Долговечность бетона становится реальностью!


С того самого момента, как был изобретен бетон, начались поиски по улучшению его конструктивных свойств. После долгих лет поисков появился железобетон, что произвело революцию в строительстве. Однако осталось немало проблем. Бетон уступал многим природным материалам в сопротивляемости при замерзании/оттаивании, ударопрочности, сопротивляемости истиранию, воздействию пламени и химических соединений, водопроницаемости. Эти проблемы пытались решить с помощью введения в бетонный раствор различных минеральных волокон и металлической стружки, что, однако, не давало достаточно удовлетворительных результатов. В шестидесятые годы, в период бурного развития химической промышленности, ученые обратили внимание на искусственные волокна. Применение их дало хорошие результаты, однако возникла эстетическая проблема: волокна поднимались над поверхностью бетона, что привело к появлению термина "волосатый бетон". Наконец, во второй половине восьмидесятых годов было разработано моноволокно, которое известно сейчас во всем мире под маркой Фибрин.

Для того, чтобы рассказать о Фибрине подробнее, напомним читателю, что существуют три основные проблемы, которые проявляются при заливке бетона и оказывают значительное воздействие на прочность в будущем: пыление; пластическая усадка и оседание; разрушение под действием мороза в начальной стадии.

Пыление

Пыление появляется при нарушении незатвердевшей поверхности. Обычно это является результатом избыточного перемешивания бетона, в который добавлено слишком много воды как во время перемешивания, так и во время конечной операции, а также при отсутствии соответствующего выдерживания.

Пластическая усадка

Трещины от пластической усадки появляются тогда, когда скорость испарения с поверхности бетона превышает скорость выделения воды из массы бетона, что приводит в результате уменьшения объема поверхностного слоя к пластическому растрескиванию и образованию волосяных трещин.

Пластическое оседание

Трещины при пластическом оседании появляются, когда в составе бетонной смеси присутствует большое количество жидкости и осаждаемых примесей, а также замедлители процесса осаждения, например, стержневая арматура.

Разрушение под действием мороза в начальной стадии

После укладки бетона по всей его форме образуются водные каналы или капилляры. Эти каналы позволяют воде проникать в твердеющий бетон и при наличии пониженных температур и заморозков замерзать. При замерзании вода расширяется и увеличивает объем цементного раствора, вызывая повреждения и растрескивание поверхности.

Решение - Фибрин

Распределение волокон

Фибрин представляет собой 273 миллиона волокон, распределенных в кубическом метре бетона. Каждый элемент покрыт составом, способствующим лучшей дисперсии и улучшающим связь между поверхностью волокна и цементным раствором.

Фибриновые моноволокна из-за своей тонкости и, как следствие, гибкости, не поднимаются над поверхностью, что позволяет легко производить конечную отделку.

Сопротивление пластической усадке и оседанию

Фибрин значительно уменьшает риск пластической усадки и оседания. Тесты, проведенные независимыми организациями, подтвердили, что Фибрин является одним из наиболее эффективных волокон, применяемых на данном этапе в строительной индустрии.

Фибрин обеспечивает сопротивляемость пластическому растрескиванию в три этапа.

Первый: Фибрин увеличивает сопротивляемость деформациям растяжения бетона в самые важные, 2-6 часов после заливки. Таким образом, уменьшается количество и размер трещин, давая возможность бетону сохранить большее количество внутренних связей. В этом отношении полипропиленовые волокна Фибрина более эффективны, чем стальные сетки, ввиду своей большой площади поверхности.

На последующей стадии при созревании бетона и при начале его усадки Фибрин связывает трещины и, таким образом, уменьшает риск разрушения. Моноволокна Фибрина гофрируются по своей длине и, как следствие, повышают сопротивляемость выдергиванию.

На третьем этапе Фибрин уменьшает выделение влаги из бетона благодаря более эффективному воздействию на процесс гидратации, что приводит к уменьшению внутренних напряжений. Трещины, появляющиеся в результате пластического оседания, существенно уменьшаются благодаря лучшему воздействию на процесс выделения воды на поверхности.

