Да, стекловолокно можно использовать для укреплять бетон, Но только в правильной форме. Это ключевой момент. Обычное стекловолокно не подходит для обычных материалов на основе цемента, поскольку бетон имеет высокую щелочность. В бетонных работах обычно используется щелочестойкие стеклянные волокна для GFRC и других цементных смесей, либо используется стекловолокно-армированные полимерные стержни, обычно называется Прутки из стеклопластика, Если для работы требуется некорродирующая стержневая арматура. Стандарт ASTM C1666 разработан специально для щелочестойкого стекловолокна, предназначенного для GFRC и бетона, армированного волокном, а стандарт ACI 440.11 - для конструкционного бетона, армированного прутками GFRP.
Это значит, что короткий ответ - не просто “да”. Лучше ответить так. да, но не с обычным бытовым стеклопластиком и не без правильного подхода к проектированию. Если материал выбран удачно, стекловолокно может уменьшить растрескивание, повысить прочность, поддержать тонкие бетонные секции и помочь в коррозионной среде. Если материал выбран неудачно, он может разрушаться в цементной матрице или иметь более низкие характеристики по сравнению со сталью. В давнем руководстве ACI по фиброволокнам объясняется, что обычные стекловолокна, такие как боросиликатное стекло E, подвергаются воздействию щелочи в цементном растворе, поэтому для использования в бетоне были разработаны щелочестойкие стекловолокна с диоксидом циркония.
Стекловолокно может армировать бетон в два основных способа. Первый - это добавление щелочестойкие рубленые стеклянные волокна в бетонную или растворную смесь. Таким образом создается армированный стекловолокном бетон, который часто называют GFRC или GRC при работе с панелями. Второй - с помощью Прутки из стеклопластика вместо стальной арматуры в некоторых конструкциях, где очень важна коррозионная стойкость. Эти два вида использования связаны между собой, но это не один и тот же продукт, и они не решают одну и ту же проблему.
Поэтому, когда кто-то спрашивает: “Можно ли использовать стекловолокно для армирования бетона?”, практический ответ таков: да, но нужно знать, имеется ли в виду измельченное стекловолокно в смеси или стекловолоконные стержни внутри члена. Одна из них касается в основном борьбы с трещинами, тонких секций и характеристик панелей. Другой - о стержневой арматуре, правила которой отличаются от правил для стали.
Почему обычного стекловолокна недостаточно
Слово “стекловолокно” может ввести в заблуждение. В повседневной речи люди могут использовать его для обозначения изоляции, ткани, рубленых нитей или композитных изделий. Бетон не воспринимает все эти формы одинаково хорошо. ACI утверждает, что ранние работы с обычными стекловолокнами показали, что они подвергаются воздействию щелочи в цементном растворе и в конечном итоге разрушаются. Это основная причина, по которой бетон стал применяться в щелочестойкие стеклянные волокна а не обычное E-стекло. Стандарт ASTM C1666 теперь определяет стекловолокно AR как продукт из стекловолокна, устойчивый к щелочной среде, присутствующей в портландцементных матрицах, и предназначенный для армирования цемента, раствора и бетона.
Этот момент важен, потому что покупатели иногда полагают, что любой продукт из стекловолокна можно использовать в бетоне. Это небезопасное предположение. На практике, Стекловолокно AR - правильный выбор волокна для армирования на основе цемента, а не обычное стекловолокно из другой отрасли. Спецификация PCI для GFRC также очень четко сформулирована. Она требует щелочестойких стекловолокон с минимальным содержанием циркония 16 процентов, специально произведенных для использования в GFRC и соответствующих стандарту ASTM C1666.
Первый главный маршрут: Щелочестойкие стекловолокна в миксе
Чаще всего стекловолокно используется в сочетании с бетоном. GFRC, что означает "бетон, армированный стекловолокном". Согласно стандарту ASTM C1666, стекловолокно AR предназначено для использования в распыляемом GFRC, предварительной смеси GFRC, армированном волокнами бетоне и других продуктах на основе цемента. В стандарте PCI на GFRC говорится, что его основным направлением являются тонкостенные щелочестойкие архитектурные облицовочные панели из GFRC, изготовленные методом напыления или предварительной смеси в контролируемых заводских условиях. ACI также отмечает, что наибольшее применение армированного стекловолокном бетона в США - это наружные архитектурные облицовочные панели.
Это говорит нам о реальном рынке. Стекловолокно в бетоне - это не просто лабораторная тема. Оно уже широко используется в фасадные панели, декоративная облицовка, тонкие архитектурные элементы, карнизы, софиты, экраны и другие легкие сборные детали. Причина проста. Стекловолокно может помочь цементной матрице справиться с напряжением и трещинами лучше, чем обычный бетон, что делает тонкие секции более практичными.
