СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

4. Современные строительные материалы

Студентка Дика І.П., к.т.н., доцент Ужегова О.А.

Луцький національний технічний університет

Застосування фібробетону в сучасному будівництві

Сьогодення вимагає впровадження нових конструкційних матеріалів і нових будівельних технологій. Удосконалюються методи виготовлення важкого бетону, змінюється армування залізобетонних виробів, застосовуються нові заповнювачі, які дозволяють отримати матеріал, що за економічними показниками і характеристиками міцності перевищує звичайний бетон.

Досвід будівельних компаній Великобританії, Італії, Німеччини, США, Франції та Японії показує, що перспективним напрямком розвитку будівельної індустрії є застосування бетонів, армованих синтетичними волокнами – фібробетонів, для конструкцій різного призначення [4]. Фібробетон є одним з найпоширеніших будівельних матеріалів, що дає змогу компенсувати такі недоліки бетону, як низька міцність при розтягу та висока крихкість. Це бетон, який при приготуванні армований дисперсними волокнами – фібрами. В даний час використовують такі види армуючих волокнистих матеріалів – скляна фібра, сталева фібра, фібра з синтетичних волокон, фібра з натуральних матеріалів (наприклад, з базальту чи азбесту), змішана фібра. Від матеріалу фібри залежить назва фібробетону (сталефібробетон, склофібробетон тощо).

Фіброволокна мають певну довжину і товщину, що дозволяє рівномірно розподілятися по бетону, не створюючи в одній частині матеріалу надлишків, а в іншій їх нестачі. Наявність армуючих волокон у бетоні за умови їх оптимального вмісту підвищує щільність, однорідність та зменшує ризик тріщиноутворення, що дає змогу прогнозувати вищу витривалість і довговічність бетону, підвищує його морозостійкість на 12%, водонепроникність на 50 – 100%, ударостійкість на 30%, стирання зменшується на 40 – 44% [5]. Таке армування також дозволяє зміцнити міцність при розтягу та згині у 2…3 рази порівняно зі звичайним бетоном.

Згідно з дослідженнями Дж. Ромуальді та А. Манделя, важливу роль при армуванні фібробетону відіграє відстань між фіброволокнами. Чим менша ця відстань, тим вища міцність буде спостерігатися у такому бетоні.

Хаотична орієнтація фібр у бетоні забезпечує вищу жорсткість конструкції, ніж при орієнтованому розташуванні фібри.

Важливим також є сам процес приготування фібробетонної суміші. До готового бетону фібри вводять певними дозами. Потім відбувається інтенсивне перемішування компонентів близько п'ятнадцяти хвилин, для забезпечення однорідності фібробетону. Цього часу буде достатньо для того, щоб фіброволокна рівномірно розподілилися по всій масі бетонної суміші. Можуть додаватися також різноманітні пластифікатори для покращення якості бетону.

За рахунок підвищення міцності бетонів з введенням фібри досягається зменшення розмірів та маси конструктивних елементів бетонних виробів, а комбіноване їх використання у залізобетоні дає змогу зменшити металоємність цих елементів.

При використанні фібробетонів, можливо підвищити тріщиностійкість, не використовуючи при цьому попередньо напружену арматуру, оскільки в такому бетоні забезпечується тривимірне зміцнення бетону в порівнянні з традиційною сталевою арматурою, яка забезпечує лише двовимірне зміцнення.

Часто фібробетон використовують у будівництві з метою зниження ваги будівель та запобігання ризику появи і подальшого розвитку тріщин.

Фібробетон відповідає таким умовам, як підвищена стійкість до стирання і є дуже високоміцним матеріалом, який досить стійко витримує різні за силою удари. Також фібробетон не має тенденції до усадки, що є прекрасною характеристикою даного будівельного матеріалу.

У результаті поєднання фібри і бетону утворюється комплекс властивостей матеріалу, які не тільки включають початкові характеристики його компонентів, але й мають якості, якими окремі компоненти не наділені [4].

Стадія руйнування фібробетону не відбувається раптово, як у звичайному бетоні. Руйнування відбувається поступово, з розкриттям тріщин у зоні чистого згину (рис.1).

На сучасному етапі для фібрового армування бетонів найбільш широко застосовуються сталеві і скляні волокна.

