8. Дисперсне армування

Дисперсне армування дає змогу створювати якісно нові мате­ріали, які виготовляються об’ємним поєднанням механічно різно­рідних, хімічно не взаємодіючих компонентів. Для них характерні якості, яких не мав жоден з компонентів. У дисперсно армованому <бетонІ бетонна матриця визначає форму і розміри виробу, а* ар­муючі її елементи у вигляді металевих чи неметалевих фібр рів­номірно розподіляються по всьому об’єму.

Використання дисперсно армованих бетонів дає можливість ви­ключити повністю або значну частину традиційної стержневої ар­матури у вигляді сіток та каркасів і замінити її фібрами, які вво­дять у бетонну суміш під час перемішування.

Найбільшого поширення дисперсне армування набуло при ви­готовленні сталефібробетонних конструкцій. Є досвід використан­ня для дисперсного армування базальтових та сталевих волокон, •а також волокон із синтетичних матеріалів.

Галузь застосування сталефібробетону — ребристі плити покрит­тів і перекриттів, тришарові стінові панелі, збірні конструкції єм­нісних споруд, оголовки забивних паль тощо. Обсяг виробництва таких виробів щороку збільшується.

Раціональний діапазон об’ємного вмісту фібр у сталефібробе- тоні від 1,0 до 1,5 % (78... 117 кг фібр на 1 м³ бетону).

Довжина фібр Іф залежить від довжини анкерування їх у бе­тоні а саме £ф=2І_а.

Довжина анкерування, мм, визначається за формулою

І а ⁼⁼ к^а_фЯфіЯ_б,

де к₃ч — коефіцієнт зчеплення фібри; йф — діаметр фібри, мм; Яф — нормативна міцність фібри, Па; Яв— нормативна міцність бето­ну, Па.

Для визначення мінімального вмісту фібр, %, можна користу­ватися залежністю

^Ц “ " Лф/Р/Г. + Кс - 2л/?_б№ '^100,

де /?5, — міцність при розтягу відповідно бетону і фібр, Па;

К²_а—коефіцієнт орієнтації фібр (при напрямленому армуванні /(2 ₌ о,637); К& — коефіцієнт анкерування фібр; п—Еф}Ей — від­ношення модулів пружності відповідно фібр та бетону.

Сталеву фібру виготовляють різанням і профілюванням дроту діаметром 0,2...2,0 мм, поперечним різанням сталевої штаби, фре­зеруванням сталевого зливка, а також витягуванням волокон з розплаву. Вартість фібр при цьому досить висока. Більш економіч­ним е використання відпрацьованих канатів, некондиційного ста­левого тонкого листа І відходів дроту. Вартість фібри з вторинних ресурсів знижується у 3,2 раза.

Сталеву фібру засипають у бетонозмішувач разом з цементом і заповнювачами. При змішуванні вихідних компонентів у звичай­них бетонозмішувачах сталева фібра іноді утворює грудки, що при­зводить до нерівномірного розподілення металевих волокон у бе­тоні. Використання спірально-вихрових безлопатевих змішувачів з гнучким корпусом, сконструйованих у Латвії, сприяє рівномір­ному розподілу всіх компонентів у суміші.

Ефективність сталефібробетонних конструкцій значною мірою залежить від орієнтації фібр у бетоні. При дисперсному армуван­ні бетонної матриці волокнами можна виділити три варіанти ар­мування: з явною орієнтацією фібрової арматури у напрямку дію­чих сил, з площинною орієнтацією і з хаотичним розміщенням ста­левої фібри.

Орієнтації фібр у напрямку дії експлуатаційних сил можна до­сягти пошаровим напрямленим укладанням волокон, створенням напрямленого магнітного поля при віброущїльненні, у якому бу­дуть зорієнтовані волокна, перемішані з бетонною сумішшю.

Площинна орієнтація ефективно забезпечується використанням роликового пресування фібробетону.

Застосування сталефібробетону замість звичайного залізобе­тону у 1,5—2 рази скорочує трудомісткість і матеріаломісткість

конструкцій, на 25...40 % — вартість при одночасному підвищенні їхніх експлуатаційних якостей; Міцність при стиску стал.ефібробе­тону у 1,37 раза вища, ніж вихідного бетону, міцність при розтя­гу— у 2,32 раза, а міцність при крутінні — у 2,56 раза вища.

У виробничому об’єднанні «Барикада» в Санкт-Петербурзі ви­пускають сталефібробетонні попередньо-напружєні ребристі плити покриттів розміром 6X3 м, в яких поздовжні ребра армують на­пруженими ■ стержнями 1018 АтУ, поперечні ребра—ненапру- женими стержнями 1014 АІІІ, а все інше армування замінюють сталевими фібрами: с/ф—0,8 мм, довжина Іф=75 мм, витрата фібр

65. .70 кг/м³ бетону. Сталеві фібри вводять у бетонну суміш у змі­шувачі.

Використовуючи фібробетон, можна зменшити переріз полиць -плит з ЗО до 20 см, бо немає верхньої сітки, можна обійтися без нормативного захисного шару бетону, скоротити витрати бетону на 26 %, зменшити на 25 % трудові витрати на виготовлення та укладання арматури.