• 8 (499) 677-50-76

    Телефоны в Москве:    

    8(499)677-50-76 8(915)471-04-01

     

    e-mail:

    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.         

Армирование высокопрочных бетонов тонкой фиброй

Перспективы производства дисперсно-армированных высокопрочных и особовысокопрочных бетонов, которые начинают использоваться в передовых странах, и, которые, к сожалению, не востребованы в России, диктуют необходимость экспериментально-теоретического обоснования выбора оптимального геометрического фактора и формы стальной фибры для армирования бетонов. С позиций создания наиболее прочных анизотропных фибробетонных композитов, упрочненных не только в макрообъеме изделия, но и во всех его микрообъемах с низкой степенью дискретного расположения стальных волокон, фибра должна иметь микромасштабный уровень дисперсности. Зарождающиеся и развивающиеся микротрещины в бетонной матрице при средовых (усадочных) и силовых эксплуатационных воздействиях должны быстро гаситься стальными волокнами. В России тонкие стальные волокна диаметром 0,1-0,2 мм не освоены промышленностью, тем более стальные волокна, покрытые тонким слоем стекла диаметром 30-40 мкм. Технология производства такой фибры впервые разработана в г. Пензе. Обычно изготавливается фибра диаметром 0,3-0,6 мм. Изготавливаемая в России и поставляемая из-за рубежа (Италия, Греция) фибра имеет диаметр 0,3-0,7 мм и длину 30-60 мм. Для лучшего сцепления с бетоном и анкеровки против выдергивания фибра выпускается волнистой, зигзагообразной, периодического профиля и с анкерными концами различной геометрии.

В идеальном случае фибра должна быть тонкой, короткой, с анкерными концами, которые должны исключать зацепление фибр друг другом, ухудшающего однородное распределение ее в бетоне без образования комков. По нашему мнению, наилучшая геометрия фибры для бетона должна быть в форме гантели. Технология производства такой фибры разрабатывается нами совместно с некоторыми НИИ г. Пензы.

Такая фибра при заанкеровании ее сферических концов и при надежном сцеплении цилиндрической части фибры с высокопрочной матрицей бетона будет определять в будущем прогрес строительства из дисперсно-армированного железобетона. Возможности такой фибры существенно расширяются, если она будет защищена противокоррозионным слоем. При этом следует ожидать следующих преимуществ:

- существенное увеличение несущей способности изгибаемых конструкций за счет создания обратного выгиба при формовании фибробетона;

- получение особопрочных реакционно-порошковых бетонов, армированных высокопрочной фиброй с пределом текучести 2500-3500 МПа при низких процентах армирования;

- улучшение условий труда при бетонировании промышленных полов, дорожных покрытий и всех видов конструкций, когда исключаются множество проблем, имеющих место при работе с фиброй диаметром 0,1-0,4 мм с иглообразными концами

- использование электрофизических способов для необходимой ориентации тонких волокон (для достижения изотропности) по длине изделий или в локальных местах его (направленные магнитные поля), а также разжижение реакционно-порошковых бетонных смесей созданием магнитострикционных воздействий.

В настоящее время в малопрочных бетонах фибра диаметром 0,4-0,6 мм не может быть короткой из-за недостаточной площади сцепления и невысокой прочности сцепления бетона со сталью. С целью обеспечения повышенных сопротивлений выдергиванию фибры она изготавливается большей длины и имеет на концах анкерные выступы.

Гипотетически можно утверждать, что чем дисперснее матрица бетона и чем мельче песок в бетоне, тем должна быть выше прочность сцепления бетона со сталью. Это обусловлено повышенным числом контактов на единице поверхности сцепления.

Определим прочность сцепления цилиндрической арматуры с бетоном, выраженную через геометрические параметры ее из условия равенства сил, обусловленных сцеплением стержня Fс и сил разрыва его Fр от усилий выдергивания. 

Fр= Fс

Оценим какова должна быть прочность при сдвиге по образующей цилиндра, если используется стальная фибра с Rр=700 МПа при различных диаметрах и длинах анкеровки фибры в бетоне (табл.1).

