+375 /17/ 291 88 22
+375 /29/ 121 09 91
на главную о компании новости и статьи контакты отправить запрос






Технология изготовления и применения сталефибробетонных конструкций с фиброй «Харекс» Курганского завода ММК


ЧАСТЬ 1

МОСКВА 1995 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1. ФИЗИЧЕСКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СТАЛЕФИБРОБЕТОНА …………………………………………………………………………. 6

1.1 Прочность при сжатии ……………………………………………………………………….. 7

1.2 Прочность при растяжении ………………………………………………………………….. 7

1.3 Прочность при изгибе ………………………………………………………………………... 8

1.4 Трещиностойкость ……………………………………………………………………………. 8

1.5 Ударная прочность …………………………………………………………………………… 9

1.6 Деформации ползучести …………………………………………………………………….. 10

1.7 Морозостойкость …………………………………………………………………………….. 12

1.8 Износостойкость ……………………………………………………………………………... 13

1.9 Коррозийная стойкость ……………………………………………………………………… 14

1.10 Сводная таблица физико-механических свойств

сталефибробетона …………………………………………………………………….. 16

2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ………………… 18

3. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ

СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ………………………………………………… 23

3.1 Дорожные и аэродромные покрытия ………………………………………………………... 23

3.2 Отделки тоннелей …………………………………………………………………………….. 24

3.3 Берегозащитные сооружения ………………………………………………………………… 26

3.4 Другие конструкции, ремонтные работы …………………………………………………… 27

3.5 Отечественный опыт применения сталефибробетона ……………………………………… 28

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

СТАЛЕФИБРОБЕТОНА НА ОСНОВЕ ФИБРЫ «ХАРЕКС»

КУРГАНСКОГО ЗАВОДА ММК ………………………………………………………………. 31

4.1 Состав бетонной матрицы и характеристика образов ……………………………………… 31

4.2 Испытания образов и их результаты ………………………………………………………… 32

5. ВОЗМОЖНАЯ НОМЕНКЛАТУРА ЭФФЕКТИВНЫХ

СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ФИБРОЙ

«ФАРЕКС» (НА ОСНОВЕ ОПЫТА ФРГ) ……………………………………………………… 38

5.1 Ремонтные работы мест стоянок самолетов в

Аэропорту г. Франкфурт ……………………………………………………………………... 38

5.2 Полы промышленных зданий ……………………………………………………………….. 40

5.3 Бетонные дороги для Бундесвера …………………………………………………………… 41

5.4 Фибронабрызгбетонная обделка тоннелей....………………………………………………. 42

5.5 Железобетонные колонны с применением фибробетона …………………………………. 44

5.6 Ремонт обделки тоннелей …………………………………………………………………… 45

5.7 Сводная таблица номенклатуры сталефибробетонных конструкций с фиброй « Харекс»,

Возведенных в ФРГ …………………………………………………………………….…… 47

6. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ С ФИБРОЙ « ХАРЕКС», С ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИМ

ОБОСНОВАНИЕМ …………………………………………………………………….……….. 51

6.1 Общие положения ..………………………………………………………………….………. 51

6.2 Сваи с применением сталефибробетона……………………………………………………. 52

6.3 Сталефибробетонный пункт………………………………………………………………… 60

6.4 Плиты дорожных и аэродромных покрытий……………………………………………… 62

6.5 Волноотбойные стены, буны………………………………………………………………. 68

6.6 Плиты железнодорожных переездов………………………………………………………. 72

6.7 Обделки тоннелей метрополитенов………………………………………………………... 74

6.7.1 Сборная обделка……………………………………………………………………… 75

6.7.2 Набрызгбетонная обделка……………………………………………………………. 81

6.7.3 Монолитная обделка…………………………………………………………………. 84

7. ВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ФИБРОЙ «ХАРЕКС»……………………. 87

8. ПОРЯДОК ВВЕДЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ С ФИБРОЙ «ХАРЕКС» В ПРАКТИКУ СТРОИТЕЛЬСТВА………………………………………………………………………………. 96

8.1 Обоснование целесообразности применения сталефибробетона………………………... 96

8.2 Проектирование опытной партии конструкций…………………………………………… 96

8.3 Подготовка к изготовлению опытной партии конструкций……………………………… 97

8.4 Испытание опытных конструкции, наблюдение на опытном участке…………………... 97

8.5 Производство новых сталефибробетонных конструкций………………………………… 98

ИСПОЛЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ………………………………………………………………… 100

Приложение 1………………………………………………………………………………………….

