Введение
Стальная фибра – это реальная альтернатива
традиционному армированию бетонных конструкций.
Использование стальной фибры значительно
повышает прочность бетонов на растяжение
и изгиб, придавая строительным конструкциям
качественно новые характеристики.
Что же такое стальная фибра? Это
волокна высокой прочности, которые добавляются
в бетон при замешивании. В результате
возрастает ударная прочность бетонов,
устойчивость к растрескиванию, несущая
способность конструкций. Стальная фибра
вполне успешно заменяет традиционные
сетки и каркасы из арматурного прута,
обеспечивая бетону лучшие характеристики.
Стальная фибра равномерно распределяется
по всему объёму бетона, образуя прочный
каркас с очень мелким по сравнению с арматурой
шагом, но и существенно укрепляет бетон:
благодаря уникальной форме боковой поверхности
фибры, в разрезе напоминающей зигзагообразную
кривую, сцепление с бетоном значительно
более прочным, нежели то, которое может
обеспечить арматура.
Специалисты признают, что одним из самых
сложных видов работ при традиционном
бетонировании является именно создание
арматурной сетки или каркаса. Этот процесс
требует значительных затрат времени
и сил. Столь же сложной становится работа
по закреплению армированного каркаса
в полном соответствии с проектом. Сократить
затраты времени и труда на изготовление
армированных бетонных элементов поможет фибра
стальная.
Использование стальной фибры позволяет
отказаться от использования больших
объемов арматуры и снизить трудозатраты
на бетонирование. В отдельных случаях
стальная фибра предоставляет уникальную
возможность – полностью отказаться от
использования арматурного каркаса.
Применение стальной фибры
в сочетании с арматурным каркасом позволяет
без ущерба для эксплуатационных характеристик
снижать расход бетона и стали, уменьшая
толщину бетонирования. Сокращение времени
бетонирования происходит за счёт внесения
фибра в состав бетона на этапе приготовления
смеси. В результате трудоемкость возведения
конструкций из армобетона снижается
почти на четверть, а экономия средств
может достигать 15 %. Помимо этого, сталефибробетон
демонстрирует более продолжительный
срок службы и повышенную механическую
прочность по сравнению с обычным армированным
бетоном.
Лабораторные исследования и богатый
практический опыт использования стальной
фибры при возведении монолитных конструкций
показали, что стальная фибра полностью
пригодна к использованию даже после длительного
хранения, быстро и легко «распушается»,
равномерно распределяется при перемешивании
бетонной смеси в бетоносмесителях и миксерах
всех распространённых типов. Эти качества
стальной фибры обеспечивают легкое введение
в бетонную смесь как на этапе замешивания,
так и непосредственно перед заливкой.
- Производство стальной
(металлической) фибры
Фибра стальная (сталефибробетон) производится из стальной низкоуглеродистой
проволоки ГОСТ 3282, из холоднокатаного
стального листа ГОСТ 19904 и из стальных
слябов ОСТ 14-17-17-90.
Сталефибробетон — строительный композиционный
материал, представляющий собой
бетон, армированный стальной фиброй. Металлическая фибра бывает
разных видов – волновая, анкерная, и в
виде прямых отрезков. Анкерная фибра
– это отрезки металлической проволоки
диаметром 0,3мм - 1,2мм, и длиной 10 – 54мм,
с загнутыми или приплюснутыми концами.
Если анкерная фибра изготавливается из
стального листа, то её поперечное сечение
имеет прямоугольную форму. Волновая фибра
– отрезки металлической низкоуглеродистой
или высокоуглеродистой проволоки, имеет
волнообразную форму.