Таблица 1

Прочность при сдвиге фибры в бетоне, исходя из равенства сил выдергивания и разрыва стали

Длина

анкеровки, La, мм

Прочность при сдвиге, МПа, при диаметре, мм

1,0

0,6

0,3

0,15

0,03

3,0

58,3

35,0

17,5

8,75

1,75

5,0

35,0

21,0

10,5

5,25

1,05

30,0

5,83

3,50

1,75

0,87

0,17

Как следует из табл. 1, если фактическое сопротивление выдергиванию при сдвиге больше сопротивления разрыву, т.е. τфс ≥ τрс, то фибра будет разрываться; при τфс ≤ τрс фибра будет выдергиваться. Из табл. 1 также следует, что для тонкой фибры легче обеспечить более низкое фактическое сопротивление при сдвиге, обусловленное сцеплением бетона со сталью при невысокой прочности бетона.

Многие ученые [1, 2] полагают, что прочность фибробетонов при растяжении зависит от среднего расстояния между геометрическими центрами проволок и длиной их. Исходя из рассмотрения идеализированной топологии фибры в бетонах, среднее расстояние между геометрическими центрами волокон не зависит от длины, а зависит от диаметра волокон d и степени армирования µ по объему. Хотя, некоторые ученые связывают среднее расстояния между центрами волокон (центр цилиндра) не только с указанными параметрами, но и длиной волокон. Специалисты единодушны в том, что при уменьшении шага (расстояния) между волокнами прочность композиции существенно возрастает, хотя объемное содержание волокон в ней может оставаться неизменным при использовании более тонких волокон. Это положение является чрезвычайно важным и перспективным в реакционно-порошковых фибробетонах высокой прочности при условии использования сверхвысокопрочных волокон и обеспечении надежного сцепления их с матрицей. Простые расчеты прочности при растяжении фибробетона, исходя из правила аддитивности, показывают, что при использовании сталей с пределом текучести 500 и 3000 МПа, расход последней может быть уменьшен более, чем в 5 раз при равной прочности фибробетона при растяжении. Но такое возможно лишь при использовании композиционных материалов с микрометрическими размерами (по диаметру) волокон и малыми расстояниями между центрами.

Считается, что увеличение прочности бетона при растяжении становится ощутимым при расстоянии между волокнами менее 12,5 мм.

Естественно, что при использовании тонких волокон с одним и тем же объемным процентом армирования расстояния между волокнами существенно уменьшаются. Это повышает однородность композиционного материала и делает его по уровню распределения дисперсных волокон микрооднородным в отличие от микронеоднородного армированного толстыми волокнами.

Щебеночные бетоны плотной структуры совершенно нецелесообразно армировать фиброй диаметром более 0,3 мм. Тонкая и короткая фибра незаменима для самоуплотняющейся бетонной смеси особой структуры, которая обеспечивается правильным подбором состава малощебеночного и малопесчаного бетона с каменной мукой [4]

Если в реакционно-порошковых бетонах фибра размещается во всем объеме тонкозернистой матрицы, то в компактно-упакованных щебеночных она размещается между зернами щебня. В этом случае доля объема фибры в цементно-водно-песчаной матрице будет возрастать с ростом объемного содержания щебня.

Объемное содержание фибры в растворной части бетона возрастает пропорционально отношению объема бетона к объему раствора в нем, а расстояния между волокнами стали в растворной матрице при любой степени армирования уменьшается пропорционально отношению . 

В щебеночных бетонах реальные расстояния между волокнами более значительно отличаются от расчетных, нежели в реакционно-порошковых, из-за отсутствия стерических факторов, вносимых наличием зерен щебня.

Корзина

Итоговая сумма:   0.00 Руб
В корзину

Отложенные

0 Товары - 0.00 Руб
Перейти в отложенные

Обратный звонок

Напишите свое имя и номер телефона и мы с радостью перезвоним Вам.

Яндекс цитирования Яндекс.Метрика