Применение армированного фиброволокном бетона в дорожных покрытиях

Существуют различные области применения фиброармированного бетона, и одна из них – строительство бетонных покрытий. Фибробетон (FRC) определяется как композитный материал, состоящий из бетона, армированного дискретными, беспорядочно, но равномерно распределенными волокнами небольшой длины.
Волокна могут быть изготовлены из стали, полимеров или природных материалов. Тканые полотна, длинная проволока, прутья и непрерывная проволочная сетка не считаются дискретными волокнами.
ФИБРОБЕТОН В ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЯХ
FRC рассматривается как материал с улучшенными свойствами, а не как армированный цементный бетон, в то время как армирование предусмотрено для местного усиления бетона в области растяжения. Поскольку в FRC волокна распределены равномерно в бетоне, он обладает лучшими свойствами противостоять внутренним напряжениям из-за усадки. Поскольку волокна улучшают конкретные свойства материала бетона, также улучшается ударопрочность, прочность на изгиб, жесткость, усталостная прочность, пластичность.
В цементобетонных покрытиях обычно используются стальные волокна и органические полимерные волокна, такие как полипропилен и полиэстер.

Бетон, армированный стальными волокнами

Стальные волокна уже давно используются при строительстве дорог, а также в напольных покрытиях, особенно там, где ожидается сильный износ. Технические характеристики и номенклатура имеют большое значение для используемого материала, так как тендеры объявляются на основе технических характеристик и номенклатуры изделий. Такая номенклатура отсутствует в Делийской таблице расценок. В работе, где бетон, армированный стальной фиброй, использовался для накладок, как и напольные покрытия, для бетонирования небольшой толщины может быть принята следующая номенклатура.
Обеспечение и укладка цементобетона толщиной 40 мм, армированного стальной фиброй (в панелях площадью не более 1,5 кв. м), состоящего из стальной фибры @ 40 кг на кубический метр бетона и цементобетонной смеси 1:1,95:1,95 (1 цемент: 1,95 крупнозернистого песка модуля крупности 2,42: 1,95 каменного заполнителя 10 мм и ниже модуля крупности 5,99) на существующую поверхность и/цементного раствора, уплотнения, простукивания и отделки, но исключая стоимость стальной фибры, которая оплачивается отдельно, в соответствии с указаниями ответственного инженера (используемый цемент должен быть марки OPC 43, а песок и заполнитель должны быть промыты).
Вторая позиция по фибрам была предусмотрена отдельно: “Предоставление и перемешивание стальных фибр диаметром 0,45 мм в цементном бетоне, должным образом разрезанных на куски длиной не более 25 мм”.
 Тротуар из бетона, армированного стальной фиброй

Дорожное покрытие из бетона, армированного стальной фиброй

Хотя для изделия из бетона, армированного стальной фиброй, была предусмотрена проектная смесь бетона, которая почти соответствует градации 1:2:2, теперь можно использовать смесь типа M30 или M35. Поскольку в данном проекте толщина бетона должна была быть ограничена, использовались каменные заполнители размером 10 мм и ниже, однако в случае бетона толщиной более 75 мм можно использовать каменные заполнители размером 20 мм.
Строительство велось более десяти лет назад. Наблюдается, что характеристики бетона удовлетворительны даже после многих лет строительства (рис. 1). Даже в стальных волокнах не наблюдается коррозии. Фактически, бетонирование было выполнено так же, как и настил полов, в данном случае на уже существующую твердую поверхность. В таком случае следует предусмотреть связующий слой, например, слой цементного раствора.
Бетон, армированный волокнами, был представлен в виде небольших панелей с учетом возможности обработки. Хотя вакуумное обезвоживание бетона не проводилось с бетоном, армированным стальной фиброй, но это также возможно. Вакуумное обезвоживание бетона, хотя и не может быть выполнено при небольшой толщине, например, 40 или 50 мм, но может быть использовано при толщине 100 мм и более.
 Вид на PFRC, используемый в паркинге на тощем бетонном основании

