Волокнистый композит и сверхвысокая прочность относятся к современным бетонным материалам, происхождение которых можно проследить до древних времен, но только развитие последних десятилетий вывело их на совершенно новый уровень.
Эксперименты с такими традиционными материалами, как бетон, приносят ускорение строительных процессов и, прежде всего, повышенную стойкость зданий, которые при этом служат гораздо дольше, чем когда-либо прежде. В данной статье речь идет о фибробетоне, т.е. композите с цементной матрицей, дополненной волокнами, которые укрепляют структуру цементной массы и значительно улучшают свойства конечного продукта. Это делает его более сплоченным и устойчивым к деформации или падению в края конструкции.
В свое время волокнистый композит был сформирован вавилонянами, натуральные волокна, такие как солома или конский волос, смешанные для того, чтобы уменьшить хрупкость в глине, из которой они делали кирпичи и штукатурки. Примером применения волокон также является некогда популярный асбестоцемент (этернит) или стекловолокно. Позже бетон стали обогащать стальными волокнами и другими материалами – базальтовыми волокнами и полимерными микро- или макроволокнами. Также очевидно стараться применять волокна природного происхождения. В любом случае общим знаменателем всех новых бетонных материалов является повышение прочности конечной продукции.
У исследователей есть мотивация к дальнейшему развитию, помимо прочего, желания сделать бетон довольно немыслимыми формами или тонкостенными элементами, производство которых не допускается стандартным железобетоном. Для того чтобы создавать архитектурные работы с так называемыми тонкими оболочками, необходимо, чтобы бетон был гибким, выдерживал нагрузку тяги, был более прочным и устойчивым к трещинам.
Характеристики фибробетона
В отличие от обычного железобетона, который может легко лопнуть, фибробетон обычно более устойчив даже при снятии ударов (без трещин). Конкретные свойства композита затем зависят от объемной пропорции волокон, их формы и размера, типа материала, из которого образуются волокна, или их количества (обычно 0,1-3% от общего объема). Важно, чтобы волокна всегда распределялись в бетоне равномерно.
Обогащенный волокном бетон, часто называемый в международной терминологии аббревиатурой FRC (Fiber Reinforced Concrete), снижает затраты на техническое обслуживание и увеличивает срок службы. Это связано с улучшенными свойствами, в частности уменьшением трещин при растягивающем напряжении, большей жесткостью или более высокой огнестойкостью. В связи с конверсией традиционной стальной стержневой арматуры с разбросанными мелкими волокнами, с более массовым расширением фибробетона в будущем, можно также ожидать, что его производство будет быстрее, проще и дешевле, чем обычный железобетон.
В то время как традиционный бетон легко ломается и обычно требует ремонта, волокнистый композит может выдерживать более высокое давление. Это означает, что конструкция не требует чрезмерного обслуживания или ремонта. Таким образом, эффект заключается в экономии времени и денег, потреблении меньшего количества ресурсов и производстве меньшего количества газов с негативным воздействием на окружающую среду.
Применение бетона с микроволокнами
Фибробетон не только производит декоративные внутренние и внешние архитектурные элементы, такие как фасадные плиты и другие сборные конструкции, но также наносится на фундаментные доски или парковочные зоны и используется, например, в балках, заключенных или элементах крыши. Бетон, обогащенный стальной проволокой, часто используется в больших промышленных полах с высокими нагрузками.
Стеклобетон можно увидеть в основном на фасадах зданий, в помещениях, но и как материал для производства акустических панелей. Полипропиленовое волокно применяется в строительных элементах, которые должны быть ударопрочными – полимерные волокна находят свое место, например, в производстве сегментов тоннельной футеровки, где они способствуют повышению огнестойкости и морозостойкости. Использование фибробетона в качестве облицовки дорог, мостов или взлетно-посадочных полос также распространено, но оно также применяется при реставрации памятников. Кроме того, сочетание фибробетона с обычной стальной арматурой приносит повышенный эффект.