Приложение 2………………………………………………………………………………………….

1. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СТАЛЕФИБРОБЕТОНА

Дисперсноармированным называют бетон с хаотически расположенными в нем волокнами из различных материалов: стали, стекла, базальта, полимеров, асбеста и т.п. Наибольшее распространение для дисперсного армирования бетона получили стальные волокна. Бетон со стальными волокнами называют сталефибробетоном или просто фибробетоном.

Стальная фибра для дисперсноармированного бетона изготавливается различными способами: путем рубки проволоки, резки стальных листов, фрезерования стальных заготовок (слябов), извлечения из расплава, утилизации отработанных стальных канатов. Фибры могут иметь различные поперечные сечения: круглое, овальное, прямоугольное, треугольное и т.п. и быть различной длины.

Диаметр проволоки или размер поперечного сечения фибры, как правило, не превышают 0,3-2,0мм. Длина фибры колеблется в более широких пределах, и назначается исходя из отношения l/d (l - длина, d – диаметр или наибольший линейный размер сечения).

Экспериментально установлено, что отношение l/d для дисперсноармированного бетона по условиям его изготовления не должно превышать 100.

Количество фибровой арматуры с отношением l/d ≤ 100, которое можно ввести в бетонную смесь, не превышает 2-3% по объему (160-240 кг/м3). Наиболее употребительный расход фибры 1,0-1,5% по объему (80-120 кг/м3).

При дисперсном армировании бетона эффект отдельной фибры зависит от эффекта армирования бетона отдельным стержнем: фибра за счет сцепления с бетоном воспринимает растягивающие напряжения. Чем лучше сцеплены стальные фибры с бетоном, тем выше эффект отдельной фибры. Для улучшения сцепления стальной фибры с бетоном применяют различные приемы: делают фибру периодического профиля, с изогнутыми или расплющенными концами, волнообразно изогнутую, закрученную около продольной оси, с переменным по длине сечением и т.п.

Когда всё тело бетона пронизано хаотически расположенными фибрами, эффект отдельной фибры переходит в новое качество, появляется новый композиционный материал, свойства которого существенно отличаются от свойств бетонной матрицы.

1.1. Прочность при сжатии

Многочисленные исследования показывают, что дисперсное армирование стальными волокнами мало влияет на прочность бетона при сжатий. На основе исследования сжатых призм с различной фибровой арматурой можно считать установленным, что дисперсное армирование повышает прочность при сжатий по сравнению с неармированным бетоном на 10-30%. Установлено также, что чем меньше диаметр фибры, тем ее эффективность выше.

1.2. Прочность при растяжении

Основной задачей фибрового армирования бетона является повышение сопротивления материала растяжению. Упрочнение бетонной матрицы фибровой арматурой повышает ее прочность на растяжение и позволяет сократить, а в некоторых случаях даже исключить традиционные способы армирования изделий каркасами и сетками. Увеличение сопротивления напряжению при дисперсном армировании происходит потому, что до того момента, пока фибры в месте прохождения трещины не будут выдернуты или разрушены, они воспринимают растягивающие напряжения.

Проведенными исследованиями в ЦНИИСе установлено, что повышение прочности при осевом растяжений дисперсноармированного металлическими волокнами бетона достигает 200%. Установлено также, что увеличение прочности пропорционально увеличению объемного процента армирования и обратно пропорционально величине диаметра волокон. Применение профилированных волокон, значительно (до 60%), увеличивает прочность на растяжение по сравнению с гладкой проволокой.

Анализ большого количества отечественных и зарубежных данных по прочности сталефибробетона на растяжение, позволяет сделать вывод о том, что дисперсное армирование стальными фибрами повышает прочность на растяжении в 2- 2,5 раз.

Растяжение, это тот вид деформации, где применение стальных волокон наиболее эффективно. Это особенно заметно если вспомнить, что повышение прочности бетона на сжатие на одну марку (100кг\см2) увеличивает прочность его на растяжений всего лишь на 2- 3 кг\см2.

1.3. Прочность при изгибе.

Влияние дисперсного армирования на прочность бетона при изгибе устанавливалось многочисленными экспериментальными исследованиями.

По экспериментальным данным, полученными в ЦНИИСе максимальное увеличение прочности при изгибе образцов из мелкозернистого бетона с дисперсной стальной арматурой получено до 400%. Использовали волокна диаметром 0,2мм при длине 40мм и объемом коэффициента армирования М = 3%.

