Д.т.н., профессор Лесовик В.С., к.т.н., профессор Загороднюк Л.Х., аспирант Попов Д.Ю., к.т.н. Ильинская Г.Г., к.т.н. Якимович И. В., студент Danilo Nicke

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Россия

АРМИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ СОВРЕМЕННЫХ КОМПОЗИТОВ

Мировой опыт свидетельствует, что перспективным направлением в современном строительстве   является микроармирование бетонов и композиционных  материалов.   Дисперсное  армирование или армирование непрерывной волокнистой арматурой обеспечивает трехмерное упрочнение композитов  и  позволяет принципиально изменять свойства цементного камня и других видов искусственных композитов, обеспечивая им высокую трещиностойкость, повышая сопротивление ударным и динамическим нагрузкам,  создавая необходимый запас прочности, сохраняя целостность конструкции, даже после появления сквозных трещин, повысить абразивный износ, предотвратить отслаивание поверхности и т.д. Высокодисперсные волокнистые наполнители в цементных композициях оказывают положительное влияние на процессы структурообразования, в результате совмещения микроармирующего волокна и матрицы цементного камня образуется дополнительный комплекс свойств композита, которыми изолированные компоненты не обладают; так, наличие границы раздела между армирующими элементами и цементной матрицей существенно повышает деформативные свойства материала.  Кроме того, использование микроармирующих волокон   позволяет получать  тонкослойные композиты с  требуемыми технологическими и эксплуатационными свойствами.

В настоящее время в строительстве находит применение широкий спектр различных природных и искусственно синтезированных армирующих волокон, органических и минеральных, вводимых в составы бетонов и строительных растворов для дисперсного армирования строительных конструкций и различных композиционных строительных материалов для улучшения их строительно-технических и эксплуатационных свойств.

В настоящее время существует классификация армирующих добавок [1,2], представленная на рисунке.

Рисунок 1 - Классификация армирующих добавок

С разработкой стеклянных волокон появился стеклофибробетон, являющийся альтернативой фибробетону. Волокна хризотил-асбеста успешно выполняет роль армирующего элемента цементного камня в асбестоцементных изделиях. Особый интерес в последние годы приобрели природные минеральные волокна на основе базальтов. Небольшая добавка базальтовой фибры значительно увеличивает сопротивление цементного камня изгибающим нагрузкам. При этом повышается долговечность материала, снижаются усадочные деформации, предотвращается образование деформационных трещин возникающих вследствие механического воздействия или усадки.

Все это раскрывает перед дисперсно-армированными материалами новые области применения, а также позволяет значительно уменьшить общую массу строительных конструкций за счет уменьшения сечения при неизменных прочностных показателях. Это может явиться дополнительным аргументом в пользу дисперсного армирования цементов, бетонов различных видов: пенобетонов, полистиролбетонов, рядовых бетонов, бетонных и железобетонных конструкций, растворов различного назначения, тем более что одновременно решаются проблемы строительства на слабых грунтах, а также вопросы экономии сырьевых, энергетических и трудовых ресурсов.

Так же наравне с дисперсными армирующими добавками имеет широкое применение армирующие текстильные сетки. Применение текстильной сетки позволяет существенно снизить собственный вес конструкций, что в свою очередь снижает нагрузку на опорные части здания и удешевляет строительство. Во многих случаях металлический каркас может быть с успехом заменен текстилем. Более того, современные тенденции в производстве конструкционных материалов, армированных текстилем, заключаются в расширении областей их применения, от второстепенных, не несущих нагрузки элементов к первостепенным несущим конструкционным элементам.

В строительных работах часто возникает необходимость создания легких архитектурных конструкций, таких как арки, перекрытия входов, навесов, козырьков, карнизов и ряда декоративных элементов — бордюров, рельефов и т.п. Конструкционные композиты на текстильной основе становятся эффективным строительным материалом, особенно подходящим для разнообразных легковесных строительных конструкций. Основная область их применения находится там, где применение стальной арматуры ограничено по ряду причин. Данные бетонные композиты могут изготавливаться с толщиной от 10 мм, что не всегда может быть достигнуто с использованием стандартной стальной арматуры. Более того, из-за исключительно выгодного соотношения массы и прочности данные структуры могут быть весьма полезными при производстве тонкостенных строительных конструкций, реставрации различных архитектурных элементов, при усилении и армировании стен старых зданий, а также при изготовлении и реставрационном восстановлении различных фасадных элементов.

Основные преимущества текстильно-армированных композитов состоят в следующем: отсутствие коррозии; создание более тонких и легких конструкций; возможность создания сложных форм за счет превосходной драпируемости; легкость при обращении с полотнами; увеличенная долговечность конструкции.

В настоящее время практически ни одно создание композита обладающего высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами не обходится без применения армирующих добавок. Этот фактор является предопределяющим в создании жесткого скрепляющего каркаса композита, который и обеспечивает нам надежность всей системы.

Литература:

1. Загороднюк, Л.Х. Армирующие добавки мелкозернистых композиций / Л.Х. Загороднюк, В.С. Лесовик, Г.Г. Ильинская // «Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах». Материалы 2-й Международной научно-практической конференции. – Брянск, 2010. – Том 1. – С. 181-187.

2. Zagorodnyuk L., Shakarna M., Shekina A. Классификация добавок для армирования мелкодисперсных композитов // Materials digest of the XLIX International Research and Practice Conference and I stage of the Championship in technical sciences, сonstruction sciences and architecture (London April 25-April 30, 2013) «Construction technologies and architectural aesthetics of the information society» Published by IASHE, London, 2013, p.46-49.