Использование торкретбетона, армированного фиброй

Питер C. Татнал

Перефразируя мысли Дэвида Джемисона по поводу торкретбетона, изложенные в летнем выпуске Практических советов 2004 года (стр. 26), который является приверженцем идеи предварительного составления плана работ, а затем выбора соответствующего продукта, я также полагаю, что успех любого проекта с использованием торкретбетона, армированного фиброй, отчасти зависит от правильности выбора волокнистой арматуры в соответствии с необходимыми конечными результатами. В некоторых случаях использование торкретбетона, армированного фиброй (хотя я с трудом это допускаю) может не являться правильным решением. В этой статье рассмотрены некоторые вопросы, а также даны советы по использованию торкретбетона, армированного фиброй.

Многие читатели «Shotcrete» знают о том, что в этом журнале были опубликованы многочисленные статьи по вопросу использования торкретбетона, армированного фиброй, но статей, в которых были упоминания о нем, намного больше. Например, в двух статьях первого выпуска «Shotcrete» от февраля 1999г. упоминалось о торкретбетоне, армированном фиброй. Я также вел библиографию статей «Shotcrete», посвященных вопросу использования торкретбетона, армированного фиброй, в течение всего лета 2004 г., мой список насчитывает более 20 пунктов. Просмотреть их Вы, безусловно, можете на сайте Американской ассоциации торкретбетона (ASA). Например, в редакционной статье майского выпуска 2000 года Майк Баллу пишет следующее: «Бетон, армированный стальными волокнами, - самое время узнать о том, что это такое», а уже в Практических советах весеннего выпуска 2003 года Денис O' Доннел рассматривает вопрос необходимости использования фибры для укрепления грунта при разработке твердых пород.

Там, где структурное армирование согласно требованиям комиссии 318 Американского института (ACI) не может использоваться, фибра является альтернативным способом армирования торкретбетона. Мы все знаем о том, как трудно обеспечить полную облицовку обычной арматуры - стержней или сетки. Эта проблема решается с использованием фибры. Во многих случаях применение арматурной сетки в наземных и подземных конструкциях для укрепления грунта – дорогостоящее и весьма сложное занятие. Обычно сетка соединяет два выступа, поэтому для того чтобы заполнить более глубокие участки во время ее облицовки требуется большее количество торкретбетона по сравнению с технологией торкретбетона, армированного фиброй, при использовании которой заливка бетоном осуществляется только по краям отверстия. Во многих проектах арматура из микросинтетического волокна предотвращает трещинообразование при пластической усадке в условиях, не подходящих для соответствующей выдержки бетона. В проектах укрепления грунта в условиях значительной деформации новейшая арматура из макросинтетического волокна, возможно, является альтернативой использованию сетки, т.к. ее несущая способность увеличивается вместе с растущей деформацией.

В любом из этих случаев подрядчик, укладывающий торкретбетон, должен учитывать некоторые его особенности:

§          Фибра должна быть тщательно смешана с торкретбетоном, независимо от того, добавляется ли она на бетонном заводе или непосредственно на месте. Имея двенадцатилетний опыт в сфере продажи готовых бетонных смесей, я считаю, что для смешивания в автобетономешалке необходимо совершить, по крайней мере, 40 оборотов при соответствующей скорости. При добавлении некоторых видов фибры может потребоваться большее число оборотов. Дополнительное смешивание бетона с фиброй, которая была добавлена непосредственно на заводе, не требуется;

§          Если для любой смеси из торкретбетона подбор соответствующей гранулометрии заполнителей очень важен, то для смесей торкретбетона с арматурой из макроволокна он намного важнее. При использовании заполнителей с прерывистой гранулометрией или мелкой фракцией материала вероятность образования пробок в линии нагнетания увеличивается. Это также относится и к торкретбетону без фибры, к простому бетону, а фибра торкретбетона может быть легко вытеснена из раствора, ухудшая тем самым ситуацию. В некоторых случаях мне удавалось исправить ситуацию за счет использования воздухововлекающей добавки. При этом увеличение количества воздуха в насосе на 8-10% способствовало решению проблемы при недостаточном количестве мелких частиц заполнителя в смеси. Как показывает практика, содержание воздуха на рабочем месте будет находиться в пределах 3-5 % независимо от объема воздуха в насосе, в разумных пределах. Весьма содержательные рекомендации по подбору гранулометриии составного заполнителя вы можете найти в стандарте ASTM C 1436;¹

Таблица 1: пределы сортировки фракций составного заполнителя для торкретбетона¹

§          Иногда протекание торкретбетона, армированного фиброй, через решетки насоса или агрегата для исследования скважин затруднено. Удаление решетки не позволяет решить проблему. Большие объекты, случайно попавшие внутрь бункера, также могут повредить насос или закупорить линию. Использование удлиненных решеток с прямоугольными отверстиями размером, скажем, 38 x 76 мм, позволяет ускорить прохождение торкретбетона, армированного фиброй, через решетку. Механические вибраторы, установленные на решетках, также способствуют прохождению раствора;

§          Используемая арматура из микросинтетического волокна массой до 2,5 кг/м³ предотвращает трещинообразование при пластической усадке, увеличивает стойкость к осыпанию грунта, усиливает действие арматуры из макроволокна, а также предотвращает разрушение торкретбетона при пожаре;

§          Арматура из макроволокна используется в случаях необходимости обеспечения прочности конструкций после образования трещин. Стальная фибра используется для предотвращения увеличения трещин. Синтетическая фибра используется для предотвращения значительной деформации;

§          В смеси торкретбетона как стальная, так и синтетическая фибра не подвержена коррозии. Поэтому проблема прочности арматуры при использовании в суровых условиях не столь важна. Стальная арматура, подверженная атмосферному влиянию, ржавеет, но это не приводит к образованию трещин в бетоне, т.к. масса фибры значительно меньше массы бетона. Стальная арматура не подвержена коррозии под слоем карбонизации бетона, толщина которого составляет несколько миллиметров; и

§          Использовать синтетическую фибру в сухой смеси торкретбетона не рекомендуется, т.к. обычно волокна сдуваются в потоке торкретбетона. Некоторые подрядчики все же успешно используют стальную фибру в сухой смеси, но я рекомендую смачивание перед нанесением смеси пушкой, что позволит уменьшить общий отскок и отскок фибры.

Я надеюсь, что некоторые из этих советов окажутся полезными. Многие из основных поставщиков фибры предоставляют информацию об особенностях торкретирования. Вы также можете обращаться ко мне: e-mail: pete_tatnall@sind.com.

Ссылки

1. ASTM C 1436, "Standard Specification for Materials for Shotcrete,” ASTM Annual Book of Standards, V. 04.02, ASTM International, West Conshohocken, PA; www.astm.org.

Питер C . Татнал

Глава ассоциации подземного строительства, «SI Concrete Systems», является одним из основателей и бывшим президентом Американской ассоциации торкретбетона (ASA). Он является членом Американского института бетона (ACI), а также председателем комиссии ACI 506 по торкретированию. Татнал также является почетным членом международного комитета С09 Американского общества по испытанию материалов (ASTM), бетон и заполнители бетона, а также  председателем подкомитета C09.46, торкретирование. Он является членом Американского общества гражданских инженеров (ASCE) и Американской ассоциации подземного строительства (AUA).