По данным ЛатНИИ увеличение прочности достигало даже 500%. Отмечалось, что рост прочности находится в прямо пропорциональной зависимости от процента армирования и обратно пропорционален диаметру волокон.

Исследования ЛИИЖТа и Главленинградстроя на поперечный изгиб балок установлено, что с увеличением прочности бетона сталефибробетонных балок возрастает момент образования трещин, уменьшается прогиб, однако разрушающий момент растет мало. Так при увеличении прочности бетона в 2,2 раза разрушающий момент возрос только в 1,5 раза.

Заметное влияние на прочность оказывает отношение длины фибры к диаметру l/d. Так при l/d = 42 прочность была в 1,55 раза ниже, чем в балках с l/d = 85.

Анализ имеющихся экспериментальных данных показывает, что результат повышения прочность сталефибробетона при изгибе в 4 и 5 раз надо считать уникальным, достижимыми лишь в лабораторных условиях при очень тонкой проволоке. При процентах армирования наиболее ходовых (1 – 2%) следует считать достижимым увеличение прочности сталефибробетоном по сравнению с обычным бетоном в 2-3 раза.

1.4. Трещиностойкость

Вопросы трещиностойкости (здесь появление трещин) в дисперсноармированным бетоне приобретают особое значение, поскольку они непосредственно связаны с улучшением работы всей несущей конструкций.

Результаты исследований трещиностойкости дисперсноармированным бетонов свидетельствуют о ее существенном увеличений для такого бетона по сравнению с обычным. По исследованиям ЦНИИСа армирование мелкозернистого бетона металлическими волокнами повышает его трещиностойкость до 50%.

Экспериментами, проведенными в ЛенЗНИИЭПе, установлено, что нагрузка в момент образования трещин в сталефибробетонных образцах в 1,5- 1,8 раз превосходит нагрузку, соответствующую пределу прочности при растяжений неармированного бетона (он совпадает с образованием трещины).

В обзоре, выполненном во ВНИИЭСМе приводятся данные многих исследований, которыми характеризуются возможные улучшения свойств бетона при введении в него свободно ориентированных стальных волокон. В частности отмечается, что ведение волокон повышает момент появления первой трещины пи изгибе по сравнению с обычным бетоном до 150%.

Эффект упрочнения бетона фибрами на стадии трещинообразования, зависит не только от объемного содержания арматуры, но и в значительной мере от величины диаметра используемых фибр.

Это положение обосновывается тем, что при увеличений количества фибр на единицу площади расчетного сечения (при соответственном увеличении диаметра фибр) их сцепление возрастает, что и приводит к повышению уровня трещиностойкости бетона.

Обобщение экспериментальных данных по трещиностойкости (появлению трещин) растянутых и изгибаемых сталефибробетонных элементов позволяет сделать вывод о том, что она увеличивается, по сравнению с неармированным бетоном до 1,5- 2 раз, причем более существенно – для изгибаемых элементов.

1.5. Ударная прочность

Дисперсное армирование существенно повышает ударную прочность бетона. Экспериментальными исследованиями ЦНИИСа выявлено, что ударная вязкость сталефибробетона оказалась выше неармированного бетона более чем в 10 раз. Установлено также, что повышение ударной вязкости находится в прямо пропорциональной зависимости от процентного содержания и длинны фибр и обратно пропорциональной от диаметра волокон.

Анализ характера трещинообразования в фиброармированном бетоне приведен в работе [ 2 ] . Испытаниям подвергались серии опытных плит из железобетона и фибробетона. Плиты размером в плане 400 х 400 мм изготавливали из мелкозернистого бетона класса В 22.5. Железобетонные плиты имели толщину 21,5 мм, фибробетоны – 17мм. Железобетонные плиты армировались сеткой из проволоки В-1 диаметром 4мм с ячейкой 180 х 180 мм с расходом стали 0,23 кг на плиту. Фибробетонная арматура была в виде отрезков низкоуглеродистой проволоки диаметром 0,8 мм, длинной 80 мм, с расходом 0,225 кг на плиту (1% по объему).

Испытания проводили на копре с массой гири 5 кг, высотой падения 1 м. Испытания показали, что плиты из фибробетона обладают более высоким уровнем трещинообразования и ударной прочности, чем железобетонные в результате более равномерного распределения энергии ударных воздействий, что связывается с особенностями структуры фибробетона.

