Новые требования по долговечности к такому традиционному виду строительного материала как бетон вынуждает искать новые виды армирования. В качестве армирующего материала в последнее время все более широко применяется дисперсное армирование волокнами. Для изготовления фибр используются различные материалы: металл, базальт, полипропилен, стекло.

Развитие дисперсного армирования как альтернатива стержневому во всем мире происходила постепенно и изначально рассматривалась в качестве помощи к традиционному. Анализируя его российскую историю, в нашей стране работы, посвященные получению дисперсноармированных товарных бетонов и растворов с применением волокон, ассоциируют с именем русского инженера В.П.Некрасова.

На заре 20 века он провел исследования по применению дисперсного армирования, в качестве фибровой арматуры он использовал отрезки проволоки малых диаметров. Результаты исследований он подробно изложил в своих работах. Тогда же, был получен и первый в мире патент на конструкцию из фибробетона.

Дальнейшее развитие тематики дисперсного армирования были продолжены уже в Советском Союзе в середине прошлого века. Чему свидетельствует заинтересованность наших специалистов в улучшении свойств такого традиционного строительного материала как бетон. Всплеск активности и разработка данной тематики, шла посредством публикаций и авторских патентов.

Вопрос о качестве и новых возможностях бетона волновал не только наших ученых. В подкрепление к их научным разработкам середины 70-х годов, как это было принято в то время вышло Постановление Совмина СССР «О некоторых мерах по повышению технического уровня производства железобетонных конструкций и более эффективному использованию в строительстве».

Благодаря данному документу, строители получили базу для внедрения дисперсноармирующих волокон в качестве упрочняющей добавки для бетона. В дальнейшем это позволило говорить о создании нового высокопрочного материала фибробетона.

К сожалению, сроки изучения и последующего внедрения новых строительных материалов, увы, достаточно длительные. Изначально это связано с нежеланием понимать новое, мол и так все хорошо, а также определенными предрассудками по освоению всего нового.

В Советском союзе было много перспективных и передовых разработок, многие ученые работали в стол, на внедрение новых, передовых материалов могли уйти десятилетия. Определенные трудности во внедрении новых технологий в производстве строительных материалов возникали и при изготовлении бетона, асфальтобетона и железобетона. Ведь до последнего времени и даже сегодня во многих наших регионах при изготовлении бетона не используют такие перспективные и давно себя хорошо зарекомендовавшие добавки как поликорбаксилаты и ниткал. Хотя производители бетона могли бы получить от их применения значительную выгоду.

Хотя надо признать, что в теоретической части и в области лабораторных исследований мы добились действительно выдающихся результатов.

Западные производители тем более не дремали. За последнее время проведено значительное количество международных научно-технических симпозиумов, конференций и семинаров, посвященных результатам научных исследований и практическому применению фибробетонов в строительстве США, Великобритании, Канаде, ФРГ и других странах. Только на выставке World of concrete 2006, в Лас-Вегасе я насчитал порядка 10 производителей синтетической фибры и порядка 5 металлической. А это выставка не революционных технологий, а того, что применяется повсеместно на западе. Так сказать технологии шаговой доступности.

Да многое пришло к нам из страны восходяшего солнца, конечно особое развитие и применение фибробетон получил именно в Японии. Именно поэтому Японская ассоциация по цементу, одной из первых, еще аж в 1960 г., специально учредила комитет по изучению фибробетона.

Данный комитет сделал основной своей задачей подготовку нормативной документации, руководящих материалов (РТМ), именно они должны были обеспечить и расширить возможность последующего использования фибры как при производстве бетонов в промышленном секторе и на заводах товарного бетона, дальнейшее исследование характеристик фибробетона, а также изучение конструкций дорожных покрытий и других конструкций из бетона, армированного различного рода волокнами как стальными так и искусственными.

В 70-е годы прошлого века исследования наконец приняли систематический характер и стали нацелены на практическое внедрение этого материала. Большинство исследований было связано с изучением именно сталефибробетона.

