«ступени в будущее» xш научно-практическая студенческая конференция


ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ В ОБЛАСТИ



страница5/16
Дата29.07.2016
Размер3.09 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ В ОБЛАСТИ

АРМИРОВАНИЯ БЕТОНА
(ГБПОУ ВО «Семилукский политехнический колледж»)

Назаренкова Маргарита Вячеславовна

Руководитель: Малюгина Ольга Викторовна
Строительная индустрия в связи с ужесточением требований к материалам, необходимостью сокращать сроки строительства, обеспечивая длительные сроки эксплуатации объектов в качестве основного строительного материала принимает бетон. Он способен противостоять высоким нагрузкам на сжатие, но на растяжение работает плохо, что вызывает необходимость увеличивать его прочность. Для усиления несущей способности конструкционных элементов, повышения прочности бетон армируют. В качестве основного армирующего материала используют металлическую арматуру.

Традиционным способом считается применение в качестве армирующего каркаса металлических сварных сеток и прутьев, но в условиях повышения требований к качеству строительных материалов и объектов необходимо выявлять не менее надежные, а часто и более качественные варианты армирования.

Армирование бетона металлической арматурой характеризуется следующим:

- конструкция может принимать любые формы, обеспечивается прочность, устойчивость к различным типам нагрузок, жесткость; долговечность; устойчивость к перепадам темпера-тур; минимальные трещины при усадке фундаментов; значительный вес конструкции; подверженность коррозии; деформациям; невозможность монтажа при изменении проектной документации.

Одним из распространенных способов армирования бетона является использование армирующей сетки. Они могут быть металлическими (из стальных проволок), композитными (чаще всего из стекловолокна), полимерными (из полипропиленового волокна). Стальная конструкция имеет высокую прочность, но подвержена коррозионному разрушению и может служить «мостиком холода», снижающим теплоизоляционные характеристики бетона.



Цель данной работы – анализ технологии армирования; свойств материалов для армирования бетона

Задача исследований – выявление перспективного способа армирования бетона

Армирование бетона – упрочнение структуры за счет введения дополнительных элементов на стадии подготовки раствора или формирования бетонной конструкции.

По назначению армирующие компоненты бетона делят на рабочую (функциональную), распределительную и монтажную арматуру. С учетом выполняемых задач к армирующей системе предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность; адгезия с бетонной массой; стойкость к воздействию ингредиентов раствора; близость коэффициента температурного линейного расширения к бетону; малогабаритность; малый вес.

Толщину металлической арматуры, расстояние между элементами конструкции определяют точным расчетом. Для заливки используют специальный состав раствора, в который добавляют пластификаторы и другие добавки, наделяющие конечное изделие определенными качествами, что отражается на стоимости продукции.

Обычные бетонные смеси подвержены пластической усадке на стадии схватывания, что ведет к образованию трещин и микротрещин, сказывается на долговечности бетона. Возникает задача разработки технологии с целью повышения характеристик бетона. Эффективный способ решения – добавление в бетон стекловолокна: тончайшие и обладающие высокой способностью к дисперсии стеклонити способны сдерживать раскрытие трещин в бетоне на ранней или пластичной стадии его твердения.

Перспективными для армирования бетона являются неметаллические материалы: стеклопластиковая арматура, фибра (рис. 1). Сравнительная характеристика металлической и стеклопластиковой арматуры представлена в таблице 1.












Армирующие волокна


























Класс бетона




высокомодульные

низкомодульные






















Вид волокна




стальное, минеральное, синтетическое

синтетическое



















Назначение арматуры





рабочая

конструктивно –

технологическая


рабочая



















Вид конструкции




тонкостенная, трубчатые элементы

несущая, густоармированная

ударо-, износостойкая

ограждающие, теплоизоляционные



















Структура бетона




плотная мелко – и крупнопористая

пористая



















Вид бетона




тяжелый

легкий




ячеистый



















Рисунок 1 – Виды армирующих волокон; структуры, класса и вида бетона
Таблица 1 – Сравнительная характеристика арматуры.