Из других исследований по определения ударной прочности фибробетона также следует, что по сравнению с обычным неармированным бетоном он повышается в 7-12 раз, в зависимости от вида и количества фибровой арматуры.

Из анализа литературных данных, а также собственных экспериментов ЦНИИС, можно прийти к выводу, что достаточно надежно установлено, что ударная прочность сталефибробетона по сравнению с неармированным бетоном возрастает в 7-10 раз.

Следует отметить, что эта величина, оценивается по ударной вязкости, поскольку стандартами строго не установлено, что же следует понимать под прочностью бетона на удар.

1.6.Деформации ползучести

Деформации ползучести сталефибробетона изучались в одном из институтов АН Грузинской ССР [ 5 ] на образцах 70х70х280 мм, изготовленных из мелкозернистого бетона с Ц : П = 1,2 и В/Ц = 0,45. Песок кварцевый, речной, крупность до 5 мм, портландцемент марки 450.

Для армирования применялись стальные волокна диаметром 0,4 мм и длиной 40 мм с профилированной поверхностью. В готовую смесь вводили 2% фибр по объему.

Испытания длительной нагрузки проводились при трех видах деформации: сжатии, растяжении и кручении. Уровень загружения образцов был различным, чтобы выявить области линейной и нелинейной ползучести. Предельные (разрушения) напряжения для бетона и фибробетона составляли: при сжатии 31,2 и 42,5 МПа, при растяжении- 3,55 и 8,24 МПа, при кручении – 4,55 и 11,6 МПа. При каждом виде нагружения испытывались по 4 образца - близнеца как бетонных, так и сталефибробетонных. Результаты испытания приведены в таблице. 1.







Примечание: над чертой данные для бетона, под чертой – для фибробетона.

1.7. Морозостойкость

Морозостойкость фибробетона исследовалась ЛенЗНИИЭП, ЦНИИС, ЛатНИИстроительства [ 5 ] и некоторыми другими организациями. В ЛатНИИстроительстве бетонные образы армировались стальной проволокой диаметром 0,3мм c содержанием фибр 1,5 и 2,5%. Бетонные и сталефибробетонные образы подвергаются стандартным испытаниям на морозостойкость до 200 циклов замораживания и оттаивания. Результаты испытания приведены в табл.2

Таблица 2

Относительная прочность бетона и сталефибробетона

при замораживании – оттаивании



Виды испытаний


Содержание

фибр, %


Циклы замораживания
0

150


200
Растяжение при изгибе

0 1,5 2,5


1,00 1,00 1,00


0,58 0,76 0,88


0,41 0,72 1,00
Сжатие

0 1,5 2,5


1,00 1,00 1,00


0,58 0,99 0,86


0,60 0,94 0,93


Из таблицы следует, что если принять прочность образов в начале испытаний за единицу, то после 150 циклов замораживания и оттаивания она изменилась следующим образом. При изгибе для неармированных образцов она снизилась на 42%, для армированных – только на 24%. При дальнейшем увеличении числа циклов до 200 такое снижение составило соответственно 59 и 28%.

При сжатии после 150 циклов замораживания и оттаивания снижение прочности в неармированном бетоне составило 42%, дисперсно армированный бетон потерял лишь 1% прочности. Увеличение числа циклов до 200 практически не изменило это соотношение. Таким образом, введение фибровой арматуры повышает морозостойкость бетона. Если количественно такое повышение оценивать с точки зрения процента потери прочности, то при изгибе для дисперсного армированного бетона с объемом 1,5% морозостойкость была выше обычного в 1,8-2 раза.

Если же исходить из общепринятого представления, т.е. из увеличения числа циклов при потере прочности на сжатие на 15%, то в данных экспериментах сталефибробетон превосходит обычный бетон по морозостойкости в несколько раз.

По опытам, проведения в ЦНИИСе, эффект получился значительно меньше. Наличие в бетоне стальных волокон повышало его морозостойкость всего на 15-20%.

По данным Американского института бетона [ 5 ] содержание стальных волокон в объеме 45-59 кг/м3 (0,56-0,74% по объему) не влияет на морозостойкость сталефибробетона и оно зависит лишь (как и в бетоне) от объема вовлеченного воздуха. Поэтому для сталефибробетона в суровых условиях рекомендуется содержание воздуха иметь более 8%. При таких противоречивых данных прогноз морозостойкости сталефибробетона должно быть достаточно осторожным. По смыслу дисперсного армирования морозостойкость сталефибробетона должна повышаться вследствие того, что при попеременном замораживании и оттаивании стальные волокна будут препятствовать образованию микротрещин, а следовательно и снижению прочности бетона, чего нет в обычном неармированном бетоне.

