Микродисперное армирование бетона

Микродисперсное армирование бетона
Менеджер по продажам ФИО
1
Содержание
Введение
Область применения дисперсного армирования
ПАН и углеродная фибра
Нормативная документация
Преимущества ПАН и УВ фибры над конкурентами
Физико-механические характеристики фибробетона
Технико-экономическое обоснование
2
Введение
История развития фибробетонов
Достоинства
Недостатки
• Низкая стоимость
• Разностороннее
использование
• Высокая прочность на сжатие
• Долговечность
• Хрупкость
• Низкая прочность при
растяжении
• Низкая прочность на изгиб
• Склонность к
трещинообразованию
3
Область применения дисперсного армирования
 Строительство объектов гражданского и промышленного назначения (динамически
нагруженные конструкции);
 Ограждающие конструкции и теплоизоляционные изделия на основе легких и ячеистых
бетонов;
 Огнеупорные конструкции;
 Радиационно-защитный бетон;
 Компонент сухих смесей (ремонтные работы, торктретирование);
 Промышленные полы и стяжки.
4
Полиакрилонитрильная фибра специальной обработки для
бетонов FibARM Fiber WB
СТО 2272-007-82666421-2011
Волокно
FibARM
Fiber WB
Плотность,
г/см3
Диаметр,
мкм
Модуль
упругости,
МПа
Прочность на
растяжение,
Мпа
Удлинение при
разрыве,
%
Щелоч
естойкость
1,0-1,17
14-31
6000
400-500
13-26
++
Длина резки волокна, мм 3; 6; 12; 18; 28; 36; 60; - 150.
Не плавится, температура разложения 180-2000С
Преимущества:
 повышается прочность бетона на сжатие от 20 до 50%;
 повышается прочность бетона на растяжение при изгибе от 30 до
130% ( в зависимости от прочности матрицы);
 практически исключается усадочное трещинообразование;
 повышается ударная прочность до 200%;
 увеличивается износостойкость, устойчивость к истиранию и
пылению до 40%;
 увеличивается водонепроницаемость до 50%;
 повышается морозостойкость до 40%.
5
Углеродная фибра для бетонов FibARM Fiber С
СТО 75969440-020-2011
Волокно
FibARM
Fiber С
Плотность,
г/см3
Диаметр,
мкм
Модуль
упругости,
ГПа
Прочность на
растяжение,
Мпа
Удлинение при
разрыве,
%
Щелоч
естойкость
1,7-1,8
6-9
180-230
2500-2850
0,8
++
Длина резки волокна, мм 3; 6; 12; 18; 28; 36; 60; - 150.
Не плавится, не разлагается, температура воспламенения 30000С
Преимущества:
 повышается прочность бетона на сжатие от 40 до 60%;
 повышается прочность бетона на растяжение при изгибе от 100 до 200% ( в зависимости от прочности
матрицы);
 прочность бетона на растяжение при раскалывании от 250-400;
 повышается ударная прочность до 500%;
 увеличивается износостойкость, устойчивость к истиранию и пылению до 100%;
 увеличивается водонепроницаемость до 100%;
 повышается морозостойкость до 200%.
6
Нормативная документация
На сегодняшний момент ХК «Композит» имеет следующую документацию на
продукт:
• сертификаты соответствия СТО, СЭЗ, пожарные сертификаты, СТО организации,
протоколы испытаний независимых лабораторий.
В разработке:
• Отраслевой стандарт
7
Нормативно-техническая документация
Среди основных действующих нормативных документов на фибробетоны можно выделить
следующие:
•СТБ EN 14889-1-2009 Фибра для бетонов часть 1. Стальные волокна. Определения, технические
требования и соответствие;
•СТБ EN 14889-1-2009 Фибра для бетонов часть 2. Полимерные волокна. Определения,
технические требования и соответствие;
•СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции;
•СНиП 2.03.03-85 Армоцементные конструкции;
•ВСН 56-97 Проектирование и основные положения технологий производства фибробетонных
конструкций;
•DIN EN 14888-7 Содержание фибры в торкрет бетоне, DIN EN 512 Напорные трубы из
фиброцемента
•и др.
Наиболее близким нормативным документом для сравнения можно выделить ВСН 56-97,
который регламентирует основные требования к проектированию, технологии бетонирования.
8
Конкурентное преимущество FibARM Fiber WB и FibARM Fiber С
FibARM Fiber С:
•
•
•
•
прочность УВ одинакова или выше прочности стальной фибры, что говорит о большом
потенциале при создании высокопрочных фибробетонов;
за счет малого диаметра волокон достигается объемное армирование цементной
матрицы на 2 и более порядка более, чем при армировании стальной фиброй. Таким
образом, фибра быстрее включается в работу конструкции;
повышенная химическая стойкость, температуро-, свето- и атмосферостойкость позволяет
использовать конструкции из фибробетонов в химически агрессивных условиях эксплуатации;
получаемые конструкции из УВ имеют малую массу, при высоких физико-механических
показателях, что снижает трудозатраты при изготовлении, монтаже и транспортировке.
FibARM Fiber WB:
•
•
•
•
•
благодаря варьированию длиной и диаметром и концентрацией фибры возможно
регулировать конечные физико-механические свойства бетона;
абсолютная стойкость к воздействию различных агрессивных сред, совместимо с любыми
химическими добавками в бетоны;
специально подобранные ПАВ для фибры позволяют ее использование как при сухом, так
и при мокром замешивании, обеспечивая ее равномерное распределение в цементной
матрице;
отсутствие расслаиваемости бетонной смеси, хорошая прокачиваемость и укладка.
гарантированное стабильное качество продукта.
9
Физико-механические характеристики фибробетона
Высокопрочный бетон
Изменение физико-механических свойств армированных бетонов в %, по сравнению с
неармированным составом В35 F200 П3
Наименование фибры
Плотность
Fiber WB, 12 мм 0.33 текс
0,05
-1,3
24,5
1,0
-11,8
Fiber WB, 18 мм 0.33 текс
Fiber WB, 28 мм 0.33 текс
Fiber WB, 12 мм 0.56 текс
Fiber WB, 18 мм 0.56 текс
0,05
0,05
0,05
0,05
0,8
-0,4
-0,4
1,7
12,2
38,8
20,4
34,7
31,3
2,7
13,2
11,9
-29,4
11,8
-35,3
-11,8
Предел
Вид мелкозернистого прочности на
бетона
сжатие Rсж
МПа
%
К. Контрольный
17,5

