Микродисперсное армирование бетона Менеджер по продажам ФИО 1 Содержание Введение Область применения дисперсного армирования ПАН и углеродная фибра Нормативная документация Преимущества ПАН и УВ фибры над конкурентами Физико-механические характеристики фибробетона Технико-экономическое обоснование 2 Введение История развития фибробетонов Достоинства Недостатки • Низкая стоимость • Разностороннее использование • Высокая прочность на сжатие • Долговечность • Хрупкость • Низкая прочность при растяжении • Низкая прочность на изгиб • Склонность к трещинообразованию 3 Область применения дисперсного армирования Строительство объектов гражданского и промышленного назначения (динамически нагруженные конструкции); Ограждающие конструкции и теплоизоляционные изделия на основе легких и ячеистых бетонов; Огнеупорные конструкции; Радиационно-защитный бетон; Компонент сухих смесей (ремонтные работы, торктретирование); Промышленные полы и стяжки. 4 Полиакрилонитрильная фибра специальной обработки для бетонов FibARM Fiber WB СТО 2272-007-82666421-2011 Волокно FibARM Fiber WB Плотность, г/см3 Диаметр, мкм Модуль упругости, МПа Прочность на растяжение, Мпа Удлинение при разрыве, % Щелоч естойкость 1,0-1,17 14-31 6000 400-500 13-26 ++ Длина резки волокна, мм 3; 6; 12; 18; 28; 36; 60; - 150. Не плавится, температура разложения 180-2000С Преимущества: повышается прочность бетона на сжатие от 20 до 50%; повышается прочность бетона на растяжение при изгибе от 30 до 130% ( в зависимости от прочности матрицы); практически исключается усадочное трещинообразование; повышается ударная прочность до 200%; увеличивается износостойкость, устойчивость к истиранию и пылению до 40%; увеличивается водонепроницаемость до 50%; повышается морозостойкость до 40%. 5 Углеродная фибра для бетонов FibARM Fiber С СТО 75969440-020-2011 Волокно FibARM Fiber С Плотность, г/см3 Диаметр, мкм Модуль упругости, ГПа Прочность на растяжение, Мпа Удлинение при разрыве, % Щелоч естойкость 1,7-1,8 6-9 180-230 2500-2850 0,8 ++ Длина резки волокна, мм 3; 6; 12; 18; 28; 36; 60; - 150. Не плавится, не разлагается, температура воспламенения 30000С Преимущества: повышается прочность бетона на сжатие от 40 до 60%; повышается прочность бетона на растяжение при изгибе от 100 до 200% ( в зависимости от прочности матрицы); прочность бетона на растяжение при раскалывании от 250-400; повышается ударная прочность до 500%; увеличивается износостойкость, устойчивость к истиранию и пылению до 100%; увеличивается водонепроницаемость до 100%; повышается морозостойкость до 200%. 6 Нормативная документация На сегодняшний момент ХК «Композит» имеет следующую документацию на продукт: • сертификаты соответствия СТО, СЭЗ, пожарные сертификаты, СТО организации, протоколы испытаний независимых лабораторий. В разработке: • Отраслевой стандарт 7 Нормативно-техническая документация Среди основных действующих нормативных документов на фибробетоны можно выделить следующие: •СТБ EN 14889-1-2009 Фибра для бетонов часть 1. Стальные волокна. Определения, технические требования и соответствие; •СТБ EN 14889-1-2009 Фибра для бетонов часть 2. Полимерные волокна. Определения, технические требования и соответствие; •СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции; •СНиП 2.03.03-85 Армоцементные конструкции; •ВСН 56-97 Проектирование и основные положения технологий производства фибробетонных конструкций; •DIN EN 14888-7 Содержание фибры в торкрет бетоне, DIN EN 512 Напорные трубы из фиброцемента •и др. Наиболее близким нормативным документом для сравнения можно выделить ВСН 56-97, который регламентирует основные требования к проектированию, технологии бетонирования. 