Анкерная фибра
Диаметр: 0,40-1,30 мм
Длина: 30-50 мм |
Волновая фибра
Диаметр: 0,40-1,30 мм
Длина: 20-60 мм |
|
|
|
Материал для её изготовления может быть
разной прочности, форма регулируется
по необходимости, может наноситься защитное
покрытие (при желании). К слову, в этом
одно из главных преимуществ стальной
фибры: нетрудно запрограммировать её
изготовление в нужном виде. Добавляя
в бетонный раствор фибру (обычно 5-15% от
общей массы бетона, до, во время или после
замешивания), можно не беспокоиться о
её чистоте – никакой смазки или масел
на ней нет, как и ржавчины. А специальная
форма при перемешивании позволяет фибре
равномерно распределяться.
А = 1,00 мм
B = 50,00 мм
C = 2,00 мм
D = 0,50 мм
- Свойства
Нормативное сопротивление
растяжению металлической фибры примерно
равно 2200 мПа. Расчётное сопротивление
растяжению для предельных состояний
первой группы примерно1835.
Модуль упругости Е = 200000 мПа.
Длина l=20,0 (+/- 2,0) – 50,0 (+/- 5,0) мм.
Диаметр d= 0,2 – 1,2 мм.
Отношение l/d = 50 – 100.
Длина гофры 8,0 (+/- 1,0) мм.
Высота гофры 2,0 ( +1,0/-0,5) мм.
Металлическая фибра
имеет ряд существенных недостатков: высокий вес изделия, низкая
коррозионная стойкость, низкое сцепление
с бетонной матрицей, стальная фибра имеет
свойства выходить на поверхность бетона
в результате эрозии, что может угрожать
безопасности конструкции и элементам,
взаимодействующим с поверхностью. Чтобы
избежать коррозии металлической фибры
её могут обрабатывать специальными составами,
оцинковывать, или изготавливать из легированной
стали, что неминуемо ведет к удорожанию
материала. Для обеспечения надёжной анкеровки
в теле бетона фибры выполнены гофрированными.
Преимущества стальной
фибры:
Частично или полностью исключить
работы по стержневому армированию;
Снизить толщину бетонирования
на 30% и массу в 5-7 раз без потери несущей
способности;
В 10-12 раз повысить ударопрочность конструкций;
Повысить устойчивость к динамическим
нагрузкам;
В 3-5 раз повысить устойчивость
плоскостей к образованию трещин;
В 1,5-3 раза увеличить срок службы
монолитных и сборных конструкций;
Снизить расходы на монтаж конструкций;
Повысить термическую устойчивость;
Повысить гидроизоляционные
характеристики сооружений;
Снизить уровень деформаций
при охлаждении и нагреве;
Сократить сроки возведения
сооружений на 30-40 %.
Технические данные
Материал |
Высококачественная стальная
проволока |
Марка стали |
1-2 КП |
Диаметр |
1,0 мм |
Длина |
50 мм |
Прочность на растяжение |
1100 Н/мм² |
Число перегибов |
Не менее 4-х |
Хим.анализ,% |
С - 0,1%, Mn - 0,3%, Si - 0,04%, S - 0,03%, P -
0,02% |
| |
|
Качественные
характеристки сталефибробетона
ПРОЧНОСТЬ - максимальный
уровень напряжений, который может выдержать
материал:
~ увеличение предела
прочности на растяжение при
изгибе- 50-200%;
~ увеличение предела
выносливости - 25-30%;
~ увеличение предела
прочности по сжатию - 50-150%.
ДЕФОРМАТИВНОСТЬ –
деформативные свойства сталефибробетона
при прочих равных условиях изменяются
прямо пропорционально степени объёмного
насыщения и обратно пропорционально
приведённому диаметру фибр;
~ повышение значения
начального модуля упругости - 10-30%;
~ повышение начального
коэффициента поперечной деформации
- 10-20%.
ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ
– способность материала препятствовать
возникновению и распространению трещин:
~ повышение предела
трещиностойкости – 30-80%.