На мировом рынке, стальные волокна как материал для промышленного армирования появились в 1973 г. Появление фибры как самостоятельного технологического продукта для армирования стимулировало их исследование и дальнейшее применение для использования в дорожных одеждах и в отделке тоннелей. Благодаря полученным результатам были подтверждены уникальные эксплуатационные свойства сталефибробетона, это позволило увеличить число конструкций из него и использовать его при возведении различных объектов строительства.

Начало 80-х годов прошлого века, стало новым этапом в развитии Японской школы фибробетона. Специалистами Японской ассоциации по тоннелестроению было разработано руководство по проектированию и изготовлению сталефибробетона, предназначенного для отделки тоннелей, для конструкций дорог и гидротехнических сооружений. Японское общество инженеров гражданского строительства подготовило руководство по подбору состава и приготовлению сталефибробетона, а также разработало ряд методов его испытаний. Уже в конце 80-х годах количество произведенных и использованных в Японии стальных волокон достигло 10000 т. Нынешний годовой объем производства стальной фибры в России, страны металла и углеводородов, приблизительно равен количеству производимому в Японии 30 лет назад. Хотя определенная часть российского производства стальной фибры и идет на экспорт. Правда, сегодня на дворе 2009 год. Думаю, комментарии излишни.

Также на нашем рынке представлены производители фибры из Бельгии и Германии, а также Белоруссии и Украины. В странах ближнего зарубежья данные производства налажены практически самостоятельно. За аналог оборудования взяты импортные станки, в качестве сырья в Белоруссии используется некондиционный корд от шинопроизводства, что не всегда кстати соответствует высокому качеству изготовленной из него фибры, это связано с тем, что используемая при производстве проволока не всегда имеет одинаковую толщину.

Продвижение внедрения дисперсноармированных бетонов в практику строительства должно быть связано в первую очередь с решением вопросов использования волокнистой (фибровой) арматуры необходимого качества и освоением технологических процессов на действующих заводах строительного комплекса, а также при внедрении данного материала непосредственно на строительных площадках.

В России исследования и разработки по созданию дисперсноармированных бетонов и конструкций с их применением основываются в значительной мере на фундаментальных исследованиях, относящихся к технологии изготовления, теории, расчету и проектированию железобетонных конструкций.

В их развитие большой вклад внесли известные ученые Ю.М.Баженов, В.Н.Байков, О.Я.Берг, В.М.Бондаренко, А.А.Гвоздев, Ю.В.Зайцев, Б.А.Крылов, К.В.Михайлов, А.В.Носарев, В.Б Ратинов, Б.Г.Скрамтаев, М.М.Холмянский, А.Е.Шейкин и др.

Работы, относящиеся к исследованиям стеклоармированных композиций на основе цементных вяжущих, получили свое отражение в трудах К.Л.Бирюковича, П.П.Будникова, М.Т.Дулебы, М.А.Краснова, Т.Г.Маркаряна, Р.М.Мхикяна, А.А.Пащенко, В.М.Рудого, В.П.Сербина. Большая заслуга в исследованиях сталефибробетонных конструкций принадлежит Г.И.Бердичевскому, И.В.Волкову, Ф.А.Гофштейну, К.М.Королеву, О.В.Коротышевскому, Л.Г.Курбатову, И.А.Лобанову, В.П.Романову, К.В.Талантовой, Г.К.Хайдукову, Г.А.Шикунову, В.В.Шугаеву, Ф.Ц.Янкеловичу.

Значительный вклад в организацию и развитие научно-исследовательских и опытно-промышленных работ в области дисперсноармированных бетонов внесли Б.А.Крылов, Л.Г.Курбатов, К.В.Михайлов, Д.Л.Орлов, Ф.Н.Рабинович, Г.К.Хайдуков, Ю.В.Пухаренко, Петраков, Канаев.

Основные проблемы возникающие при применении тех или других видов волокон лежит в области того, что не все искусственные волокна способны противостоять воздействиям среды гидратирующихся цементов, особенно это актуально при решении вопросов дисперсного армирования бетонных материалов.