Показатель

Металлическая кл. А – III (A400C)

Стеклопластиковая арматура

Материал

Сталь

Стеклянные волокна диаметром 13 – 16 микрон связанные полимером

Длина

Стержни длиной 6 – 12

В соответствии с заявкой покупателя

Коррозионная стойкость к агрессивным средам

Коррозирует с выделением продуктов ржавчины

Нержавеющий материал первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона

Теплопроводность

Теплопроводна

Не теплопроводна

Электропроводность

Электропроводна

Диэлектрик

Долговечность

По СНиП

Не менее 80 лет

Условная замена арматуры по физико – механическим свойствам / вес, кг (при равноправной замене)

6 А – III / 0,222

8 А – III / 0,395

10 А – III / 0,617

12 А – III / 0,888

14 А – III / 1,21

16 А – III / 1,58

18 А – III / 2,0

20 А – III / 2,47



4 АСП / 0,02

6 АСП / 0,05

7 АСП / 0,07

8 АСП / 0,08

10 АСП / 0,12

12 АСП / 0,20

14 АСП / 0,26

16 АСП / 0,35



Перспективным способом производства является фиброармирование бетона.

Фибра - это тонкие волокна различных материалов - стали, стекла, базальта или полипропилена. Фиброволокно добавляют для повышения в готовом бетоне устойчивости к растрескиванию, деформациям, истиранию, перепадам температуры и воздействию воды на этапе приготовления. Характеристики фибробетона становятся сравнимыми с железобетоном, что и позволяет в ряде случаев использовать при армировании фибру вместо стальной арматуры (если конструкции не являются основой несущих перекрытий).

Основные свойства и химический состав волокон приведены ниже в таблицах 2, 3.


Таблица 2 – Свойства армирующих волокон

Волокно

Плотность, г/см3

Прочность на растяжение, МПа

Модуль упругости, МПа

Удлинение при разрыве, %

Стеклянное

2,60

1800–3850

7000–8000

1,5–3,5

Стальное

7,80

600–3150

190 000–210 000

3–4

Базальтовое

2,60–2,70

1600–3200

7000–11 000

1,4–3,6

Таблица 3 – Химический состав стекловолокна.



Тип волокна

Состав масс, %

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

TiO2

Na2O

K2O

Fe2O3

Кварц

99,5-99,9

-

-

-

-

-

-

-

Базальт

47,5-55,0

14,0-20,0

7,0-11,0

3,0-8,5

0,3-2,0

2,5-7,5

2,5-7,5

7,0-13,5


Стальная фибра изготавливается из мелких металлических опилок, полученных из стальных лент или листов. Среднее содержание такой добавки 30-40 кг/м³ раствора. В случаях когда нужен особо прочный бетон, концентрацию можно повысить до 75 кг/м³.

В сравнении с обычным железобетоном, бетон, армированный стальной фиброй, имеет следующие существенно важные отличия:



  • ударная прочность повышается не менее чем в 8 раз;

  • прочность на сжатие увеличивается до 10 – 50%;

  • прочность на растяжение при изгибе повышается не менее чем в 2–3 раза;

  • уменьшается в 2–3 раза трещинообразование;

  • водопроницаемость уменьшается, а морозостойкость возрастает не менее чем на класс;

  • прочность на осевое растяжение увеличивается на 10–40 %;

  • возрастает почти в 2 раза сопротивление истираемости;

Высокие показатели упрочнения бетона достигаются при добавлении базальтовой фибры, которая изготавливается из расплава камня типа базальта. Волокна такой минеральной фибры имеют длину от нескольких мм до 15 см и диаметр от 20 мкм до 500 мкм. Материал, представляющий собой природный базальт, обладает уникальной химической стойкостью и прочностью. Более дешевая базальтовая фибра является рубленым волокном из ровинга (жгут из сплошных нитей стекловолокна). Достаточная концентрация – до 1 кг/м³ раствора.