Сопротивляемость замерзанию/оттаиванию

Введение Фибрина в бетон повышает характеристики бетона замораживанию и может рассматриваться как фактор, повышающий прочность при вовлеченном воздухе.

Схема действия этих улучшенных характеристик сопротивляемости морозу такова. При помощи Фибрина в бетон вводится воздух в мельчайших дозах. Эти воздушные пузырьки позволяют любой свободной воде, имеющей тенденцию к замораживанию, расширяться и сжиматься в зависимости от цикла замораживания/оттаивания. Таким образом, уменьшается эффект повреждающего воздействия заморозки на ранней стадии.

Фибрин благодаря улучшению сопротивляемости бетона пластическому растрескиванию уменьшает количество водных каналов в бетоне и, таким образом, уменьшение проницаемости приводит к большей сопротивляемости морозу.

Добавки Фибрина помогают контролировать миграцию выделяющейся воды в бетоне, способствуют более эффективной гидратации цемента и, как следствие, увеличивают сопротивление сжатию в течение одного дня. Улучшенный контроль за выделением воды, в свою очередь, позволяет предотвратить поднимание частиц цемента и песка к поверхности. Эти тонкие частицы, если позволить им подняться к поверхности, создают мягкий, рыхлый слой, который очень подвержен воздействию мороза.

273 миллиона волокон на кубический метр упрочняют бетон по всему объему, включая поверхность и края, и связывают всю массу бетона, повышая сопротивляемость морозу.

Ударная прочность

Фибрин, введенный в бетон, значительно повышает ударную прочность и сопротивление раскалыванию по сравнению с обычным бетоном.

Сопротивляемость бетона, улучшенного добавками Фибрина, ударным и раскалывающим нагрузкам, может быть приписана большим количествам энергии, содержащимся в освобожденных, растянутых и выдернутых волокнах, которые можно наблюдать после разлома бетонной формы.

Сопротивление истиранию

Сопротивление истиранию бетона с добавкой Фибрина улучшается примерно на 10% за 6 часов и может достигать 30%. Эта цифра может меняться в зависимости от количества содержащегося цемента и качества заполнителя.

Способность Фибрина влиять на миграцию выделяющейся воды в бетонных смесях уменьшает возможность расслоения на тонкие частицы цемента и песок. Это приводит к улучшению гидратации цемента, и в сочетании с улучшенной связываемостью цементной массы, к получению более прочной поверхности бетона.

Типичной областью применения Фибрина для повышения стойкости к истиранию является защита от морских волн и использование в морских конструкциях, хранилищах угля и в любых других складских помещениях, а также как внутри, так и снаружи помещений, где длительная эрозия приводит к разрушению поверхности.

Повышенная сопротивляемость воздействию пламени

Фибрин улучшает характеристики бетона сопротивляемости пламени. Независимые испытания показали, что Фибрин, введенный в бетон, повышал сопротивляемость изгибу после того, как бетон был подвергнут нагреву в 600°С в течение одного часа. Также улучшалось сопротивление растрескиванию бетона после воздействия углеводородным пламенем (2 часа при 1100°С).

Повышенная сопротивляемость проникновению воды и химических соединений

Независимые испытания показали, что Фибрин уменьшает проницаемость бетона и снижает характеристики водной абсорбции. Это достигается уменьшением количества пор в бетоне. Соответствующее улучшение абсорбции в слоях, близких к поверхности, приводит к тому, что вода, химические соединения и грязь абсорбируются более медленно.

Бетон, улучшенный добавками Фибрина, широко применяется при проектировании водохранилищ, таких, как резервуары, фундаменты для резервуаров сточных вод, оросительных каналов, гаваней, доков и морских волноломов, а также в бетонном покрытии дорог и строительстве мостов, где повышенная сопротивляемость проникновению соли, используемой при морозах, необходима.

Фибрин является инертным материалом на основе полипропилена, и может применяться со всеми известными добавками в бетон. Фибрин устойчив к воздействию щелочей и большинству химических соединений, применяемых в промышленных процессах.

