“Лучший” зависит от конкретной проблемы, а проблема должна быть на первом месте
Подрядчики часто спрашивают: “Какое волокно лучше для бетона?”. Тот же вопрос задает и составитель спецификации. Покупатель хочет получить один ответ, потому что ему нужна скорость и ясность.
Команда все равно добивается лучших результатов, если сначала задает один небольшой вопрос. Команда должна спросить: “Какую проблему нам нужно уменьшить?”. Команде, работающей над перекрытием, может понадобиться уменьшить количество ранних поверхностных трещин. Команде по строительству тоннеля может понадобиться меньший риск образования сколов при пожаре. Команде сборного железобетона может понадобиться более прочная кромка и меньшее количество сколов. Команде, разрабатывающей дорожное покрытие, может потребоваться повышенная прочность при многократных нагрузках от колес.
Большинство современных руководств по волокнам используют ту же отправную точку. Команда должна разделить микроволокна и макроволокна. ACI 544.3R определяет микросинтетические волокна как волокна диаметром менее 0,3 мм (или эквивалентные), а макросинтетические волокна - как волокна диаметром более 0,3 мм, и ACI утверждает, что полипропиленовые волокна могут быть как микросинтетическими, так и макросинтетическими.
Такое разделение объясняется тем, что микроволокна и макроволокна выполняют в бетоне разную работу. Микроволокна помогают в основном в первые часы после укладки. Макроволокна помогают в основном после начала растрескивания, они помогают переносить нагрузку и контролировать раскрытие трещин.
Микроволокна: лучший выбор для ранних трещин на свежем бетоне
Свежая плита может треснуть еще до окончательного схватывания. Плита может треснуть под воздействием ветра и жары, вытягивающих воду с поверхности. Плита также может растрескаться, когда бетон оседает вокруг арматуры и крупных заполнителей. Это трещины раннего возраста, и они часто встречаются на плоских конструкциях.
Многие команды выбирают микрополипропиленовые (ПП) волокна по этой причине. NRMCA описывает синтетические волокна как материалы, которые помогают перекрывать и распространять трещины, и связывает это преимущество с растрескиванием от усадки, температуры и изгиба, а также отмечает, что волокна добавляются до или во время смешивания.
Сеть из микрополипропиленовых волокон хорошо работает, потому что волокна распространяются через пасту и помогают удерживать смесь вместе, пока бетон еще слаб. Микрополипропиленовое волокно также соответствует реалиям рабочего места, поскольку бригады могут добавлять его без изменения плана арматуры в большинстве случаев.
Если ваша основная проблема - растрескивание пластика при усадке, микрополипропиленовые волокна часто являются лучшим выбором. Именно поэтому микрополипропиленовые волокна используются во многих жилых и коммерческих плитах и покрытиях.
Макроволокно: лучший выбор, если вам нужна производительность после образования трещин
После растрескивания бетона начинаются другие проблемы. Плита может растрескаться от нагрузки колес и стоек, а также от движения швов. Тротуар может растрескаться от повторяющихся нагрузок. Торкрет-бетон может растрескаться от движения грунта. Для решения этих проблем необходимы жесткость и остаточная прочность после первого растрескивания.
Макроволокна отвечают этим требованиям. В руководстве Sika по бетону, армированному волокнами, говорится, что распространенными материалами для волокон являются сталь и полиолефиновые волокна, такие как полипропилен, и подчеркивается, что эксплуатационные характеристики зависят от поведения композита, а не только от свойств одного волокна.
Проектировщики часто проверяют вклад макроволокна с помощью испытаний на изгиб. В стандарте ASTM C1609 говорится, что испытание оценивает изгибные характеристики армированного волокнами бетона, используя параметры кривой "нагрузка - прогиб" балки, испытанной в третьей точке нагрузки.
Если ваша главная задача - выдерживать нагрузку после разрушения, макроволокна часто подходят лучше всего, а данные испытаний должны соответствовать расчетной цели. Макрополипропиленовые волокна могут быть сильным вариантом, когда риск коррозии имеет значение, и когда простота обработки имеет значение, а стальные волокна могут быть сильным вариантом, когда требуется очень высокая остаточная прочность.
