Фибробетон
Является одним из самых распространенных строительных материалов. Это бетон, который при приготовлении армирован дисперсными волокнами (фибрами). Фибробетон обладает более высокой ударной прочностью, прочностью на срез и при растяжении, водонепроницаемостью, морозостойкостью, пожаростойкостью и сопротивлением кавитации. Перечисленные достоинства в совокупности обеспечивают высокую эффективность применения данного материала, поэтому изделия из фибробетона, такие как фибробетонные блоки, панели и плиты используют в строительных конструкциях.
К примеру, фибробетонные полы более устойчивы к повышенным эксплуатационным нагрузкам, нежели обычные бетонные полы.
Технология производства фибробетона является обычной смесью песка, цемента, крупного заполнителя, воды и определенного количества дисперсных волокон (фибры). Фибра, в свою очередь, производится из различных материалов.
Таблица1. Характеристики видов волокон, которые используют для изготовления фибробетона
Волокно | Плотность, г/см 3 | Модуль упругости, МПа | Прочность на растяжение, МПа | Удлинение при разрыве, % |
Полипропиленовое | 0,9 | 3500–8000 | 400–700 | 10–25 |
Полиамидное | 0,9 | 1900–2000 | 720–750 | 24–25 |
Полиэтиленовое | 0,95 | 1400–4200 | 600–720 | 10–12 |
Акриловое | 1,1 | 2100–2150 | 210–420 | 25–45 |
Нейлоновое | 1,1 | 4200–4500 | 770–840 | 16–20 |
Вискозное сверхпрочное | 1,2 | 5600–5800 | 660–700 | 14–16 |
Полиэфирное | 1,4 | 8400–8600 | 730–780 | 11–13 |
Хлопковое | 1,5 | 4900–5100 | 420–700 | 3–10 |
Карбоновое | 1,63 | 280 000–380 000 | 1200–4000 | 2,0–2,2 |
Углеродное | 2,00 | 200 000–250 000 | 2000–3500 | 1,0–1,6 |
Стеклянное | 2,60 | 7000–8000 | 1800–3850 | 1,5–3,5 |
Асбестовое | 2,60 | 68 000–70 000 | 910–3100 | 0,6–0,7 |
Базальтовое | 2,60–2,70 | 7000–11 000 | 1600–3200 | 1,4–3,6 |
Стальное | 7,80 | 190 000–210 000 | 600–3150 | 3–4 |
С точки зрения экономической эффективности стальная арматура является оптимальным материалом для повышения прочности бетона. Свойства фибробетона как композиционного материала определяются свойствами составляющих его компонентов. В этом плане весьма значительным компонентом является стальная фибра, модуль упругости которой намного (в 5-6 раз) превышает модуль упругости бетона. Поэтому при достаточной анкеровке в бетоне может быть получен наибольший вклад фибры в работу композита и полностью использована прочность.
Для производства фибробетона с наилучшими характеристиками необходимо выполнение следующих условий: добиться технологической совместимости бетона-матрицы и фибры, выбрать наилучшее сочетание вида фибры и бетона матрицы для того, чтобы получить необходимый по эксплуатационным характеристикам материал, для наиболее эффективного использования свойств прочности фибры необходимо максимальное заанкерирование фибры в бетоне. И необходимо учитывать, что при добавлении в бетон фибра должна быть очень тщательно перемешана, так как категорически не допускается попадание фибры комками.
Стальная фибра, в отличие от арматуры или проволочной сетки, равномерно распределяется по бетонной матрице. Стальная фибра может выполнять множество различных функций в зависимости от её пропорций при приготовлении фибробетона (от 15 до 240 кг/м3).