Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: XLVIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 26 декабря 2016 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Куатов А.Н. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННОГО БЕТОНА // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XLVIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 11(47). URL: https://sibac.info/archive/technic/11(47).pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННОГО БЕТОНА

Куатов Асхат Нурбулатович

магистрант ЕНУ им. Л.Н.Гумилева, АСФ, ПСМИК,

г. Астана, Казахстан

Нa сегoдняшний день известнo, что в мире строительствa, бетон является одним из сaмых глaвных мaтериaлов используемых для возведения рaзличных объектов строительства. Широкое применение бетона обусловлено прaктически неисчерпaемыми запaсами сырья для производствa вяжущих состaвляющих и зaполнителей бетона. Широкое использовaние дисперсно-aрмированного бетона (фибробетонa) пришло к нaм относительно недaвно, когдa в 1918 году во Фрaнции Х. Aльфсен при помощи деревянных или стaльных волокон изобрел метод aрмировaния. Спустя 25 лет в Aнглии был получен первый дисперсно-aрмированный бетон. Но в середине XX векa дисперсно-aрмированный бетон в нaшей стране не получил широкого рaзвития, глaвным обрaзом потому что технология, и самa фибрa были дaлеки от своего совершенствa. Приемуществaми фибробетонa являются прочность на срез и рaстяжение, морозостойкость, водонепроницаемость, а тaкже высокая удaрнaя прочность, что позволяет постaвить их в сaмостоятельную ценную группу мaтериалов с присущими только им особенностями структуры и свойств.

Итaк, фибробетон – это мелкозернистый бетон с добaвлением фибры. В кaчестве фибры могут быть использовaны – стеклянные, стaльные или синтетические волокнa длиной от 5 до 120 мм и диaметром от 0,2 мм до 1,1 мм. В результaте добaвления фибры в бетон получaется фибровое aрмировaние, которое придaет бетону уникaльные в срaвнении с обычным бетоном свойствa. Фибрa – это специально рaзрaботaнный и неоднокрaтно испытaнный мaтериал, который на отечественном рынке соответствует кaзaхстанским техническим условиям, имеет лицензию и сертификaт, и защищенный патентами ведущих производителей строительных материалов. Глaвной задачей производства фибробетона является распределение фибры по всему объему смеси равномерно. Для получения необходимого результата, а именно – рaвномерного рaспределения фибры производители используют специальное оборудовaние, так нaпример для производствa стaлефибробетонa производители используют оборудовaние в основе рaботы механизмa которого лежит электромaгнит, который в процессе перемешивaния рaвномерно «рaстягивает» фибру по смеси. Установки бывают разных мощности и размеров для приготовления фибробетона как на большом растворно-бетонном узле, так и в миксере. Что же касается стеклофибробетона, то для равномерного распределения фибры используют так называемый метод пневмонабрызга. Этот метод заключается в том, что синхронно напыляет под давлением мелкозернистую бетонную смесь и рубленное стекловолокно. Основным приемуществом этой технологии является возможность изготовления крупногабаритных конструкций и изделий.

Один из недостатков обычного бетона – это низкая прочность на изгиб и растяжение. В дисперсно-армированном бетоне же растягивающее напряжение принимают на себя волокна фибры, что повышает его прочность при сжатии – на 25%, а сопротивление к растяжению при изгибе на 200%. Волокна фибры обладают очень хорошей гидратацией, контролируя равномерное распределение воды в структуре бетона. Таким образом, из-за снижения внутренних нагрузок, повышается ударная прочность в 12 раз, а трещиностойкость бетона возрастает в 2 раза! Волокна фибры устойчивы к большинству химических веществ, щелочам, что делает его материалом, отлично переносящим химическую активность и агрессию [2, с. 73]. Так же, бетон, армированный фиброволокном, содержит гораздо меньшее количество капилляров и водных каналов, чем обычный бетон, что увеличивает его устойчивость к воздействию низких температур. В таблице 1. приведены основные технические характеристики волокон для армирования композитов.

 

Таблица 1.

Характеристики волокон для армирования композитов

Тип волокна

Удельный модуль упругости Е/р 108 см

Модуль упругости при растяжении Е, Мпа

Удельная прочность R/p, 106 см

Прочность на растяжение Rt, Мпа

Плотность р, кг/см3

Неорганические вещества

стекло Е

2,896

73830

13,84

3520

0,00258

стекло S

3,524

87870

19,54

4940

0,00252

углерод

11,3 – 14,4

201 000 – 246 000

14,1 – 20

255 – 345

0,00181

высокопрочный

углерод

17,8 – 19,6

355 000 – 381 000

10,2 – 13

205 – 245

0,00195

бор

16,376

422 800

13,75

351,7

0,00257

Органические вещества

Квебра (PRD49)

6,66

14 300

8,6 – 11,3

170 – 225

0,00215

Металлы

алюминий

2,734

75 520

2,34

63,6

0,00273

титан

2,495

118 400

4,19

198

0,00471

сталь

2,686

211 000

5,41

421

0,00789

бериллий

16,668

306 300

9,48

177

0,00189

 

 

Дисперсно-армированный бетон обладает отличными эксплуатационными свойствами: сочетание пластичности с отличной прочностью на изгиб и растяжение, отличную ударную вязкость и трещиностойкость. Технические характеристики фибробетона зависят от наполнителя. Например, фибробетон, армированный полностью стекловолокном, который называется стеклофибробетоном, имеет следующие показатели, которые указаны в таблице 2.:

 

Таблица 2.

