Author: zonemeat 16.04.2018 0 Comments

Посилення і відновлення залізобетонних армованих конструкцій із застосуванням прогресивних композиційних матеріалів в даний час набуває широкого поширення. Це обумовлено наявністю у даних матеріалів таких переважних властивостей, як легкість, висока міцність, корозійна стійкість, простота виробництва .

Зростає необхідність розробки композицій для нових інфраструктурних систем, що дозволить вести більш тривалу експлуатацію і вносити менші витрати на ремонт. В цілому, залізобетонні конструкції потребують підсилення через їх пошкодження, наприклад внаслідок корозії арматури, а також недоліків і помилок в проектуванні і конструюванні, змін у функціональному призначенні або навантаженні, або недотримання будівельних норм і правил.

Сфера використання залізобетонних конструкцій в Україні зараз дуже широка. У той же час багато споруд змінюють своє функціональне призначення . Це призводить до необхідності проводити і проектувати більш економічні, легкі, надійні і довговічні конструкції. Збільшуються перекриваються прольоти, висота будівель і споруд і традиційні матеріали не в змозі вирішити весь комплекс поставлених завдань. Використання композиційних матеріалів в змозі вирішити дані проблеми. З’ясувалося, що серед них є такі, які мають широкий спектр застосування: це в першу чергу полімери, армовані волокнами, серед яких найбільш поширені вуглецеві волокна і скловолокно.

Сьогодні скляне волокно використовується не тільки для виробництва широко відомого склопластику, а й знаходить застосування в інших технологічних процесах, продуктом одного з яких є скло-фібра. Рубане на вузькі смуги скловолокно для армування називається фіброю. Воно має високу межу міцності і високий модуль пружності, що робить можливим його ефективне використання для армування бетону і інших цементних розчинів. Завдяки спеціальному просоченню волокно стає стійким до лужного середовища. Це властивість дозволяє протистояти інтенсивної лужному середовищі, яка утворюється при гідратації портландцементу. У процесі перемішування розчину додана фібра не розчиняється, а розпадається на окремі волокна і стає абсолютно не помітною в виробі. Щільність скловолокна близька до щільності бетону, тому воно не випадає в осад і не спливає на поверхню, а рівномірно розподіляється по всьому об’єму суміші.

Якщо при усадці або в результаті навантаження в конструкції виникає тріщина, то вся напруга розтягу передається на волокно, і завдяки високій межі міцності, воно не розривається. Це запобігає розкриттю тріщин, а завдяки високій поздовжньої пружності, тріщини зовсім не виникають, так як волокна приймають напругу розтягу на себе і гідно її витримують. При оптимальному введенні фібри в суміш мільйони рівномірно розподілених волокон забезпечують ефективне армування і спроби утворення всіх тріщин зупиняються цими волокнами. Застосування цієї технології також підвищує якість поверхні виробу, його еластичність, ударостійкість, опір при стисненні і терті.

Незважаючи на відносно високу вартість лугостійкого скловолокна, застосування склофібробетона в конструкціях є ефективним через малі витрати на нього (3-8% скловолокна за обсягом), малих поперечних перерізів елементів (товщина склофібробетона обшивки – 6-30 мм), зниження трудомісткості за рахунок відсутності арматурних робіт і початкових витрат на арматурне господарство.

Використання скляних волокон для армування бетону обумовлюється, в першу чергу, високою механічною міцністю і високим модулем пружності. Міцність скляних волокон перевищує міцність природних і більшості синтетичних волокон. Елементарні скляні волокна діаметром 8-10 мкм по міцності відповідають високовуглецевому холоднотягнутому дроті, а по об’ємній вазі – в 3,5 рази легше його. Модуль пружності скловолокна нижче, ніж у сталі, але приблизно вдвічі вище модуля пружності бетону. Скляні волокна володіють ідеально пружними властивостями, тобто межа пропорційності збігається з межею міцності.

Коефіцієнт лінійного розширення бетону і скловолокна близькі один до одного, тому подібні матеріали не виявляють ТЕРМОПРУЖНОЇ  несумісності.

Виготовлені скловолокна діаметром 5-10 мкм мають межу міцності яка при розтягуванні складає 1000-4000 МПа. Тонкі волокна мають малу міцність на вигин і розрив. Тому замість окремих волокон застосовують пучки (Ровінги) з 100-200 тонких волокон, об’єднаних слабким склеюючим полімером. Умовний діаметр пучка – 0,5-1,5 мм. Спільна робота з цементним каменем забезпечується тільки за рахунок механічного зчеплення. Скловолокно надходить у вигляді рулонного мату або пасма, які рубаються на відрізки або у вигляді попередньо заготовленої січки. Довжина фібри повинна бути в межах 100-150 діаметрів волокна. Відсоток армування скловолокном зазвичай становить 3-7% за вагою .

