Бетон демонстрирует хорошие характеристики при сжатии, однако трещины могут образовываться до того, как он достигнет полной прочности, и расширяться под воздействием эксплуатационных нагрузок. Волокна могут помочь решить различные аспекты этой проблемы. Тонкие синтетические волокна могут сдерживать раннее пластическое усадочное растрескивание. Более крупные синтетические или стальные волокна способны перекрывать трещины после затвердевания матрицы. Эффективность зависит от типа волокна, состава бетонной смеси и конкретных требований проекта.
В компании «Шандун Цзяньбан» мы рассматриваем выбор волокон как часть единой системы производства бетона. В Китае JGJ/T 221-2010, Технические условия применения фибробетона, предлагает полезную методику: выбирать качественное сырье, разработать и протестировать состав смеси, обеспечивать равномерное распределение волокон в процессе производства и укладки, а затем проводить контроль как свежего, так и затвердевшего бетона. Стандарт распространяется на короткие стальные и синтетические волокна. Его положения следует рассматривать в совокупности с действующими проектными условиями и применимыми местными стандартами.
Данное руководство преобразует эту концепцию в конкретные решения, которые могут использовать подрядчик, производитель товарного бетона или покупатель. В нем также объясняется, где Продукция Ecocretefiber™ вписываться в разговор, не воспринимая описание из каталога как результат структурного тестирования.
Начните с необходимой вам производительности
“Термин ”волокноармированный бетон» обозначает целую группу материалов, а не конкретную рецептуру. В первую очередь необходимо определить, требуется ли в рамках проекта более эффективный контроль за образованием трещин на самом раннем этапе, более высокая прочность после появления трещин, ударопрочность или сочетание этих характеристик.
| Цель проекта | Вариант с опцией «Fiber» для оценки | Доказательства, которые необходимо запросить |
| Управление трещины при усадке пластика в плитах, накладках или растворе | Тонкие синтетические волокна, чаще всего из полипропилена | Пробная укладка, способность к доработке и наблюдения за трещинами на ранних этапах |
| Улучшить поведение при изгибе после растрескивания в полах, тротуарах или торкрет-бетоне | Стальные волокна или сертифицированные макросинтетические волокна | Испытания балок или панелей при предполагаемой дозировке и составе смеси |
| Сочетание раннего контроля растрескивания с вязкостью после растрескивания | Специально разработанная смесь тонких и более крупных волокон | Проверки свежесмешанного бетона и испытания работоспособности комбинированной системы |
Это лишь отправные точки, а не взаимозаменяемые технические характеристики. Тонкие полипропиленовые волокна не обеспечивают автоматически ту остаточную несущую способность, которую можно ожидать от стальных или макросинтетических волокон. Аналогичным образом, стальное волокно, выбранное с учетом характеристик после появления трещин, не заменяет надлежащего уплотнения бетона или защиты в ранний период эксплуатации. Проектировщик должен утвердить любое изменение в традиционной арматуре, включая арматурную сетку или арматурные стержни.
Стандарт JGJ/T 221-2010 проводит разграничение между стальным и армированным синтетическими волокнами бетоном. В рамках синтетических волокон в стандарте рассматриваются монофиламентные, пучковые, фибриллированные пленочные и крупнодиаметральные волокна. Кроме того, в стандарте упоминается полипропилен, полиакрилонитрил, полиамид и поливиниловый спирт среди возможных материалов. Поэтому выбор начинается с предполагаемой функции и подтвержденных свойств, а не с общего термина “волокно”.”
Проверьте волокно до того, как оно поступит в смеситель
Стальное волокно: геометрия, прочность и состояние
Стальное волокно может быть прямым или деформированным. Крючки, выемки и другие формы влияют на анкерное сцепление и поведение при вырывании. Длина, эквивалентный диаметр и соотношение сторон влияют на дисперсию, технологичность и количество волокон, пересекающих трещину. Прочность на разрыв имеет значение, но сама по себе она не может предсказать остаточную прочность бетонной балки. Волокно может обладать высокой прочностью в отдельности, но при этом плохо распределяться или недостаточно сцепляться в конкретной смеси.
Уточните допуски по длине и диаметру для конкретного сорта, протокол испытания на растяжение, стабильность формы, характеристики изгиба и пределы содержания примесей. Проверьте упаковку на наличие повреждений, влаги или загрязнений. Для предлагаемого Стальное волокно Ecocretefiber™ с загнутыми концами, сверьте техническое описание продукта и сертификат партии с пробной смесью. Не следует полагать, что все перечисленные модели имеют одинаковые размеры или что общие характеристики гарантируют эффективность при укладке на любом полу или при облицовке туннелей.
Синтетическое волокно: функции и распределение
В отношении синтетических волокон стандарт уделяет внимание характеристикам растяжения, начальному модулю упругости, относительному удлинению, щелочестойкости и дисперсии. В нём проводится разграничение между волокнами, предназначенными в основном для предотвращения растрескивания, и волокнами, предназначенными для повышения вязкости. Это разграничение остается актуальным при сравнении полипропиленовые микроволокна с варианты макросинтеза.
Легкое синтетическое волокно может казаться простым в дозировании из мешка, однако неправильное время подачи может привести к появлению плавающих волокон или комков. Уточните у поставщика метод дозирования, соответствующий конкретному сорту материала, и проверьте первые производственные партии на предмет равномерности распределения. Если заявлено о противопожарных характеристиках, устойчивости к воздействию химических веществ или несущей функции, запросите результаты испытаний для конкретной бетонной системы и соответствующих проектных условий.
В таблицах материалов, приведенных в стандарте, описаны диапазоны значений и критерии испытаний для определенных в нем категорий волокон. Они не заменяют действующую сертификацию продукции или график выполнения работ по проекту. Для продукции, не входящей в сферу применения стандарта в отношении стали или синтетических материалов, может потребоваться другой применимый стандарт и отдельная аттестация.
Разработайте комбинацию с учетом проверяемого результата
Конкрет основания по-прежнему должен соответствовать требованиям по прочности, долговечности и условиям укладки. Введение волокон не устраняет недостатки, связанные с неправильным гранулометрическим составом заполнителя, неподходящим соотношением «вода-вяжущее» или отсутствием последующей обработки. Стандарт JGJ/T 221-2010 предусматривает составление рецептуры с волокнами на основе стандартных пропорций для обычного бетона, а затем требует проведения пробных партий, корректировок и проверки производственных партий.
Данный стандарт определяет дозировка волокна двумя полезными способами. Масса на кубический метр удобно для закупки и формирования партий. Объёмная доля полезно для проектирования и сравнения. Пересчет между ними осуществляется с использованием фактической плотности волокна: масса в кг/м³ равна объемной доле в виде десятичной дроби, умноженной на плотность волокна в кг/м³. Например, объемная доля 0,1% в полимере плотностью 900 кг/м³ составляет 0,9 кг/м³. Данные расчёты не являются рекомендуемой дозировкой или гарантией эксплуатационных характеристик.
Стандарт 2010 года содержит ориентировочные диапазоны объёма стали для конкретных применений, а также типичный диапазон синтетических волокон 0,06%–0,20% для контроля ранней усадки в определённых строительных элементах. Он допускает использование различных диапазонов для волокон с высокой прочностью. Его основной принцип важнее, чем простое копирование цифр: проверить окончательное содержание волокна с помощью испытаний с учетом запланированных эксплуатационных характеристик и фактического состава покрытия. Расчетная нагрузка на пол, расположение швов, толщина, основание и условия эксплуатации — все эти факторы влияют на то, что должно быть продемонстрировано в ходе соответствующих испытаний.
