Бетон из полипропиленовых волокон укрепляет здание

Бетон, краеугольный камень современного строительства, напрямую определяет безопасность и долговечность конструкций. Однако традиционный бетон сталкивается с ограничениями в устойчивости к трещинам и ударной прочности. Повышение этих свойств уже давно является приоритетом в исследованиях строительных материалов. Бетон, армированный полипропиленовым волокном (PFRC), выступает в качестве инновационного композитного материала, решающего эти задачи.

Представьте себе землетрясение или пожар, испытывающие пределы бетонной конструкции. Трещины — скрытая угроза внутри зданий — могут поставить под угрозу целостность. Полипропиленовые волокна действуют как микроскопические стражи, эффективно подавляя образование и распространение трещин для повышения безопасности конструкции.

Будучи хрупким материалом с низкой прочностью на растяжение, бетон подвержен образованию трещин. Эти трещины не только ухудшают эстетику, но и ускоряют разрушение, позволяя влаге и коррозионным агентам проникать внутрь, сокращая срок службы здания. Повышение трещиностойкости остается критической задачей.

Полипропиленовые волокна — легкие, высокопрочные, коррозионностойкие и экономичные — преобразуют бетон при добавлении. Они перекрывают микротрещины, предотвращая расширение, одновременно улучшая ударопрочность и непроницаемость. Волокна также повышают прочность, уменьшая хрупкое разрушение во время сейсмических событий.

Не все полипропиленовые волокна одинаковы. Существуют два основных типа:

• Моноволоконные волокна: Изготовленные методом экструзии, эти цилиндрические волокна обладают высокой прочностью на растяжение. Они в основном армируют прочность бетона на растяжение и изгиб.
• Фибриллированные (сетчатые) волокна: Произведенные путем расщепления пластиковых пленок на сетчатые пряди, они превосходно предотвращают образование трещин, особенно против пластической усадки и трещин высыхания.

Свойства волокон критически влияют на производительность. Длина, диаметр, дозировка и дисперсия — все это влияет на результаты. Более длинные волокна лучше перекрывают трещины, но могут слипаться, если их слишком много. Оптимальный выбор и пропорционирование имеют важное значение.

Исследования показывают превосходные механические свойства PFRC:

• Прочность на сжатие: Умеренное добавление волокон (0,5%-1%) незначительно улучшает сопротивление сжатию, сдерживая боковую деформацию.
• Прочность на растяжение: Увеличивается до 20% при содержании волокон 1%, поскольку волокна останавливают распространение трещин.
• Прочность на изгиб: Увеличивается до 25%, поскольку волокна перераспределяют напряжения изгиба.
• Ударопрочность: Волокна поглощают кинетическую энергию, уменьшая повреждения.
• Контроль трещин: Эффективно минимизирует пластические трещины и трещины усадки при высыхании.

Контролируемые исследования с использованием бетона марки М30 с содержанием волокон 0%-2% показали:

• Работоспособность: Осадка уменьшается с увеличением содержания волокон из-за увеличения вязкости.
• Оптимальная дозировка: 1% волокон максимизировал улучшения прочности на растяжение/изгиб без ущерба для работоспособности.
• Эффекты передозировки: Свыше 1,5% скопление волокон снижало прочность на сжатие.

Преимущества PFRC позволяют применять его в различных областях:

• Транспорт: Трещиностойкие покрытия с увеличенным сроком службы.
• Мосты: Повышенная несущая способность и сейсмостойкость.
• Туннели: Улучшенная непроницаемость облицовки от проникновения воды.
• Гидравлические сооружения: Превосходная устойчивость к эрозии и замораживанию-оттаиванию.
• Промышленные объекты: Повышенная стойкость к истиранию и химическим веществам.

PFRC представляет собой значительный прогресс в области строительных материалов. Смягчая присущие бетону недостатки, он обещает более безопасную и долговечную инфраструктуру. Будущие исследования должны изучить:

• Разработку высокоэффективных волокон
• Комбинации гибридных волокон (например, со стальными/углеродными волокнами)
• Долговечность в долгосрочной перспективе под воздействием факторов окружающей среды
• Оптимизированные методы строительства

По мере развития техники PFRC, вероятно, будет играть расширяющуюся роль в устойчивом строительстве во всем мире.