Технические характеристики стеклофибробетона

Характеристика

Значение

1

Звукопоглощение при толщине 10-15 мм.

120 Гц

255 Гц

500 Гц

1100 Гц

2000 Гц

26 дБ

33 дБ

36 дБ

40 дБ

42 дБ

2

Сгораемость

Скорость распространения огня – несгораемый материал

3

Огнестойкость

Выше огнестойкости обычного бетона

4

Морозостойкость по ГОСТ 100600

F140-F300

5

Коэффициент фильтрации

10-7-10-10 см/с

6

Водонепроницаемость по ГОСТ 12730

W7-W21

7

Теплопроводность

0.52-0.77 Вт/см2 х оС

8

Коэффициент температурного расширения

(8-13) x 10-6 x oC-1

9

Сопротивление срезу

-между слоями 33-55 кг/см2

-поперек слоев 71-103 кг/см2

10

Удлинение при разрушении

(600-1200)х10-5 или 0,65-1,22%

11

Прочность на осевое растяжение

- условный предел упругости 27-70 кг/см2

- предел прочности 70-115 кг/см2

12

Модуль упругости

(1,0-2,5)х105 МПа

13

Предел прочности на растяжение при изгибе

215-320 кг/см2

14

Прочность при сжатии

485-850 кг/см2

15

Ударная вязкость по Шарпи

1,1 – 2,5 мм/мм2

16

Плотность

1750-2300 кг/м3

 

  • теплопроводность от 0.52 до 0.77 Вт/см2 х°С.
  • модуль упругости (1-2.5)х105 МПа;
  • предел прочности на растяжении при изгибе от 215 до 320 кг/см2;
  • прочность при сжатии от 485 до 850 кг/см2;
  • плотность от 1750 до 2250 кг/м3;

В сравнении с обычным традиционным бетоном данный материал намного долговечней, больший износ, устойчив к агрессивным проявлениям окружающей среды, а также он, как говорилось ранее:

  • ударопрочен;
  • водонепроницаем;
  • морозостоек;
  • стоек к сильным перепадам температур;
  • пожаробезопасен;
  • не имеет тенденций к усадке.

Благодаря улучшению параметров и характеристик фибробетона, можно уменьшить толщину конструкции, тем самым снизив ее массу [1, с. 281]. В основном, фибробетонные изделия используются там, где необходима значительное понижение веса конструкции. По экологическим характеристикам фибробетон абсолютно безопасен для человека и окружающей среды.

Безвредность данного строительного материала позволяет использовать его в строительстве жилых домов и массивов. Помимо фасадных конструкций и изделий, из фибробетона также можно изготавливать:

  • наливных и промышленных полов;
  • покрытий дорог, мостов, взлетно-посадочных аэродромных полос;
  • изготовление бордюров и фасадных плит;
  • подвалов;
  • гаражей и пр.

Большим спросом фибробетон пользуется там, где есть необходимость в повышенной трещиностойкости и ударостойкости покрытия. Поэтому на сегодняшний день это незаменимый материал для напольных покрытий. Одно из важных направлений фибробетона – это архитектурный и дизайнерский декор для изготовления и реставрации памятников архитектуры. Стеновые панели при реконструкции старых зданий и изготовлении новых позволяют получить долговечный и красивый фасад (рисунок 1).

Рисунок 1. Фасад.

 

При армировании обычного бетона фиброй уходит намного меньше средств, чем армирование сетками и каркасами. Уменьшаются не просто сами затраты на материал, но и время, затраченное на производство, так как, отпадает необходимость вязать каркасы и сетки. Также одним из важных преимуществ при изготовлении материала является то, что благодаря добавлению фибры уменьшается расход бетона. Даже после истечения срока эксплуатации, бетон не будет разрушаться кусками как обычный, потому что фибра придает бетону определенную вязкость. В Республике Казахстан также распространено применение волокнистой фибры для приготовления газобетонных и пенобетонных смесей. Когда в газобетонную смесь вводится фибра наблюдается устойчивость процесса поризации. Это доказывает тот факт, что фибра отлично взаимодействует со смесями с отличными от бетона составами. Также увеличивается прочность и пеноблоков, если фибру добавляют в состав пенобетона.

Из небольшого числа важных недостатков дисперсно-армированного бетона (фибробетона) можно выделить лишь один – это его более высокая стоимость в сравнении с обычным бетоном. Однако если учесть его долговечность и износоусточивость, то разница цен будет компенсирована.

Изучив технические характеристики и физико-механические свойства дисперсно-армированного бетона, мы пришли к выводу, что применение фибробетона для изготовления строительных материалов и конструкций становится более выгодным и перспективным мероприятием с экономической точки зрения, нежели использование традиционного бетона.

 

Список литературы:

  1. Попов К. Н., Каддо М. Б. / Строительные материалы и изделия// Учеб. – М.: Высш. шк., 2001. – 281 с.
  2. Сарайкина  К. А., Шаманов  В. А. «Дисперсное армирование бетонов» // Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. №2. – 73 с.
  3. «Фибробетон: технико-экономическая эффективность применения». Журнал «Промышленное и гражданское строительство», №9/2002, 17.07.2006. – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://vekha.ru/fibrobeton-tehniko-ekonomicheskaya (дата обращения 25.12.2016)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.