Схема міцності бетону, армованого скловолокном

 

Для армування бетону зазвичай використовується алюмоборосілікатне (безлужне), або лугостійке скловолокно. Звичайне алюмоборосілікатне скло швидко корозує в лужному середовищі твердіючого портландцементу, що утворюється в результаті гідратації кальцію, і при тривалій його дії повністю руйнується. Алюмоборосілікатне скло застосовується для армування бетону на основі глиноземистого цементу, тому що середовище його твердіння характеризується більш низькою лужністю в порівнянні з портландцементами і відповідно меншою агресивністю до скляних волокон. Алюмоборосілікатне скловолокно також використовують для армування виробів на основі гіпсу.

Для підвищення корозійної стійкості скловолоконної арматури в ряді випадків застосовують спеціальні покриття. Однак поряд з позитивними результатами при цьому спостерігається підвищення вартості та ускладнення вартості технології виготовлення склофібробетонних виробів. Застосування алюмоборосилікатного скловолокна можливе при використанні спеціальних добавок для зниження вмісту лугу в середовищі бетону, що твердіє. Французька фірма «L’Industrielle de Préfabrication» пропонує вводити в Склофібробетон спеціальну добавку, що знижує луг, що виникає при твердінні портландцементу.

Лугостійка скловолокно під назвою Cem-FIL розроблено фірмою «Pilkington Brothers Ltd.» (Великобританія). Технологією виробництва займаються фірми «Pilkington Brothers Ltd.», «Heiefel Bergen Cernent» (Німеччина), «Asahi Glass» (Японія) та інші.

У Росії Лугостійка скло стали виробляти з 1980 р під маркою Щ-15ЖТ (ТУ 21-38-177-80). В даний час Державним інститутом скла розроблено цементостійке скловолокно СЦ-6, що володіє підвищеною лугостійкісттю (ТУ 21-38-233-87).

Скляні волокна дозволяють отримувати композиції з високою межею міцності на розрив і ударною міцністю, але спостерігається деяке зменшення міцності в часі, причому ступінь його зміни залежить від умов твердіння.

Падіння міцності в часі виникає завдяки хімічним процесам до стирання волокон кристалами гідроксиду кальцію при безперервній гідратації цементу в умовах вологості. У сухих атмосферних умовах зниження міцністних властивостей портікає досить повільно, тоді як у вологих умовах міцність зменшується швидше.

Накопичено великий досвід застосування стеклофібробетона в будівництві. Склофібробетон за кордоном застосовується для виготовлення елементів архітектурного оформлення фасадів, облицювання, огорож лоджій, балконів, еркерів. З склофібробетона виготовляють навісні стінові панелі, перегородки, елементи підпірних стін, незнімної опалубки, малі архітектурні форми, сантехкабіни, венткороба, сміттєпроводи, віконні рами, підвіконні плити, квіткарки і т.д.

Висока зносостійкість і ударна міцність дозволяють використовувати склофібробетон для дорожніх і аеродромних покриттів. Низька водопроникність дає можливість застосовувати його в покрівлі, для гідроізоляції басейнів, облицювання каналів, виробництва труб, жолобів, а також для виготовлення корпусів човнів і невеликих суден.

Високі декоративні якості стеклофібробетона використовуються в зовнішніх огородженнях будівель.

Навісні стінові панелі зазвичай складаються з тонких зовнішніх шарів стеклофібробетона і ефективного утеплювача між ними, або представляють собою зовнішню склофібробетонну шкаралупу, яку після монтажу заповнюють утеплювачем і закривають листом внутрішньої обшивки.

Така конструкція застосовується в США, Англії, Німеччини, Франції, Японії, Австрії, Румунії та ін. Застосування елементів з склофібробетону у всіх випадках призводить до скорочення термінів будівництва і витрат матеріалів.

Склофібробетон широко використовується для виготовлення зовнішніх стінових панелей. Прикладами їх ефективного використання є будівлі банку «Ліонський кредит» в Лондоні (Великобританія) і банку в Дейтоні (США), особняка «Аль-гари» в Саудівській Аравії, супермаркету і міського департаменту в Токіо (Японія), «Вейко-Банку» в США, будівлі «Мирного матеріалу» в Сан-Франциско (США), будівлі заводу «Fiberglass» в Ама-Рільйо (США).

У Великобританії освоєний випуск тришарових зовнішніх стінових панелей з зовнішніми шарами з стеклофібробетона і середнім теплоізоляційним шаром з ефективних утеплювачів. Зовнішні шари панелі мають товщину 100 мм, а середній – 100 мм. Максимальний розмір панелі – 4 м. Вони характеризуються високою тепло-і звукоізолюючі здатністю.

На сьогоднішній день склофібробетон впевнено займає позиції одного з найперспективніших будівельних матеріалів в усьому світі. Вже важко навіть сказати скільки будівельних об’єктів в країнах Європи і Азії, в США побудовано з використанням СФБ, за останньою статистикою він поширений більш ніж в 120 країнах. Якщо в Англії, США, Німеччині, Франції його використовують вже понад 40 років, то в арабських країнах, в П-З Азії, Новій Зеландії та Австралії, він став популярний не так давно. Але це не завадило фібробетону швидко досягти високого попиту і в цих країнах.