Стальные волокна: “лучший” выбор, когда приоритетом является высокая остаточная прочность
Стальные волокна имеют долгую историю применения в фиброармированном бетоне. Стальные волокна могут обеспечить высокую прочность соединения, поскольку сталь обладает высокой прочностью на растяжение и жесткостью. Стальные волокна также обеспечивают четкие стандартные рамки для типов и классификации продукции.
В ASTM A820 говорится, что спецификация охватывает минимальные требования к стальным волокнам для армированного фиброй бетона, и определяет такие типы стальных волокон, как холоднотянутая проволока, резаный лист и волокна, извлеченные из расплава.
В некоторых проектах стальные волокна выбирают потому, что проектировщики могут достичь высоких классов остаточной прочности и использовать их в плитах, опирающихся на грунт, обделках тоннелей и промышленных дорожных покрытиях. В некоторых проектах стальные волокна также выбирают потому, что они могут уменьшить или заменить сетку в некоторых системах перекрытий, если это предусмотрено методом проектирования.
Стальные волокна все еще имеют недостатки. Стальные волокна могут корродировать в некоторых условиях воздействия. Некоторые команды также хотят избежать выступов стальных волокон на поверхности при определенных видах отделки. Эти недостатки не делают стальные волокна “плохими”. Эти компромиссы лишь означают, что условия работы решают, является ли стальная фибра лучшим выбором.
Полипропиленовые (PP) волокна: часто являются “лучшим” выбором, если вам нужна долговечность, низкий риск коррозии и простота в обращении.
Многие команды выбирают полипропиленовые волокна, потому что полипропилен является долговечным полимером в бетонной среде и не ржавеет. Стандарт ASTM C1116 содержит примечание о том, что волокна из полиолефинов, включая полипропилен, доказали свою долговечность в бетоне.
Волокна PP также делятся на микро- и макрокатегории, и это разделение соответствует основным вариантам использования.
- Микрополипропиленовые волокна часто нацелены на раннее растрескивание и целостность поверхности. ACI 544.3R определяет микросинтетические волокна линией 0,3 мм.
- Макрополипропиленовые волокна часто направлены на обеспечение прочности и вязкости после образования трещин, и команды часто оценивают этот эффект с помощью таких испытаний, как ASTM C1609.
В определенных условиях полипропиленовые волокна могут также поддерживать пожароопасные характеристики. В некоторых проектах по строительству туннелей и высокоэффективных бетонов микроволокна ПП используются для снижения риска отколов при взрыве. В обзорной статье, посвященной риску растрескивания, говорится, что добавление полипропиленовых волокон в бетон может снизить риск растрескивания в результате пожара.
В техническом документе, посвященном устойчивости к взрывному растрескиванию, говорится, что использование полипропиленовых волокон для предотвращения взрывного растрескивания при пожаре стало обычной практикой во многих частях мира, особенно при строительстве тоннелей.
Если в работе требуется контроль трещин, долговечность и низкая коррозионная активность, полипропиленовые волокна часто являются лучшим универсальным вариантом. Точный ответ зависит от того, что вам нужно - микроповедение или макроповедение.
Стекловолокно: “лучший” выбор для GFRC и тонких панелей, нуждающихся в армировании на растяжение
В некоторых проектах фибра не используется, в основном для заделки трещин в перекрытиях. В некоторых проектах волокна используются для изготовления тонких бетонных панелей и архитектурных форм. Ярким примером является бетон, армированный стекловолокном (GFRC).
Стекловолокна AR разработаны для щелочной цементной среды. Concrete Network утверждает, что щелочестойкость стекловолокна AR обеспечивается добавлением диоксида циркония, и отмечает, что лучшие волокна имеют содержание диоксида циркония 19% или выше.
В практическом справочнике по GFRC также говорится, что стекловолокно AR является основным армирующим элементом, используемым в GFRC.
Если ваша работа - это панели GFRC и тонкие оболочки, Стекловолокно AR часто является лучшим выбором волокна. Команда все равно должна подобрать длину волокна и метод диспергирования в соответствии с процессом производства GFRC и дизайном смеси.
