Производство стальной (металлической) фибры

По статистике экономия средств достигает 15%, а трудоемкость возведения конструкций снижается на четверть.

В рабочей практике металлическую фибру применяли в бетонных полах, на некоторых сайтах производителей фибры пишут, что ею можно заменять арматурный каркас монолитных сооружений туннелей, метро, взлетные полосы на аэродромах, сейфохранилища, взрывоопасные объекты.

Из фибробетона изготавливают отдельные конструкции элементы стеновых панелей, плиты перекрытия, дорожные плиты, железнодорожные шпалы, тюбинги метро, кольца, трубы, и пр.

 

Приготовление смеси

 

Приготовление сталефибробетонной смеси необходимо осуществлять в соответствии с ГОСТ 7473-94 и СНиП 3.09.01-85. 
Для приготовления смеси рекомендуется использовать бетоносмесители принудительного действия или специальные, например, струйные, турбулентные и др. 
Применение гравитационных смесителей допустимо для фибр малой относительной длины или при их сравнительно небольшом содержании. 
В целях обеспечения более равномерного распределения фибр в объёме замеса, рекомендуется проведение следующих мероприятий:

• увеличение подвижности смеси путём введения пластифицирующих добавок.

• снижение в допустимых пределах отношения l/d.

• равномерная подача фибры в смеситель с помощью специальных устройств.

• сокращение продолжительности приготовления смеси.

Загрузка фибры в один приём на полный замес не допускается. Введение в смесь рекомендуется осуществлять равномерным непрерывным потоком. Постепенное введение может осуществляться полумеханизированным способом с использованием вращающихся грохотов, вибросит и т.п. Допускается ручное введение фибры с использованием сетчатых корзин, со строгим соблюдением техники безопасности. 
Во избежание перегрузки принудительного смесителя объём замеса бетона с фибрами рекомендуется снижать на 25-50 % по сравнению с паспортными данными для обычного бетона. 

 
Возможно два основных способа приготовления сталефибробетонной смеси:

 

1. приготовление смеси (матрицы) по традиционной технологии; равномерное введение фибры в работающий смеситель; перемешивание и выгрузка.

2. приготовление сухой смеси (заполнители, вяжущее, фибра); подача воды и добавок в работающий смеситель; смешивание и выгрузка.

 

Во втором случае порядок введения: крупный заполнитель, мелкий заполнитель, фибра, вяжущее. Оба способа могут применяться как в сборном, так и в монолитном строительстве. В последнем случае в качестве смесителя используется автобетоносмеситель. Приготовление смеси производят не ранее чем за 5 минут до её выгрузки. Необходимо установить максимальное время перемешивания бетонной смеси с фиброй, т.к. увеличение продолжительности перемешивания может приводит к образованию комков и ежей.  
При введении фибры в условиях стройплощадки в готовую бетонную смесь, доставленную автобетоносмесителем, общее время введения и последующего перемешивания не должно превышать 6-10 минут во избежание расслоения смеси.

 
В связи со снижением подвижности бетонной смеси при введении в неё фибры возможны два варианта:

 

1. назначать большую исходную подвижность смеси.

2. восстанавливать подвижность смеси после добавления фибры путём введения в миксер пластифицирующей добавки.

 

При использовании метода торкретирования бункер торкретмашины заполняют сухой смесью песка, цемента и фибр. Сухая смесь подаётся сжатым воздухом по шлангам к соплу аппарата, вода поступает на выходе смеси из сопла.

Транспортирование смеси

 

В условиях производства сборного железобетона транспортирование сталефибробетонной смеси к посту формования изделий следует производить при помощи средств обеспечивающих сохранение в заданных пределах технологических характеристик смеси. Доставка может осуществляться ленточными конвейерами, самоходными бункерами, бадьями, самоходными бетоноукладчиками.