При проведенных исследованиях, и как показывает практика, стеклянные волокна обычного состава подвергаются интенсивной коррозии в твердеющем бетоне на портландцементе и практически не вступают в химическое взаимодействие с продуктами гидратации гипсовых вяжущих.

Совсем другая картина в ситуации со стальными волокнами, так они заметно корродируют в композициях на основе гипса, причем те же волокна надежно защищаются от процессов коррозии в гидратирующейся среде цементных вяжущих. Эти обстоятельства должны учитываться при назначении оптимальных составов композиции "бетон-волокно".

По анализу проведенных экспериментов и исследований можно сделать вывод о том, что дисперсное армирование обеспечивает повышение прочности сечений сжатых, растянутых и изгибаемых элементов конструкций, увеличивает их трещиностойкость, ударную вязкость, термическое сопротивление и другие физико-механические показатели.

Благодаря годам исследований и множеству натурных (стендовых) испытаний у нас уже есть много примеров успешного применения дисперсноармированных бетонов в конструкциях различного назначения: стеновых панелях, плитах покрытий, днищах резервуаров, сваях, трубах, лотках коммуникационных каналов, полах промышленных зданий, дорожных и аэродромных покрытиях, несъемной опалубке для возведения монолитных конструкций и др.

Наряду с традиционно применяемым виброформованием при производстве работ с фибробетоном, ныне используют такие эффективные приемы, как раздельная укладка, торкретирование, прогиб свежеотформованных плоских заготовок, вакуум-прессование, пневмонабрызг, роликовая обкатка и многие др.

Как показывает опыт, благодаря дисперсному армированию удается добиться снижения материалоемкости конструкций, стоимости и трудоемкости изготовления по сравнению с традиционными армирующими решениями. Такие показатели удается получить за счет частичного или полного отказа от необходимости применения в конструкциях традиционных арматурных сеток и каркасов, а также в результате перевода во многих случаях комплекса производства арматурных работ в процессе изготовления армированной бетонной смеси непосредственно в бетоносмеситель. Армирующие фибровые волокна можно добавлять как на заводе, так и непосредственно на строительной площадке.

Глобальные исследования в области технологии и изучения свойств сталефибробетона начинались в НИИЖБ (Москва) в середине 70-х годов прошлого века. В то же время они проводились в ЛенЗНИИЭП (Ленинград), а позже и в ЛатНИИС. Не отставали и другие научные центры. Работы по дисперсному армированию проводились в: ОАО "ЦНИИПромзданий", Ростовский Водоканалпроект, Карагандинский Промстройпроект, ВНИИСтроммаш, НИИЦемент, Киевский Политехнический институт, МИСИ (МГСУ) им.В.В.Куйбышева, МХТИ (МГХТУ) им.Д.И.Менделеева, ЛИСИ(ГАСУ).

Именно сегодня мы можем использовать как зарубежный опыт, который убедительно доказал технико-экономическую эффективность применения сталефибробетона в строительных конструкциях, так и собственный, накопленный и наработанный в достаточно долгий период времени. Таким образом, обобщенный накопленный опыт показывает, что использование дисперсно-армированных бетонов различной плотности и прочности позволяет интенсифицировать процессы, повысить качество и снизить ресурсопотребление при возведении новых, а также реконструкции и реставрации существующих строительных объектов.

На сегодняшний день благодаря проведенной работе НИИЖБ совместно с ЛенЗНИИЭП, МНИИТЭП, ЦНИИпромзданий, ООО «Фибробетон», Центральным банком РФ и другими организациями у нас разработан ряд рекомендательных документов.

Это ВСН 56-97, РТМ-17-01-2002, РТМ-17-02-2003, РТМ-17-03-2005, ВНП-001-01 Банка России. Данная нормативная база позволяет проектировать и применять строительные конструкции из сталефибробетона и стеклофибробетона. Однако прямых норм уровня СНиПа и стандартов для фибробетонов до настоящего времени не было.