бетон фібробетон бетон фібробетон

до завантаження поява і розвиток тріщин

Рис.1. Вплив фібри на зміцнення бетону при динамічному навантаженні

Сталефібробетон застосовують частіше на промислових об’єктах з важкими умовами експлуатації, вони особливо ефективні при використанні в районах з високою сейсмічною активністю. Прикладами успішного використання сталефібробетону в будівництві є:

§ монолітні та збірні покриття доріг, настили мостів, берегозахисні елементи;

§ злітно-посадочні смуги аеродромів;

§ обробка склепінь, тунелів, у тому числі і метрополітенів;

§ фундаменти під устаткування ударної і динамічної дії (важкі преси, молоти, прокатні стани тощо);

§ конструкції збірного залізобетону (палі, лотки, труби, шпали, збірні плити доріг і промислових підлог, тротуарна плитка різної конфігурації, бордюри, розділові смуги, водопропускні труби, шумозахисні панелі, тонкостінні покриття автобусних зупинок тощо);

§ банківські сейфи та сховища цінностей [2].

Доцільність застосування сталевої фібри у цих бетонах полягає в наступному:

§ можливість посилення кутів (при звичайному армуванні в кутах знаходиться чистий бетон);

§ можливість регулювання товщини елемента (при звичайному армуванні нижня частина бетону служить для захисного шару і забезпечення спільної роботи. Таким чином, при армуванні фіброю можна зменшити товщину конструкції);

§ економія часу (для фібробетону потрібні менші трудозатрати, оскільки не потрібно укладати арматуру);

§ бетон, армований фіброю, по властивостях аналогічний бетону з подвійним армуванням, і є набагато дешевшим, ніж вкладання подвійного армування;

§ фібра може застосовуватися у нестандартних конструкціях, де проблематично використовувати арматуру;

§ фібра володіє високою зносостійкістю [2].

Склофібробетон більше використовують у цивільному будівництві і для спорудженні будівельних об’єктів, що не вимагають особливої міцності. Він пластичний, зручний в експлуатації і має чудовий естетичний вигляд при додаванні барвників. Зі склофібробетону виготовляють різні декоративні конструкції, фасадні панелі під натуральний камінь, об’ємні і криволінійні елементи будь-якої форми для реставрації історичних будівель. Склофібробетон використовують при облаштуванні зон відпочинку, спорудженні басейнів, фонтанів, зведенні малих архітектурних форм (рис.2) [3].

Рис. 2. Застосування склофібробетону у декоративних архітектурних елементах

Застосування фібробетону дозволяє реалізувати ефективні конструктивні рішення, наприклад, виконати тонкостінні конструкції без стрижневої або сітчастої арматури; знизити трудовитрати на арматурні роботи та підвищити ступінь механізації та автоматизації виробництва армованих конструкцій.

Перевагою виробів зі склофібробетону є: свобода вибору: дизайн декору з фібробетону обмежений набагато менше, ніж дизайн виробів з натуральних каменів. З декоративного бетону можна виготовити скульптурні композиції, малі архітектурні форми та багато іншого; кольорова гама: декоративний бетон дає можливість застосування різних колірних рішень, задуманих архітектором; міцність: декоративний бетон пристосований до експлуатації в суворих кліматичних умовах; безпека: вироби зі склофібробетону є екологічно безпечними; ціна: виготовлення з цього матеріалу декору і різних малих архітектурних форм – процес менш трудомісткий і витратний, ніж робота з дорогим і складним в обробці природним матеріалом; встановлення: ще однією перевагою є простота монтажу фібробетонних виробів, оскільки за вагою вони можуть бути легші від природного матеріалу.

Склофібробетон, порівняно зі сталефібробетоном та звичайним залізобетоном є дороговартісним у розрахунку на 1 м³. Цього не варто лякатися, враховуючи високі показники якості склофібробетону. Додатково знижуються витрати на транспортування завдяки малій вазі таких виробів.

Отже, фібробетон володіє більшою ударною міцністю, міцністю на зріз і на розтяг, водонепроникністю, морозостійкістю, вогнестійкістю, а також високою тріщиностійкістю. Активне застосування фібробетону в будівництві дозволяє прискорено зводити елегантні, міцні сучасні будинки з меншими фінансовими витратами.

Література

1. [http://www.glassfibreconcrete.ru/]

2. [http://www.irbit-glass.ru/budivnitstvo/191- fibrobeton.html]

3. [http://www.cre8tivez.org/stenovie-materiali-beton-i-jbi/fibrobeton/

4. О.О. Довженко, І.А. Юрко, В.В. Кравченко. Застосування фібробетону в Україні. Властивості дисперсно армованих бетонів: науково-технічний збірник «Комунальне господарство міст». – 2009. – № 90. – С. 267-272.

5. Солодкий С.Й., Турба Ю.В. Тріщиностійкість бетонів з малим вмістом фібри. – Л.: Видавництво Нац. ун-ту “Львівська політехніка” – 2012. – С. 197-202.