CC BY
5
УДК 549.057
СТУПЕНЬ АРМИРОВАННАЯ НЕЙЛОМИКРОФИБРОЙ
Брызгалов Марк Анатольевич
Руководитель направления Центра управления проектами
АО «Кузбасский технопарк» Русское географическое общество,
Кемеровское региональное отделение
E-mail: tatiana-mark@mail.ru
В данной работе публикуются данные применения нейломикрофибры для обеспечения трехмерного упрочнения бетона с целью улучшения качества ступени. Техническим результатом применения материала в изделии является удешевление строительных работ, улучшение качества, решение проблемы растрескивания бетонного камня ступени, увеличение сопротивление камня изгибающим нагрузкам, обеспечивается трехмерное упрочнение бетона. Использование волокон вторичного нейлона в качестве арматуры с целью преодоления недостаточной прочности при растяжении бетонных материалов может создать предпосылки для получения бетонов нового типа, с более широкими возможностями их применения в строительстве.
Ключевые слова: ступень, бетон, бетонные конструкции, армирование, упрочнение, нейломикрофибра, прочность, трещинностойкость, присадки, пластичность бетона.
STEP REINFORCED WITH NYLON MICROFIBRE
Bryzgalov Mark Anatolyevich
Head of the Project Management Center Direction
Kuzbass Technopark, Russian Geographical Society,
Kemerovo Regional Office
E-mail: tatiana-mark@mail.ru
This paper publishes data on the use of nylon microfiber to provide three-dimensional hardening of concrete in order to improve the quality of the step. The technical result of using the material in the product is to reduce the cost of construction work, improve quality, solve the problem of cracking concrete stone steps, increase the resistance of the stone to bending loads, provides three-dimensional hardening of concrete. The use of secondary nylon fibers as reinforcement in order to overcome the insufficient tensile strength of concrete materials can create prerequisites for obtaining a new type of concrete, with wider possibilities of their use in construction.
Keywords: step, concrete, concrete structures, reinforcement, hardening, nylon microfiber, strength, crack resistance, additives, plasticity of concrete.
Ужесточение требований к безопасности зданий и сооружений привело к необходимости повышения показателей физико-технических свойств и долговечности строительных материалов. Известно, что цементные бетоны, обладая высокой прочностью на сжатие, имеют сравнительно низкие показатели прочности при растяжении и изгибе, трещиностойкости. В целях
улучшения этих показателей применяется армирование бетона нейлоновыми волокнами. При введении в бетон волокна повышается прочность, поэтому нейломикрофибру можно классифицировать по ГОСТ 24211-2008 как добавку, повышающую прочность бетона.
Армированный дисперсными волокнами бетон называют фибробетоном.
Главная задача нейломикрофибры -перераспределение напряжений в материале. Если эти напряжения не перераспределить, то конструкция начинает трескаться. Опыты доказали, что применение нейломикрофибры придает бетону особенные свойства: трещины пластической усадки бетона практически исключены, снижается вероятность термического растрескивания и повышается удобоукладываемость бетонной смеси.
Вследствие химической инертности нейломикроволокна не ограничивается применение в бетонах любых видов присадок.
При применении фиброволокна улучшаются следующие показатели бетона: снижается риск первичного трещинообразования при пластическом оседании бетона до 90 %, что позволяет заливать большую площадь без усадочных швов. Добавлением в раствор нейлонового фиброволокна регулируется водонасыщенность бетона в процессе дегидратации, благодаря чему снимается внутреннее напряжение бетона; повышается износостойкость и качество поверхности бетона, так как в процессе эксплуатации разрушение бетона начинается с поверхностного слоя в результате проникновения в него содержащихся даже в обычном воздухе паров кислот и влаги. В обычный бетон они проникают на глубину до 20 мм.
В нейлобетоне поверхностный слой получается более ровным, практически без микротрещин, поэтому проницаемость его верхнего слоя составляет всего 2-3 мм; увеличивается водонепроницаемость до 50 %, вследствие уменьшения количества отверстий, образованных от выступления воды в процессе набора бетоном прочности. Поэтому химические вещества, вода и грязь впитываются незначительно; повышается сопротивляемость удару, фибра повышает пластичность бетона, увеличивает его сопротивление удару и стойкость к раскалыванию (за исключением
железобетона).