состав бетона (без
волокон)
19,3
+ 10,3
Fiber WB, 12 мм
Прочность на
Прочность при
растяжение
сжатии,
при изгибе
Водопоглощение
Процент
армирования,
%
Предел прочности
на растяжение при
изгибе Rизг
МПа
%
1,5

3,2
+ 113
Предел прочности
на растяжение при
раскалывании Rрр
МПа
%
1,30

1,50
+ 15,4
Водопоглощение
(по массе)
%
3,90
%

3,47
- 11,0
10
Результаты совместных исследований с МГСУ, МИИТ
Физико-механические характеристики фибробетона
Высокопрочный бетон
Ц
П
Щ
Фибра +
добавки
на растяжение при
изгибе
призменная
Класс бетона, В
Модуль упругости , 104,
МПа
Водопоглощение, %
Водонепроницаемость,
атм
Морозостойкость, цикл
600
362
1202
–
0,36
2,0
53,5/100
6,5/100
38,5
В40
3,6
4,7
8
300
1202
FibARM Fiber WB
+ окислитель
(0,3-0,7%) + С-3
(0,5-0,8%)*
0,30
2,0
84/157
10,8/166
74,0
В60
4,8
3,4
12
400
№
п/п
1
2
Прочность в возрасте
28 сут., МПа/%
на сжатие
Расход материалов на 1 м3
бетонной смеси, кг
600
362
В/Ц
ОК,
см
 повышается прочность на сжатие на 57% и прочность на растяжение при изгибе на 68%;
 призменная прочность фибробетона повышается и составляет 88% по отношению к кубиковой
прочности, в то время как у контрольного состава призменная прочность составляет 72%
относительно кубиковой прочности;
 фибробетон характеризуется формированием более плотной структуры, что подтверждается
уменьшением водопоглощения на 38%;
 долговечность бетона увеличивается, т.к. повышается водонепроницаемость на 2 ступени и
морозостойкость на 33%.
11
Результаты совместных исследований с СПГУПС
Физико-механические характеристики фибробетона
Оценка ударной прочности
Расход материалов на
1 м3 бетонной смеси, кг
№ п/п
3
Ср. знач.
ударной
прочности,
МПа
0,46
0,59
0,50
0,9
0,9
0,96
Ударная прочность, МПа
Ц
П
Щ
В
№1–
контрольный
бетон
600
362
1202
216
0,45
№2
фибробетон
600
362
1202
180
1,07
1
№ образца
2
 ударная прочность активированного бетона увеличивается
примерно в 2 раза
12
Результаты совместных исследований с СПГУПС
Физико-механические характеристики фибробетона
Оценка химической и механической стабильности
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Наименование бетона
высокопрочный
контрольный бетон
высокопрочный
контрольный бетон
высокопрочный
контрольный бетон
высокопрочный
контрольный бетон
высокопрочный бетон с фиброй,
модиф. комплексной добавкой
высокопрочный бетон с фиброй,
модиф. комплексной добавкой
высокопрочный бетон с фиброй,
модиф. комплексной добавкой
высокопрочный бетон с фиброй,
модиф. комплексной добавкой
Наименование
агрессивной
среды
норм. усл.
твердения
Прочность на сжатие, МПа/ Кхим.уст.
Возраст, сутки
3
7
28
53,5
55,0
56,7
5% р-р NaCl
45,5/0,85
45,7/0,83
45,9/0,81
5% р-р Na2SO4
47,6/0,89
47,9/0,87
48,2/0,85
5% р-р MgCl2
44,1/0,82
44,0/0,80
44,2/0,78
норм. усл.
твердения
84,0
85,0
86,5
5% р-р NaCl
82,3/0,98
81,6/0,96
81,3/0,94
5% р-р Na2SO4
80,6/0,96
80,7/0,95
81,3/0,94
5% р-р MgCl2
81,5/0,97
79,9/0,94
78,7/0,91
В рассматриваемых агрессивных средах высокопрочный фибробетон обладает
большей химической устойчивостью, чем контрольный высокопрочный бетон,
т.к. Кхим.уст. во всех рассматриваемых средах для фибробетона  0,91.
13
Результаты совместных исследований с СПГУПС
Технико-экономическое обоснование
Расход материалов на 1 м3 и стоимость
Наименование
