Проанализированы результаты исследований некоторых физико-механических свойств базальтовых волокон и изделий на их основе. Охарактеризованы преимущества и недостатки базальтовой фибры, применяемой для армирования бетона. Обоснована целесообразность применения фибры из грубых базальтовых волокон для армирования бетонных конструкций.
На сегодня большая часть строительных работ ведется с применением бетона. Не смотря на ряд неоспоримых достоинств и широкое применение, неармированные бетоны характеризуются низкой ударной прочностью, низким сопротивлением на разрыв, и образованием усадочных трещин при застывании. Все это приводит к относительно невысокой долговечности изделий из таких бетонов. Традиционно эти проблемы решаются вторичным армированием, которое в конструкционном бетоне осуществляется при использовании стальной арматурой, а в перекрытиях – металлической сетки. Кроме того, в последнее время делаются попытки применения дисперсного армирования бетонной матрицы с помощью полипропиленовых, стеклянных, базальтовых и металлических волокон.
Данные способы позволяет изготавливать конструкции сложной конфигурации, решает проблемы морозостойкости изделий, уменьшает общий вес конструкций, при определенном дозировании волокно заменяет вторичное армирование и обеспечивает пластичность бетона, уменьшая объемы применения конструктивной стальной арматуры. Дисперсионное армирование повышает пластичность бетонной массы и уменьшает образование усадочных трещин и в отличие от стальной сетки, которая имеет ценность только после того, как бетон треснул, фибра предотвращает появление трещин в бетоне еще на стадии, когда он пребывает в пластическом состоянии.
Вместе с тем, в ходе многолетних исследований в лабораторных и промышленных условиях было установлено, что изделия, армированные полипропиленовыми волокнами, характеризуются значительными деформациями даже при небольших нагрузках растяжения, что объясняется низкой адгезией полипропилена в цементной матрице. Кроме того, такие изделия с течением времени теряют свои прочностные свойства, имеют высокую истираемость поверхности и горючесть при воздействии на волокно открытого пламени. Основными недостатками металлических волокон является, катодный эффект и нестойкость к агрессивной среде цементных растворов. В свою очередь, базальтовая фибра по своим характеристикам лишена данных недостатков. В связи с этим возникает необходимость исследования бетонных изделий армированных базальтовой фиброй.
Исследованиями, проведенными совместно с Научно-исследовательским институтом строительных материалов и Киевским Национальным транспортным университетом, установлено, что бетонные изделия, армированные базальтовой фиброй, характеризуются повышенной долговечностью, значительной прочностью на сжатие, морозостойкостью и др. (Диаграмма 1.) Исследования проводились с использованием базальтовой фибры ТУ В В.2.7-26.8-32673353-001:2007, при следующем составе контрольных образцов бетона: – связующее – портландцемент марки 400; – соотношение вода – цемент – 0,4; – соотношение цемент, песок, щебень – 1: 3:5. В армированных бетонах количество фибры составляло от 1% до 4% весовых.
Диаграмма 1. Характеристика бетонных изделий, армированных базальтовой фиброй в сравнении с контрольными образцами.
Условные обозначения:
1 Долговечность;
2 Прочность на сжатие;
3 Водонепроницаемость;
4 Прочность на раскалывание;
5 Морозостойкость;
6 Трещиностойкость;
7 Прочность на растяжение при изгибе;
8 Сопротивление истираемости;
9 Ударная прочность.
Все это объясняется тем, что структура бетона, армированного базальтовой фиброй, близка к структуре, армоцемента с арматурой из стальной сетки. Однако фибра обладает более высокой прочностью и стойкий к деформациям, т.к. армирующая его фибра обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования бетонного камня и сам базальтовый материал обладает более высокой, чем стальная сетка, прочностью. Кроме того, базальтовое волокно может переносить большие упругие деформации потому, что базальтовое волокно при растяжении не подвергается пластической деформации, а по упругости превосходит сталь. Отличительной особенностью базальтовой фибры, является ее высокая адгезия с цементной матрицей. Исследования, проведенные с помощью растрового электронного микроскопа «JEOL» JSM-6460 LV при 4000-кратном увеличении, показали, что область контакта между фиброй и матрицей характеризуется плотным соприкосновением поверхностей и отсутствием трещин и зазоров.
Обладая высокой температуростойкостью (до 8000С) изделия из базальтобетона характеризуются повышенной прочностью на изгиб, растяжение и срез. Кроме того, у них понижено водопоглощение, повышена морозостойкость, трещиностойкость, ударная прочность, сопротивление истираемости, долговечность и т. п.
Применение, для армирования бетонов, базальтовой фибры, изготовленной из грубого базальтового волокна, позволяет:
— увеличить марочную прочность бетона до 30%;
— уменьшить расслаивание бетонной смеси до 40 %;
— сократить время первичного и окончательного твердения на 25 %;
— снизить массу бетонных изделий.
Рекомендованы следующие сферы применения бетонов, армированных базальтовой фиброй:
- гидротехнические сооружения;
- сооружения, работающие в агрессивных средах;
- строительство в сейсмоопасных регионах;
- автодороги с интенсивным движением;
- мосты;
- атомные станции и хранилища радиоактивных отходов;
- наливные полы, бетонные трубы и др.
источник
Купить базальтовую фибру для бетона, подробнее на странице здесь.
