Новые строительные технологии, материалы и конструкции на основе сталефибробетона

Сталефибробетон - это строительный материал, состоящий из бетона (матрица) и стальной фибры (армирующие волокна). В результате равномерного хаотичного введения стальной фибры в бетонную матрицу сталефибробетон приобретает новые свойства, существенно отличающие его как от бетона, так и от железобетона. Основная конструктивная идея сталефибробетона состоит в том, что хаотически расположенные стальные волокна являются новым видом армирования для структуры бетона на этапе до образования трещин и на этапе работы материала с трещинами, тем самым приобретая новые конструктивные свойства. Так, в случае отсутствия стальной фибры в бетоне микротрещины по мере их накопления превращаются в макротрещины и проводят к разрушению бетона или потере таких свойств, как водонепроницаемость морозостойкость, стойкость к агрессивным воздействиям и т.д. Армирование бетона стальными фибрами значительно увеличивает жесткость бетонной матрицы, повышая прочность на растяжение. В результате в сталефибробетоне появляются трещины при значительно больших нагрузках и имеют очень маленькую ширину раскрытия, чем в обычном железобетоне. Такой материал в стадии эксплуатации работает с ограниченным раскрытием трещин и при этом имеет достаточно высокую прочность на растяжение (рис.1).



Введение стальной фибры в бетон обеспечивает его высокую плотность, что определяет высокие показатели стойкости структуры материала, которые сохраняются при работе под нагрузкой при высоких значениях деформации. Под стойкостью понимают морозостойкость, стойкость к нагреву, включая огнестойкость, стойкость к ударным и другим динамических и сейсмическим нагрузкам, стойкость к истиранию, а также водонепроницаемость. Высокие параметры стойкости сохраняются при агрессивных воздействиях на сталефибробетон. Значительное увеличение стойкости сталефибробетона по сравнению с бетоном при различных видах воздействия имеет практически один и тот же механизм. Так, появление армирующих элементов в виде стальной фибры позволяет повысить его морозостойкость в 6 раз, и тем самым радикально изменить этот параметр материала. Способность сталефибробетона воспринимать растягивающие напряжения после образования трещин в бетоне является также основной причиной повышения его стойкости к нагреву, включая повышенную огнестойкость. Естественно, повышенная трещиностойкость сталефибробетона наряду с его мелкопористой структурой способствует его водонепроницаемости.
Сталефибробетон обладает высокой энергией разрушения, в 20-40 раз превышающей этот показатель для бетона. В результате этого резко возрастает стойкость сталефибробетона к ударным и другим динамическим и сейсмическим нагрузкам по сравнению с бетоном.
Механизм значительного повышения коррозионной стойкости сталефибробетона по сравнению с желенобетоном несколько иной, т.к. коррозия фибры протекает иначе, чем коррозия арматуры в железобетоне. Если в железобетонных элементах значительные по объему продукты коррозии арматуры вызывают появление радиальных растягивающих напряжений, которые приводят к разрыву бетона и к появлению продольных трещин в защитном слое бетона, то небольшие по объему продукты коррозии стальной фибры не приводят к появлению трещин в структуре бетона, а наоборот, кальматируют поры, и процесс коррозии носит затухающий характер.
Помимо перечисленных свойств, сталефибробетон благодаря введению в его структуру стальной фибры, имеет повышенную прочность на растяжение в раннем возрасте, а также более низкие значения деформации усадки и ползучести по сравнению с бетоном.
Таким образом, данный материал обладает набором уникальных свойств:
· Высокой предельной растяжимостью и работой без трещин или с малой шириной их раскрытия в стадии эксплуатации;
· Высокой водонепроницаемостью;
· Высокой коррозионной стойкостью и долговечностью;
· Повышенной прочностью на растяжение, в том числе в раннем возрасте;
· Высокой удельной энергией разрушения - в 20-40 раз, чем у бетона, в том числе при действии ударов и других динамических и сейсмических нагрузок;
· Высокой термостойкостью, включая огнестойкость;
· Хорошим сопротивление истираемости;
· Пониженными деформациями ползучести и усадки по сравнению с бетоном.

В связи с вышесказанным при устройстве промышленных полов в строительстве все чаще начинают применять сталефибробетон, т. е. бетон, армированный фиброй.

к списку