МОРОЗОСТОЙКОСТЬ –
морозостойкость сталефибробетона повышается
за счёт образования мелкопористой структуры
матрицы с большим содержанием замкнутых
пор и находится в зависимости от параметров
фибровой арматуры и структуры бетонной
матрицы:
~ повышение морозостойкости
сталефибробетона по сравнению с обычным
бетоном достигает 800%.
КОРРОЗИЙНАЯ СТОЙКОСТЬ
– введение в бетон фибровой арматуры
значительно улучшает его структуру и
обеспечивает высокую коррозийную стойкость
волокон.
- Применение
Фибра может быть
применена в следующих основных областях:
Монолитные конструкции: промышленные
полы, монолитные обделки метро и тоннелей,
взлётно-посадочные полосы аэродромов,
стоянки автомобилей и автомобильные
дороги, мосты, резервуары и бассейны,
портовые сооружения, банковские и сейфовые
хранилища, взрывозащитные фортификационные
объекты и пр.
Сборные конструкции: Элементы
стеновых панелей, плиты перекрытия, дорожные
плиты, железнодорожные шпалы, тюбинги
метро, кольца, трубы, объёмные конструкции,
малые архитектурные формы и пр.
Торкретсталефибробетон: ремонт и усиление железобетонных и каменных конструкций, тонкостенные конструкции, укрепление горных склонов, откосов и пр.
Стальную фибру активно используют при
изготовлении плит для полов на производстве,
строительстве подвальных конструкций
и жилых домов, дорожных перекрытий и тоннелей.
Особенно ценится бетон, армированный
стальной фиброй, в сложных условиях (механические
воздействия, ненормальная влажность,
перепады температур). В частности, сталефибробетон
используют при строительстве банковских
хранилищ, оборонных и взрывозащитных
сооружений, бассейнов, паркингов, изготовлении
стеновых панелей, плит перекрытий и малых
архитектурных форм.
Фибру вводят в бетон на стадии замешивания
– можно это делать прямо на стройплощадке.
Стальная фибра отличается великолепной
сцепляемостью и не сбивается в комки.
Отлично укрепляет углы и кромки бетонных
конструкций. Что немаловажно, использовать
стальную фибру легко, да и времени это
отнимает немного (всего-то 5-15 минут на
перемешивание). При этом армирование
стальной фиброй даёт возможность отказаться
от куда более сложного стержневого армирования,
уменьшив при этом толщину бетонного покрытия.
Это особенно важно для промышленных полов,
ведь прочность стяжки сохраняется, а
толщина покрытия сильно снижается.
Добавляют металлическую фибру
в автобетоносмеситель с бетоном на заводе,
чтоб за время доставки смеси на строительную
площадку она тщательно перемешалась.
Если такой возможности нет то на строительной
площадке, высыпают фибру в миксер и перемешивают
минут 15-20.
Металлическая фибра образует
с бетоном однородную массу и если сравнить
с металлическим каркасом, то шаг ячеек
его был бы очень маленький. Из-за зигзагообразной
формы фибра, образует очень прочное сцепление
с бетоном по сравнению с обычной арматурой.
Какими свойствами обладает
бетон с фиброй это: высокая сопротивляемость
статическим и динамическим нагрузкам,
трещиностойкость, долговечность (износоустойчивость),
прочность, увеличение вибрационной стойкости
бетона.
Насчет трещиностойкости можно
поспорить, заливали бетонные полы на основание, который заказчик
плохо подготовил (не уплотнил) и через
неделю может не много больше из-за просадки
основания бетон потрескался и поломался.
Какие преимущества в применение
фибры в сравнение с вязкой арматурного
каркаса? Первое это уменьшение времени
на подготовку, связать двойную арматурную
сетку на бетонные полы площадью 250 квадратных метров
на эту работу будет потрачено приблизительно
неделя. Снижаются трудозатраты на арматурные
работы. Второе экономия денег на арматуре
и ее транспортировку. В третьих работы
по армированию конструкций здания постоянно
остаются отходы в виде обрезков арматуры,
если используют фибру, то отходов нет.