Недавний обзор в журнале Материалы говорится, что стекловолокно повышает прочность и долговечность бетона в целом, хотя и снижает его текучесть. В том же обзоре отмечается, что стекловолокно перспективно для армирования бетона благодаря низкому удельному весу, низкому водопоглощению, высокому модулю упругости и высокой прочности на растяжение. В обзоре также сообщается, что обычная длина стекловолокна в бетоне составляет от 6 до 18 мм, а предел прочности при растяжении, по литературным данным, составляет от 1000 МПа до 3400 МПа.
Что на самом деле улучшают стекловолокна AR
При правильном использовании стекловолокна AR они могут помочь бетону несколькими полезными способами. В приведенном выше обзоре сообщается об улучшении прочности на растяжение, изгиб, ударной вязкости, пластичности и поведения под нагрузкой после образования трещин, а также отмечаются потенциальные преимущества долговечности в таких областях, как контроль трещин и проницаемость. В другом обзоре в Материалы говорит, что стекловолокно может ограничить ширину трещины, длину трещины и общую площадь трещины благодаря своему действию по перекрытию трещины.
Проще говоря, стекловолокно не заставляет бетон перестать быть бетоном. Материал все равно остается хрупким по сравнению со сталью. Но волокна могут помочь ему вести себя лучше после начала микротрещин. Вот почему стекловолокно полезно в тонкостенные элементы и трещиночувствительные цементные изделия, Особенно в тех случаях, когда более легкая панель предпочтительнее толстой секции из обычного бетона.
Пределы применения измельченного стекловолокна в бетоне
Это не означает, что стекловолокно идеально в любой смеси. То же самое Материалы В обзоре говорится, что стекловолокно обычно снижение текучести бетона, и предупреждает, что более высокие дозы стекловолокна могут несколько снизить механические характеристики из-за плохой обрабатываемости. Она рекомендует типичную оптимальную дозу около 2,0% и говорит, что при более высокой дозе волокна может потребоваться дополнительный пластификатор.
Стекловолокну также предстоит решить проблему долговечности. Второй Материалы В обзоре говорится, что недостатком стеклянных волокон является их высокая чувствительность к воде и плохая щелочестойкость в щелочной среде, поэтому в бетоне используются цирконийсодержащие AR-волокна. В отчете ACI о долговечности также отмечается, что щелочестойкие стекловолокна все еще тщательно изучаются на предмет длительного старения в высокощелочной цементной микроструктуре. Таким образом, ответ таков: да, стекловолокно может армировать бетон, но матрица, условия экспозиции и тип волокна по-прежнему имеют большое значение.
Именно поэтому GFRC обычно рассматривается как специализированная материальная система, но не как случайное изменение смеси на стройплощадке. Стандарт PCI ориентирован на контролируемое заводское производство панелей GFRC, а процесс ручного напыления, описанный в литературе, требует тщательной экспертизы, специального оборудования и опытных рабочих при использовании больших объемов волокна.
Второй главный путь: Прутки из стеклопластика в качестве армирования бетона
Другим основным маршрутом является Арматура из стеклопластика. Это очень отличается от измельченных стекловолокон в смеси. ACI 440.11 является официальным строительным кодексом для конструкционного бетона, армированного полимерные стержни, армированные стекловолокном. В кодексе говорится, что он содержит минимальные требования к материалам, проектированию и детализации строительных бетонных зданий и, где это применимо, нестроительных конструкций, армированных прутками GFRP, которые соответствуют стандарту ASTM D7957-22.
Это означает, что стекловолокно может укреплять бетон в тех же местах, где обычно располагается стальная арматура. На практике инженеры обращаются к GFRP, когда хотят коррозионная стойкость, малый вес и немагнитные свойства. На официальной странице FDOT говорится, что стеклопластиковая арматура может быть изготовлена из стеклянных, базальтовых или углеродных волокон в матрице из смолы, и что для облегчения сцепления с бетоном используется обработка поверхности. FDOT также перечисляет такие преимущества, как высокая устойчивость к хлоридам и химическому воздействию, прочность на разрыв выше, чем у стали, а вес составляет около четверти от стального.
FHWA также опубликовало техническую работу о стеклопластиковых прутках в бетонных покрытиях. В технической справке объясняется, что стеклопластиковые прутки исследуются вместо стальных из-за интереса к уменьшению проблем, связанных с коррозией в бетонных покрытиях. Таким образом, в коррозионных средах стеклопластиковые прутки могут стать серьезным вариантом армирования, а не просто экспериментальным материалом.
