Эффективное армирование бетонов и растворов

Компания «Си Айрлайд» является единственным в странах СНГ производителем микроармирующего фиброволокна для строительных смесей и растворов, продаваемых под ТМ «Си Айрлайд ВСМ». Выпускаемое волокно различного титра, длины резки.

Волокна ТМ «Си Айрлайд ВСМ» могут использоваться во всех типах бетонных покрытий (как наружных, так и внутренних), где необходимо предотвратить появление пластических усадочных трещин и, как следствие, повышение функциональных свойств бетонных композиций. Обычно фиброволокна находят применение: в бетоне для промышленных складов, гидротехнических сооружений, наружных площадок, в бетонных плитах перекрытий, объектах нефтехимической промышленности, мостах, монолитных конструкциях, бетонных плитах фундаментов, железобетонных сваях, прессованных и отливаемых изделиях, в строительных растворах и штукатурке, торкретбетоне, в печатном декоративном бетоне, в материалах для ремонта бетона, а также в местах повышенной сейсмической активности.

Известно, что оптимизация структуры материала за счет фиброволокон требует использования фиброволокна с модулем упругости, превышающим модуль упругости минерального вяжущего вещества. Также известно, что применение для армирования бетона фиброволокон с низким модулем упругости приводит к значительному улучшению таких характеристик, как прочность на растяжение, способность к деформации без хрупкого разрушения.

Основными сдерживающими факторами применения в бетонах широко известных полипропиленовых волокон западных и некоторых российских производителей являются их низкие механические характеристики.

В качестве альтернативы известному полипропиленовому волокну выступает полиэфирное волокно, которое отличается повышенным модулем упругости (8–14 ГПа). Однако, согласно литературным данным, полиэтилентерефталат и аналогичные полимеры отличаются от полипропилена низкой стойкостью к концентрированным щелочам. Цементная паста, равно как и гидратирующий цементный камень, обладает высокой щелочностью среды (с водородным показателем рН = 11–13). Пребывание полиэфирного волокна в такой среде вызывает его деструкцию и, как следствие, ухудшение прочностных характеристик композиции. Таким образом, применение данного типа полимера для дисперсного армирования бетона не представляется возможным.

Согласно теоретическим данным, модуль упругости цементного камня определен в диапазоне от 8 ГПа (без учета работы зернистого скелета заполнителя). Из этого следует, что модуль упругости армирующего волокна должен быть не меньше 8 ГПа, что необходимо для обеспечения совместной работы цементного камня и фиброволокна за счет сцепления в зоне раздела поверхностей.

Эффективность армирующего компонента оценивается прочностью на разрыв, модулем упругости, относительным удлинением и адгезионными свойствами (способностью к защемлению волокна в цементной матрице). Вследствие этого для фибробетонов достаточно широко применяются фибры из стали. Разработаны и приняты нормативные строительные документы, регламентирующие применение металлических фибр для промышленного и гражданского строительства.

Механические же показатели полиэфирных фиброволокон приближаются к механическим показателям низкосортной стали, а следовательно, прослеживается целесообразность их использования для фибробетонов.

В целом, для целей армирования необходимо сочетание положительных качеств обоих материалов: щелочестойкости одного и механических свойств другого.

Современные средства химического производства позволяют производить не только моноволокно, но и коаксиальное фиброволокно, имеющее в своей структуре ядро и оболочку. Таким образом, создаются предпосылки для направленного управления физико-механическими и физико-химическими характеристиками фиброволокон.

В качестве основной физико-механической характеристики в данном случае выступает начальный модуль упругости, а под физико-химическими характеристиками подразумеваются характеристики щелочестойкости и поверхностной энергии полимера. При направленном управлении структурной модификацией ядра и полярными реакционными свойствами оболочки полимерных фиброволокон можно одновременно добиться высокой прочности волокна, низкой его деформативности в щелочной среде и высокой адгезии цементного камня к поверхности волокна.

С учетом перечисленного выше были сформированы общие требования к созданию совершенно нового типа полимерных фиброволокон для дисперсного армирования бетонов и растворов – коаксиального фиброволокна.

Результатом разработок, проводимых компанией «Си Айрлайд» совместно с Южно-Уральским государственным университетом, стало фиброволокно строительное микроармирующее (ВСМ (фибра)) как структурирующий многофункциональный компонент цементного вяжущего.

ВСМ (фибра) производится по ТУ 2272%006%13429727%2007. Право на данный продукт охраняется законом РФ и подтверждено патентом на изобретение.

В ходе исследований также теоретически обосновано и экспериментально подтверждено влияние дисперсной фазы (фиброволокон) на скорость (кинетику) формирования кластерных агрегатов в структурных системах бетонных композиций. Сформированы основные технологические принципы повышения агрегатированной устойчивости цементного камня за счет объемного дисперсного микроармирования. Установлены закономерности, изучен механизм повышения прочности при растяжении цементного камня в зоне его контакта с дисперсным фиброволокном, с учетом распределения градиента напряжений на границе раздела фаз.

Фиброволокно строительное микроармирующее может использоваться во всех типах бетонных покрытий (как наружных, так и внутренних), где необходимо предотвратить появление пластических усадочных напряжений, что в целом способствует улучшению функциональных свойств бетонных композиций. Здесь реализуются основные достоинства микроармированного композита: способность воспринимать повышенные растягивающие, изгибающие и знакопеременные нагрузки, динамические (ударные) воздействия, а также повышенные морозостойкость, водонепроницаемость, сопротивление трещинообразованию. Незначительное снижение модуля упругости (деформативность) также является достоинством применения технологии микроармирования, снижающей порог хрупкого разрушения бетонной конструкции в регионах с сейсмической нестабильностью.

Таким образом, выполненный по технологии микроармирования синтетическими коаксиальными фиброволокнами фибробетон, в противовес обычному бетону, особенно рекомендуется для таких конструкций, как: оболочки, тонкостенные панели со сложным рельефом, пустотелые балки и перемычки, трубы, резервуары, покрытия дорог, аэродромов, архитектурных элементов и т.д. Здесь наиболее эффективно могут быть использованы его технические преимущества.

28.04.2009