Базальтовые волокна: “лучший” выбор, когда важны долговечность и химическая стойкость, а также когда конструкция может допускать изменения в обрабатываемости
Базальтовые волокна это минеральные волокна, которые могут улучшить вязкость и контроль трещин, а также некоторые показатели долговечности. Базальтовые волокна также привлекают внимание при обсуждении морских и промышленных воздействий.
В обзоре, посвященном бетону, армированному базальтовым волокном, описаны такие его преимущества, как высокий модуль упругости, высокая прочность на излом, коррозионная стойкость и хорошая морозостойкость.
В обзоре PMC, посвященном бетону, армированному базальтовыми волокнами, говорится, что бетон, армированный базальтовыми волокнами, может обеспечить такие преимущества, как высокая прочность на растяжение и модуль упругости, а также повышенная кислотостойкость, но при этом отмечаются такие недостатки, как снижение текучести и более высокая цена по сравнению с некоторыми альтернативами.
Если ваша работа связана с агрессивным воздействием и вам требуется дополнительная защита от трещин и долговечность, базальтовые волокна могут стать лучшим выбором в правильном сочетании. Команда все равно должна проводить пробные партии, так как изменение обрабатываемости может повлиять на успех укладки.
Волокна ПВА и ECC: “лучший” выбор, когда целью является экстремальная пластичность и малая ширина трещин
В некоторых проектах требуется нечто большее, чем “меньше трещин”. В некоторых проектах нужен материал, который может деформироваться при растяжении и при этом нести нагрузку и контролировать ширину трещин. Инженерные цементные композиты (ECC) являются ключевым примером, и Волокна ПВА часто встречаются в системах ECC.
Frontiers описывает ECC как сверхпрочные цементные композиты, армированные волокнами, и связывает поведение ECC при деформационном упрочнении с микромеханикой между волокнами, матрицей и границей раздела.
В документе PMC, посвященном долговечности ECC, также отмечается, что ECC привлекает все больше внимания благодаря свойствам упрочнения при растяжении и многократного растрескивания, а также упоминается, что стоимость волокна PVA может ограничить широкое распространение.
Если ваша цель - высокая пластичность и жесткий контроль трещин для обеспечения прочности, то ПВА-волокна в системах типа ECC могут стать лучшим выбором. Команда должна рассчитывать на более высокую стоимость материалов и более высокие требования к контролю смеси.
Как стандарты и руководства по проектированию помогут вам выбрать “лучшее” волокно, не угадывая.
Покупатель может упростить выбор волокна, если он привязывает выбор к стандартным формулировкам и стандартным данным испытаний.
1) Используйте разделение на микро и макро для синтетических волокон
ACI 544.3R дает разделение в 0,3 мм для микросинтетических и макросинтетических волокон.
Такое разделение помогает, потому что оно напрямую связано с функциями, и помогает команде избежать покупки микроволокна для макроработы.
2) Используйте формулировку прочности для синтетических волокон
Стандарт ASTM C1116 требует документального подтверждения устойчивости к разрушению под воздействием влаги и щелочей в цементной пасте и при воздействии добавок, и отмечает, что полиолефины, такие как полипропилен, показали свою долговечность в бетоне.
Этот момент имеет значение, когда файл проекта нуждается в чистой линии соответствия.
3) Использовать испытания на остаточную прочность для определения макропоказателей
Стандарт ASTM C1609 определяет оценку характеристик при изгибе по кривой "нагрузка - прогиб".
Покупатель должен запросить метод испытания и заявленные остаточные значения, а также сопоставить эти значения с используемым руководством по проектированию.
4) Используйте четкие стандарты типов продукции для стальных волокон
Стандарт ASTM A820 определяет типы стальных волокон и основные требования к ним.
Это дает покупателям общий словарь для закупок.
5) Используйте декларации на основе EN, если проект использует практику EN
Сингапурское руководство по проектированию гласит, что волокна должны соответствовать стандартам EN 14889-1 для стальных волокон и EN 14889-2 для полимерных волокон, и связывает проектирование бетона, армированного волокнами, с классами остаточной прочности.
В технической записке, разъясняющей стандарт EN 14889-2, также говорится, что производитель заявляет единицу объема волокон, при котором достигается заявленная остаточная прочность на изгиб при значениях CMOD в рамках испытаний EN.