Фибрин может рассматриваться, как экономичная альтернатива стальным сеткам против трещин, но не может быть использован в качестве замены армированной конструкционной стали. Он не оказывает влияние на прочность бетона при изгибе. При усадке бетона стальные сетки являются объектом давления и увеличивают растягивающие напряжения в бетоне. Стальные сетки испытывают натяжение только после того, как в бетоне появились трещины. И наоборот, моноволокна Фибрина помогают предотвратить формирование микротрещин в бетоне при пластичном состоянии.

Пластическое растрескивание появляется, когда напряжения усадки свежезалитого бетона превышают запас напряжения натяжения бетона. Добавка Фибрина в бетонную смесь увеличивает запас по деформации натяжения в 2-3 раза.

Области применения Фибрина

Учеными разработаны различные модификации Фибрина, предназначенные для решения конкретных задач в различных областях строительства.

Фибрин 1950 и 1300 для бетона и стяжки

Волокнистые нити Фибрин 1950 и 1300 разработаны специально для влияния на пластическую усадку и оседание и для улучшения свойств поверхности твердеющего бетона и стяжки.

Фибрин 1260F и 660F для предварительно отлитых изделий из бетона

Фибрин 1260F и 660F из волокнистых нитей разработан специально для применения в бетонных трубах, блоках и других предварительно отлитых изделиях.

Добавка волокнистых нитей Фибрина увеличивает сопротивление сжатию на ранней стадии и улучшает сопротивление повреждениям при транспортировке, взрыве, истиранию и растрескиванию поверхности. Комбинация этих свойств приводит, в конечном счете, к получению более прочного продукта.

Фибрин 623 и 650 для стяжки и штукатурки

Полипропиленовые волокна Фибрина 623 и 650 разработаны специально для улучшенной связи с материалами подложки, сопротивления отслоению, образования трещин на начальной стадии, увеличению сопротивления взрыву и истиранию, уменьшению проницаемости и увеличению сопротивляемости морозу.

Фибрин 623 и 650 экономично заменяет собой проволочные сетки в стяжке.

Фибрин 323 для строительных растворов, штукатурки и облицовки из бетона

Моноволокна Фибрина 323 разработаны специально для использования в строительных растворах (улучшенная связь с кирпичом, улучшенная сопротивляемость погодным условиям, проникновению влаги и повышенная стойкость швов), штукатурке (уменьшенное трещинообразование на ранней стадии, улучшенная сопротивляемость взрыву, улучшенная адгезия, повышенное сцепление смеси), облицовке (улучшенная связь с подложкой, уменьшенная влагопроницаемость, повышенная сопротивляемость взрыву, повышенная сопротивляемость морозу).

Фибрин AF60 для современных покрытий дорог

При сегодняшнем небывалом развитии объемов перевозок дорожные покрытия разрушаются при возрастающих скоростях передвижения. Таким образом, появляется необходимость нового подхода к увеличению прочности асфальтовых смесей, состав которых ограничивается по техническим причинам.

Ответом является применение волокон из полиэстера Фибрин AF60.

Фибрин AF60 повышает механические свойства асфальта, что на практике приводит к снижению образования колеи, придает большую устойчивость и повышает сопротивление усталости. Комбинация этих преимуществ значительно увеличивает срок службы дорог.

Из всего вышеизложенного ясно, что мы имеем дело с эффективным материалом, который широко используется по всему миру уже на протяжении почти двадцати лет. Можно только сожалеть, что в нашей стране он практически неизвестен. Применение волокон Фибрин в строительной индустрии нашей Республики могло бы значительно улучшить качество строительства и, в конечном итоге, во много раз сократить гигантские затраты на ремонт постоянно разрушающихся покрытий дорог, инженерных сооружений и конструкций, улучшить эстетический вид наших городов.

Дмитрий СЫЧЕВДмитрий ДЕРГАЧЕВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 13 за 1999 год в рубрике наука

©1995-2022 Строительство и недвижимость