Регистрация / Вход
Прислать материал

Фибробетон: базальтовая фибра как эффективная замена стальной арматуры в железобетоне

ФИО: Сидорцев А.С.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Научный руководитель: д.т.н. Чиченев Н.А.

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Инжиниринга технологического оборудования

Академическая группа: ММО-14-6

Самым распространенным строительным материалом сейчас является бетон – затвердевшая до каменной прочности смесь цемента, воды и различных наполнителей (песка, щебня и т.п.). Как и все камни, бетон имеет значительную прочность на сжатие, но на растяжение и изгиб его прочность невысока: в рядовых бетонах соотношение прочности на сжатие к прочности на изгиб составляет 8/1-10/1; в высокопрочных бетонах это отношение увеличивается до 12/1. Это практически не позволяет использовать бетон как материал для строительных конструкций, на которые действуют изгибающие и растягивающие нагрузки.

Чтобы повысить прочность бетона на растяжение и изгиб, его армируют: вводят различные армирующие материалы. Самый распространенный из них – стальные стержни, называемые арматурой. Арматура хорошо сцепляется с бетоном, и, работая совместно, они неплохо сопротивляются как сжимающим нагрузкам, так и растягивающим. Но применение стальной арматуры не лишено недостатков: она практически не влияет на трещиностойкость бетона; увеличивает вес бетонных конструкций; требует затрат труда и времени на так называемые арматурные работы (укладка в форму, установка, сварка арматуры перед ее заливкой бетоном).

В работе предложено применить в качестве армирующей системы перспективнейший материал: базальтовое волокно (фибру), вместо стальной арматуры. Базальтовое волокно по прочности превосходит сталь, и за счет малого диаметра волокон (10 мкм) обладает большей удельной поверхностью сцепления с бетоном, чем стальная арматура. При этом относительное удлинение при разрыве базальтовой фибры в два раза ниже, чем стальной, что позволяет ей более эффективно противостоять образованию микротрещин в бетоне. Применение базальтового волокна приведет к уменьшению веса строительных конструкций. Являясь очень распространенной горной породой, базальтовая фибра имеет высокую коррозионную стойкость и невысокую цену.

Также в работе рассмотрено влияние суперпластификатора С-3 (добавка, увеличивающая прочность бетона) на фибробетон и железобетон, проведен ряд экспериментов. Результаты экспериментов показали, что действительно, по показателям прочности фибробетон превосходит железобетон, а в сочетании с суперпластификатором фибробетон способен выдерживать нагрузки в 2–3 раза большие, чем неармированный бетон. Также был проведен экономический расчет, из которого следует, что применение базальтового волокна вместо арматуры в современных непростых экономических условиях выгодно, так как снижаются трудозатраты за счет исключения арматурных работ, и повышается скорость строительства.