Не рекомендуется осуществлять перегрузку смеси из одного транспортного средства в другое во избежание расслоения. 
В целях получения монолитного сталефибробетона однородного состава в условиях стройплощадки рекомендуется транспортировать смесь в сухом виде затаренной в мешки, ящики с последующим приготовлением на объекте.  Возможно также транспортирование сухой сталефибробетонной смеси в автобетоносмесителях с последующим затворением водой, введением добавок и перемешиванием на площадке. Для транспортирования смеси к месту укладки на площадке следует пользоваться открытыми ёмкостями, разгружаемыми путём их переворачивания или бункерами с уклоном стенок не менее 85 градусов, оборудованными устройствами для вибропобуждения смеси.

Выгрузку из автобетоносмесителя осуществляют равномерной передвижкой лотка небольшими порциями по всей бетонируемой поверхности. 
Высота открытого сброса смеси не должна превышать 0,5 м.  
При укладке сталефибробетона методом торкретирования длина фибр не должна превышать половины диаметра подающего шланга, количество фибр должно отвечать условию u (l/d) < = 1,5.

 

Укладка и уплотнение

 

Способы формования и соответствующую им удобоукладываемость бетонных смесей следует принимать в зависимости от вида конструкций, степени их армирования и применяемой технологии изготовления, характеристик и конструктивно-технологических особенностей формовочного оборудования согласно положениям «Пособия по технологии формования железобетонных изделий» к СНиП 3.09.01-85, М.: Стройиздат, 1987.  Укладка литых смесей должна производиться согласно «Рекомендациям по применению литьевой технологии формования» Минск, БелНИИС, 1997. При изготовлении горизонтальных конструкций (полы и т.п.) из смесей подвижностью П2 и выше уплотнение следует выполнять виброрейкой. Применение глубинных вибраторов не допустимо.   Сталефибробетонные смеси подвижностью П1 с осадкой конуса 1-4 см и сталефибробетонные смеси марки Ж1 жёсткостью 5-10с., в том числе с различными пластификаторами, применяются с использованием обычного уплотняющего оборудования: поверхностных вибраторов, виброплощадок, вибронасадок, виброформ, виброштампов и т.п. при обычных режимах вибрации и её продолжительности. Рекомендуется применение пригрузов с давлением 1-2 кПа.

Сталефибробетонные смеси марки Ж2 жёсткостью 11-20.с уплотняют на виброплощадках с пригрузом 2-4 кПа. или виброштампами. 
Сталефибробетонные смеси марки Ж3 жёсткостью 21-30с. уплотняют и формуют вибрационными воздействиями со значительным пригрузом 8-10 кПа., вибропрессованием с пригрузом 20-40 кПа. Возможны прокат, прессование, вакуум-прессование, вибротрамбование, виброудар, центрифугирование и т.п. Режимы определяются в опытном порядке.   Сталефибробетонные смеси марки Ж4 жёсткостью более 30с. уплотняют и формуют безвибрационными интенсивными воздействиями прессованием, трамбованием, прокатом, виброударным способом и т.п. Вибрационные воздействия могут применяться только в подготовительный период или в сочетании с силовыми нагрузками. Режимы определяются в опытном порядке.   
При изготовлении конструкций с высотой сечения более 30 см. укладку и уплотнение смеси необходимо выполнять послойно без перерывов.

Содержание фибр в сталефибробетоне определяется требованиями к его физико-механическим свойствам, назначаемым из условий применения и проектных нагрузок.

Ориентировочно содержание фибры в смеси может быть принято в зависимости от конструкции следующим:

• для промышленных полов - 20-40 кг/куб.м.

• для конструкций жилых домов - 25-50 кг/куб.м.

• для конструкций эксплуатирующихся в условиях воздействия окружающей среды - 40-120 кг/куб.м.

• для конструкций тоннелей, дорог и т.п. - 50-100 кг/куб.м.

• для защитных морских сооружений, банковских хранилищ и т.п. - 100-120 кг/куб.м.

 

 

 

 

 

 

4.  Виды металлической фибры

 

Металлическая фибра бывает разных видов – волновая, анкерная, и прямая фибра. 