Эти инструменты не отменяют инженерных суждений. Эти инструменты уменьшают путаницу и делают сравнение производителей справедливым.
Практическая карта “лучших волокон” по применению
Команда может использовать эту карту в качестве руководства по принятию быстрых решений.
Плиты перекрытий и складские полы
Часто команде требуется уменьшить количество ранних трещин и улучшить эксплуатационные характеристики при движении. Микрополипропиленовые волокна часто подходят для борьбы с ранними трещинами, а макроволокна - для борьбы с трещинами после их появления. ACI определяет группы микро- и макросинтетических волокон, и полипропиленовые волокна могут входить в любую из этих групп.
Команда может выбрать макрополипропиленовые волокна, когда речь идет о коррозии и об обращении, и выбрать стальные волокна, когда конструкция требует более высокой остаточной прочности и жесткости.
Туннели и риск возникновения пожарных сколов
Команда часто использует полипропиленовые микроволокна для защиты от отколов в высокоэффективном бетоне. В обзорной статье подтверждается, что полипропиленовые волокна могут снизить риск растрескивания из-за пожара, а в техническом документе отмечается, что такая практика стала распространенной при строительстве туннелей.
Архитектурные панели и тонкие изделия
Команда часто использует стекловолокно AR для GFRC. Стекловолокно AR предназначено для щелочных бетонов, а содержание циркония поддерживает щелочестойкость.
Морские и промышленные работы по воздействию и долговечности
Команда может рассмотреть базальтовые волокна, если важны химическая стойкость и прочность, а также предусмотреть проверку на обрабатываемость.
Устойчивость к сейсмическим и ударным нагрузкам и жесткий контроль ширины трещин
Команда может рассмотреть возможность использования ПВА-волокон в системах типа ECC, если главными целями являются пластичность и многократное растрескивание, при этом команда должна планировать более высокую стоимость и более жесткий контроль смеси.
Где применяется Ecocretefiber™, когда вы хотите получить “лучший” результат, но при этом легко построить
Ecocretefiber™ специализируется на решениях из полипропиленовых волокон для бетона, и наша продукция соответствует микро- и макросинтетике, которые уже используются в спецификациях. В стандарте ACI 544.3R указано разделение на 0,3 мм и говорится, что полипропиленовые волокна могут быть микросинтетическими или макросинтетическими.
ASTM C1116 отмечает, что полиолефины, такие как полипропилен, доказали свою прочность в бетоне, и это поддерживает долгосрочное доверие к использованию полипропиленового волокна.
ASTM C1609 дает стандартный способ проверки характеристик изгиба макроволокна с помощью кривой "нагрузка - прогиб".
Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. поддерживает покупателей стабильными поставками, последовательной геометрией волокон и четкой документацией. Покупатель может подобрать волокно в соответствии с заданием, а покупатель - составить повторяющуюся спецификацию, которая будет работать при разных заливках.
Заключение
Не существует единого лучшего волокна для всех бетонов. Лучшее волокно соответствует проблеме, спецификации и методу укладки. Микроволокна часто лучше всего подходят для борьбы с трещинами в раннем возрасте, а макроволокна - для повышения прочности и вязкости после образования трещин. Стандарт ACI 544.3R устанавливает простое разделение на микро- и макроволокна на уровне 0,3 мм, и в нем говорится, что полипропиленовые волокна могут входить в любую группу.
Стальные волокна могут быть наилучшим вариантом, когда приоритетом является очень высокая остаточная прочность, а стандарт ASTM A820 устанавливает стандартные рамки для типов стальных волокон.
Полипропиленовые волокна часто являются лучшими, когда важна долговечность, низкий риск коррозии и простота обработки. ASTM C1116 отмечает полиолефины, такие как полипропилен, как долговечные в бетоне.
Стекловолокна AR часто лучше всего подходят для GFRC, а содержание диоксида циркония поддерживает устойчивость к щелочам.
Базальтовые и поливинилацетатные волокна могут быть лучшими в специализированных случаях, когда при проектировании преследуются цели долговечности или пластичности.
Если вам нужен практичный выбор волокна, которое соответствует общим спецификациям и реальным рабочим процессам, Ecocretefiber™ от Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. может удовлетворить ваши потребности в микро- и макрополипропиленовом волокне.
