В настоящее время в строительстве используются все больше новых конструкций и материалов. Это обусловлено тем, что возникает необходимость увеличения прочностных характеристик материалов и снижения их себестоимости. Активно применяются самые различные материалы, но, безусловно, одним из самых популярных является бетон.
Бетоны обладают высокой прочностью на сжатие, при этом имея невысокие показатели прочности на растяжение при изгибе. Так же, бетоны обладают высокой хрупкостью, что ведет к мгновенному разрушению материала при достижении им предела прочности. Наиболее актуальным решением можно считать введение в бетон различных видов фибр (рис. 1).
а 
б 
в
Рис. 1. Виды фибры: а) стальная б) углеродная в) полипропиленовая
На сегодняшний день разработано и используется огромное количество фибр: стальные, стеклянные, полипропиленовые, углеродные и многие другие. Они обладают самыми различными свойствами (таблица). Фибра способна увеличить прочность бетона, и позволяет ему работать даже при наличии трещин.
В настоящее время фибробетон уже довольно широко применяется во всем мире Эффективность его использования доказана в работах ….. В связи с этим все время рассматривается вопрос повышения его прочностных характеристик. Оптимальный процент армирования и ориентация фибр способны увеличить прочностные характеристики фибробетона.
Виды фибры
|
Волокно |
Прочность на растяжение, МПа 10-3 |
Удлинение при разрыве, % |
|
Полипропиленовое |
0,4 – 0,77 |
10 – 25 |
|
Полиэтиленовое |
0,7 |
10 |
|
Нейлоновое |
0,77 – 0,84 |
16 – 20 |
|
Акриловое |
0,21 – 0,42 |
25 – 45 |
|
Полиэфирное |
0,73 – 0,78 |
11 – 13 |
|
Асбестовое |
0,91 – 3,1 |
0,6 |
|
Стеклянное |
1,05 – 3,85 |
1,5 – 3,5 |
|
Базальтовое |
1,6 – 3,6 |
1,4 – 3,6 |
|
Стальные фибры |
0,80 – 3,15 |
3 – 4 |
|
Углеродное |
2 |
1 |
Другим важным компонентом при создании бетонов и фибробетонов является использование эффективных вяжущих. Традиционными минеральными вяжущими до сих пор являются портландцемент и его разновидности, гипсовые и ангидритовые, магнезиальные, известковые составы, кислотоупорный кварцевый цемент, романцемент, гидравлическая известь, вяжущие автоклавного твердения и жидкое стекло. С середины XX века начали широко разрабатываться и внедряться в производство так называемые композиционные вяжущие на основе портландцемента или гипса и извести. Это гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, пуццолановые цементы, шлакопортландцемент и др.
Создание новых, отвечающих требованиям времени вяжущих веществ, естественно, базируется на уже известных знаниях. Композиционные вяжущие, как правило, представляют собой смесь воздушного и гидравлического вяжущих и каких-либо специальных добавок, которые усиливают те или иные их строительные свойства.
На сегодняшний день уже есть достаточно большое количество разработанных и затем опробованных в условиях предприятий оригинальных в экономическом и экологическом аспектах вяжущих веществ. Однако эффективные и заслуживающее скорейшего внедрения в отечественное строительство вяжущие по ряду причин не нашли еще достойного применения.
Получение высокоэффективных вяжущих веществ в настоящее время сопровождается применением сложных составов компонентов с целью получения высококачественных бетонов разного функционального назначения с улучшенными, а иногда и с принципиально новыми свойствами
Использование композиционных вяжущих вместо цемента с различными добавками, значительно (в 2 – 3 раза) увеличивает время начала и окончания схватывания бетонной смеси, что делает возможным транспортировать ее на значительно большие расстояния. Это в свою очередь приведет к тому, что в целом по каждому району строительства можно будет обходиться меньшим количеством бетонных заводов.
Использование композиционных вяжущих позволяет сократить в зимних условиях время ухода за бетонной смесью, а так же уменьшить продолжительность технологических перерывов, назначаемых обычно для набора прочности бетона. Имеет место сокращение так же время ухода за свежеуложенным бетоном в жаркое время года и, как следствие, снижение затраты труда, расход воды и т.д.
Белгородская область располагает большими запасами техногенного сырья, которое может быть использовано в качестве кремнеземсодержащего компонента для получения высокоэффективных композиционных вяжущих и заполнителей высокопрочного мелкозернистого бетона. Основным отходом можно считать отсев дробления кварцитопесчанника (рис. 2). Он позволяет повысить эффективность бетонов и фибробетонов, а так же значительно снизить себестоимость материала. Сцепление с бетонной поверхностью отсева выше на 30 %, чем у природного камня за счет угловатой формы.
Рис. 2. Отсев дробления кварцитопесчанника
Разработанные составы можно применить в промышленном и гражданском строительстве, при возведении монолитных зданий и каркасов, создании полов промышленных зданий, в дорожном, при строительстве не только покрытий, но и мостов эстакад, и т.д.