Составьте матрицу испытаний, исходя из реалистичного базового состава и двух или трёх вариантов дозировки волокон. Укажите точную модель волокон, партию, длину, массу, последовательность смешивания, примеси, осадка или текучести, содержания воздуха (если это имеет значение) и температуры. Отливайте образцы из репрезентативных партий. Сравните прочность на сжатие и любые указанные характеристики прочности на изгиб или остаточные характеристики после установленного периода выдержки. Выбирайте минимальную практическую дозировку, обеспечивающую достижение всех целевых характеристик при технологически осуществимом производстве, а не максимальную дозировку, которую можно добавить в смеситель.
Не стоит жертвовать долговечностью ради кажущейся плавности работы
Волокна часто влияют на поведение свежей смеси. Увеличение количества воды может сделать первую партию более удобной для укладки, но при этом может изменить прочность, водопроницаемость, усадку и расчетное соотношение «вода/вяжущее». Необходимо отрегулировать гранулометрический состав заполнителя, объем пасты и подобрать подходящий водоредуктор в ходе контролируемых испытаний. Стандарт прямо запрещает добавление воды во время укладки и разрешает использование подходящего водоредуктора с перемешиванием для компенсации потери осадки перед разгрузкой в соответствии с указанными в стандарте условиями.
Проектная группа должна определить предельные значения содержания хлоридов и другие требования к долговечности. Они зависят от того, содержит ли бетон стальные волокна, арматурную сталь или преднапряженную сталь, а также от условий окружающей среды. Небезопасно брать одно значение содержания хлоридов из старой таблицы и применять его ко всем современным проектам; необходимо сверяться с принятыми нормами проекта и действующими техническими условиями на материалы.
Измерьте важные характеристики после растрескивания
Прочность на сжатие определяет класс прочности бетона, но практически ничего не говорит о его способности выдерживать нагрузку после появления трещины при изгибе. Эффективный план приемки волокнистого бетона предусматривает рассмотрение трёх вопросов:
1. Является ли бетонное основание достаточно прочным и долговечным для данного проекта?
2. Обеспечивает ли свежая смесь равномерное распределение и укладку указанного волокна?
3. Обеспечивает ли закаленный материал вязкость при изгибе, остаточная нагрузка, реакция на удар или другие характеристики, предусмотренные проектом?
Стандарт JGJ/T 221-2010 содержит в приложениях методики определения вязкости при изгибе и поведения при образовании первой трещины, а также положения, касающиеся других механических испытаний и испытаний на долговечность. В стандарте содержится предупреждение о том, что существуют два различных метода определения вязкости при изгибе; в рамках проекта следует выбрать и указать конкретный метод, а не смешивать результаты, полученные с помощью этих методов. В случае международного проекта, ASTM C1609/C1609M-24 — это один из современных методов испытания балок на изгиб. Необходимо одновременно указать метод испытания, геометрию образца, срок эксплуатации, целевое значение при заданном прогибе, частоту отбора проб и критерий приемлемости. Результат, полученный с помощью одного метода, не должен представляться как непосредственно эквивалентный результату, полученному с помощью другого метода.
Прочность волокна на разрыв — это один из показателей характеристик материала. Поведение бетона после появления трещин является системным результатом. На него могут влиять прочность матрицы, ориентация волокон, сцепление, направление укладки и условия твердения. Если поставщик заявляет, что его продукт может заменить арматурную сетку в конкретной плите, попросите предоставить инженерный проект и результаты соответствующих испытаний бетона. В случае готового FRC, поставляемого с равномерно смешанными компонентами, ASTM C1116/C1116M-23 предусматривает отдельную структуру спецификаций; сама по себе она не охватывает вопросы размещения и укладки после доставки.
Обеспечить равномерное распределение волокон на всех этапах производства
Стандарт рекомендует контролируемое дозирование с использованием откалиброванного оборудования и механическое перемешивание. В описанной в стандарте последовательности производственных операций волокна вводятся вместе с крупным и мелким заполнителем для сухого перемешивания до добавления вяжущего, воды и добавок. Указанные интервалы сухого и мокрого перемешивания являются полезным ориентиром для проведения заводских испытаний, однако в производственных условиях необходимо проверять фактическое оборудование, упаковку волокон, объемную долю и рецептуру смеси. Цель заключается в получении однородной партии без скоплений волокон, сегрегации или чрезмерной потери обрабатываемости.
Практическая процедура запуска проста:
1. Проверьте спецификацию смеси, марку волокна, расчетную массу на кубический метр и калибровку устройства подачи волокна.
2. Вводить волокно с такой скоростью и в таком месте, чтобы обеспечить его распределение; соблюдайте утвержденную последовательность действий для конкретного завода и продукта.
3. Во время разгрузки следите, по крайней мере, за первыми партиями. Обращайте внимание на комки, участки с сухим содержимым, плавающие волокна и изменения консистенции.
4. Зафиксировать время перемешивания и измерить показатели свежести в установленных местах и с установленной периодичностью.
5. Повторите испытание в случае существенных изменений общей влажности, состава добавок, сорта волокон или производственного оборудования.
В случае бетона, подаваемого насосом или наносимого распылением, необходимо проверить соответствие конфигурации линии подачи, насоса, сопла и технологии работы бригады предполагаемой длине волокон и дозировке. Лабораторная партия, выглядящая однородной, может вести себя иначе в шланге или в точке разгрузки. Пробная укладка также должна подтвердить качество уплотнения и отделки. Если смесь должна оставаться перекачиваемой, более низкий кажущийся осад не является автоматически дефектом, в то время как высокий осад не может служить оправданием для сегрегации.
Стандарт JGJ/T 221-2010 также регулирует вопросы транспортировки без разделения, контролируемой высоты разгрузки, вибрации без переработки смеси, а также отделки поверхности, предотвращающей обнажение стальных волокон. Осуществляйте выдержку уложенного бетона в соответствии с условиями его эксплуатации и техническими условиями проекта. Наличие волокон не отменяет необходимости защиты свежеуложенной плиты от быстрого испарения или конструкционного элемента от ненадлежащего контроля температуры.
Сделайте процесс принятия цепочкой доказательств
Надежная процедура приемки начинается еще до поставки. Стандарт 2010 года требует от поставщиков предоставления документов, подтверждающих качество, таких как протоколы типовых испытаний, отчеты о заводских проверках, сертификаты и инструкции по применению волокон и добавок. Он предусматривает входной контроль и проверки в ходе строительства. В отношении стальных волокон в перечне контрольных показателей указаны прочность на разрыв, изгиб, отклонения в размерах и содержание примесей. Для синтетических волокон в перечне указаны характеристики при растяжении, начальный модуль упругости, относительное удлинение, щелочестойкость, дисперсия и соответствующие показатели эксплуатационных свойств бетона.
На строительной площадке необходимо проверить свежую смесь на консистенцию, сегрегацию, выделение воды, вязкость, водоудерживающую способность и потерю обрабатываемости с течением времени, если это применимо. Стандарт определяет места и периодичность отбора проб, включая проверки в точках смешивания и укладки. Для бетона со стальным волокном в стандарте предусмотрен метод определения объемной доли волокон в свежей смеси. Затем на основе результатов испытаний затвердевших образцов устанавливается, были ли соблюдены заданные критерии прочности, вязкости и долговечности. Сами строительные работы по-прежнему подпадают под действие соответствующих правил приемки конструкций, полов, кровель, гидроизоляции или дорожных покрытий.
Ведите отслеживаемую документацию, связывающую каждый результат полевых испытаний с партией волокон и партией бетона. Приведенный ниже запрос достаточно лаконичен для заказа на поставку и достаточно подробен, чтобы обеспечить диагностику неудачного испытания:
| Запись | Минимальный объем полезной информации | Почему это важно |
| Поставка волокна | Класс, геометрия, партия, плотность, протокол испытаний, инструкции | Подтверждает, что именно поступило в смеситель |
| Производство бетона | Идентификатор смеси, содержание волокон (кг/м³), другие компоненты, последовательность смешивания, время | Воспроизводит судебное разбирательство с участием присяжных |
| Свежий бетон | Точка отбора проб, осадка или текучесть, однородность, температура, дефекты | Выявляет проблемы с распределением и размещением |
| Затвердевший бетон | Возраст образца, отверждение, метод испытания, прочность, результат определения остаточной прочности или ударной вязкости | Устанавливает связь между эксплуатационными характеристиками и проектными требованиями |
Эта документация также пригодится в случае смены поставщиков или производственных площадок в рамках проекта. Волокно с одинаковыми номинальными характеристиками материала и длины не всегда является эквивалентным. Необходимо сравнить полный набор эксплуатационных характеристик и повторить необходимые испытания.