Исходя из экспериментальных данных, пока можно считать установленным, что морозостойкость сталефибробетона повышается в зависимости от процента армирования примерно на 10-30%.

1.8. Износостойкость

В ЦНИИСе были проведены исследования износостойкости бетонов, армированных стальной фиброй. Результаты исследований показали, что дисперсное армирование песчаного бетона повышает его сопротивление истиранию.

С увеличением объемного процента армирования эффект сопротивления истиранию возрастает на 30- 45% по сравнению с бетоном без дисперсного армирования. Как показали исследования, этот вывод относится как к бетону без применения добавок СДБ-СНВ, так и к бетону с применением таких добавок.

Есть (хотя и очень мало) и другие исследования по износостойкости сталефибробетона. Обобщая их можно считать, что армирование бетона стальными волокнами повышает его износостойкость на 30-50%.

1.9. Коррозионная стойкость

В 1977 г. в ЦНИИСе [6] провели специальные опыты по изучению коррозийной стойкости сталефибробетона. Если изготовлены 3 серии образцов по 16 шт. в серии размером 25х25х250 мм. Бетон мелкозернистый, состава I: 2,55, цемент Белгородского завода марки 400, водоцементное отношение (В/Ц) принималось равным 0,5. Армирование осуществлялось отрезками стальной проволоки диаметром 0,4 мм и длиной 20 мм. Процент армирования составил: 0, 1, 3 (т.е. 0,80 и 240 кг\м3). В качестве агрессивной среды для половины образцов использовали 5% раствор NaСе, а для другой половины – морскую воду трехкратной концентрации.

После достижения 28- дневного возраста образцы на 12 ч. погружали в пресную воду, затем 24 часа насыщали в одном из растворов и затем высушивали в течении 48 часов при t =200С и влажности 70%. Такое циклическое воздействие проводили в течении года. В возрасте 28 суток и через I год циклических воздействии образцы испытывались на изгиб. Было установлено, что прочность дисперсноармированного бетона, который находится в морской воде трехкратной концентрации практически не изменилась, а прочность фибробетона в растворе NaСе при 3% армирования даже возросла на 30%. Стальные волокна в месте излома образцов не были подвергнуты коррозии, хотя на поверхности образцов были ржавые пятна.

В университете г. Абердин (Великобритания) [7] исследовали свойства сталефибробетона на предмет его пригодности для морских сооружении. Исследовалась смесь состава I:I,5:0,86 (Ц:П:Щ), В/Ц = 0,4, Ц = 590кг\м3. Типы волокон были различными: МЕ – из расплава нержавеющей стали, М- из обычной низкоуглеродистой стали, СR – из оцинкованной проволоки. Волокна МЕ и CR имели деформированные концы.

Испытания проводились на образцах - призмах размером 100х100х500 мм. Часть образцов находилась в камере с попеременными увлажнением и высушиванием, имитирующим приливную зону, вторая часть устанавливалась на Абердинском побережье в приливной зоне. Образцы испытывались через 154, 304, 1250 и 2250 суток в камере и в возрасте 95, 160, 610 и 1035 суток на побережье.

Было установлено, что прочность при сжатии сталефибробетона волокнами в возрасте 1250 суток была на 25- 30% выше, чем для обычного бетона, а в возрасте 700 суток – на 25- 45%.

Волокна из нержавеющей стали не подвергались коррозии, и на поверхности образцов не было ржавых пятен. Волокна из малоуглеродистой стали на поверхности образцов начинали ржаветь сразу, а проникновение ржавчины вглубь образца начиналось лишь после 150 циклов, хотя и было незначительным к концу испытании.

Д. Эджингтон и другие[8] в обзорной работе по сталефибробетону отмечают: «При испытании на долговечность образцы из армированного и обычного бетона подвергали воздействию различных погодных условии в течение трех лет. Кроме пятен ржавчины на лицевых поверхностях на образцах не заметили других дефектов».

