ГИБКИЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИТЫ

Обычные бетоны практически не поддаются изгибу и имеют способность к деформации всего 0,1%, что делает их очень хрупкими и жесткими. Отсутствие способности к изгибу является основной причиной разрушения при деформации и послужило толчком к разработке элегантного материала — инженерных цементных композитов, сокращенно ECC. Этот материал способен демонстрировать значительно повышенную гибкость. ECC имеет способность к деформации более 3 процентов и, таким образом, действует скорее как вязкий металл, чем как хрупкое стекло. Изгибаемый бетон состоит из всех компонентов традиционного бетона, за исключением крупных заполнителей или щебня, и армирован микромеханически разработанными полимерными волокнами.

Обычный бетон обладает очень низкой прочностью на растяжение, низкой пластичностью и малой устойчивостью к растрескиванию. Внутренние микротрещины изначально присутствуют в бетоне (из-за усадки при высыхании), а его низкая прочность на растяжение обусловлена распространением этих трещин (под нагрузкой), что в конечном итоге приводит к хрупкому разрушению бетона.

Хорошо известно, что добавление в бетон мелких, дискретных и равномерно рассеянных волокон служит барьером для распространения трещин и улучшает его механические свойства. Такой тип бетона, состоящий из бетонной смеси (цемент, песок, крупные заполнители, вода и иногда добавки), содержащей равномерно рассеянные дискретные волокна, известен как фиброармированный бетон, сокращенно FRC. Обычный фиброармированный бетон готовится с использованием волокон различных материалов, основными из которых являются стальные, полипропиленовые, асбестовые, стеклянные и углеродные волокна.

Материальные ингредиенты, входящие в состав ECC, аналогичны FRC, то есть содержат цемент, песок, воду и добавки. Однако крупные заполнители в ECC не используются (поэтому это скорее раствор, чем бетон). Кроме того, в ECC используется небольшое количество, обычно 2% по объему, коротких, прерывистых волокон. ECC включает в себя сверхмелкий (100 микрон в диаметре) кварцевый песок и крошечные волокна из поливинилового спирта, покрытые очень тонким (толщиной в нанометр), гладким покрытием. Это поверхностное покрытие позволяет волокну начать скользить при чрезмерной нагрузке, поэтому оно не разрушается. Оно предотвращает разрыв волокна, что привело бы к образованию крупных трещин. Таким образом, ECC деформируется гораздо сильнее, чем обычный бетон, но без разрушения. Различные компоненты ECC работают вместе, чтобы распределить приложенную нагрузку.

По данным геологов, диаметр частиц песка варьируется от 0,0625 мм до 2 мм. Кремнеземный песок — одна из самых распространенных разновидностей песка, встречающихся в мире. Кремниевый песок определяется как песок, который содержит 80-90% частиц кремнезема (SiO2). Поливинил спирт (PVOH, или PVA) — это водорастворимый синтетический полимер. Поливиниловый спирт обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью. Перед использованием в ECC на эти волокна наносится сликовое покрытие. Хотя полное устранение трения невозможно при использовании любого покрытия, основное внимание уделяется максимальному снижению трения. По данным геологов, диаметр частиц песка варьируется от 0,0625 мм до 2 мм. Кремнеземный песок — одна из самых распространенных разновидностей песка, встречающихся в мире. Кремниевый песок определяется как песок, который содержит 80-90% частиц кремнезема (SiO2). Поливиниловый спирт (PVOH, или PVA) — это водорастворимый синтетический полимер. Поливиниловый спирт обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью и хорошо подходит для использования в производстве ECC.

Волокна из поливинилового спирта

Волокна поливинилового спирта

Рисунок Изгибаемый бетон

Рисунок Изгибаемый бетон

ECC оказался в 500 раз более гибким, чем традиционный бетон, и в 40 раз легче, что может даже повлиять на выбор дизайна небоскребов. Кроме того, превосходные энергопоглощающие свойства ECC делают его особенно подходящим для критических элементов в сейсмических зонах.

Читайте далее:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Центрсельстрой