8 Конкурентное преимущество FibARM Fiber WB и FibARM Fiber С FibARM Fiber С: • • • • прочность УВ одинакова или выше прочности стальной фибры, что говорит о большом потенциале при создании высокопрочных фибробетонов; за счет малого диаметра волокон достигается объемное армирование цементной матрицы на 2 и более порядка более, чем при армировании стальной фиброй. Таким образом, фибра быстрее включается в работу конструкции; повышенная химическая стойкость, температуро-, свето- и атмосферостойкость позволяет использовать конструкции из фибробетонов в химически агрессивных условиях эксплуатации; получаемые конструкции из УВ имеют малую массу, при высоких физико-механических показателях, что снижает трудозатраты при изготовлении, монтаже и транспортировке. FibARM Fiber WB: • • • • • благодаря варьированию длиной и диаметром и концентрацией фибры возможно регулировать конечные физико-механические свойства бетона; абсолютная стойкость к воздействию различных агрессивных сред, совместимо с любыми химическими добавками в бетоны; специально подобранные ПАВ для фибры позволяют ее использование как при сухом, так и при мокром замешивании, обеспечивая ее равномерное распределение в цементной матрице; отсутствие расслаиваемости бетонной смеси, хорошая прокачиваемость и укладка. гарантированное стабильное качество продукта. 9 Физико-механические характеристики фибробетона Высокопрочный бетон Изменение физико-механических свойств армированных бетонов в %, по сравнению с неармированным составом В35 F200 П3 Наименование фибры Плотность Fiber WB, 12 мм 0.33 текс 0,05 -1,3 24,5 1,0 -11,8 Fiber WB, 18 мм 0.33 текс Fiber WB, 28 мм 0.33 текс Fiber WB, 12 мм 0.56 текс Fiber WB, 18 мм 0.56 текс 0,05 0,05 0,05 0,05 0,8 -0,4 -0,4 1,7 12,2 38,8 20,4 34,7 31,3 2,7 13,2 11,9 -29,4 11,8 -35,3 -11,8 Предел Вид мелкозернистого прочности на бетона сжатие Rсж МПа % К. Контрольный 17,5 состав бетона (без волокон) 19,3 + 10,3 Fiber WB, 12 мм Прочность на Прочность при растяжение сжатии, при изгибе Водопоглощение Процент армирования, % Предел прочности на растяжение при изгибе Rизг МПа % 1,5 3,2 + 113 Предел прочности на растяжение при раскалывании Rрр МПа % 1,30 1,50 + 15,4 Водопоглощение (по массе) % 3,90 % 3,47 - 11,0 10 Результаты совместных исследований с МГСУ, МИИТ Физико-механические характеристики фибробетона Высокопрочный бетон Ц П Щ Фибра + добавки на растяжение при изгибе призменная Класс бетона, В Модуль упругости , 104, МПа Водопоглощение, % Водонепроницаемость, атм Морозостойкость, цикл 600 362 1202 – 0,36 2,0 53,5/100 6,5/100 38,5 В40 3,6 4,7 8 300 1202 FibARM Fiber WB + окислитель (0,3-0,7%) + С-3 (0,5-0,8%)* 0,30 2,0 84/157 10,8/166 74,0 В60 4,8 3,4 12 400 № п/п 1 2 Прочность в возрасте 28 сут., МПа/% на сжатие Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кг 600 362 В/Ц ОК, см повышается прочность на сжатие на 57% и прочность на растяжение при изгибе на 68%; призменная прочность фибробетона повышается и составляет 88% по отношению к кубиковой прочности, в то время как у контрольного состава призменная прочность составляет 72% относительно кубиковой прочности; фибробетон характеризуется формированием более плотной структуры, что подтверждается уменьшением водопоглощения на 38%; долговечность бетона увеличивается, т.к. повышается водонепроницаемость на 2 ступени и морозостойкость на 33%. 11 Результаты совместных исследований с СПГУПС Физико-механические характеристики фибробетона Оценка ударной прочности Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кг № п/п 3 Ср. знач. ударной прочности, МПа 0,46 0,59 0,50 0,9 0,9 0,96 Ударная прочность, МПа Ц П Щ В №1– контрольный бетон 600 362 1202 216 0,45 №2 фибробетон 600 362 1202 180 1,07 1 № образца 2 ударная прочность активированного бетона увеличивается примерно в 2 раза 12 Результаты совместных исследований с СПГУПС Физико-механические характеристики фибробетона Оценка химической и механической стабильности № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Наименование бетона высокопрочный контрольный бетон высокопрочный контрольный бетон высокопрочный контрольный бетон высокопрочный контрольный бетон высокопрочный бетон с фиброй, модиф. комплексной добавкой высокопрочный бетон с фиброй, модиф. комплексной добавкой высокопрочный бетон с фиброй, модиф. комплексной добавкой высокопрочный бетон с фиброй, модиф. комплексной добавкой Наименование агрессивной среды норм. усл. твердения Прочность на сжатие, МПа/ Кхим.