Широко известный и повсеместно применяемый строительный материал – бетон, известен с XIX столетия. Бетон является хрупким материалом, то есть по достижении определенной нагрузки происходит внезапное его разрушение. Добавление в бетон путем подмешивания стальной фибры резко улучшает его прочностные характеристики.
Таким образом, сталефибробетон – это бетон, дисперсно-армированный стальными волокнами – фиброй, которая и дает возможность получить новый композиционный материал, значительно отличающийся по своим физико-механическим характеристикам от бетона-матрицы.
Сталефибробетон состоит из крупного заполнителя – щебня, стальных фибр и связующего раствора. На сегодняшний день сталефибробетон – это высокоэффективный конструкционный материал, свойствами которого можно управлять в достаточно широких пределах и применять там, где это целесообразно.
Два основных класса фибры для упрочнения бетона
- фибра из полимерных материалов (обычно полипропиленовая);
- фибра металлическая (стальная).
Основные характеристики сталефибробетона
- Прочность. Прочность сталефибробетона при растяжении выше соответствующей прочности бетона-матрицы. При этом повышение прочности сталефибробетона на растяжение прямо пропорционально увеличению объемного процента содержания фибр и их длины.
- Деформативность. Деформативные свойства сталефибробетона при прочих равных условиях изменяются прямо пропорционально степени объемного насыщения и обратно пропорционально условному диаметру фибр.
- Истираемость. Исследования сталефибробетона на истираемость свидетельствуют о структурном улучшении этого материала в сравнении с неармированным бетоном. Показатель истираемости улучшается в среднем в 2 раза по сравнению с неармированным бетоном, и фибры истираются совместно с бетонной матрицей.
- Морозостойкость. Морозостойкость сталефибробетона в значительной мере зависит от сцепления фибр с бетоном. По некоторым данным при прочности сцепления равной 1, 2 и 3 МПа морозостойкость сталефибробетона повышается по отношению к исходному бетону соответственно в 1,25, 1,6 и 1,95 раза.
- Коррозионная стойкость. Экспериментальные данные показали, что при отсутствии трещин сталефибробетон не только не уступает, но и превосходит по коррозионной стойкости железобетон со стержневым армированием. Введение в бетон фибровой арматуры значительно улучшает его структуру и обеспечивает высокую коррозионную стойкость волокон. Фактором, улучшающим защитные свойства бетона при насыщении его армирующими волокнами, является образование мелкопористой структуры матрицы, что снижает глубину карбонизации в 1,5 – 2 раза по сравнению с неармированным бетоном.
- Кавитационная стойкость. Кавитационная стойкость – это специфическое свойство сталефибробетона, которое выделяет его из всех известных материалов. Эта характеристика в 2,5 раза выше, чем у неармированного или армированного другими способами бетона. Особенно она повышается при армировании стальными фибрами полимербетона.
- Огнестойкость. При испытании элементов конструкций на огнестойкость, в соответствии с требованиями норм, производится их односторонний прогрев пламенем. При этом в сталефибробетонных конструкциях фибры, кроме объемного упрочнения бетона, подвергнутого одностороннему разогреву, передают тепло от нагретой стороны к холодной, выравнивая их температуры и снижая температурные напряжения.
- Теплопроводность и энергосбережение. Теплопроводность сталефибробетона со стальной фрезерованной фиброй в среднем на 45% выше теплопроводности бетона неармированного фиброй.
Области применения сталефибробетона
- тонкостенные пространственные конструкции;
- набрызг-бетонные и монолитные обделки тоннелей;
- дорожные и аэродромные покрытия;
- производственные полы промышленных зданий;
- антивзломные конструкции банковских сейфов и хранилищ;
- сооружения, подверженные динамическим воздействиям;
- берегозащитные и причальные сооружения.
|