виду материала наибольшую востребованность получили стальные, стеклянные, базальтовые и полипропиленовые волокна.
Стальные волокна применяются в том случае, когда необходимо обеспечить высокую прочность при изгибе, ударную вязкость и морозостойкость бетона. Данный вид волокон характеризуется высокой долговечностью и износостойкостью, а также большим удельным весом. К недостаткам относят высокую стоимость и низкую коррозионную стойкость в атмосферных условиях и агрессивных кислых средах.
Одним из главных недостатков стеклянного фиброволокна является его низкая химическая стойкость к коррозии в щелочных средах. Поэтому стекло-фиброволокно при использовании обрабатывают специальными полимерными аппретами, способными связывать щелочь.
Базальтовая фибра обладает хорошими физическими и химическими свойствами, а также адгезией к металлам, эпоксидным смолам и клеям [3]. Цементный камень и базальтовая фибра имеют один коэффициент температурного расширения и высокую адгезию, поэтому такие волокна не требуют дополнительных изменений в конфигурации в отличие от металлических [4].
Рис 3. Базальтовая фибра
На сегодняшний день полипропиленовая фибра является самой распространенной фиброй, используемой в производстве бетонов. На основании проведенных исследований при введении данного вида фиброволокна в состав смеси мелкозернистого бетона в количествах 1% и 2% по массе снижается водоотделение, а также повышается стойкость к трещинообразованию и ударному воздействию [5].
Основные характеристики рассмотренных фиброволокон представлены на рис. 1-6 и в табл. 1.
В рамках данной статьи рассмотрено армирование с использованием базальтовой, стеклянной и полипропиленовой фибры.
Применение фибры в составе бетонов положительно влияет на работу бетонной конструкции. При ее правильном распределении в бетоне можно в значительной мере улучшить физико-механические свойства [6], в том числе улучшить работу бетонных конструкций в условиях воздействия изгибающих нагрузок [7]. Эффект в зависимости от вида распределения фибры в бетоне может изменяться в существенных пределах (табл. 2), а при неравномерном распределении и комковании может быть отрицательным.
Различные виды фибры могут по-разному распределяться в бетонной матрице, поскольку большое влияние оказывает не только технологическое оборудование, используемое для приготовления бетонной смеси, но и длина, а также материал фибры [8]. Отношение длины волокна к его диаметру влияет на величину сцепления и эффективность работы дисперсного волокна в бетонной смеси [9]. Высокие значения отношения говорят об ухудшении условий приготовления бетонов, так как возникает трудоемкость в процессе перемешивания.
Читайте также: Коррозионная стойкость базальтовой и полипропиленовой фибры