уст. Возраст, сутки 3 7 28 53,5 55,0 56,7 5% р-р NaCl 45,5/0,85 45,7/0,83 45,9/0,81 5% р-р Na2SO4 47,6/0,89 47,9/0,87 48,2/0,85 5% р-р MgCl2 44,1/0,82 44,0/0,80 44,2/0,78 норм. усл. твердения 84,0 85,0 86,5 5% р-р NaCl 82,3/0,98 81,6/0,96 81,3/0,94 5% р-р Na2SO4 80,6/0,96 80,7/0,95 81,3/0,94 5% р-р MgCl2 81,5/0,97 79,9/0,94 78,7/0,91 В рассматриваемых агрессивных средах высокопрочный фибробетон обладает большей химической устойчивостью, чем контрольный высокопрочный бетон, т.к. Кхим.уст. во всех рассматриваемых средах для фибробетона 0,91. 13 Результаты совместных исследований с СПГУПС Технико-экономическое обоснование Расход материалов на 1 м3 и стоимость Наименование компонентов б/с Портландцемент ПЦ400 Д20 Песок Ед. измерения Цена, руб. Контрольный состав с комплексной добавкой на основе фибры расход, кг стоимость, руб. расход, кг стоимость, руб. т 5 500-00 600 3300 420 2310 т 650-00 362 235,3 732 475,8 Щебень Фибра на основе ПАН волокна Окислитель т 1 100-00 1202 1322,2 1012 1113,2 кг 198-00 - - 2,16 427,7 кг 18-00 - - 2,1 37,8 СП С-3 кг 32-00 - - 3,1 99,2 Итого: Σ 4857-50 Σ 4463,7 Δ = 4857,5 - 4463,7 = 393,8 руб. Прибыль для тяжелого бетона составит 8,1%. Для небольшого завода мощностью 150 000 м3 в год или 500 м3/сутки составит 59 млн. рублей в год. 14 Результаты совместных исследований с СПГУПС Оценка эффективности применения фибры в бетонах Стоимость вынужденного ремонта 1 м2 бетона В25 при его поверхностном растрескивании: 1. С применением ремонтных составов с быстрым набором прочности при различной глубине растрескивания (h) Бетон без фибры с сеткой усадочных трещин h Затраты Оконтуривание участка ремонта болгаркой и удаление бетона перфораторами, руб\м3 Обеспыливание поверхности ремонта, руб\м2 Приготовление ремонтного состава, руб\м3 Увлажнение поверхности ремонта, укладка ремонтного состава, уход за ремонтным составом, руб\м3 Стоимость материала ремонта, руб\м3 ИТОГО, руб\м2: 10 0,01 h, мм \ V, м3 50 0,05 100 0,1 2 038,70 20,39 101,93 203,87 6,44 6,44 6,44 6,44 198,37 1,98 9,92 19,84 1 012,00 10,12 50,60 101,20 50 840,00 508,40 547,33 2 542,00 2 710,89 5 084,00 5 415,35 Стоимость за единицу 15 Состав и изготовление фибробетона Дозирование и смешивание Добавление фибры при замесе небольшого объема бетона: • Разъединение при помощи сжатого воздуха и вдувания в барабан на бетонную смесь • Вращение барабана миксера с наибольшей скоростью • Минимальное время смешивания > 5 мин. Добавление фибры при изготовлении большого объема бетона: • Введение непосредственно через транспортер с заполнителем! в бетоносмеситель • При необходимости также вручную (целые упаковочные единицы) Минимальное время смешивания > 1-2 минут 16 Состав и изготовление фибробетона Уплотнение бетонной смеси Предотвращение комкования, а также полное диспергирование введенной фибры при уплотнении глубинными и поверхностными вибраторами (не слишком интенсивное / продолжительное уплотнение). 17 Вывод Преимущества фиброармирования • Арматурная сетка требует дополнительной рабочей операции (укладка, крепеж) применение фибры экономит время и деньги улучшает обеспечение качества и условия труда • Фибра равномерно армирует бетон; фибры способны воспринимать нагрузку раньше, чем арматурные прутки и сетка • Улучшение механических характеристик бетонов: • Улучшение сцепления бетона с арматурой • Сильное улучшение пластичности • Снижение ранней усадки • Повышение огнестойкости • Пониженная ширина трещин фибробетона замедляет процессы переноса агрессивных веществ долговечность эксплуатационная пригодность Технико-экономический эффект от применения ПАН фибры в ЖБИ: снижение количества брака до НУЛЯ и затрат на ремонтные работы (трудозатраты и материалы) – до 99%; снижение брака и потерь при распалубке; уменьшение структурного армирования; увеличение оборачиваемости опалубки и производительности труда; возможна экономия цемента; замена более дорогостоящих добавок 18