Объемное дисперсное армирование бетона с применением базальтовой фибры CEMMIX

При изготовлении конструкций и сооружений из бетона огромное значение имеют прочностные характиристики.

Бетон — это прочный на сжатие материал, но он достаточно хрупкий на растяжение и на излом, обладает невысокой ударной вязкостью, подвержен усадке и растрескиванию в период набора прочности, истиранию — в процессе эксплуатации.

Задача современных строителей — сделать бетон безупречным.

Традиционный способ сделать бетонные сооружения прочнее, особенно на разрыв и изгиб — армирование. Оно выполняется с применением арматурного каркаса либо сетки.

Но сегодня есть еще один эффективный метод — объемное дисперсное армирование.

Что такое объемное дисперсное армирование бетонов

Армированием называют метод повышения несущей способности конструкции с применением материалов, имеющих более высокие прочностные характеристики по сравнению с основным материалом конструкции. Бетонные конструкции армируют обычно стальной арматурой (сетка, стержни).

Таким образом, армированная конструкция из бетона получается неоднородной.

Дисперсное армирование позволяет получить однородный, одинаково прочный на всем протяжении материал, потому что армирующие элементы располагаются в материале равномерно, по всем направлениям, что приводит к повышению всех расчетных показателей (прочность на сжатие, модуль упругости, коэффициент Пуассона).

Таким материалом для объемного армирования является фибра — отрезки специального волокна.

Применение фибры (которую также называют микроарматурой) в настоящее время рассматривается как замена или дополнение к традиционному армированию.

Каталог продукции CEMMIX

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Интересно!

В европейских странах, а также в Японии применение фиброволокна более распространено, чем в России. Специалисты считают, что все дело в невысокой популярности фибры в России.

Армирование бетона регулируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

Фибра: что это, и какая она бывает

Фибра представляет собой отрезки волокна, которые могут иметь разную длину, толщину, форму сечения, а также выполняться из различных материалов.

На сегодняшний день фибру выполняют из таких материалов, как сталь, полипропилен, стекловолокно, базальт, полимеры.

Выбор фибры зависит от типа конструкции и назначения раствора, например, в штукатурные растворы добавляют короткую фибру (до 6 мм), чтобы обеспечить гладкость оштукатуренной поверхности, а в тяжелые бетоны — более длинную.

Бетон с добавлением фибры (фибробетон) — это обычный бетон (раствор), в который, помимо основных компонентов (цемент, мелкие и крупные заполнители, вода, специальные химические добавки, например, пластификаторы), добавлена еще и фибра.

Характеристики базальтовой фибры. Базальтовая фибра CEMMIX и ее сравнение со стальной и полипропиленовой фиброй

Базальтовая фибра изготавливается методом нарезки базальтового волокна (ровинга) на отрезки (чопы).

Каталог продукции CEMMIX

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Базальтовое волокно изготавливается путем плавления и пропускания через фильеры базальтовых пород — минерального сырья магматического происхождения. Этот процесс характеризуется низким энергопотреблением и высокой экономичностью, что обуславливает невысокую стоимость фибры.

Базальтовое волокно может иметь толщину от 0,5 до 20 микрон. Различают супертонкие (до 3 микрон) волокна длиной от 10 до 50 мм, штапельные (длиной от 5 до 12 мм, толщиной — от 6 до 12 микрон) и непрерывные волокна толщиной 8–11, 12–14 либо 16–20 микрон, длина которых может достигать 50 и более километров.

Базальтовая фибра CEMMIX нарезается из ровинга. Она имеет среднюю толщину 17 микрон, и среднюю длину — от 6 до 24 мм.

Интересно!

Для оптимизации структуры фибробетона необходимо, чтобы длина частиц фибры превышала диаметр самого крупного зерна мелкого заполнителя в составе бетона более чем в 2 раза.

Происхождение базальтовой фибры из природного камня обуславливает ее основные характеристики:

1. высокую стойкость к агрессивным средам кислотной, щелочной или солевой природы;
2. термо- и звукоизолирующие свойства;
3. неподверженность горению и высокую температуру плавления;
4. устойчивость к низким и высоким температурам в широчайшем диапазоне (температура эксплуатации от –260 до +900 °С);
5. отсутствие дымления;
6. очень низкую гигроскопичность (ниже в шесть раз по сравнению со стекловолоконной фиброй);
7. прозрачность для радиолучей, электромагнитного излучения, магнитного поля;
8. высокую прочность, высокий модуль упругости;
9. низкую стоимость;
10. экономичность производства;
11. экологическую чистоту.

