Механические свойства фибробетона

Модуль упругости и прочности фибробетона ориентировочно можно рассчитать по закону смеси:

E_c=Ф_jE_fV_f+E_mV_m (9.1.)

_c= Ф_j_fV_f+_mV_m(9.2.)

где Ф_jучитывающий длину и диаметр фибры (1/6-1/2).

E,,V- модуль упругости, прочность и объемное содержание, соответственно фибры (f) и матрицы (m).

Прочность композита повышается с увеличением l/d,lиV_f. (рис.9.2.)

Рис. 9.2. Зависимость прочности фибробетона на сжатие (а) и растяжение (б) от объемного содержания фибры: стальной (1); полиэтиленовой (2); полиамидной (3).

Сталефибробетон

Сталефибробетон (СФБ) - бетон, армированный стальной фиброй.

Стальная фибра может изготавливаться из проволоки, из листового проката. Она может быть линейной (прямой), волнистой, с отогнутыми концами.

Механические свойства СФБ зависят от длины фибры, l/d- отношения и объемного содержания фибры. Их оптимальные значенияl4,5 мм;l/d=57-77;V_f=2-4%. Прочность СФБ можно ориентировочно определить из уравнения_с=_m(1+0,125V_f, %).

СФБ хорошо сопротивляется динамическим нагрузкам, характеризуется вязким разрушением. С увеличением V_fиl/dсопротивление внешним нагрузкам возрастает. Степень повышения прочности композита_с/_mзависит от расстояния между волокнами (рис.9.4.).

К особенностям технологии СФБ относятся следующие:

1. При приготовлении СФБ смеси необходимо обеспечить равномерное распределение фибры.

2. СФБ смесь характеризуется большей жесткостью по сравнению с аналогичной смесью, но без фибры.

Цементные композиты, армированные неметаллическими волокнами.

Кроме сталефибробетона в строительстве нашли применение цементные композиты, содержащие и другие виды волокон: стеклянные, полипропиленовые, асбестовые, полиамидные и др.

а) Композиты, содержащие стекловолокно имеют повышенную прочность при изгибе и меньшую плотность.

Стекловолокнистые композиты обладают высокими значениями прогиба (в10 раз) и прочностью при изгибе (в 2-3 раза), Рекомендуемый процент объемного армирования 0,75-2,5%. В то же время не решена проблема сохранности стекловолокна в щелочной среде матрицы. Лишь циркониевые стекла имеют в этих условиях достаточную долговечность.

б) Пропиленовое волокно имеет высокую растяжимость и долговечность. Композиты на его основе имеют меньшие значения _ии_сж. Для устранения этого недостатка полипропиленовую пленку ориентируют параллельно растягивающим нагрузкам, в том числе в сочетании со стекловолокном.

в) Асбестовое волокно вводят в количестве 0,5-3%, что значительно больше оптимального (0,15%). При этом ухудшается удобоукладываемость смеси, замедляется твердение цемента. Но композиты на его основе - долговечны.

г) Полиамидные волокна имеют высокие показатели _ри Е, химически инертны. Они придают композиту высокую прочность при изгибе и растяжении, долговечность. Являются долговечным материалом.

Преднапряжение фибры в бетоне

Сопротивление фибробетона растягивающим внешним нагрузкам складывается из усилий растяжения в матрице и в фибре. Если обеспечить предварительное напряжение в фибре (по аналогии с преднапряженным железобетоном) то прочность конгломерата значительно увеличится.

Преднапряжение фибры (содержание в бетоне 1-1,5% по объему) достигается введением в фибробетонную смесь специальных расширяющихся добавок в количестве 20-23,5% от массы цемента. Увеличение объема твердой фазы фибробетона составляет 0,2-0,35%. Прочность фибробетона при растяжении повышается на 28%, трещиностойкость на 51%.

Данное направление находится в стадии разработки основ технологии и теории, имеет большие перспективы.

Выводы:

Лабораторная работа № 9