При образовании трещин в застывающем растворе происходит натяжение волокон и, как следствие, высвобождение большого количества энергии, которая поглощается бетоном; увеличивается морозостойкость бетона до 35 %. При использовании фибры образуются каналы, заполненные волокнами вместе с незначительным количеством воздуха, попавшим в бетон при ее внесении. Эти волокна и микропузырьки воздуха позволяют воде расширяться/сжиматься в процессе замерзания/оттаивания, не разрушая бетон; уменьшается расслаивание бетонной смеси до 30 %.
Волокна нейлофибры, очень тонкие и гибкие, и хотя они видны в бетоне на стадии замеса, впоследствии они совершенно незаметны на поверхности производимых ступеней.
Введение волокна не требует добавления воды затворения для увеличения осадки конуса, волокно обладает высокой щелочестойкостью. совместимо со химическими добавками в бетоны.
Экономический эффект применения технологии армирования ступени
нейломикрофиброй в основном наблюдается благодаря высокой прочности, высокой износоустойчивости, удобству эксплуатации. Однако, одним из важнейших факторов,
определяющих распространение этого строительного материала, является его технологичность, которая имеет ряд существенных особенностей.
Ступень армированная
нейломикрофиброй относится к области строительства и строительных материалов и может быть использована при строительстве промышленных, гражданских зданий и сооружений, в том числе при устройстве крылец и входных групп и к элементам строительных конструкций.
Техническим результатом применения данного вида изделия является удешевление строительных работ, улучшение качества, решение проблемы растрескивания бетонного камня ступени, увеличение сопротивление камня ступени изгибающим нагрузкам, обеспечивается трехмерное упрочнение бетона.
Ступень армированная представляет собой несущую конструкцию в виде прямоугольного параллелепипеда с одной выступающей г-образно закругленной стороной, выполненного из высокопрочного бетона, армированного микрофиброй из вторичного нейлона с нанесением наночастиц - астроленов, с длиной волокон менее 0,5 мм.
Микрофибра обеспечивает
повышенную надежность бетонного камня за счет применения вторичного нейлона в качестве сырья, и лучшие качественные характеристики, чем микрофибры из полиэтилена, полипропилена или ПВХ. Модуль упругости нейлона, 1700 МПа, (полиэтилена 900 МПа, полипропилена РРВ 1000 МПа), Ударная вязкость при 23 °С, составляет 12 кДж/м2 (у ПВХ 4 кДж/м2, полипропилена РРВ -9 кДж/м2).
Наномодификация заключается в том, что на нейловолокно наносятся наночастицы (астралены), что приводит к агдезии микрофибры со строительным материалом, крепко соединяя материал в единое целое. Готовый материал получается более устойчивым к истирающим воздействиям и более жестким, чем не упрочненный вариант.
Из уровня техники известны ступени самых различных видов, в том числе ступень лестничная, выполненная в виде бетонного блока, в котором подступенник и проступь выполнены за одно целое, форма поперечного сечения сквозного отверстия частично повторяет форму поперечного сечения блока. Недостатком известной ступени лестничной является недостаточная вязкость бетонного камня и слабого сопротивления цементного камня изгибающим нагрузкам.
Кроме того, известна ступень, с фиксацией проступи к монолитному основанию лестницы. Недостатком такой ступени является недостаточная вязкость, хрупкость бетонного камня, характеризуемая модулем упругости бетона.
Из патентного документа RU 133166, МПК E04F 11/00, опубл. 10.10.2013 известна ступень, выполненная в виде бетонного блока с лицевой поверхностью проступи, передней опорной стенкой, задней опорной стенкой и двумя боковыми опорными стенками, причем задняя опорная стенка выполнена по высоте короче передней опорной стенки и соединена с ней боковыми опорными стенками.
Данная ступень в первую очередь пригодна к использованию при ландшафтном проектировании, так как предусматривает возможность фиксации ступени без песчаной подготовки непосредственно на земле и подобной поверхности.
Недостатком известной ступени лестничной является недостаточная вязкость бетонного камня являются основным отличием и недостатком данной ступени от заявляемой полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена заявляемое изобретение является снижение стоимости при одновременном улучшение прочностных характеристик конструкции за счет перераспределения напряжений в материале, бетонов, повышение- трещиностойкости, ударо- и износостойкости, статической прочности при различных силовых воздействиях; повышение эксплуатационной надежности конструкций при- воздействии агрессивной среды за счет улучшения структуры бетонного камня.