Интересно!

Помимо строительной фибры, из базальта изготавливаются текстильные и нетканые материалы и плиты, базальтовая и базальтопластиковая арматура, которые используются в строительстве.

Другими распространенными видами фибры являются полипропиленовая и металлическая фибра.

Стальная фибра из низкоуглеродистой стали по сравнению с базальтовой фиброй имеет следующие недостатки:

1. более высокую стоимость;
2. более высокий вес (в 3 раза тяжелее базальтовой);
3. малую удельная площадь поверхности (в 25 раз меньше, чем у базальтовой фибры);
4. подверженность коррозии;
5. менее прочное сцепление с бетоном из-за чего со временем стальная фибра может выходить наружу в процессе эрозии бетона;
6. меньшую прочность (прочность на разрыв ровинга, из которого изготавливается базальтовая фибра CEMMIX, превышает аналогичные характеристики стали в 2,5 раза).

Полипропиленовая фибра изготавливается методом экструзии и имеет длину волокна от 6 до 40 мм.

Каталог продукции CEMMIX

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Она легкая, огнестойкая, устойчивая к агрессивным химическим средам и коррозии, имеет высокую прочность и упругость. Ее преимущество — высокая удельная площадь поверхности. Она часто применяется в штукатурных растворах благодаря своей легкости и способности придавать раствору тиксотропные свойства (раствор находится в жидком пластичном состоянии, но легко наносится и удерживается на вертикальных и потолочных поверхностях слоями достаточной толщины0 20-50 мм).

Как базальтовая фибра CEMMIX влияет на характеристики бетона

Структура бетона представляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненную зернами песка и камня (или только песка для строительных растворов), имеющими различную крупность. Также бетон может содержать поры, капилляры, воздух, несвязанную воду. Таким образом, структура бетона или цементного раствора неоднородна.

Важно!

Несвязанная вода, ослабляющая структуру бетона, появляется в том случае, если ее количество в растворе избыточно. Так бывает, если добавлением воды пытаются придать бетонной смеси более высокую пластичность. Это неправильная стратегия. Получить бетонные смеси высокой подвижности без добавления лишней воды можно путем добавления пластифицирующих добавок.

Применение арматуры в бетонных сооружениях и конструкциях служит увеличению их несущей способности. Однако современное строительство должно решать задачи повышения эффективности производства с одновременным снижением стоимости и трудоемкости производственных процессов, повышением экономичности строительства.

Применение новых прогрессивных технологий, таких, как дисперсно-армированные бетоны, позволяет решить эти задачи в комплексе.

Интересно!

Метод объемного армирования фиброй появился в 1909 году, а его широкое развитие пришлось на вторую половину прошлого века. Однако в нашей стране технология не получила в те времена должного распространения из-за несовершенных способов производства фибры. Сейчас интерес к дисперсному армированию возрос.

Экономическая составляющая строительства — это важный фактор. Она складывается из затрат на материалы и их обработку, затрат природных ресурсов, электроэнергии, человеческого труда.

Как известно, бетон — более экономичный материал, чем сталь. Использование стальной арматуры повышает энергоемкость бетонных сооружений, увеличивает затраты на их изготовление.

Использование объемного армирования бетонов фиброй позволяет получать материалы нового типа: прочные, долговечные, экономически эффективные.

Помимо снижения затрат на строительство и экономии цемента, можно отметить следующие положительные характеристики бетонов, полученных с применением дисперсного армирования базальтовой фиброй (по отношению к бетонам без базальтовой фибры):

1. прочность на изгиб возрастает в 2 раза, ударная прочность — в 5 раз, трещинностойкость — в 3 раза, прочность на раскалывание — в 2 раза;
2. повышается ударная вязкость;
3. снижаются усадочные явления;
4. повышение водонепроницаемости достигает 150%;
5. стойкость к коррозии за счет отсутствия трещин возрастает до 500%;
6. морозостойкость бетона увеличивается в 2 раза;
7. возрастает стойкость к истиранию, повышается долговечность.