Но GFRP-балки - это не просто стальная арматура другого цвета
Здесь необходимо сделать очень важное предостережение. Прутки GFRP являются не простой заменой стали в каждом проекте. FDOT ясно говорит, что у армирования FRP есть плюсы и минусы, и из-за его неупругого поведения и результатов текущих исследований, текущие нормы проектирования значительно снижают допустимые напряжения, используемые при проектировании. Стандарт ACI 440.11 существует именно по этой причине. В нем бетон, армированный стеклопластиком, рассматривается как отдельная система проектирования с собственными правилами по прочности, работоспособности, долговечности, детализации и огнестойкости.
Поэтому, если вопрос заключается в том, может ли стекловолокно заменить стальную арматуру во всех бетонных работах, то правильным ответом будет нет, не автоматически. В некоторых случаях он может заменить сталь, но только в том случае, если при проектировании соблюдаются специфические для GFRP кодовые нормы и инженер принимает другое поведение материала. Это одна из причин, по которой GFRP привлекателен в мостах, морских объектах и других проектах, критичных к коррозии, но не везде по умолчанию.
Когда стекловолокно имеет смысл использовать в бетоне
Стекловолокно имеет смысл использовать в бетоне, когда у проекта есть четкая причина для его применения. Для GFRC, Обычно это означает тонкие панели, снижение собственной нагрузки, архитектурную свободу или чувствительные к трещинам цементные изделия, которые выигрывают от распределения стекловолокна AR. Стандарт PCI и руководство ACI указывают на тонкую архитектурную облицовку и контролируемое производство сборных конструкций как на основной вариант использования.
Для Прутки из стеклопластика, Самым сильным вариантом использования является проект, в котором коррозионная стойкость важнее, чем привычное поведение стали. FDOT выделяет устойчивость к хлоридам и химическим веществам в качестве основных преимуществ, а FHWA в работе над дорожным покрытием рассматривает FRP как способ уменьшить проблемы, связанные с коррозией в железобетонных покрытиях.
Когда стекловолокно - неправильный выбор
Стекловолокно - это неправильный выбор, если покупатель хочет получить дешевую замену стали или предполагает, что любой стандартный стеклянный продукт будет работать в бетоне. Обычное стекловолокно не является подходящим материалом для прямого армирования бетона из-за щелочности цемента. В отчете ACI по фиброволокну это четко указано, а стандарт ASTM C1666 существует потому, что только стекловолокно AR предназначено для GFRC и армирования на основе цемента.
Стеклопластик также может быть неправильным выбором, когда проект требует стандартного конструктивного железобетонного решения с привычным поведением стали, простой обработки в полевых условиях и без специального метода проектирования. Прутки из GFRP могут работать, но они требуют разработки кода GFRP. GFRC может работать, но обычно требует контролируемого производства и тщательного контроля смеси. Короче говоря, стекловолокно работает лучше всего, когда оно выбрано для конкретная инженерная причина, а не в качестве неясного обновления.
Как правильно ответить на вопрос
Так можно ли использовать стекловолокно для армирования бетона? Да. Но в профессиональном строительстве это обычно означает один из двух конкретных ответов:
1. Да, поскольку стекловолокно AR в составе смеси
Это путь GFRC. Он распространен в тонких облицовочных панелях и других специализированных изделиях на основе цемента. Волокна должны быть щелочестойкими и предназначенными для использования в бетоне.
2. Да, в виде прутков GFRP
Это способ армирования прутками. Он используется в тех случаях, когда важна некорродирующая арматура, но его применение отличается от применения стали.
На сайте Ecocretefiber™, Мы считаем, что это различие является наиболее полезным для покупателей. Реальный вопрос заключается не в том, звучит ли стекловолокно современно. Реальный вопрос заключается в том, соответствует ли изделие из стекловолокна бетонной работе. Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. поддерживает этот подход, потому что хороший выбор подкрепления происходит из соответствия тип материала, условия воздействия и целевые показатели, А не от использования одного общего слова для совершенно разных продуктов.
Заключение
Стекловолокно можно использовать для армирования бетона, но это должно быть правильное стекловолокно в правильной роли. Для смешанного армирования это означает щелочестойкие стеклянные волокна изготовлены для GFRC и бетона, армированного волокном. Для стержневой арматуры это означает Прутки из стеклопластика спроектированы и разработаны в соответствии со специальными нормами для GFRP. Обычного стекловолокна недостаточно, поскольку щелочная среда бетона со временем может повредить обычные стекловолокна.
Самый практичный ответ прост. Используйте Стеклянные волокна AR когда вам нужны тонкие цементные элементы, контроль трещин и легкие панельные решения. Используйте Прутки из стеклопластика когда коррозионная стойкость и неметаллическое армирование имеют достаточно большое значение, чтобы оправдать другой метод проектирования. Не используйте обычное стекловолокно в качестве короткого пути. Это самый верный способ судить о материале, и именно так мы подходим к выбору армирования в Ecocretefiber™.