Вид PFRC, используемого в паркинге поверх тощего бетона основания

Укладка PFRC на парковке поверх покрытия из ВБМ

Укладка PFRC в паркинге на поверхность ВБМ

Бетон, армированный полимерными волокнами
Полимерные волокна используются в настоящее время из-за отсутствия риска коррозии и экономичности (Sikdar et al, 2005). Обычно используются полимерные волокна из полиэстера или полипропилена. Бетон, армированный полимерными волокнами (PFRC), использовался на двух объектах с готовой бетонной смесью и процессом вакуумного обезвоживания.
В работах можно использовать номенклатуру, приведенную здесь.
“Обеспечение и укладка готовой смеси цементного бетона, армированного волокном, марки М35 (бетон должен также иметь минимальную прочность на изгиб балки 40 кг на кв.м. в 28 дней) на требуемом уклоне и выпуклости в панелях и / или формирование в местах дренажа по мере необходимости с использованием цементных материалов не менее 435 кг на кум готового бетона от ACC/L&T/AHLCON/ UNITECH или эквивалентного завода для всех выводов и подъемов с Fibercom- CF/Fiber mesh/Recron или эквивалент (100 % первичное синтетическое волокно размером 12 мм в длину), которые должны быть перемешаны по 900 грамм на кум бетона и/или завершены вибрированием стяжки, вакуумного обезвоживания, укладки, заглаживания, затирки, нормального твердения и т.д. в соответствии со стандартными спецификациями производителя и указаниями ответственного инженера (Все сопутствующее оборудование должно быть предоставлено подрядчиком. Стоимость центрирования, опалубки, прорезки и т.д. оплачивается отдельно. Проектная смесь должна быть утверждена ответственным инженером).
На обеих площадках использовался бетон с вакуумным обезвоживанием. Обе площадки будут использоваться для парковки. На одном из участков фибробетон был уложен на цементное основание из тощей смеси 1:4:8 (рис. 2), а на другом – на водонепроницаемый щебень (ВЩБ) (рис. 3).
При использовании обезвоженного бетона не возникает проблем с выходом воды на поверхность в процессе уплотнения, но при укладке поверх ВБМ много воды из бетона впитывается ВБМ, и таким образом бетон теряет воду в ВБМ, а вода, которая выходит в процессе обезвоживания/уплотнения, не в таком количестве, как в случае с тощим бетоном. Получается, что в качестве основания лучше использовать тощий бетон, а не ВБМ.
В одном случае паз был сделан до схватывания бетона, а также были отлиты панели с деформационными швами в одном направлении. В направлении, в котором были предусмотрены деформационные швы, трещин не наблюдалось, предполагая, что это продольное направление. В поперечном направлении деформационные швы не были предусмотрены, а ширина такой панели составляла около 12 м. Позже было замечено, что в этом направлении появились трещины (рис. 4).
Близкий вид трещины из-за отсутствия компенсатора в PFRC на тощем бетонном основании

Вид на трещины из-за отсутствия деформационных швов в PFRC на тощем бетонном основании.

Близкий вид трещины из-за отсутствия компенсатора

Близкий вид трещины из-за отсутствия компенсатора

Как известно, ширина 12 м слишком велика для расширения/сужения. Было замечено, что почти на одной трети ширины панели образовались трещины, т.е. размер панели с одной стороны составляет около 4 м, а с другой стороны – около 8м. Из наблюдений на объекте следует, что в температурных условиях Дели размер панели должен составлять около 4 м х 4 м, однако можно сделать небольшие изменения в соответствии с условиями на объекте.
В другом случае, когда подрядчик задержал нарезку пазов и после этого участок был занят из-за каких-то срочных требований, трещины развивались в обоих направлениях. Трещины были почти на одной линии. Позже пазы были сделаны с помощью фрез. Было замечено, что расстояние между трещинами с одной стороны было почти 4 м, а с другой стороны – 7-9 м (рис. 5). Таким образом, на основании этого исследования можно сделать вывод, что если сделать канавки в панелях размером 4м х 4м, то это будет целесообразно.
В обоих случаях боковые канавки не делались, так как работа не представляла проблемы из-за использования процесса вакуумного обезвоживания. В обоих случаях наблюдались горизонтальные линейные трещины, указывающие на то, что пазы в другом направлении также необходимы. Из этого следует, что бетон, армированный полимерными волокнами, должен укладываться в панели или должны быть предусмотрены пазы, чтобы бетон вел себя как в панелях. Нарезать канавки легко, так как это можно сделать после заливки бетона. Но не следует откладывать это надолго и делать до того, как бетон наберет необходимую прочность. Размер панелей может быть около 4 м х 4 м.
Таким образом, бетон, армированный волокнами, имеет преимущество перед обычным бетоном, особенно в случае цементобетонных покрытий. Полимерные волокна, такие как полиэстер или полипропилен, используются из-за их экономичности и коррозионной стойкости, хотя стальные волокна также работают вполне удовлетворительно в течение длительного времени. Представляется, что армированный фиброй бетон следует укладывать на базовый бетон из тощей смеси, такой как цементный бетон 1:4:8, а не на ВБМ, и снабжать его канавками в панелях размером примерно 4м х 4м, чтобы избежать трещин расширения/сжатия. Канавки могут быть сделаны после заливки бетона с помощью фрез.
Статья Д-р К.М.Сони, Суперинтендант-инженер, Центральное управление строительства, Нью-Дели
Читать далее:
Армированный стекловолокном бетон – виды, свойства и преимущества армированного стекловолокном бетона
Армированный стекловолокном бетон (GFRC) – свойства и применение в строительных работах
Факторы, влияющие на долговечность фиброармированного бетона (FRC)
Применение бетона, армированного стальными волокнами
Приготовление и применение смеси для армированного стальными волокнами бетона

Читайте далее:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: