VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Мировой опыт свидетельствует, что перспективным направлением в современном строительстве является микроармирование бетонов и композиционных материалов. Дисперсное армирование или армирование непрерывной волокнистой арматурой обеспечивает трехмерное упрочнение композитов и позволяет принципиально изменять свойства цементного камня и других видов искусственных композитов, обеспечивая им высокую трещиностойкость, повышая сопротивление ударным и динамическим нагрузкам, создавая необходимый запас прочности, сохраняя целостность конструкции, даже после появления сквозных трещин, повысить абразивный износ, предотвратить отслаивание поверхности и т.д 1.

В настоящее время в строительстве находит применение широкий спектр различных природных и искусственно синтезированных армирующих волокон, органических и минеральных, вводимых в составы мелкозернистых бетонов и строительных растворов, для дисперсного армирования строительных конструкций и различных композиционных строительных материалов для улучшения их строительно-технических и эксплуатационных свойств 2.

Одним из путей повышения надежности и долговечности, а также существенного снижения нагрузок от собственной массы при использовании бетонных конструкций является применение текстильных материалов для армирования различных строительных конструкций. Во многих случаях металлический каркас может быть с успехом заменен текстилем. Более того, современные тенденции в производстве конструкционных материалов, армированных текстилем, заключаются в расширении областей их применения, от второстепенных, не несущих нагрузки элементов к первостепенным несущим конструкционным элементам.

В строительных работах часто возникает необходимость создания легких архитектурных конструкций, таких как арки, перекрытия входов, навесов, козырьков, карнизов и ряда декоративных элементов — бордюров, рельефов и т.п. Конструкционные композиты на текстильной основе становятся эффективным строительным материалом, особенно подходящим для разнообразных легковесных строительных конструкций. Основная область их применения находится там, где применение стальной арматуры ограничено по ряду причин. Данные бетонные композиты могут изготавливаться с толщиной от 10 мм, что не всегда может быть достигнуто с использованием стандартной стальной арматуры. Более того, из-за исключительно выгодного соотношения массы и прочности данные структуры могут быть весьма полезными при производстве тонкостенных строительных конструкций, реставрации различных архитектурных элементов, при усилении и армировании стен старых зданий, а также при изготовлении и реставрационном восстановлении различных фасадных элементов.

Основные преимущества текстильно-армированного бетона состоят в следующем:

• отсутствие коррозии;

• создание более тонких и легких конструкций;

• возможность создания сложных форм за счет превосходной драпируемости;

• легкость при обращении с полотнами;

• увеличенная долговечность конструкции.

Физико-механические свойства армированного бетона зависят от свойств армирующих текстильных материалов, таких как прочности, удлинения при разрыве, модуля упругости, геометрических размеров (длина, диаметр, форма волокна, сетки и т.д.), объемной доли волокон, адгезии к бетонной матрице и т.д.

Наряду с волокнами при армировании бетона широко используются различные типы текстильных нитей. Сцепление текстиля с бетоном может быть улучшено за счет разнообразных структур и форм нитей. Обычно текстильная арматура состоит из филаментных непрерывных нитей. При помощи изменения поверхности нити может быть улучшено ее сцепление с бетоном. Структуры нитей, применяемые для армирования бетона, включают оплетенные и обкрученные нити, которые улучшают сцепление с бетонной матрицей, что воспроизводит структуру композита, схожую со стальной арматурой периодического профиля. При использовании технологии фрикционного прядения армирующая нить покрывается оболочкой, создавая структуру накрученной нити на сердечник. В качестве сердечника обычно используются стеклянные, арамидные и другие высокопрочные армирующие нити. Оплетка состоит, например, из полипропиленовых штапелированных волокон, которые оплетают сердечник во время процесса прядения. При данной технологии создается рыхлая поверхность, которая улучшает сцепление с бетоном 3.

Для правильной реализации свойств армирующих нитей в бетоне необходимо их ориентировать в направлении действия нагрузки. Поэтому возникает необходимость создания следующего структурного уровня – текстильного полотна. Структуры применяемых полотен также варьируются, могут использоваться как тканые, так и вязаные. Ориентация нитей в полотнах может быть в двух и трех направлениях действия нагрузок, что обеспечивается использованием армирующих нитей различного типа в структуре одного и того же полотна. Основное назначение таких полотен, как правило, связано с механическими, химическими и др. свойствами.

Использование текстильных полотен в качестве армирующего компонента внутри тонких бетонных панелей началось в 80-х годах прошлого века. Имеется большое количество работ, связанных с применением текстильных сеток при армировании бетона, включая применение как натуральных, так и синтетических волокон.

Использование текстиля в качестве арматуры для бетона является относительно новой областью исследований. Армирование бетона текстильными структурами дает множество преимуществ, что позволяет изготавливать бетонные элементы достаточно тонкими, поскольку отсутствует риск образования коррозии, кроме того, текстильная арматура более гибкая и драпируемая, и поэтому форма бетонных элементов может широко варьироваться, что позволяет создавать сложные архитектурные формы и элементы.

Таким образом, использование текстильных армирующих волокон в мелкозернистых бетонных изделиях позволяет получать композиты с физико-механическими и эксплуатационными свойствами, значительно превосходящих свойства традиционных железобетонных изделий, что требует глубокого изучения и практической апробации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Классификация добавок для армирования мелкодисперсных композитов. Загороднюк Л.Х., Ильинская Г.Г.: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2012.

2. Корнеев, В.И. Сухие строительные смеси (состав, свойства, применение) В.И. Корнеев, П.В. Зозуля, И.Н. Медведева, Н.И. Нуждина. Учебное пособие. СПбГТИ (ТУ). 2008. 319 с.

3. Применение высокопрочных текстильных материалов в строительстве. Инженерно-технические журнал, №4:. Столяров О.Н., Горшков А.С. ГОУ СПГУТД, 2009.