Бетон трескается, потому что он слаб на растяжение. Усадка создает напряжение. Изменение температуры создает напряжение. Нагрузки создают напряжение. Волокна помогают, поскольку они перекрывают небольшие трещины. Волокна также распределяют напряжение по всей смеси. Это основная цель добавления фибры в бетон.
Волокно - это не только один продукт. Волокно может быть стальным, стеклянным, синтетическим или натуральным. Стандарт ASTM классифицирует армированный фиброй бетон по типу фибры.
Что такое армированный волокнами бетон (FRC)?
Бетон, армированный фиброй, - это бетон, содержащий короткие волокна, перемешанные в замесе. ASTM C1116 описывает его как армированный фиброй бетон, поставляемый покупателю с равномерно перемешанными ингредиентами.
Волокна работают как “распределенная арматура”. Арматура работает как “размещенная арматура”. Волокна располагаются повсюду в матрице. Арматура располагается в определенных зонах напряжения. Это различие объясняет, почему волокна сильны в борьбе с трещинами, а арматура сильна в структурном растяжении.
Цель 1: Уменьшение трещин в раннем возрасте
Раннее растрескивание может начаться в первые часы. Растрескивание при пластической усадке может произойти, если поверхность высыхает слишком быстро. Руководство NRMCA рекомендует использовать синтетические волокна (ASTM C1116) для минимизации растрескивания при пластической усадке.
Волокна также помогают уменьшить растрескивание при пластической осадке. NRMCA называет уменьшение трещин при пластической осадке одним из основных способов использования.
Полипропиленовые микроволокна - распространенный выбор для этих целей. Бетонное общество объясняет, что эти волокна повышают однородность смеси, стабилизируют движение частиц и блокируют каналы для отвода воды. Это замедляет кровотечение и помогает уменьшить оседание пластика. В той же статье говорится, что сеть нитей помогает уменьшить растрескивание при пластической усадке, когда поверхность быстро высыхает.
Цель 2: Повышение вязкости после растрескивания
Обычный бетон быстро теряет свои характеристики после растрескивания. Фибробетон может продолжать нести нагрузку после появления первой трещины, в зависимости от типа и дозировки фибры.
NRMCA называет “большую прочность и устойчивость к ударам” в качестве основной причины использования синтетических волокон.
NRMCA также объясняет, что волокна перекрывают трещины и помогают прочно скрепить бетон, причем при более высоких дозировках, чем обычные дозировки микроволокна, они оказывают более сильное воздействие.
Это назначение подходит:
- промышленные плиты с движением вилочных погрузчиков
- тротуары и настилы
- сборные блоки, которые откалываются при транспортировке
Цель 3: Обеспечить вторичную усадку и температурное армирование в некоторых плитах.
В некоторых проектах волокна используются в качестве альтернативной системы для неструктурной усадки или температурного армирования. NRMCA относит такое использование, при наличии документации, к допустимым целям.
NRMCA также утверждает, что синтетические волокна могут служить в качестве вторичной арматуры, если продукт соответствует критериям затвердевшего бетона, подтвержденным документами, такими как результаты ASTM C1609 по остаточной прочности при изгибе.
Такое назначение характерно для плит перекрытий, где основным риском является усадочное растрескивание, а не способность подвесных элементов к структурному изгибу.
Назначение 4: Повышение стабильности укладки в сложных условиях
Волокна могут улучшить внутреннюю поддержку и связность свежего бетона. NRMCA называет это одной из основных целей, включая бетон для крутых склонов, торкрет-бетон и бетоны со скользящими формами.
Это преимущество имеет практическое значение. Рабочие часто видят смесь, которая лучше держится вместе. Это помогает уменьшить расслаивание в торкрет-бетоне. Бетонное общество также отмечает, что полипропиленовые волокна используются в торкрет-бетоне для улучшения первоначальных свойств и уменьшения расслаивания и отскока.
Назначение 5: Улучшение долговечности и эксплуатационных характеристик поверхности
Контроль трещин способствует долговечности, поскольку ширина трещин контролирует проникновение воды. Более плотный рисунок трещин может уменьшить пути проникновения жидкости.
Волокна также могут поддерживать качество поверхности. Бетонное общество отмечает, что полипропиленовые волокна уменьшают кровотечение и сегрегацию, что помогает сохранить исходное соотношение воды и цемента в поверхностном растворе. Оно связывает этот эффект с улучшением поверхностного слоя и повышением устойчивости к истиранию.
