Асфальтобетоны и бетоны, армированные базальтовые волокна

Искусственные каменные материалы, называемые бетонами, известны человечеству не одно тысячелетие. Характеризуясь высокой прочностью на сжатие, они, тем не менее, всегда имели одинаковую проблему - низкое сопротивление на разрыв и образование усадочных трещин при застывании. Большинство строителей часто сталкиваются с многочисленными проблемами при работе с бетоном, такими, как пыль, пластическая усадка и оседание, действие мороза (на раннем этапе). А при дальнейшей эксплуатации проявляются такие свойства, как низкая устойчивость к замерзанию/оттаиванию, слабое сопротивление удару, подверженность истиранию, высокое проникновение воды и химических веществ.

Еще древние строители боролись с этим, вводя материалы, имеющие более высокую прочность и гибкость и повышающие однородность застывающего раствора. Египтологи утверждают, что сложный по составу бетон со следами шерсти, меда и других компонентов использовался еще при возведении пирамид, а спустя несколько тысячелетий в раствор для кладки Пятницкой церкви под Черниговом добавляли яичный белок, молоко и рубленую шерсть. Таким образом, использование волокон в качестве вторичного армирования имеет давнюю историю.

Контролировать образование трещин можно несколькими способами, например, вторичным армированием, которое в конструкционном бетоне осуществляется стальной арматурой, а в плитах покрытия - сварной проволочной сеткой или модифицированием вяжущего вещества при помощи полипропиленовых, стеклянных, базальтовых волокон, металлических волокон.

Последний способ более прогрессивен. Он устраняет конструкционные проблемы, связанные с использованием сварной проволочной арматуры в перекрытиях, а также решает задачи ее размещения и позволяет сэкономить на приобретении металла. Например, полипропиленовое волокно может заменить сварную проволочную сетку, предотвращающую образование усадочных трещин в бетоне. У плиты, содержащей волокно, прочность к изгибу на 2 % выше. В определенной дозировке волокно заменяет вторичное армирование и обеспечивает пластичность бетона, но не заменяет конструктивную стальную арматуру, Основные свойства волокна в качестве вторичного армирования - это контроль за пластическим оседанием и образованием усадочных трещин, равномерное выступание воды, повышенная устойчивость к истиранию, откалыванию и ударным воздействиям, пониженная проницаемость, повышенная долговечность в условиях замораживания-оттаивания, дисперсное армирование и уменьшение трудозатрат, химическая инертность и повышенное сцепление. Но полипропиленовое волокно имеет свои недостатки, деформацию даже при небольших нагрузках растяжения, оно стареет, то есть теряет свои свойства с течением времени, так же оно горит при воздействии на него открытого пламени.

Структура бетона с применением базальтовых волокон (базальтоцемента) близка к структуре, армоцемента с арматурой из стальных сеток. Однако базальтоцемент обладает более высокой прочностью и деформативностью, т.к. армирующий его базальт обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования камня и сам базальт обладает более высокой прочностью 18000 - 25000 кг/см2 , чем стальная сетка. Кроме того, базальтоцемент может переносить большие упругие деформации потому, что базальтовое волокно при растяжении пластических деформаций не имеет, а по упругости превосходит сталь. При твердении цементного камня образуется агрессивная среда, которая разрушает поверхность волокна, образуя при этом раковины. Прочность волокна уменьшается на 10%, но за счет образовавшихся раковин прочность сцепления камня и волокна увеличивается, таким образом прочность самого изделия возрастает. При использовании толстых волокон (более100мкм.) их прочность не изменяется

Главными особенностями базальтоцемента являются его высокая прочность при всех видах напряженных состояний и способность переносить большие деформации в упругом состоянии. При этом относительная деформация цементного камня без образования трещин достигает 0,7 - 0,9 %. Такая деформация в 35-45 раз превосходит предельное удлинение неармированного цементного камня, значительное увеличение деформативности и прочности цементного камня происходит за счет устранения базальтовыми волокном влияния концентрации напряжений в местах, ослабленных структурными дефектами цементного камня (раковинами, микротрещинами и т.п.).

Базальт - это минерал, образовавшийся в результате вулканической деятельности. Земная кора состоит на 80% из базальтовых пород. Экологически чистый материал, миллионы лет пролежавший в земле. Будучи химически инертным, базальтовое волокно не вступает в реакцию с солями или красителями, поэтому бетонные растворы с добавкой волокна применяются и при строительстве морских сооружений, и в архитектурном и декоративном бетонах. В дорожных покрытиях волокно предохраняет бетон и арматуру от проникновения антиобледеняющих солей и агрессивных веществ, а также повышает остаточную прочность и устойчивость к замораживанию-оттаиванию, повышает шероховатость поверхности.

Использование качественного бетона со специальными добавками включая, моно волоконное армирование, обеспечивают стойкость к перепадаем температур защищая от разломов, трещин и отслаивания поверхности; исключает пластические и усадочные трещины; увеличивает долговечность поверхности, края и шва, а также устойчивость к истиранию и ударам; обеспечивает раннюю прочность на сжатие, то есть прочность, которую обычный бетон приобретает только через 28 дней с момента укладки.

Область применения волоконного армирования:

• Бетонные полы
• Взлетные полосы аэропортов
• Скоростные автодороги
• Промышленные полы в цехах, где установлено тяжелое оборудование
• Внутреннее армирование тоннелей и каналов
• Укрепление склонов
• Ремонт и реконструкция сооружений
• Покрытия металлических поверхностей стальных сооружений
• Бетонные водные каналы
• Огнезащитные конструкции
• Военные сооружения
• Сейсмостойкие здания и сооружения.

Преимущества бетона, армированного базальтовыми волокнами:

• Вы можете забыть о трудностях, связанных с установкой проволочной сетки в тоннелях.
• Снижает общую стоимость строительства тоннелей
• Толщина бетонного слоя может быть уменьшена до половины слоя из обычного бетона
• Сроки строительства снижаются в связи с отсутствием необходимости устанавливать проволочную сетку
• В коллекторах и подземных водных каналах толщина бетонного покрытия существенно снижается, а сроки строительства более короткие
• Волокна могут легко смешиваться в передвижных бетоносмесителях или предварительно перемешиваться с бетонной смесью на бетонных заводах
• Необходимость в армировании бетонных полов отпадает благодаря применению волокна и в этом случае сроки строительства снижаются в два раза
• Стоимость ремонта и обслуживания существенно снижается благодаря долговечности бетона армированного волокном
• Увеличивается усталостная прочность бетона, армированного базальтовым волокном
• Снижается ширина трещин, особенно важная в конструкциях, находящихся в морской воде и доках
• При армировании бетона 0.5-2.0% от его обьема ударная прочность увеличивается приблизительно в 20 раз

Влияние армирования бетона базальтовыми волокнами зависит от длины волокон и отношения длины к диаметру. Теоретически более длинные волокна и с большим отношением отношением длины к диаметру лучше, чем более короткие. Однако длинные волокна уложить более трудно при торкретировании бетона и они хуже распределяются в бетоне. Волокна обеспечивают трехмерное упрочнение бетона по сравнению с традиционной арматурой, которая обеспечивает двухмерное упрочнение.
Волокна не подвержены электрохимической коррозии, в отличие от обычной арматуры, которая является электрическим проводником и может испытывать катодный эффект