Производство современных материалов с небольшим объемом массы и повышенных качественных показателей все большее значение имеют для современной строительной индустрии. Такие материалы способны выдерживать температурные нагрузки, воздействие агрессивных сред, коррозионное действие, должны обладать низкой способностью к теплопередаче, являются диэлектриками, магнитоинертными. К таким видам материалов относят базальтовую сетку из неперывного волокна базальтовых пород, обладающих удельной прочностью 208 – 215 кг/мм2 для волокон диаметром 5 – 11 мм , стойкостью к химическим соединениям и агрессивным средам (HCl, NaOH).

В отличие от обычных металлических арматурных сеток, сделать армирование неправильно при помощи фиброволокна просто невозможно. Сравнительная характеристика сеток для армирования представлена в таблице 4.

Преимущества базальтовой сетки: легкость, низкая теплопроводность, устойчивость к перепадам температур, не реагирует на действие щелочей, высокая прочность, низкая себестоимость, травмобезопасна, простые условия хранения, т.к. не подвержена действию влаги, удобна в монтаже, эластична, компактна



Стекловолоконная фибра состоит из тончайших стеклонитей длиной до 12 мм. Стекловолокно - экологичный материал, не содержащий вредных добавок, не подверженный гниению и коррозии. Строительные растворы с добавкой стеклофибры имеют высокую степень сцепления с любым покрытием.
Таблица 4 – Сравнительная характеристика базальтовой и металлической сеток

Металлическая сетка из проволоки ВР 1

Базальтовая сетка ССБ из непрерывного базальтового волокна

Ржавеет (коррозия) на сварных точках, коррозия в щелочной среде бетона

Устойчива к коррозии, к щелочам, не теряет прочности при их воздействии

Высокая теплопроводность (40 Вт/м2) является «мостиком холода»

Низкая теплопроводность (0,46 Вт/м2) без «мостика холода»

Низкая адгезия (сцепление с раствором) без пропитки

Высокая адгезия (сцепление с раствором)

Пропитывается полимерным связующим (акрилат)



Большой вес метал.сетки 3 ВР 1 (2,21 кг/м2)

Малый вес (300 г/м2) Вес рулона 15 кг

Сетка в картах при транспортировке спуты-вается, точечная сварка не выдерживает

Поставка в рулонах по 50 м2. Легкая, компактная, упакована в чистый полиэтелен

Травмоопасна, имеет острые углы

Безопасна, не имеет острых углов

Сложно армировать стеновые материалы различных размеров (кирпичи, блоки)

Эластична. Идеальный материал для армирования стеновых материалов

Не подходит для армирования ячеистых бетонов

Подходит для армирования ячеистых бетонов

Металлическая сетка «пружинит», трудно уложить на ровную поверхность

Компактная, эластичная, удобная, ровно и легкоукладывается на кирпичную кладку

Создает магнитные поля

Магнитоэнертна

Проводит электричество

Диэлектрик

Армирование при помощи стекловолокна позволяет избежать образования микротрещин, трещин в бетоне при высыхании, негативных последствий пластической усадки. Тончайшие стеклонити в толще раствора обладают отличной дисперсией, они предотвращают раскрытие трещин в массе бетона на ранней, пластической стадии.

Бетон с добавлением армирующего стекловолокна не только рентабелен и удобен в применении, но имеет значительно более качественную поверхность в затвердевшем состоянии и обладает более высокими прочностными характеристиками, в том числе и повышенной ударопрочностью.

Механизм работы стеклофибры по устранению трещин в бетоне основан на трех факторах:

- стекловолокна не разрываются под воздействием напряжения, вызываемого трещиной;

- стекловолокна имеют значительно больший модуль Юнга чем бетонная матрица, благодаря чему трещины вообще не возникают;

- обеспечивают оптимальное армирование смеси таким образом, чтобы все трещины, которые только начинают образовываться, были бы остановлены стекловолокнами, и было бы предотвращено их дальнейшее распространение по всей массе бетона.

Применение стеклофибры является целесообразным и перспективным шагом при развитии и совершенствовании строительных материалов, т. к. предотвращает раскрытие трещин, а благодаря высокой продольной упругости, трещины совсем не возникают, так как волокна принимают растягивающее напряжение на себя и достойно его выдерживают. Применение этой технологии также повышает качество поверхности изделия, его эластичность, ударопрочность, сопротивление при сжатии и трении (рис. 2, 3).

