Инженеры предпочитают синтетические волокна металлической сетке в бетоне

Контроль трещин в железобетонных конструкциях уже давно является критическим направлением в инженерии. Традиционно сварная стальная сетка широко использовалась в бетонных заливках над металлическими настилами в качестве вторичного армирования для минимизации растрескивания. Однако достижения в области материаловедения позиционировали синтетические волокна — в частности, макросинтетические волокна — как более безопасную, экономичную и эффективную альтернативу. В этой статье рассматриваются преимущества синтетических волокон в бетонных конструкциях, сравниваются они с традиционной стальной сеткой и оценивается их эффективность с точки зрения безопасности, стоимости и эффективности строительства.

Традиционный метод строительства бетонных плит на металлических настилах включает в себя стальные балки и металлический настил в качестве опорной платформы, за которым следует заливка бетона. Сварная стальная сетка встраивается в бетон для контроля трещин, вызванных усадкой на ранней стадии и термическими напряжениями. Хотя стальная сетка обеспечивает вторичное (неструктурное) армирование для ограничения распространения трещин и повышения долговечности, она имеет присущие ей ограничения:

• Риски для безопасности: Стальная сетка представляет опасность при обработке, резке и установке, а острые края увеличивают риск порезов и проколов для рабочих.
• Трудоемкая установка: Процесс укладки и закрепления стальной сетки для поддержания положения во время заливки бетона добавляет сложности и увеличивает затраты времени.
• Ограниченный контроль трещин: Стальная сетка в основном устраняет поверхностные трещины, оказывая минимальное воздействие на более глубокие разломы. Фиксированные размеры сетки и диаметры проволоки дополнительно ограничивают оптимальную производительность.
• Уязвимость к коррозии: Воздействие влаги ускоряет ржавление, ставя под угрозу эффективность армирования и сокращая срок службы конструкции.

Макросинтетические волокна, изготовленные из полимерных материалов, обладают высокой прочностью, модулем упругости и коррозионной стойкостью. При смешивании с бетоном они повышают трещиностойкость, ударопрочность и долговечность. Основные преимущества перед стальной сеткой включают:

• Превосходная трещиностойкость: Трехмерная волоконная сеть рассеивает внутренние напряжения, препятствуя образованию и росту трещин. Высокая прочность на растяжение и модуль упругости макроволокон улучшают несущую способность, уменьшая ширину и частоту трещин.
• Повышенная долговечность: В отличие от стали, синтетические волокна устойчивы к коррозии, сохраняя структурную целостность, уменьшая при этом проницаемость бетона для вредных веществ.
• Повышенная ударопрочность: Волокна поглощают кинетическую энергию, предотвращая быстрое распространение трещин при динамических нагрузках — критично для мостов, туннелей и конструкций с интенсивным движением.
• Экономия затрат и времени: Прямое смешивание с бетоном исключает ручную установку сетки, сокращая трудозатраты и упрощая логистику. Легкие волокна также снижают транспортные расходы.
• Безопасность на рабочем месте: Мягкие, гибкие волокна исключают риски травм, связанные с острыми стальными краями, улучшая показатели безопасности на месте.

Синтетические волокна признаны ведущими организациями по стандартизации, включая Steel Deck Institute (SDI), Underwriters Laboratories (UL), ASTM International и American Concrete Institute (ACI). Их руководящие принципы подтверждают эффективность волокон и протоколы применения, обеспечивая техническую надежность.

В плитах перекрытий высотных зданий и мостовых настилах все чаще используются синтетические волокна для замены стальной сетки. Задокументированные проекты демонстрируют измеримые улучшения в контроле трещин, долговечности и экономической эффективности, одновременно ускоряя сроки строительства.

Синтетические волокна представляют собой преобразующее достижение в армировании бетона, предлагая непревзойденную трещиностойкость, долговечность и эксплуатационную эффективность. По мере развития материаловедения их применение, вероятно, расширится, обеспечивая более безопасные и устойчивые решения для современных строительных задач.