 

Фибра анкерная является, по сути, просто проволокой, которую нарезали кусками нужных размеров, придав краям отрезков нужный изгиб (анкерные отгибы).

Благодаря таким изгибам проволоки, происходит равномерное распределение фибры растворе бетона, обеспечивая качественное микроармирование и значительно укрепляя готовый продукт. Анкерная фибра не содержит следов смазки и не ржавеет.

Сфера применения стальной анкерной фибры

 

Из анкерной фибры производят фибробетон для наливных полов (промышленных или бытовых), площадок, паркингов и зданий. Часто используется при возведении мостов. Фибра даёт отличные результаты при укреплении фундаментов, панелей/плит перекрытий, укрепляет сооружения и элементы гидротехнического и сельскохозяйственного назначения, сваи, опоры и даже шпалы.

 

 

Фибра волновая изготавливается путём нарезки стального листа на множество тонких металлических волокон.

Подмешивая их в бетон, обеспечивается образование в его толще трёхмерной силовой структуры, которая гарантирует качественное повышение прочности как готовых изделий, так и их составных конструкций/узлов.

Сфера применения стальной фибры

 

Резаной фиброй оптимально армировать промышленные или бытовые наливные полы, всевозможные площадки, паркинги,... На больших стройках ей обязательно найдётся место, будь то возведение моста, нового дома или дороги. В укреплении стальной фиброй нуждаются фундаменты для ударного или динамического оборудования, любые конструкции из бетона (панели стен, сваи, опоры, шпалы, плиты перекрытий,...), сельскохозяйственные и гидротехнические сооружения (кольца для колодцев, лотки и дамбы).

 

 

Прямая фибра – изготавливается из высокоуглеродистой проволоки, имеющее латунное покрытие, минимальный предел прочности на разрыв такой проволоки составляет 2200 H/мм2. В основном применяется для производства сверхпрочных растворов и бетонов

 

5.  Заключение

 

Мировой опыт показывает, что технология сталефибробетона уже давно не является технической новинкой. В России активное применение стальной фибры началось во второй половине 90-х годов. Преимущества сталефибробетона, становятся все более очевидны.

Сегодня невозможно представить строительную отрасль без применения бетона. В связи с тем, что постоянно возрастают и темпы, и объемы строительства, помимо огромных объемов производства бетона, возрастают так же и требования, предъявляемые к изделиям из него. Современный бетон должен не только обладать необходимой химической стойкостью, выдерживать высокие механические нагрузки, но и противостоять трещинообразованию, усадке, а также иметь устойчивость к температурным перепадам и атмосферному влиянию.

Технология армирования волокнами (т.е. введение в бетон волокон из различных материалов) позволяет качественно изменить свойства бетона (разумеется, в лучшую сторону).

А именно:

· Трещиностойкость увеличивается до 6 раз;

· Ударная прочность повышается в 10 раз;

· Предел прочности на растяжение увеличивается в 2,5 раза;

· На изгиб в 3,5 раза;

· На сжатие в 1,5 раза;

· Сопротивление истираемости возрастает в 2 раза.

Вместе с этим значительно возрастает стойкость к деформации, коррозии, водопроницаемости и т.д. применение фибры позволяет снизить массу бетонных конструкций до 40%.

Одна из наиважнейших характеристик сталефибробетона – прочность на сжатие – отражает не только его прямые свойства, но и долговечность, и сопротивление другим нагрузкам. Не менее важная характеристика бетона, армированного фиброй – ударная прочность – которая превышает ударную прочность обычного бетона в 3-5 раз. Основные категории фибр, используемых в настоящее время, это стальная фрезерованная фибра, стальная анкерная фибра и полипропиленовая фибра.

В заключении скажем, что только в Европе, применяется в год более 3 000 000 м³ сталефибробетона, а это более 150 000 т. стальной фибры. Что, несомненно, является убедительным подтверждением эффективности сталефибробетона в строительстве.