Поліпропіленові волокна для бетону, виробництво поліпропіленових волокон
У 1998 році виповнюється 15 років з того моменту, як поліпропіленові волокна (ППВ) для бетону стали широко використовуватися в усьому світі. У 1963 році до науково-дослідної інженерної лабораторії армії США надійшло повідомлення про те, що поліпропілен є одним із цілого ряду волоконних матеріалів, які значно підвищують опір удару та стійкість бетону до розколювання. З цієї причини в комерційних цілях ППВ вперше було використано у захисних оболонках паль.
Однак, повністю його потенціал реалізувався у 80-ті роки, головним чином у бетонних плитах покриттів. Сьогодні у США 10% всього товарного бетону містить ППВ, а у Великій Британії укладено мільйони кубометрів такого бетону. В даний час волокна використовуються в конструкційному бетоні для морських укріплень, мостів та водосховищ, а також у збірному бетоні та торкрет-бетоні. Нові розробки включають антибактеріальний бетон, тонкий бетон для покриття асфальтованих доріг, бетон з оголеним заповнювачем - з поверхнею, що шарудить, бетон, менш схильний до вибухового відколювання при впливі вогню.
Що таке поліпропіленові волокна для бетону?
Поліпропіленові волокна – це олефінові волокна, виготовлені з полімерів або кополімерів пропілену. Розплавлений поліпропілен штампується з витяжкою, утворюючи рівні листи або волокна. Потім із нього можна отримати два типи ППВ. Рівні листи розщеплюються на дрібні волокнисті елементи, у тому числі складається основна структура, і розрізаються частини різної довжини. Ці волокна фібрильовані в поперечному перерізі мають форму, близьку до прямокутної. Волокна з круглим поперечним перерізом також розрізаються на різні частинидовжини для отримання моно- та мультифіламентних волокон.
ППВ - чисте, безпечне, просте у використанні, хімічно нейтральне та сумісне з усіма в'язкими речовинами та добавками волокно.
Як використовувати поліпропіленові волокна?
Кількість, тип і довжина волокон, що використовуються, залежить від вимог проекту. Звичайне дозування становить 0,1% за обсягом або 0,6 - 0,9 кг/м3 бетону. Для зручності застосування ППВ поставляється в розчинних мішках по 0,6 - 0,9 кг. На кожен кубометр бетону додається один мішок - або в змішувальну установку на бетонному заводі або прямо в автобетономішалку. Достатньо всього 5 хвилин змішування в автобетономішалці для рівномірного розсіювання без утворення грудок і скупчень.
Більше високе дозування, особливо фібрильованих волокон, використовується в збірному бетоні, торкрет-бетоні та інших видах бетону, де важлива міцність і стійкість до розколювання.
Як діють поліпропіленові волокна і які вони дають переваги?
При дозуванні 0,1-1% ППВ не забезпечує первинного армування. Теорія показує, що кількість волокна, яке витримує навантаження після розтріскування - критичний обсяг волокна - для ППВ становить приблизно 2% за обсягом. Така кількість важко ввести в бетонну суміш і вона неприйнятна з комерційної точки зору. Однак, дозування 0,1-1% ППВ за обсягом дійсно дає певні переваги бетону як у пластичному, так і в стані, що затвердів. Волокна надають ефект негайно, підвищуючи зчеплення бетонної суміші, перешкоджаючи осіданню великих, важких частинок при ущільненні та полегшуючи подачу бетонної суміші насосом.
ППВ підвищує здатність бетону до деформації без руйнування в критичний період схоплювання, що заважає утворенню мікротріщин.всередині застиглого бетону, а також стримує розширення видимих поверхневих тріщин, що виникли при пластичній усадці. ППВ перешкоджає переміщенню та подальшому випаровуванню води, підвищуючи гідратацію цементу на поверхні, але не замінює належних процедур витримування бетону.
16 років незалежного тестування по всьому світу, тепер підкріпленого сертифікатом ВВА, показали, що ППВ у кількості 0,1% за обсягом забезпечує стійкість до виступу води, осідання, розтріскування при пластичній усадці, стирання, циклів заморожування/відтавання, опір удару, а також вогнестійкість, залишкову міцність, антимікробний захист та знижену проникність.
У яких областях застосовуються поліпропіленові волокна?
Вищеописані переваги означають, що ППВ можна використовувати у всіх сферах застосування бетону. Вигода ППВ видно при аналізі витрат навіть на такі споруди як мости, водосховища та стінки набережних. Але з найбільшим успіхом цей матеріал використовувався в бетонних плитах покриттів, особливо там, де він служив заміною вторинної сталевої дротяної арматури. Розрахунки для бетонних плит покриття з ППВ нічим не відрізняються від звичайних, викладених у технічному звіті № 34 Товариства Бетону. ППВ не збільшує допустиме навантаження бетонної плити заданої міцності та товщини.
Простота у застосуванні, усунення сталевої арматурної дротяної сітки та безперешкодний доступ для вивантаження бетонної суміші роблять укладання бетону з ППВ більш швидким та економічним. Враховуючи вже описані переваги поверхні такого бетону, легко зрозуміти, чому він з таким успіхом використовується в плитах покриттів.
Переваги торкрет-бетону з ППВ полягають у кращому зчепленні бетонної суміші, що знижує відскок та прискорює укладання. За високоїДозування більш довгих фібрильованих волокон його міцність може зрівнятися з бетоном, що містить 25-30 кг сталевої арматури. Переваги збірного бетону з ППВ полягають у зменшенні небезпеки випадкового пошкодження при розпалубці та подальшому транспортуванні, зниженій проникності і, отже, меншій схильності до корозії. Переваги бетону з ППВ при використанні опалубок, що ковзають, полягають у кращому зчепленні бетонної суміші, що сприяє підвищенню темпів будівництва та зниженню обсягів ремонтних робіт.
Нові досягнення в галузі бетону з поліпропіленовими волокнами
Поточні випробування показують обнадійливі результати - при використанні ППВ у кількості 1% за обсягом підвищується міцність бетону на зріз, що може дати альтернативний метод проектування плит з колонами. Волокна з антимікробними добавками борються з бактеріями протягом усього терміну служби бетонних конструкцій. Використання ППВ у бетоні з оголеним заповнювачем посилює внутрішню опору та утримує великий заповнювач близько до поверхні.
У ультра-тонкі білі покриття, які понад 20 років використовуються в США як верхній шар асфальтованих доріг, останні 6 років додається ППВ для підвищення міцності 50-75 мм бетонного покриття, що укладається поверх асфальту.
Бетон з високими робочими характеристиками, що має міцність 60-100 МПа і більше, набуває все більшої популярності у всій Європі. Однак, як показала пожежа в тунелі під Ла-Маншем, такий бетон схильний до вибухового відколювання при температурі вище 200 гр.С. ППВ забезпечує безпечний вихід перегрітої пари через капіляри на поверхню, коли плавиться поліпропілен при температурі 160-170 гр.С, і в даний час ППВ вводиться у специфікаціїбетону для тунелів та інших сфер застосування, де вибухове відколювання може загрожувати життю.
Дослідження та вдосконалення цієї та інших зазначених характеристик підтверджує, що ППВ продовжує залишатися невід'ємною частиною бетонного будівництва.