Испытания фибробетона

Фибробетон (ФБ) представляет собой бетонную смесь с добавлением металлических, полимерных или базальтовых волокон.

Фибробетон используется при строительстве каркасов зданий, плотин, дамб, резервуаров для очистки воды и др. объектах, испытывающих в процессе эксплуатации большие нагрузки.

Свойства фибробетона

Фибробетон имеет качественные характеристики, отличающиеся от обычного бетона. Это происходит благодаря присутствию наполнителя (фибры) в теле материала. Различные виды фибры обладают отличающимися характеристиками (см. табл. 1).

Таблица 1

Основными техническими характеристиками фибробетона принято считать:

• Прочность (способность ФБ выдерживать физические, механические и химические нагрузки после застывания, измеряется в кг/см²);
• Плотность (соотношение массы ФБ к занимаемому им объему, измеряется в кгс/м³);
• Удельный вес (суммарная масса всех компонентов входящих в состав ФБ);
• Упругость (способность ФБ противостоять нагрузкам без деформации, измеряется в МПа*10^-3).

На свойства ФБ значительное влияние оказывает материал фибры. Так, стальная фибра повышает прочность на изгиб и ударную вязкость, базальтовая обеспечивает повышенную химическую и термостойкость, стекловолоконная уменьшает вес конструкции из ФБ, а полипропиленовая повышает пластичность и способствует снижению усадки.

Фибра в бетонном растворе

Правильный подбор компонентов и применение специальных добавок оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики ФБ:

• Удобоукладываемость (способность равномерно распределяться под действием собственного веса);
• Теплопроводность;
• Водонепроницаемость;
• Морозостойкость;
• Горючесть.

Таким образом, использование правильно выбранной фибры обеспечивает выпуск качественного фибробетона с заданными характеристиками.

Преимущества и недостатки фибробетона

ФБ заслужил хорошую репутацию в сфере строительства. Наличие положительных свойств делают этот материал популярным и все более востребованным.

Фибробетон в изломе

В сравнении с традиционными марками бетонов фибробетон отличается в лучшую сторону. Из преимуществ этого материала отмечаются:

• Армирование по всему объему (традиционная арматура усиливает отдельные участки бетона, а фибра пронизывает весь объем);
• Повышенная прочность на растяжение и изгиб (фибра принимает на себя часть нагрузок);
• Стойкость к трещинообразованию выкрашиванию (хаотично расположенные волокна фибры по всему объему препятствуют возникновению и распространению этих процессов);
• Высокая ударная прочность (армирование фиброй способствует повышению ударостойкости);
• Низкая истираемость (фиброволокно укрепляет и защищает верхний слой бетона);
• Экономическая выгода (имеется возможность снизить расход стальной арматуры).

Поведенные исследования показали зависимость изменения ряда характеристик бетона после добавления в него фибры (см. табл. 2).

Таблица 2

Наряду с преимуществами у фибробетона имеются и недостатки. При перемешивании тонкие волокна фибры в растворе бетона перемешиваются хаотично. Проконтролировать и, в случае необходимости изменить этот процесс невозможно. Понятно, что что незаполненные волокнами объемы станут концентраторами напряжений.

Распределение фибры в теле бетона не равномерное. Где-то ее больше, где-то меньше. Это также неконтролируемый процесс. В результате цифры, заявленные в таблице 2 будут ниже.

Тонкая металлическая проволока в результате коррозии внутри бетона разрушается быстрее, чем более толстая арматура.

Напоследок следует отметить несколько проблемную удобоукладываемость ФБ с металлической фиброй – он хуже поддается разравниванию. (Заполнитель из других материалов на удобоукладываемость практически не влияет).

Несмотря на имеющиеся недостатки, спрос на фибробетон постоянно растет. Тем более, строители находят способы снижения негативных сторон ФБ.

Испытания фибробетона

Процесс производства бетонных смесей регламентируется рядом руководящих документов. Особое положение среди них занимает ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия».

Фрагмент испытания на прочность

Данный стандарт распространяется на все виды бетонных смесей и определяет требования к их характеристикам и методам контроля при приготовлении.

Существующие стандарты определяют следующие параметры контроля и методику проведения испытаний качества бетона:

• Прочность определяют по ГОСТ 10180-2012, контролируют по ГОСТ 18105-2018;
• Морозостойкость определяют и оценивают по ГОСТ 10060-2012;
• Водонепроницаемость – ГОСТ 12730.5-2018;
• Среднюю плотность бетона – ГОСТ 12730.1-2018;
• Влажность бетона – ГОСТ 12730.2-2018;
• Водопоглощение бетона – ГОСТ 12730.3-2018;
• Показатели пористости – ГОСТ 12730.4-2018;
• Истираемость бетона – ГОСТ 13087-2018;
• Деформацию усадки и ползучесть – ГОСТ 24544-2020;
• Выносливость бетона – ГОСТ 24545-2021;
• Тепловыделение бетона – ГОСТ 24316-2022;
• Характеристики трещиностойкости – ГОСТ 29167-2022;
• Коррозийную стойкость – ГОСТ 27677-88;
• Удельную эффективную активность естественных радионуклидов – ГОСТ 30108-94;
• Показатели качества заполнителя – по ГОСТ 8269.0-97 и ГОСТ 8735-88;
• Показатели качества добавок – ГОСТ 30459-2008;
• Качество воды – ГОСТ 23732-2011;
• Ложное схватывание цемента – ГОСТ Р 56588-2015.

Фибробетон испытывается в соответствии с требованиями тех же стандартов, что и бетон без наполнителя. Данное положение определено Сводом правил СП 360.1325800.2017 для бетонов со стальной фиброй и СП 297.1325800.2017 для бетонов с неметаллической фиброй.