Конец прошлого века и начало этого ознаменовалось тем, что на предприятиях ЗАО «Курганстальмост», ООО НПО «Магфибрастрой», ОАО «Северстальметиз» удалось организовать отечественное серийное промышленное производство стальной фибры в объемах, позволяющих уже сейчас увеличить в десятки раз применение фибробетона в отечественном строительстве. Однако такого увеличения в ближайшее время нельзя ожидать из-за особенностей строительной экономики. Кроме того, отставание России в объемах применении сталефибробетона отчасти объясняется известными кризисными явлениями во всей нашей экономике.

Если за рубежом постоянно расширялись инвестиции в исследования, разработку и применение фибробетонов, то в отечественной практике финансирование в этом направлении велось по остаточному принципу и бессистемно, независимо от мнения и пожеланий научных организаций.

На примере опыта таких развитых стран, как США, Великобритания, Германия, Франция и Австралия убедительно доказал технико-экономическую эффективность применения сталефибробетона в строительных конструкциях.

Не зря производством стальной фибры занимается более 20-ти зарубежных фирм и корпораций. Только в Японии 7 крупных фирм выпускает стальную фибру различных форм, профилей, размеров и прочности, в том числе из коррозионностойкой стали. В Германии производится стальная фибра фирмами «Манесман Ханде», «Харекс» и др. Бельгийская фирма «Драмикс» изготавливает фибру из проволоки в виде блок-пластин, склеенных водорастворимым клеем, что облегчает ее интеграцию в бетон матрицу.

Увы, но до сих пор не были разработаны типовые конструкции из СФБ, которые могли бы широко применять проектировщики.

Немаловажным фактором влияющим на невостребованность фибробетона в отечественном строительстве является его относительно более высокая исходная цена по сравнению с обычным бетоном или железобетоном. Этот фактор действует в первую очередь на уровне отношений между заводом - производителем фибробетона или конструкций из него и подрядной организацией-строителем, которая не хочет брать более дорогой материал, не предусмотренный проектировщиками.

Как строительный материал, сталефибробетон дает так называемый отложенный экономический эффект. Это происходит за счет более высокой долговечности и износостойкости, эксплуатационной пригодности, увеличения межремонтного ресурса и повышения безопасности сооружений при сейсмических воздействиях и пожарах.

Перечисленные выше факторы наиболее эффективны в узлах и конструкциях многоэтажных и высотных зданий, особенно в зданиях и сооружениях, возводимых в сейсмических районах.

Дисперсное фибровое армирование обеспечивает диссипацию энергии в объеме конструкции, узла или зоны за счет многократно большей энергии деформирования и разрушения по сравнению с обычным бетоном.

Проблема в данной ситуации заключается в том, что реальную оценку можно дать только организация, эксплуатирующая готовое здание или сооружение, но не участвующая, как правило, на первом этапе в выборе конструктивного решения конструкции или сооружения.

Расширение применения фибробетонов в строительстве может быть достигнуто только в результате совместного взаимодействия научных и проектных организаций в согласии с организациями - заказчиками объектов, эксплуатирующими их в дальнейшем.

На сегодняшний день просто необходимо разработать методику оценки экономической эффективности фибробетонных конструкций, учитывая более высокие физико-механические свойства, долговечность, технологичность, большой межремонтный ресурс и т.п. по сравнению с железобетоном. И это надо рассматривать, через призму того, что конструкции из СФБ несомненно дадут больший экономический эффект на конец эксплуатации здания как системы в целом. При этом как мне кажется актуально именно то, что различные виды выпускаемой фибры в зависимости от своих как экономических так и технических параметров должны применяться в разных видах конструкций и в соответствии с разработанной технологией.

Главным препятствием на пути массового индустриального применения сталефибробетона в строительстве до последнего времени являлось отсутствие норм проектирования конструкций из него.

На основе результатов исследований опытного производства и применения сталефибробетонных конструкций НИИЖБ, ЛенЗНИИЭП и ЦНИИП был в 1987 г. разработан первый нормативный документ в этой области - «Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций» (НИИЖБ, Москва, 1987), ориентированный на применение тех видов стальной фибры, которые производились в то время в опытном порядке. Однако фибра была недостаточно высокого качества и выпускалась в малых объемах. Сейчас такая фибра вообще не производится.

В 1997 г. НИИЖБ были разработаны для г. Москвы ВСН 56-97 для проектирования и технологии производства стеклофибробетонных конструкций (НИИЖБ, Москва, 1997).

Большой вклад в научно-исследовательские работы, нормативное обеспечение и практику массового применения сталефибробетона внесли производственные объединения ЗАО «Курганстальмост» и НПО «Магфибрастрой», впервые организовавшие промышленное производство стальной фибры.

В конце 90-х годов XX в. - начале 2000-х годов производственными объединениями ЗАО «Курганстальмост», НПО «Магфибрастрой» и ЗАО «Северсталь-Метиз» организовано устойчивое промышленное производство стальной фибры трех различных видов: фрезерованной из сляба по TУ0991-125-46854090-2001; резаной из тонкого стального листа по ТУ 0991-123-53832025-2001 и рубленой из проволоки по ТУ 1211-205-46854090-2005. Производимая этими организациями фибра отличается высокими техническими характеристиками, однородностью свойств и технологичностью при применении.

НИИЖБ были разработаны технические условия на все эти виды фибры и сертифицировано ее производство. Для создания возможности опытно-промышленного применения производимой фибры и проектирования конструкций из сталефибробетона НИИЖБ были разработаны руководящие технические материалы (РТМ) по проектированию и применению сталефибробетонных конструкций соответственно для указанных видов фибры. Это позволило организовать опытно-промышленное производство и применение сталефибробетона с упорядочением проектирования и технологии производства.

К сожалению, РТМ не являются юридически нормативными документами уровня СНиПа. Об этом и говорили неоднократно и проектировщики. Кроме того, в действующих до 2004 г. нормативных документах (СНиП 2.03.01-84) фибробетон вообще отсутствовал как узаконенный строительный материал, что создавало дополнительные трудности в его применении.

Большим успехом отечественной науки и практики явилось то, что в новый СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» фибробетон включен как узаконенный вид железобетона с дисперсным армированием, а приложением к нему была предусмотрена разработка «Свода правил по проектированию железобетонных дисперсно-армированных конструкций», в том числе сталефибробетонных.

Разработанный НИИЖБом свод правил СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции» является значимым этапом в развитии норм проектирования железобетонных конструкций и расширении сферы и объемов строительства из сталефибробетона.

Содержание и построение СП 52-104-2006 аналогично СП 52-101-2003 и СП 52-102-2004. При этом содержание разделов и проектные положения учитывают специфику свойств и работы сталефибробетона в конструкциях.

Самым первым нормативным документом в области проектирования конструкций из дисперсноармированных бетонов явился СНиП 2.03.03-85 «Армоцементные конструкции», разработанный НИИЖБ и ЛенЗНИИЭП в 1984 г. Основные расчетные и конструктивные предпосылки были положены в основу проектных положений, разработанных НИИЖБ еще в 1987г., «Рекомендаций по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций», а позднее серии упомянутых РТМ.

Учитывая апробированность принятых в указанных документах научно-теоретических, конструктивных и технологических, в то же время практически проверенных предпосылок, они приняты за основу и в Своде правил СП 52-104-2006 с определенной модернизацией на базе накопленного опыта применения сталефибробетона.

Цель разработки СП 52-104-2006 является создание узаконенной возможности применения сталефибробетона при проектировании новых и реконструкции существующих конструкций, зданий и сооружений с целью расширения его индустриального применения в строительстве и повышения экономичности строительства и эксплуатации сооружений.

Одновременно введение в действие этого Свода правил позволит обеспечить применение качественных строительных материалов, в данном случае фибры, а также обеспечить нужный контроль, надежность и долговечность конструкций. Это обусловливается тем, что СП 52-104-2006 официально предусматривает применение только стальной фибры, указанной в нем, на которую распространяются принятые положения проектирования.

Самое главное, что на фибру других видов и выпускаемую по другим техническим условиям СП 52-104-2006 не распространяется. Это относиться и к зарубежной фибре и аналогам из ближнего зарубежья.

Дальнейшим расширением нормативной базы применения сталефибробетона явятся разрабатываемые НИИЖБ временные нормы и правила проектирования многофункциональных зданий и зданий-комплексов в г.Москве (МГСН 4.19) и временные рекомендации по технологии и организации строительства многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в г.Москве (МДС 12-23).

Указанные временные нормы впервые содержат положения о применении сталефибробетона в элементах и узлах конструкций каркаса и ограждения зданий. Нормы МДС 12-23 (по технологии) содержат конкретные указания по оптимальной технологии заводского изготовления и применения сталефибробетона (в том числе по составам, режимам укладки и уплотнения и проч.).

Благодаря, проникновению на наш рынок различных фибр-аналогов имеет место практика применения стальной фибры, не имеющей гарантийной технической документации на нее, а также соответствующей документации на проектирование конструкций из фибробетона на ее основе.

Такую практику в будущем следует исключить, особенно учитывая необходимость проектирования и широкого применения ответственных конструкций и сооружений из сталефибробетона с обеспеченной безопасностью, надежностью и долговечностью эксплуатации.

Как следствие именно такой подход в развитии является реализацией технической политики повышения качества проектирования и производства в строительной индустрии.

В наши дни апробация такой разновидности товарного бетона как СФБ в российских условиях уже закончена с положительным результатом. Малые объемы потребления СФБ в России в значительной степени объясняются недостаточным пониманием российскими строителями возможностей и преимуществ СФБ, дефицитом нормативной документации, недостатком обоснованной рекламы товарных бетонов и растворов, отсутствием целенаправленной работы по применению СФБ, бетона и раствора в строительстве.

В России технология приготовления и укладки такой разновидности товарного бетона, как сталефибробетон в обычных и в зимних условиях была проверена на строительных площадках. Товарный бетон со стальными волокнами был использован при строительстве многих объектов. Здесь и ряд аэродромных покрытий: «Пулково» в Санкт-Петербурге и «Шереметьево» в Москве. Несколько пролетных конструкций различного рода мостов в Москве и Челябинске.

Также он хорошо зарекомендовал себя на участке автодороги Барнаул - Бийск, при устройстве временной крепи тоннелей метро на станциях «Торговый Центр» (Челябинск), «Божова» (Екатеринбург) и «Парк Победы» (Москва), участка автодороги Москва - Лобня, монолитных сейфов хранилища Сбербанка России и Госбанка России. Особенно много сталефибробетон использовался при изготовлении промышленных полов компанией «Конкрит Инжиниринг».

Список литературы:
1. СНиП 2.03.03-85 «Армоцементные конструкции», НИИЖБ и ЛенЗНИИЭП в 1984 г.
2. Железобетон в XXI веке, состояние и перспективы развития бетона и железобетона в России. Госстрой РФ, НИИЖБ, М.: Готика. 2001. С. 123-1333:216-223.
3. Сталефибробетонные конструкции зданий и сооружений. Обзорная информация. ВНИИНТПИ, выпуск 7. М. 1990.
4. Стеклофибробетон и конструкции из него. Обзорная информация. ВНИИНТПИ, выпуск 5, М. 1991.
5. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. НИИЖБ Госстроя СССР, М. 1987.
6. РТМ-17-01-2002
7. РТМ-17-02-2003
8. РТМ-17-03-2005
9. Нормативное обеспечение индустриального применения сталефибробетона в строительстве. «Строительный эксперт»,№5,2007
10. Ф.Н. Рабинович, Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции. Москва.2004