Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
23
Добавлен:
21.04.2019
Размер:
203.03 Кб
Скачать

ФИБРОБЕТОН, насыщенный стальными волокнами, получил название СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.

СТАЛЕФИБРОБЕТОН - строительный композиционный материал, на основе бетонной матрицы, армированной отрезками тонкого стального волокна - фибрами, диаметром (df) 0,3 - 1,2 мм, с отношением длины к диаметру (lf/ df) 50 - 100 и объемным процентом армирования(m V,%) 0,5 - 3,0%.

По оценкам специалистов, СТАЛЕФИБРОБЕТОН (СФБ) обладает широким спектром положительных свойств, при его очевидной экономической целесообразности.

В СФБ бетонная матрица придает форму элементу, защищает волокна от негативных внешних воздействий; волокна, совместно с матрицей, воспринимают силовые, температурные и прочие воздействия, перераспределяют их по сечению элемента, обеспечивают прочностные, деформативные и пр. свойства материала, значительно превосходящие аналогичные показатели традиционных бетона и железобетона.

Фибровое армирование качественно изменяет свойства бетонных материалов. При насыщении бетонов стальными волокнами улучшение свойств зависит от параметров фибрового армирования, объемного содержания фибр, соотношения между параметрами фибровой арматуры и параметрами структуры бетонной матрицы, уровня дисперсного армирования. Свойства сталефибробетона также зависят от технологии его изготовления: получение фибровой арматуры, приготовление сталефибробетонной смеси, формование изделий.

При этом сталефибробетон не следует считать модификацией обычного бетона, так как это новый материал, обладающий соответствующими качественными и количественными свойствами.

Повышение свойств по сравнению с неармированным бетоном матрицы, в среднем, выражается следующими показателями:

Рост свойств СТАЛЕФИБРОБЕТОНА по сравнению с бетоном* :

Свойства Рост свойств

Предел пропорциональности при растяжении и изгибе в 2 раза

Предел прочности при растяжении в 2.5 раза

Предел прочности при изгибе в 3.5 раза

Предел прочности при сжатии в 1.5 раза

Ударная прочность в 10 раз

Вязкость при достижении предела прочности в 10 - 20 раз (до 34)

Трещиностойкость по сравнению с железобетоном :

- при раскрытии трещин до 0.005 мм в 2.5 - 6 раз

- при раскрытии трещин до 0.2 мм в 3 - 3.5 раз

Деформативность в 2 - 10 раз

Сопротивление кавитации в 3 раза

Сопротивление абразии (истираемость) в 2 раза

Морозостойкость в 1.5 - 2 раза

Термостойкость в 5 - 7 раз

Коррозионная стойкость в 2 раза

Выше приведены данные для сталефибробетона с объемным содержанием фибр около 2%, диаметре df=0,25 мм, отношением lf/df =100, водо-цементном отношении 0.50 и матрице из мелкозернистого бетона.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ПРОЧНОСТЬ

Под прочностью материала понимается тот максимальный уровень напряжений, который может выдержать материал без существенных изменений в своей структуре при ожидаемых условиях работы. Прочностные характеристики сталефибробетона зависят от класса исходного бетона - матрицы, вида и размеров стальной фибры, характера ее поверхности, геометрии и размера сечения элемента.

Увеличение предела прочности при сжатии прямо пропорционально содержанию фибр и достигает 140 - 150% при 2 - 3% армирования. Хотя прочность при сжатии и возрастает, она не является основной характеристикой сталефибробетона. Упрочнение достигается главным образом за счет увеличения прочности при растяжении.

Прочность СФБ при растяжении выше соответствующей прочности бетона матрицы. При этом повышение прочности на растяжение прямо пропорционально увеличению объемного процента содержания фибр и их длины.

Независимо от длины и объемной доли содержания фибр прочность сталефибробетона при осевом растяжении иссякает с появлением первой трещины, а при изгибе наблюдается вязкая картина разрушения.

Прочность на растяжение определяется в зависимости от характера разрушения элемента, которое наступает в результате выдергивания всех фибр - 1 случай - и выдергивания части фибр и обрыва остальных - случай 2.

Динамическая прочность сталефибробетона выше соответствующей характеристики матрицы и зависит от условия приложения нагрузки. Так, коэффициент динамического упрочнения, т.е. отношение напряжений при статическом и динамическом осевом нагружении для бетона матрицы равен 1.41, а для сталефибробетона - 1.43 - 1.55 и зависит от параметров армирования.

По литературным данным предел выносливости сталефибробетонных конструкций выше железобетонных на 30% и составляет 0.95 Rbn.

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ

Изменение предела трещиностойкости описывается уравнением потенциальной энергии деформации (аналогично уравнению, составленному Гриффитсом) с добавлением в это уравнение слагаемого, учитывающего энергию накапливаемую в процессе деформации фибрами, пересекающими трещину.

В общем случае предел трещиностойкости СФБ по сравнению с железобетоном возрастает от 30 до 80 %, - при раскрытии трещин до 0.05 мм в 6-10 раз.

ДЕФОРМАТИВНОСТЬ

Высокие деформативные свойства СФБ определяются дисперсным характером его армирования. Достаточно близкое расположение фибр в материале оказывает действие по торможению развития локальных трещин в бетоне с одновременным повышением его предельной растяжимости и прочности. Кроме этого, чем тоньше фибры, тем выше их чувствительность к различной деформативности отдельных структурных элементов бетона. В целом деформативность бетона выравнивается. Если материал насыщен большим количеством фибры, то он работает короткими участками и эффективность армирования повышается.

Деформативные свойства сталефибробетона при прочих равных условиях изменяются прямо пропорционально степени объемного насыщения и обратно пропорционально диаметру фибр.

Важным показателем деформативности СФБ является модуль деформации - не постоянная величина и существенно зависящая от стадийности работы. При напряжениях, не превышающих предел трещиностойкости, когда начальная структура сталефибробетона еще не нарушена, зависимость между напряжениями и деформациями - линейная и характеризуется начальным модулем упругости Efb, который определяется верхней нижней оценкой - по "закону смесей"

С увеличением нагрузки кривая зависимости напряжения - деформации искривляется, модуль деформаций сталефибробетона становится переменным. Значение начального модуля упругости сталефибробетона выше соответствующей характеристики бетона матрицы на 10 - 30%.

Начальный модуль упругости сталефибробетона зависит, как от соответствующего показателя бетона, так и от коэффициента фибрового армирования.

Начальный коэффициент поперечной деформации сталефибробетона превышает аналогичные значения коэффициента бетона на 10 - 20%.

ИСТИРАЕМОСТЬ

Исследования СФБ на истираемость свидетельствуют о структурном улучшении этого материала в сравнении с неармированным бетоном. Показатель истираемости улучшается в среднем в 2 раза по сравнении с неармированным бетоном, и фибры истираются совместно с бетонной матрицей.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

Морозостойкость СФБ в значительной мере зависит от сцепления фибр с бетоном. По некоторым данным при прочности сцепления равной 1, 2 и 3 МПа морозостойкость СФБ повышается по отношению к исходному бетону соответственно в 1.25, 1.6 и 1.95 раза.

Морозостойкость СФБ повышается с уменьшением диаметра фибр за счет образования мелкопористой структуры матрицы с большим содержанием замкнутых пор, а именно, при фибрах диаметром 0.3 мм она в 1.18 выше, чем условно при диаметре 1 мм.

По экспериментальным данным, морозостойкость СФБ (m=0.01) по сравнению с обычным бетоном может быть выше до 7 раз.

Соседние файлы в папке Для диплома