Главным недостатком нейлобетона до настоящего времени была его высокая стоимость. Внедрение технологии
производства микрофибры из вторичного нейлона решает эту проблему.
В качестве наполнителя используют микрофибру, состоящую из (в % по массе): ваты нейлоновой изготовленной из вторичного нейлона получаемого при переработке крупногабаритных шин карьерной техники -99,4-99,8; наномодификатора - 0,0001-0,01; воды - 0,2-0,5. Техническим результатом является удешевление строительных работ, улучшение качества ступени. Появляется решение проблемы растрескивания бетонного камня ступени, увеличение сопротивление камня ступени изгибающим нагрузкам, обеспечивается трехмерное упрочнение бетона.
Технический результат реализуется благодаря армированию ступени микрофиброй изготовленной из вторичного нейлона. Предложен принцип оптимизации структуры материала ступени, заключающийся в применении нейлоновых волокон; дисперсное армирование позволяет получить однородную структуру- бетонного камня, армированную по всем направлениям, что приводит к увеличению его расчетных показателей (призменная прочность, модуль упругости) и, как следствие, к повышению несущей способности бетонных конструкций.
Конструкционный наполнитель позволяет устранить главный недостаток клинкерной ступени - колкость материала как результат слабой вязкости не армированного клинкера.
Использование волокон вторичного нейлона в качестве арматуры с целью преодоления недостаточной прочности при растяжении бетонных материалов может создать предпосылки для получения бетонов нового типа, с более широкими возможностями их применения в строительстве. Как и в традиционно армированных структурах, упрочнение волокнами основывается на предположении, что материал бетонной матрицы передает волокнам приложенную нагрузку посредством касательных сил, действующих по поверхности раздела, и таким образом, основную долю напряжений воспринимают волокна.
Мировой опыт исследования и применения дисперсно-армированных бетонов показывает, что введение волокон обеспечивает: улучшение прочностных характеристик бетонов, повышение-трещиностойкости, ударо- и износостойкости, статической прочности при различных силовых воздействиях; повышение эксплуатационной надежности конструкций при- воздействии агрессивной среды за счет улучшения структуры бетона; возможность сокращения рабочих сечений конструкций, в ряде- случаев уменьшение расхода или полный отказ от использования стержневой арматуры.
Основным акцентом при определении степени новизны данного изделия, помимо очевидных преимуществ облицовки керамическим материалом, таких как твердость, износостойкость, морозостойкость, является снижение стоимости готового изделия, за счет использования вторичного сырья при производстве микрофибры.
Любой натуральный камень, как и любой керамический материал, хрупок, при всей своей твердости. Микротрещины даже при незначительной нагрузке могут мгновенно разрушить конструкцию, расколов ступень пополам. Фиксируемая по краям или в моноточке посредине ступень такого типа чрезвычайно опасна. Наличие микрофибры внутри ступени не позволяет сколу керамической «скорлупы» разрушить всю конструкцию, которая продолжает держать форму, делая такую ступень чрезвычайно прочной.
Применяя нейломикрофибру при изготовлении строительных ступеней получаем выраженный экономический эффект, в том числе снижение цены, с улучшением качества продукции.
Положительным моментом является так же улучшение экологической ситуации, сохранение природных ресурсов, за счет применения вторсырья, необходимого для изготовления фибры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пирожников Л. Б. Занимательно о бетоне / Под. ред. А. Н. Попова. - 2-е изд., доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 104 с.
2. Дворкин Л. И., Дворкин О. Л. Специальные бетоны. - М.: Инфра-Инженерия, 2012. - ISBN 978-5-9729-0046-6.
3. Мещеряков Ю. Г., Фёдоров С. В., Строительные материалы, учебник для студентов ВПО, обучающихся по направлению 270800 «Строительство», 2013.
4. К. А. Сарайкина, В. А. Шаманов. «Дисперсное армирование бетонов» // Вестник ПГТУ. Урбанистика. 2011. № 2.
5. «Фибробетон: технико-экономическая эффективность применения». Журнал «Промышленное и гражданское строительство», № 9/2002, 17.07.2006.