Джонстон С.Д. [9] в статье по применению сталефибробетона в строительстве отмечают его высокую эффективность для гидротехнических сооружении (водоливы, водоводы, водобойные колодца): « Основная причина применения сталефибробетона в этих сооружениях – его повышенная стойкость к кавитации и коррозионная стойкость при воздействии интенсивного потока воды».

В работе[10] отмечается, что в США в 1972 г. в бухте Гутбольдта в Калифорнии из 42- тонных сталефибробетонных тетраподов была сооружена берегозащитная дамба. Ее обследование в 1980 г. (т.е. через 8 лет) показало, что тетраподы находятся в хорошем состоянии, тогда как изготовленные одновременно с ними тетраподы с обычной стержневой арматурой разрушились. В этой же работе указывается: «Обследование берегозащитных сооружении на побережье Австралии, изготовленных из сталефибробетона и установленных более 10 лет назад, показало, что процесс коррозии их почти не затронул. Это связано с тем, что отрезки стальной проволоки в теле бетона не соприкасаются друг с другом и не создают условии для протекания реакции».

В Сиднее (Австралия) в приливной зоне реки Парамант [11] был поставлен эксперимент по оценке влияния коррозии на прочность сталефибробетона в морской воде. Образцы располагались в реке вертикально, таким образом, что их верхние концы находились на воздухе, а нижние в воде. Средняя часть образцов подвергалась воздействию приливного цикла.

Образцы извлекались из реки, разрезались на отдельные части в виде балочек сечением 100х100 мм и испытывались на изгиб через 2,5, 5, 10 и 20 лет. Средняя прочность сталефибробетона на растяжение при изгибе в балках при соответствующих возрастах составили: 11,4, 12,6, 11,3 и 11,7 МПа, т.е. за 20 лет падение прочности балок не наблюдалось.

Глубина карбонизации от атмосферных воздействии через 20 лет в верхней части балки составили 1мм, в нижней части от воздействия морской воды – до 3,5 мм. Фибры коррозировали только в карбонизированном слое. В статье приводятся фотографии сечении сталефибробетонных балок с указанием о том, что после 20 лет их нахождения в морской воде стальная фибра и бетонная матрица находятся в хорошем состоянии.

Таким образом, на основе лабораторных и натурных длительных исследовании можно сделать вывод о том, что сталефибробетон достаточно устойчив к коррозии в агрессивных средах и является долговечным материалом. По устойчивости к коррозии он имеет несомненные преимущества по сравнению с традиционными железобетонными конструкциями.

1.10 Сводная таблица физико-механических свойств сталефибробетона

В заключение раздела I предоставим сводную таблицу физико-механических свойств сталефибробетона. Она дает наглядное представление о положительных качествах этого метала.

Таблица 3

Обобщенные физико-механические свойства

Сталефибробетона

ХарактеристикаУвеличение (уменьшение) по сравнению с неармированным бетоном
1

2
Прочность:
При сжатии

1,1-1,3
При осевом растяжении

2-2,5
Растяжение при изгибе

2-3
При ударе (ударная вязкость)

8-10


2


Трещиностойкость


1,5-2


Морозостойкость


1,1-1,3


Износостойкость


1,3-1,5


Ползучесть


1,65 (уменьшение)


Коррозийная стойкость


Выше обычных железобетонных конструкций


2. Технология изготовления фибробетонных

конструкций

Технологический процесс изготовления конструкции из сталефибробетона мало отличаются от изготовления конструкций железобетона. Разница может быть лишь в том, что в сталефибробетонных конструкциях иногда отсутствует армированный каркас. В остальном операции те же: укладка в форму фибробетонной смеси, её уплотнение, при необходимости тепловая обработка, распалубка и выдерживание изделия.

Наиболее существенное отличие в технологии состоит в приготовлении фибробетонной смеси. Такая смесь изготовляется в обычном бетоносмесителе, лучше в бетоносмесителе принудительного действия. Сложность процесса изготовления смеси заключается в введении в нее стальных фибр. Дело в том, что при наиболее употребительных приемах фибры (80- 120 кг\м3 бетона) и отношение длины к диаметру до 100 при ее перемешивании в бетоне могут образовываться комки или как их называют «ежи» диаметром до 10 см. Очевидно, что такие образования не дают возможность получить фибробетон с однородными по всему объему свойствами. Кроме того, на определенный объем бетона должен дозироваться и определенный вес фибры. Иначе говоря, при приготовлении фибробетона в заводских условиях для изготовления сборных конструкции или товарного фибробетона в технологическом процессе возникают две дополнительные операции: дозировка фибры способ ее введения в смесь, который исключал бы комкование.

