К ВОПРОСУ О ПРОЕКТИРОВАНИИ СОСТАВА СТЕКЛОФИБРОБЕТОНА

Стеклофибробетон – это разновидность фибробетона и изготавливается из мелкозернистого бетона и армирующих его отрезков стекловолокна, равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей (зон). Мелкозернистый бетон выполняет роль бетона-матрицы. Армирующие отрезки стекловолокна являются фибрами.

Совместность работы бетона и фибр обеспечивается за счет сцепления по границе раздела их фаз; в результате чего в работе задействуется огромная площадь перекрытия бетона и фибр.

Стеклофибробетон (СФБ) применяется в тонкостенных элементах и конструкциях зданий и сооружений, для которых существенно важным является: снижение собственного веса а также повышение архитектурной выразительности и экологической чистоты.

СФБ, по своей сути, не имеет аналогов в строительстве, его отличительные особенности: повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость, морозостойкость и атмосферостойкость; возможность использования более эффективных конструктивных решений, чем при обычном армировании, например, применение тонкостенных конструкций; возможность снижения или полного исключения расхода стальной арматуры; снижение трудозатрат и энергозатрат на арматурные работы;

СФБ-элементы с фибровым армированием рекомендуется применять в конструкциях, работающих: преимущественно на ударные нагрузки, истирание, продавливание и атмосферные воздействия; на сжатие при эксцентриситетах приложения продольной силы; на изгиб при соблюдении условий, исключающих их хрупкое разрушение.

Цель работы заключается в исследовании алгоритма подбора состава бетона для дальнейшего численного эксперимента подбора состава бетона для сопоставления количественного состава бетона и стеклофибробетона.

Актуальность исследования определяется активным ростом объемов бетонного строительства и возрастающего интереса строителей и потребителей к изделиям из бетона и стеклофибробетона. Кроме того неоднозначные литературные данные по вопросу прочности этого вида бетона также обосновывают актуальность настоящей работы.

Задачи работы представлены в виде схемы, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Задачи работы

В зависимости от того, в каких целях будет использоваться изделие, изготовленное из стеклофибробетона, количественное соотношение компотнентов может сильно отличаться. Обычно в качестве компонентов для стеклофибробетона используют цемент, кварцевый песок, стекловолокно (обязательно щелочестойкое), пластификатор.

В данной работе был запроектирован состав стеклофибробетона и бетона с классическим составом. В качестве проектной марки бетона принята марка М400, в качестве класса – В30. Связующее – портландцемент. Исходные данные для проектирования: крупный заполнитель – гранитный щебень с фракцией 5…10 мм (насыпная плотность 1420 кг/м³, межзерновая пустотность щебня 0,466, плотность зерен щебня 2680 кг/м³), мелкий заполнитель – песок средней крупности с модулем крупности 2,42 и истинной плотностью 2,64 г/см³, металлическая фибра профилированная с соотношением длины к диаметру фибр 60 и расходом 90 кг/м³.

Расчет состава бетона автор статьи проводил в разработанной им в Коломенском институте (филиале) Московского политехнического университета программе расчета в среде MS Excel 2010. Основные результаты работы докладывались на студенческих научно-практических конференциях в Коломенском институте (филиале) Московского политехнического университета в 2017–2018 гг., а также в г. Воскресенске на Московском областном научно-практическом столе «Инвестиции в строительстве» в 2017 г.

На рисунке 2 приведены диаграммы расчетного состава обычного бетона и стеклофибробетона.

Рисунок 2. Состав бетона и стеклофибробетона

Из сравнения состава обычного бетона и стеклофибробетона следует, что для их приготовления использовались следующие соотношения цемента (Ц), песка (П), щебня (Щ), воды (В) и фибры (Ф):

– для обычного бетона: Ц:П:Щ:В – 1:1,1:2,5:1;

– для стеклофибробетона: Ц:П:Щ:В:Ф – 1:2:1,9:0,45:0,225.

Основные направления вопроса проектирования состава бетона на современном этапе развития строительной отрасли определяется в основном следующими факторами. Главными приоритетами заводов сборного железобетона являются повышение производительности технологических линий за счет ускорения твердения бетона при одновременном снижении энергозатрат при производстве бетонных и железобетонных изделий. Наиболее эффективным способом, ускоряющим процессы гидратации портландцемента и твердение бетона, считается индивидуальное воздействие теплового поля с повышением температуры от 20 до 80...90 °С в тепловых агрегатах (камерах) через различные тепло- носители: пар, паровоздушную или парогазовую среду (с чередованием воздействия пара и продуктов сгорания газа), причем в средах: с обычным или избыточным давлением; с переменной или регулируемой влажностью пара и, наконец в печах аэродинамического подогрева [1]. Кроме того, известно, что современное строительное материаловедение немыслимо без развития теории и практики проектирования состава композиционных материалов, путем использования различных добавок к составу бетона, которые существенно корригируют свойства композиции [2, 3]. Кроме того, активизируются исследования по производству строительных материалов из вторичных продуктов добывающей промышленности [4–7].

Дальнейшее развитие темы будет направлено на изыскания в направлении создания программного комплекса для проектирования состава стеклофибробетона.

Список литературы:

1. Усов Б.А., Окольникова Г.Э. Химические добавки в технологии сборного железобетона // Экология и строительство. 2015. № 4. С. 7−14.
2. Чикин А.В. Технология повышения долговечности бетона с современными добавками // Экология и строительство. 2015. № 3. С. 8−13.
3. Акимов С.Ю. Технология сухих строительных смесей на кварцсодержащих цементах с химическими добавками // Экология и строительство. 2015. № 2. С. 8−12.
4. Ильин А.П., Кочетков С.П., Брыль С.В., Рухлин Г.В. Проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов // Экология и строительство. 2016. № 4. С. 21–29.
5. Кочетков С.П., Брыль С.В. Основные экологические аспекты комплексной переработки природного фосфатного сырья утеплителей в строительстве // Экология и строительство. 2016. № 2. С. 9−17.
6. Усов Б.А., Окольникова Г.Э., Акимов С.Ю. К вопросу состояния инновационных направлений развития производства строительных материалов из отходов промышленности // Экология и строительство. 2017. № 1. С. 14–25.
7. Кочетков С. П., Брыль С. В. Смирнов Н. Н., Рухлина Н.И., Рухлин Г.В. Методы кондиционирования техногенного сырья, используемого для получения вяжущих // Экология и строительство. 2017. № 2. С. 16–24.