компонентов б/с
Портландцемент
ПЦ400 Д20
Песок
Ед.
измерения
Цена,
руб.
Контрольный состав
с комплексной
добавкой на основе
фибры
расход, кг
стоимость,
руб.
расход, кг
стоимость,
руб.
т
5 500-00
600
3300
420
2310
т
650-00
362
235,3
732
475,8
Щебень
Фибра на основе
ПАН волокна
Окислитель
т
1 100-00
1202
1322,2
1012
1113,2
кг
198-00
-
-
2,16
427,7
кг
18-00
-
-
2,1
37,8
СП С-3
кг
32-00
-
-
3,1
99,2
Итого:
Σ 4857-50
Σ 4463,7
Δ = 4857,5 - 4463,7 = 393,8 руб.
Прибыль для тяжелого бетона составит 8,1%.
Для небольшого завода мощностью 150 000 м3 в год или 500 м3/сутки составит 59 млн.
рублей в год.
14
Результаты совместных исследований с СПГУПС
Оценка эффективности применения фибры в бетонах
Стоимость вынужденного ремонта 1 м2 бетона В25 при
его поверхностном растрескивании:
1. С применением ремонтных составов с быстрым
набором
прочности
при
различной
глубине
растрескивания (h)
Бетон без фибры с сеткой
усадочных трещин
h
Затраты
Оконтуривание участка ремонта болгаркой
и удаление бетона перфораторами, руб\м3
Обеспыливание поверхности ремонта,
руб\м2
Приготовление ремонтного состава, руб\м3
Увлажнение поверхности ремонта, укладка
ремонтного состава, уход за ремонтным
составом, руб\м3
Стоимость материала ремонта, руб\м3
ИТОГО, руб\м2:
10
0,01
h, мм \ V, м3
50
0,05
100
0,1
2 038,70
20,39
101,93
203,87
6,44
6,44
6,44
6,44
198,37
1,98
9,92
19,84
1 012,00
10,12
50,60
101,20
50 840,00
508,40
547,33
2 542,00
2 710,89
5 084,00
5 415,35
Стоимость
за единицу
15
Состав и изготовление фибробетона
Дозирование и смешивание
Добавление фибры при замесе небольшого объема
бетона:
• Разъединение при помощи сжатого воздуха и
вдувания в барабан на бетонную смесь
• Вращение барабана миксера с наибольшей
скоростью
• Минимальное время смешивания > 5 мин.
Добавление фибры при изготовлении большого
объема бетона:
• Введение непосредственно через транспортер с
заполнителем! в бетоносмеситель
• При необходимости также вручную (целые
упаковочные единицы)
Минимальное время смешивания > 1-2 минут
16
Состав и изготовление фибробетона
Уплотнение бетонной смеси
Предотвращение комкования, а также полное диспергирование введенной фибры
при уплотнении глубинными и поверхностными вибраторами (не слишком
интенсивное / продолжительное уплотнение).
17
Вывод
Преимущества фиброармирования
•
Арматурная сетка требует дополнительной рабочей операции (укладка, крепеж)
 применение фибры экономит время и деньги
 улучшает обеспечение качества и условия труда
• Фибра равномерно армирует бетон; фибры способны воспринимать нагрузку раньше,
чем арматурные прутки и сетка
• Улучшение механических характеристик бетонов:
• Улучшение сцепления бетона с арматурой
• Сильное улучшение пластичности
• Снижение ранней усадки
• Повышение огнестойкости
• Пониженная ширина трещин фибробетона замедляет процессы переноса агрессивных
веществ
 долговечность
 эксплуатационная пригодность
Технико-экономический эффект от применения ПАН фибры в ЖБИ:
 снижение количества брака до НУЛЯ и затрат на ремонтные работы
(трудозатраты и материалы) – до 99%;
 снижение брака и потерь при распалубке;
 уменьшение структурного армирования;
 увеличение оборачиваемости опалубки и производительности труда;
 возможна экономия цемента;
 замена более дорогостоящих добавок
18