Дозировка фибры может осуществляться либо с помощью дозатора, фиксирующего вес фибры на 1 замес, либо с помощью небольшой компактной тары, с фиксированным весом фибры (например, 10- 20 кг).

Введение фибры в бетонную смесь может осуществляться несколькими способами:

а) сначала в смесителе перемешивают песок с крупным заполнителем, затем постепенно вводят требуемое количество фибры, продолжая перемешивание. После этого в смеситель вводят цемент и воду и снова перемешивают смесь до равномерного распределения всех компонентов;

б) вначале приготавливают бетонную смесь, затем в нее постепенно вводят фибру, продолжая перемешивание до ее равномерного распределения в смеси;

в) фибра вводится в готовую бетонную смесь в процессе ее укладки в форму (равномерно по объему или послойно в зависимости от способа укладки и вида конструкции).

При возведении фибронабрызгбетонной крепи обделок тоннелей сухим способом, фибра подается в бетоносмеситель в сухую смесь, перемешивается с ней и смоченная водой на выходе из сопла наносится на свод и стены тоннеля. При мокром способе фибронабрызгбетонирования фибра вводится, как правило, в бетоносмеситель, либо в сопло-смеситель, предназначенное для подачи фибры в поток движущейся бетонной смеси.

Поскольку комки или «ежи» образуются и до введения фибры в смесь, были разработаны специальные устройства - диспергаторы, которые разбивают уже образовавшиеся «ежи» и обеспечивают постепенное введение фибры в бетонную смесь. Диспергаторы разработаны в различных конструктивных вариантах. Наиболее известный из них – «беличье колесо». Это барабан, расположенный над смесителем, в который помещается навеска фибры. Вращаясь, барабан обеспечивает равномерное поступление фибры в смеситель за счет центробежной силы. Имеются и другие конструкции диспергаторов, например, в виде вибросита или комбинации «беличьего колеса» с эжекторным устройством и т.п.

Есть и другие способы избежать образования «ежей» при введении фибры. Так, бельгийская фирма «Бекарт» склеивает фибру в специальные пакеты с помощью водорастворимого клея. Попадая в бетоносмеситель пакеты рассыпаются на отдельные фибры (клей растворяется в воде) и они равномерно распределяются по объему смеси.

Фибра «Харекс», получаемая из слябов путем фрезерования, благодаря своей форме (пластинка с деформированными концами) практически не образует «ежей» и не требует каких- либо приспособлении типа диспергаторов для ее введения в бетонную смесь. Это следует из опыта применения фибры «Харекс» в ФРГ: при ремонте аэродромного покрытия в аэропорту г. Франкфурта [19] , изготовление фибробетонных полов при строительстве завода компрессоров в г. Хернс [20], при строительстве фибробетонных дорог для Бундесвера [21], при сооружении обделки тоннеля близ г. Коблец [22] и на других объектах. Во всех случаях дозировка фибры осуществлялась с помощью упаковок по 20 кг, а равномерное ее распределение в бетоносмесителе производилось с помощью перемешивания без каких-либо дополнительных приспособлений.

Удобоукладываемость фибробетона обычно достигается либо за счет увеличения водоцементного отношения, либо (что чаще имеет место на практике) за счет применения суперпластификатора. Осадка конуса смеси зависит от характера работ: при перекачке смеси бетононасосом для полов промздания она составляет 10- 12 см., при уплотнений на вибростоле - 2- 3 см.

Существенное влияние на процесс приготовления фибробетонной смеси оказывает крупный заполнитель. Его содержание в фибробетоне рекомендуется ограничивать 20- 25% по объему при максимальном размере не более 1\2- 1\3 длины фибры. Увеличение количества крупного заполнителя или его размеров (по отношению к длине фибры) приводит к снижению прочностных свойств сталефибробетона.

3. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ

СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Улучшение свойств нового композиционного материала – сталефибробетона обусловили широкий интерес к его применению за рубежом. К настоящему времени в число производителей сталефибробетонных конструкций входит более 15 стран мира, в том числе США, Япония, Канада, ФРГ, Великобритания, Норвегия, Австрия, Новая Зеландия и другие.

В Японии уже в 1981 г. количество использованной стальной фибры составило около 3000 т, из которых 2500 т было изготовлено из углеродистой стали и 500 – из нержавеющей [12].

За рубежом сложились три основных направления, в которых сталефибробетон использовался в промышленных объемах: это дорожные и аэродромные покрытия, набрызг-бетонные и монолитные обделки тоннелей, берегозащитные и причальные сооружения. Достаточно широко сталефибробетон применяется для выполнения ремонтных работ (обделки тоннелей, мосты, плотины и др.), сооружение полов промзданий, а также тонкостенных несущих конструкций.

3.1 Дорожные и аэродромные покрытия

Дорожные покрытия из сталефибробетона были уложены в США (штат Мичиган, Айова, Миннесота). Процент армирования по объему составлял 0,8- 1,5 (65- 120 кг\ м3), длина покрытии достигла 8 км.

В штате Техас (США) построена площадка для танков площадью 22,5 тыс. м .Слой фибробетона толщиной 102 мм был армирован стальной проволокой диаметром 0,25 и длиной 12,7 мм (1,5% по объему- 120кг\ м3) и укладывался на асфальтобетонное покрытие толщиной 127 мм [13].

В Бельгии (г. Брюссель) сооружено дорожное покрытие площадью 2,5 тыс. м . Для армирования использовались фибры с загнутыми концами. В Японии наиболее крупным примером использования сталефибробетона в дорожном строительстве является покрытие дороги Куросио (национальное шоссе № 4). Объем уложенного сталефибробетона составил около 820 м3 , толщина покрытия была 250- 300 мм. Участки шириной 7,5 м и длиной до 30 м выполнялись без усадочных швов [12].

Для армированного покрытия сталефибробетон был впервые применен в международном аэропорту Тампо (США). Покрытия длиной 53 м. были сооружены на рулежных дорожках. Их толщина составила 102 и 152 мм. Бетонировали покрытия бетоноукладчиком, применяя скользящую опалубку. Аналогичное покрытие площадью 500 м2 было построено на взлетной полосе аэропорта Репидс (США). При его устройстве применяли отрезки стальной проволоки диаметром 0,41 и 0,63мм, длинной соответственно 25,4 и 63,5 мм.

Самая большая в мире стоянка для самолетов с покрытием из сталефибробетона сооружена в аэропорту Мак-Каррен в г. Лас-Вегас (США). Его площадь составляет 7,3тыс.м2. Стоянка предназначена для самолетов массой 350т. Подобные стоянки сооружаются и в других аэропортах США.

Пример применения сталефибробетона для изготовления дорожных и аэродромных покрытий в монолитном или сборном варианте имеются в Великобритании, Индии и других странах. Армирование стальным волокном дорожных и аэродромных покрытий по мнению зарубежных специалистов позволяет снизить их толщину на 30-50%, увеличить срок службы и сократить затраты на их ремонт.

продолжение следует........




Если вы хотите купить технология изготовления и применения сталефибробетонных конструкций с фиброй «Харекс» Курганского завода ММК , вы можете:

Ещё из раздела статьи

    Стальная фибра в изготовлении полов для промышленных зданий Основы расчета Рекомендации по устройству полов на основе информации от немецкой фирмы Харекс Cодержание 1. Промышленные полы 1.1 Почему бетон со стальной фиброй? 1.2 Технология стальной ...
    подробнее
      5.3 Испытание плит во Франции В 1992 году в университете Роберта Шумана в Страсбурге по поручению ВУЛКАН ХАРЕКС проводилась следующая испытательная программа. Рецептура бетона и ход испытаний Бетон был составлен из доступных в регионе Страсбург ...
      подробнее
      • производитель: ROCLAND
      PLACEO КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ СИСТЕМЫ ИНДЮРИТ INDURIT Глава I - ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ИНДЮРИТ · Введение · Материалы · Расфасовка · Изготовление 1..1. Компонент А 1..2. Компонент Б 1..3. Компонент В 1..4. ...
      подробнее
      Быстрый переход к разделам → затирочные машины | распылители опрыскиватели GLORIA | алмазные диски по бетону
      © 2009-2019
      Яндекс.Метрика
      БАУ МАКСИМА
      Республика Беларусь, 220024, Минский р-н, п/у Колядичи, ул. Бабушкина, д. 76, к. 178
      +375 (17) 291 09 91
      +375 (17) 291 88 22
      +375 (29) 121 09 91 (viber. whatsApp. telegram)
      instagram: @baumaksima
                                        
      baumaxima.by

      Сайт работает на платформе Nestorclub.com