Сфера применения базальтовой фибры CEMMIX

Все вышеперечисленные качества позволяют широко применять базальтовую фибру CEMMIX в следующих видах конструкций:

1. стяжки;
2. фундаменты;
3. промышленные полы;
4. дорожки, площадки, парковки;
5. плиты перекрытий;
6. пандусы, отмостки;
7. строительные блоки;
8. гидротехнические сооружения;
9. сейсмостойкие конструкции;
10. взрывобезопасные объекты;
11. военные объекты;
12. радиопрозрачные конструкции.

Базальтовая фибра CEMMIX применяется в любых типах строительных, ремонтных, штукатурных растворов, а также в растворах для торкетирования и пневмонабрызга, в асфальтобетонах. Она совместима с любыми добавками для бетонных смесей (пластификаторами, ускорителями твердения, гидрофобизаторами и пр.)

Базальтовая фибра CEMMIX может полностью заменять или дополнять армирование. Выбор решения зависит от проектного решения и проведенных расчетов, выполненных специалистами конструкторами, на которых лежит ответственность за работу этой конструкции. Чаще всего ее применяют как замену армированию в следующих случаях:

1. тонкостенные конструкции;
2. сложные архитектурные формы;
3. конструкции, которые испытывают ударные и знакопеременные нагрузки, а также одновременное воздействие ударных нагрузок и истирания;
4. конструкции, испытывающие нагрузки на изгиб.

Выбор рецептуры бетонной смеси

Несущая способность дисперсно-армированного бетона зависит от объемной доли фибры в его составе, поскольку предел прочности волокна превышает предел прочности бетона. Поскольку волокна фибры короткие, они располагаются в смеси не параллельно, а разнонаправленно, поэтому они могут выдерживать меньшую нагрузку, чем длинные параллельно расположенные волокна.

Расход базальтовой фибры CEMMIX

Базальтовая фибра экономична, а ее расход зависит от сферы применения. На кубометр бетонной смеси используется:

1. 1–3 кг фибры для дорожных покрытий и промышленных полов;
2. 0,9–1,5 кг фибры для стяжек;
3. от 1 кг фибры для железобетонных конструкций;
4. 0,6–1,5 кг фибры при изготовлении ячеистых бетонов и тротуарной плитки.

Такое количество фибры в растворах научно обосновано. При испытаниях смесей с содержанием фибры от 0,1 до 0,25% от массы цемента наилучшие показатели прочности на сжатие и изгиб были получены при содержании фибры 0,2% от массы цемента (на 28-е сутки). Дальнейшее повышение содержания волокон снижает однородность смесей и уменьшает прочность готового бетона, поэтому оно не целесообразно.

Рассмотрим рецептуру получения бетона класса В20 с применением цемента ЦЕМ I/II 32,5 (М400) с добавкой CemPlast и базальтовой фиброй CEMMIX для устройства монолитной плиты пола. Это тяжелый бетон с плотностью около 2300 кг/м³. Согласно таблице, на одну массовую часть цемента необходимо добавить 2,1 части мелкого заполнителя и 3,9 — крупного.

Для получения кубометра бетона класса В20 используют по базовым нормам расхода не менее 320 кг цемента ЦЕМ I/II 32,5 (М400). Таким образом, потребуется 672 кг песка и 1248 кг крупного заполнителя (гравий, щебень), воды около 150 л. В зависимости от назначения бетона, потребуется 2,5 кг базальтовой фибры CEMMIX, а также пластификатор CemPlast в количестве 3,8 л.

Каталог продукции CEMMIX

CemPlast 5л

Суперпластификатор для бетона

Важно!

Применение пластификаторов Cemmix позволяет с сохранением прочности бетона экономить порядка 10% цемента. В данном случае экономия может составить около 30 кг цемента на каждый кубометр бетонной смеси.

Объемное дисперсное армирование бетона базальтовой фиброй позволяет создавать принципиально новые материалы с улучшенными характеристиками по прочности, долговечности, экономичности, а также со специальными свойствами (сейсмостойкость, радиопрозрачность и пр.) Базальтовую фибру CEMMIX можно приобрести оптом от производителя, а также в розничных сетях, строительных магазинах, интернет-магазинах. Выбирайте фибру производства солидных компаний, чтобы обеспечить высокое качество строительства.