Это назначение подходит:
- складские полы
- Пандусы и погрузочные площадки
- плиты, подверженные истиранию или частой чистке
Цель 6: Снижение риска образования взрывных сколов при пожаре для плотного бетона
Плотный бетон может рассыпаться при пожаре. Влага превращается в пар. Давление пара может быстро нарастать. Полипропиленовые волокна широко используются для снижения этого риска в конкретных конструкциях.
В рецензируемом обзоре объясняется общий механизм: когда волокна плавятся, образуются поры. Проницаемость увеличивается. Пар может выходить наружу. Давление паров падает. Риск отслаивания снижается.
Эта цель часто встречается в спецификациях тоннелей и в высокоэффективных смесях, где воздействие огня является частью проектной основы.
Для чего не следует использовать волокна
Фибробетон - это не короткий путь к конструктивному решению. NRMCA утверждает, что синтетические волокна не должны использоваться для замены моментно-устойчивой или конструкционной стальной арматуры. NRMCA также утверждает, что волокна не должны использоваться для повышения прочности конструкции на сжатие или изгиб.
Волокна также не позволяют автоматически:
- увеличенное расстояние между швами
- более тонкие плиты
- Уменьшенные колонки NRMCA относятся к категории “не использовать”.
Как правильно выбрать назначение и тип волокна
Простое решение начинается с одного вопроса. Какую проблему вы хотите решить?
Если проблема заключается в раннем растрескивании поверхности
Микросинтетические волокна - распространенный вариант. ACI определяет микросинтетические волокна как волокна диаметром менее 0,3 мм (или эквивалент).
Если проблема заключается в прочности и работоспособности после растрескивания
Макросинтетические волокна или стальные волокна обычно подходят лучше. ACI определяет макросинтетические волокна как волокна толщиной 0,3 мм и более.
Если проблема заключается в риске отколов при пожаре в плотном бетоне
Полипропиленовые микроволокна широко используются в этой роли, особенно в туннелях.
Покупатель также должен предусмотреть контроль обрабатываемости. Общество производителей бетона предупреждает, что волокна могут уменьшить просадку, поскольку они действуют как загуститель.
Стандарты, поддерживающие спецификацию и приемку
Если вам нужна чистая спецификация, начните с ASTM C1116. ASTM утверждает, что она распространяется на армированный фиброй бетон, поставляемый с равномерно перемешанными ингредиентами. Он также классифицирует фибробетон по типу волокон (стальные, стеклянные, синтетические, натуральные).
Если ваша цель - эффективность после образования трещин, вы должны указать целевые показатели, а не просто “добавить волокно”. NRMCA указывает на документацию, использующую испытания на остаточную прочность при изгибе, например ASTM C1609, для волокон, используемых в качестве вторичного армирования.
Экспертное руководство
Проект по производству волокна становится успешным, когда цель и тип волокна совпадают.
Практичный рабочий процесс дает хорошие результаты:
- Владелец определяет болевую точку: ранние трещины, повреждение швов, удары, риск пожара.
- Инженер выбирает роль: только борьба с трещинами, вторичное армирование, усиление после трещин.
- Команда выбирает тип волокна: микро- или макроволокно, затем устанавливает дозировку, опираясь на данные поставщика и результаты испытаний. ACI приводит типичные диапазоны дозировки по объему для микро- и макросинтетических волокон.
- Подрядчик контролирует смешивание и отверждение. Волокна снижают риск, но отверждение все равно контролирует усадочные напряжения.
Ecocretefiber™ | Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd.
Ecocretefiber™ поддерживает этот процесс, сначала давая общие рекомендации, а затем подбирая продукт:
- Микроволокна для борьбы с пластической усадкой и трещинами при оседании
- макросинтетические волокна для повышения прочности и контроля за трещинами
- документальное сопровождение в соответствии с требованиями стандарта ASTM C1116, а также данные об эксплуатационных характеристиках, где это необходимо
Сопутствующие товары
- Полипропиленовая микрофибра (Мононити / Фибриллированные)
- Полипропиленовое макросинтетическое волокно
- ПВА-волокно для композитов на основе цемента
- Стекловолокно AR для систем GRC
Заключение
Цель добавления фибры в бетон очевидна. Волокна контролируют раннее растрескивание, особенно пластическую усадку и пластическую осадку.
Волокна повышают вязкость и ударопрочность, если тип волокна и дозировка направлены на поведение после образования трещин.
Волокна могут служить в качестве вторичного армирования в некоторых видах перекрытий, если это подтверждено документально.
В плотном бетоне, подвергшемся воздействию огня, полипропиленовые волокна могут снизить риск растрескивания за счет увеличения проницаемости после плавления.
Хорошая спецификация начинается с цели. Хороший результат достигается за счет правильного выбора волокон, контролируемого смешивания и дисциплинированного отверждения.