Как компания «Шандун Цзяньбан» оказывает поддержку в проведении пилотного проекта
Компания Ecocretefiber™ поставляет несколько семейств волокон, в том числе стальные волокна и полипропиленовые волокна. Мы можем помочь составить предварительный список марок бетона с учетом требований проекта по контролю трещинообразования или прочности на излом, а также предоставить информацию о продукции, необходимую для обсуждения состава смеси. Затем инженер и производитель бетона проверяют соответствие выбранной марки бетона требованиям конкретной смеси, оборудования, условий эксплуатации и программы приемки.
Полезная запросная информация включает в себя данные о сфере применения, размерах элементов, классе прочности бетона, предполагаемых условиях эксплуатации, конфигурации бетоносмесителя и насоса, требуемых свойствах свежего бетона, применимом методе испытаний, целевом показателе прочности после растрескивания (если таковой предусмотрен) и предполагаемом объеме пробной партии. Имея эти данные, выбор превращается в четко определённый эксперимент, а не в догадки, основанные на заявленной прочности волокна на разрыв.
Часто задаваемые вопросы
Может ли одно волокно одновременно предотвращать как пластическую усадку, так и образование структурных трещин? Некоторые системы рассчитаны на несколько этапов, однако каждое заявленное преимущество требует соответствующего тестирования. Тонкое синтетическое волокно и макроволокно или стальное волокно часто связаны с разными механизмами. Комбинированную систему можно рассматривать в тех случаях, когда обе функции имеют значение.
Существует ли стандартная дозировка для любого бетонного пола? Нет. В стандарте указаны диапазоны применения, а окончательный состав подтверждается испытаниями. Дозировка для конкретного проекта зависит от конструкции пола, состава основы, геометрии волокон, их распределения, вида отделки и требуемых эксплуатационных характеристик.
Может ли волокно заменить арматуру или сварную проволочную сетку? Только в тех случаях, когда проект инженера и действующие нормы допускают такую замену, что подтверждается соответствующими данными об эксплуатационных характеристиках бетона. Технический паспорт изделия или результаты испытаний на сжатие сами по себе не могут служить основанием для установления конструктивной эквивалентности.
Какой тест следует попросить покупателю? Начните с определения требуемых эксплуатационных характеристик конструкции. Укажите однородность и прочность свежего бетона, а затем выберите признанный метод испытания на изгиб с четко сформулированными критериями остаточной прочности или вязкости, если важны эксплуатационные характеристики после появления трещин. Согласуйте правила отбора проб, выдержки и приемки до начала укладки первой производственной партии.
Обеспечивать эффективность на каждом этапе
Качественный волокнистый бетон получается в результате следующей последовательности действий: определение требуемых эксплуатационных характеристик, отбор волокна, испытание полной смеси, обеспечение стабильности производства, правильная укладка и выдержка, а также проверка соответствия заданным результатам. Стандарт JGJ/T 221-2010 систематизирует эти требования для бетона со стальным и синтетическим волокном. Наилучшим выбором при закупке является тот вариант, который можно воспроизвести на заводе и продемонстрировать в готовом бетоне.
Поделитесь своим рецептом смеси и целевыми показателями эксплуатационных характеристик с Шаньдун Цзяньбан / Ecocretefiber™. Мы поможем определить подходящий вариант волокна и предоставим информацию, необходимую вашей исследовательской группе для его оценки.