Рисунок 2 – Ударопрочность бетонов


Рисунок 3 - Схема прочности бетона, армированного стекловолокном.
Изделия и конструкции из стеклофибробетона изготавливаются по одной из двух основных технологических схем – пневмонабрызг смеси и виброформование премикса (или премиксинг), т.е. предварительное смешивание нарубленного стекловолокна с цементно-песчаным раствором (рис. 4). Сравнительная характеристика способов предствавлена в таблице 5.
Таблица 5 – Характеристика способов производства фибробетона




Пневмонабрызг

Премиксинг

Цемент

50 кг

50 кг

Песок

50 кг

50 кг

Вода

15 – 17 л

17 – 18 л

Пластифицирующая добавка

Согласно рекомендациям изготовителя (около 0,5 кг)

Полимерная добавка

Факультативно, на усмотрение производителя (около 5 кг)

Стекловолокно

4 – 6 % повесу смеси

2 – 2,3 % по весу смеси

Рисунок 4 – Методы производства фибробетона


В бетоне, армированном стеклянной фиброй, по сравнению с неармированным бетоном, прочность на изгиб и растяжение возрастают в 3-5 раз, ударная прочность - в 10-12 раз, увеличивается предел прочности на сжатие. Главное преимущество стеклофиброармирования перед армированием другими видами фибры - придание растворам при застывании высокой стойкости к трещинообразованию и расслаиванию, сдерживание отделения цементного "молочка", уменьшение величины деформации при усадке. Совместимость бетона и стекловолокна максимальна, так как стекловолокно неорганический материал, отличающийся высокой щелочестойкостью.

Кроме прочности и стойкости армированный стекловолокном бетон отличается удобством и рентабельностью в применении. Поверхность его более качественная с уникальной стойкостью к ударам и к появлению различных трещин. Также стекловолокно для армирования повышает у бетона водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление к истираемости и ударную общую вязкость бетонной конструкции.

Сравнительный анализ качественных показателей бетона традиционного и с применением ВСМ (волокно строительное микроармирующее) (рис. 5), сталефибробетона (рис. 6) представлен в виде диаграмм.

Рисунок 5 – Сравнительная характеристика бетона традиционного и модифицированного


Рисунок 6 – Сравнительная характеристика бетона традиционного и сталефибробетона
Налицо явное преимущество бетона с армированием волокном. Использование армирования такого типа обладает преимуществами: повышение ударопрочности; уменьшение количества трещин, что особенно важно для фундамента; уменьшение величины деформаций; повышение водонепроницаемости, фундамент из такого бетона можно ставить даже на очень насыщенных влагой грунтах; повышает устойчивость плит к морозам; армированный стекловолокном бетон устойчив к истиранию, механическим нагрузкам, его несущая способность выше, уменьшение расслаивания бетонной смеси – на 25 %; сокращение времени первичного и окончательного твердения, то есть ускорение оборота форм – на 45 %; увеличение марочной прочности бетона – на 25 %; то есть при добавлении в марку бетона М 300 волокна в количестве 600 г получаем марку М 350

В сравнении с обычным железобетоном, бетон, армированный фиброй, имеет существенные преимущества, как при приготовлении и формовании бетона, так и в процессе эксплуатации. В связи с этим применение неметаллического волокна при армировании бетона и его сочетание со стальной фиброй является экономически обоснованным и перспективным направлением повышения качества строительных материалов, а следовательно, объектов различного назначения на основе бетона.


Каталог: docs -> news
news -> Задания для проведения заключительного этапа профильной Олимпиады Специальность
news -> 25 ноября 2009г, в 16ч, ауд. 294 19. 10. 2009
news -> Учет руслового процесса и режима затопления пойм при разработке противопаводковых защитных мероприятий на реках Амур и Зея и результаты работ Росгидромета по проблеме паводка 2013 года
news -> Василий Филиппович Маргелов
news -> Г вторник 13. 01. 2016 г среда
news -> 15 декабря стал очень знаковым днем как для Первого городского бизнес-инкубатора. Так и для его управляющей компании «рэо


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница