Стальные волокна в армировании бетона


Бетон является самым популярным в мире строительным материалом. Наиболее распространенной формой бетона является армированная сталью конструкция - принцип, который знаком любому, кто хоть раз побывал на стройплощадке. Длинные стальные стержни, называемые также арматура, а также различные скобогибочные изделия, которые затем заполняют бетоном – это и есть составляющие армирования. Возведение зданий из железобетона занимает много времени. Это может занять несколько дней или даже недель - пока арматурный каркас для больших зданий будет полностью собран, и все будет готово для бетонирования. Готовые изделия, например арматурные лягушки от производителя - это дешево и даже с учетом затрат на услуги транспортной компанией выходит экономично, позволяет значительно сократить время по созданию железобетонной конструкции.


Армирование бетона стальной арматурой является очень распространенной практикой в строительстве. Промышленный инженер и исследователь Аймар Orbe-Матео (УПВ / ЕГУ-Университет Страны Басков) изучил возможность использования материала, который обычно применяется для выполнения других задач. Речь идет об армировании бетона стальными волокнами. Это исследование показывает, что данный материал имеет определенные преимущества по сравнению с классическим железобетоном. В частности, он менее склонен к растрескиванию, и это может быть использовано для таких целей, как изготовление цилиндрических резервуаров.


Аймар Orbe-Матео, инженер на инженерном факультете в Бильбао, с самого начала исследования заявлял, " что это должно было быть то, что имеет практическое применение, а не только научные изыскания". Команда Sothe подготовила материал для научно-исследовательских целей, которые имеют потенциал для использования в строительстве.


Наряду с лабораторными испытаниями, команда также протестировала использование материалов на реальном проекте. Это была стена высотой три метра и шесть метров в длину. Первоначально она была построена и разделена на 380 образцов, на которых были проведены различные тесты для определения структурных возможностей стальных волокон и прочность самой стены.


Поскольку прочность структуры зависит от ориентации и распределения волокна в бетоне (невозможно увидеть невооруженным глазом), исследовательская группа прибегла к исследованиям при помощи магнитного поля. Тесты исследований показали, что по сравнению с обычным армированным бетоном, стальные волокна в качестве армирующего вещества более предпочтительны для многих проектов.

Железобетон (RC) – методы инноваций


Необходимость укрепления и модернизации существующих бетонных конструкций резко возрастет в ближайшем будущем. Железобетон (RC) является самым успешным строительным материалом прошлого века, и, скорее всего нынешнего столетия тоже.


Сочетание стальной арматуры и бетона почти идеальный композитный материал. RC является чрезвычайно мощным, прочным и экономически эффективным. Это соответствует почти каждой форме, является чрезвычайно универсальным и поэтому широко используется в качестве строительного материала в зданиях и мостах.


Существует только одна проблема: для достижения этих возможностей, RC структуры должны иметь минимальную толщину, чтобы защитить металлическую арматуру. Минимальное бетонное покрытие из слоя 20-70 мм необходимо для защиты стальных прутьев от коррозии при жизни здания. Однако, учитывая, что несколько слоев арматуры, необходимо для большинства приложений в крупных структурах, это нереальное ограничение. Но когда такие толстые бетонные секции не обязаны противостоять нагрузкам, люди обычно начинают спрашивать, могут ли RC структуры быть более легкими, элегантными, эффективным. Да, они могут - с помощью текстильного железобетона. Бетонное покрытие не является необходимым для защиты арматуры от коррозии, так как текстильные армирующие материалы не подвержены коррозии при нормальных условиях окружающей среды.


Тканевые структуры, изготовленные из углеродных волокон, являются прекрасной альтернативой и дополнением к существующим армирующим материалам, изготовленных из стали. Текстильный железобетон (TRC) имеет те же преимущества, что и традиционный RC, но также предлагает некоторые новые возможности.


Для получения текстильного подкрепления, непрерывные нити или полотно обрабатываются в планарной структуре по методике текстильной промышленности для получения оптимального выравнивания и расположение волокон внутри конструктивных элементов. Это, в свою очередь, приводит либо гораздо более высокой производительности и уменьшенном размере армирующих волокон, чтобы достичь равной грузоподъемности. КИП является способом изготовления тонких деталей с чрезвычайно высокой грузоподъемностью. Даже сейчас, это очень перспективная альтернативная технология для укрепления и ремонта бетонных конструкций, не в последнюю очередь за счет значительного удешевления конструкции.

Преимущества железобетона


Огнестойкость


Бетон может предложить до четырех часов огнестойкости, что больше получаса, предусмотренных СНиП. Этот уровень сопротивления приветствуется пожарными, которым часто приходиться сталкиваться с горящими зданиями. Он также приветствуется собственником здания, ведь после пожара любой захочет вернуться в бизнес как можно скорее, а не иметь закрытые помещения, которые необходимо сносить и восстанавливать заново.


Герметичность


Бетонные конструкции обеспечивают герметичное здание с минимальными утечками воздуха. Высокий уровень утечки воздуха может быть причиной от 20 до 50% потерь тепла из здания, снижая утечки воздуха, снижаются текущие эксплуатационные расходы на отопление и охлаждение.


Скорость возведения


Бетонные здания полагаются на простые продукты и процессы - материалы и труд, доступные в короткие сроки. Бетонные стены из панелей за несколько дней могут быть установлены полностью для формирования полного каркаса здания. Таким образом, использование бетонных стен может уменьшить общую шкалу времени всего проекта, а также имеет возможность разместить конструктивные изменения в процессе.


Безопасность


Безопасность является основным критерием для промышленных зданий. Бетонные стены обеспечивают большую устойчивость к незаконному проникновению. Кроме того, надежные бетонные стены обеспечивают большую устойчивость к повреждениям от ударов, которые часто взывают автопогрузчики, если речь идет о складском помещении.


Конкретные решения


Стены могут быть подпорными или консольными, а могут быть из сборного или монолитного железобетона. Все зависит от конкретных требований к скорости строительства.

Синтетические волокна в железобетоне


В то время как стальные скобо-гибочные изделия все еще широко используются для строительных работ, разработка армирующих волокон в течение последних лет показывает тенденцию отхода от традиционной стальной сетки, лягушек, каркасов и скоб для контроля трещин в обычной бетонной плите. Бетоны специального применения могут быть усилены стальными элементами или стекловолокнами , но, наиболее часто используются волокна арматуры из полипропилена или полиэфира.


Следует отметить, что синтетические волокна не являются заменой стали в конструкционном бетоне, но имеют преимущества по снижению частоты мелких трещин внутри плиты, вызванных пластической усадкой и напряжениями во время процесса отверждения бетонной смеси. Они часто используются в сочетании с классическими стальными скобо-гибочными изделиями.

Волокна, как правило, выполнены из полипропиленовых или полиэфирных нитей различной длины для разных приложений. Они добавляются в смесь, пока она еще в барабане в размере около 600- 1000г на м³ бетона. Очень важно, чтобы волокна должным образом перемешались и тщательно диспергировались по всему объемы смеси, при этом не сбились в комок и не создали волоконо - свободные участки бетона. Добавление специализированных смачивающих агентов только способствует этому процессу. К счастью для нас, бетонные заводы могут контролировать все эти параметры, обеспечивая поставку должным образом перемешенного бетона на строительную площадку.


Наряду с улучшенным контролем трещин, добавление волокон к бетонной смеси только улучшает ударную прочность и твердость материала, уменьшает сегрегацию агрегатов и появление трещин во время процесса отверждения, снижает проницаемость после отверждения, предлагают лучшие морозо- и огнестойкости в готовых плитах.


Волокна работают на "завязывание вместе" бетона во время размещения, во время отверждения и после отверждения.


Прокладка размещения помогает снизить процесс сегрегации цемента сразу после размещения, обеспечивая тем самым более компетентный бетон.


Отверждение - волокна поглощают большую часть растягивающих сил, вызванных естественной усадкой смеси.


После отверждения – волокна снижают поверхностные напряжения.


Большинство готовых к употреблению бетонов поставляемые для декоративных бетонных работ, содержат волокна для получения идеальной высококачественной поверхности.

Ткань листовой стали


Там где требуется стальная арматура для железобетонной плиты по структурным причинам, приведет к тому, что потребуются высокопрочные стальные пруткив, а также другие усиленные скобо-гибочные изделия, расчет дизайна и количество которых должно проводиться квалифицированным специалистом. Стальные сетчатые каркасы имеют широкий диапазон профилей с различными размерами ячеек и наружным сечением арматурного прутка.


Иногда сетку из сваренных стальных прутков называют тканью листовой стали. Такой армирующий элемент находит широкое применение при создании различных высоконагруженных бетонных плит, укладываемых непосредственно на землю.


Типичный размер листа ткани листовой стали 4800мм × 2400мм, который разрезается на требуемые размеры на месте. Если листы должны перекрываться, то перекрытие должно быть не менее 350 мм.


Наиболее часто используются стальные ткани для выполнения работ по мощению. Распространенными размерами являются A142 (6мм проводки), A193 (7мм провода) и A252 (8мм проволока). A142 сетка часто используется в 100 мм толстых плитах, таких как дорожки, подъездные пути, в то время как A252, как правило, связаны с более тяжелым плитами толщиной 150 - 200мм. В малонагруженных проектах обычно используют один слой ткани, но в более тяжелых условиях эксплуатации плит применяют два слоя, которые используются как "верх и низ".


Ткань поддерживается снизу через регулярные интервалы при помощи специальных пластиковых или стальных опор. Эти опоры расположены примерно через каждые 600 мм, и исключают пригибание ткани под собственным весом.


Высокопрочных стальные прутки обычно не используются в дорожных плитах, если нет смягчающих обстоятельств, но регулярно используются в наземных балках и вертикальных структурах. Ткань листовой стали также широко используется в сооружении переходов между гаражом и домом. При этом если переход выполняется над поверхностью земли необходимо дополнительное усиление стальными стержнями.

ЗАО «3Д-Металл» принимает заявки на изготовление скобо-гибочных изделий, использующихся для формирования каркасов железобетонных изделий различной конфигурации, а также изготовления изделий из гнутой арматуры и проволоки.