Основной задачей фиброармирования бетона является повышение сопротивления материала растяжению.

Для изготовления промышленных полов в основном используется два типа фибры: стальная и полипропиленовая. Также для хаотичного армирования полов начали применять стеклянную, базальтовую и полиэфирную фибры.

По оценкам строителей, около 90 % всех полов в Европе устраивается с применением фибры, в России доля полов с фиброй не превышает и четверти.

Важным свойством сталефибробетона является повышенная трещиностойкость и ударная вязкость. Это позволяет использовать его для производства достаточно тонких слоев покрытий усиления.

Перспективы развития фиброармирования промышленных полов в нашей стране велики. Разработанный НИИЖБ свод правил СП-52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции» является следующим этапом в развитии норм проектирования железобетонных конструкций и расширении сферы и объемов строительства из сталефибробетона.

Его содержание и построение аналогично уже существующим СП 52-101-2003 и СП 52-102-2004. При этом содержание разделов и проектные положения учитывают специфику свойств и работы сталефибробетона в конструкциях.

К особенностям расчета сталефибробетонных конструкций в отличие от положений СП 52-101-2003 и СП 52-102-2004 относится расчет элементов по трещиностойкости и деформативности, составленный на основе и аналогично положениям СНиП 2 03.03–85.

Нормы МДС 12–23 (по технологии) содержат конкретные указания по оптимальной технологии заводского изготовления и применения сталефибробетона (в том числе по составам, режимам укладки и уплотнения и пр.). [47]

Итальянская компания «Durocem» одна из первых использует в своих упрочнителях микрофибру, обеспечивающую удобство монтажа напольного покрытия.

Компания при работе с упрочнителями решила вопрос сочетания высоких механических показателей истираемости и прочности, а также удобства укладывания топпинга. Это материал требует высокой квалификации рабочих, специализированного качественного оборудования, строгого соблюдения технологии производства работ.

Существует большое количество факторов, влияющих на конечный результат. Один из важнейших параметров — удобство укладывания — зависит от времени нанесения топпинга и входящих в его состав наполнителей. Чем больше фракция наполнителя, тем больше износостойкость покрытия и тем сложнее обрабатывать поверхность.

Топпинги «Durocem» содержат смесь минеральных наполнителей, корунд, сплав нержавеющих металлов, а также микрофибру, облегчающую работы по монтажу покрытия. Кроме того, микрофибра позволяет обезопасить финишное покрытие от «эффекта фаянса» — мелких трещин, возникающих при усадке бетонного основания вследствие естественного процесса гидратации, с которыми строители часто сталкиваются при обработке полов топпингом.

Одним из самых высоких в Европе и России показателей по удобству монтажа обладает DUROMETAL. Сочетание износостойкости и удобоукладываемости этого материала достигается за счет гранулометрического состава фракций наполнителя на основе сплавов металлов.

Наиболее высокими показателями износостойкости в линейке продукции «Durosem» обладают такие материалы, как DUROTOP и DUROMETAL. Эти топпинги рассчитаны на работу при экстремальных нагрузках, отличаются высокими ударопрочностью и износостойкостью. и DUROMETAL выдерживают давление в размере 100 МПа и 110–114 МПа соответственно, т. е. сверхнагрузки более 1 т/см2. [46]

Фирма «BAUTECH®» для упрочнения слоя износа использует армирование бетона стальными и полипропиленовыми волокнами. Благодаря равномерному распределению стальных волокон BAUMIX по всей толщине бетона, он превращается в эластичнопластичный материал, повышается устойчивость к статическим и динамическим нагрузкам, повышается трещиностойкость на изгиб, ударопрочность.® — полипропиленовое волокно для армирования бетона. Исключает возникновение усадочных трещин при гидрации цемента, улучшает прочностные характеристики, повышает водонепроницаемость и морозостойкость, уменьшает свободную усадку, замедляет карбонизацию.

Производство покрытий промышленных полов с применением слоя износа из сталефибробетона включает приготовление, транспортирование, укладку и распределение в покрытии бетонной и сталефибробетонной смесей, обработку смеси, уход за уложенным бетоном и выдерживание до набора распалубочной прочности. Каждый из указанных технологических процессов имеет свои особенности, которые влияют на качество покрытия.

Сталефибробетонные смеси отличаются от обычных бетонных смесей не только наличием в их составе стальной фибры, но и требуют при приготовлении смесей оценки следующих критериев:

□ количество стальной фибры;

□ сцепление и анкеровка стальной фибры с бетоном;

□ равномерное распределение стальной фибры по всему объему матрицы;

□ однородность сталефибробетонной смеси.

Выполнение перечисленных условий приводит к проведению различных по содержанию и сложности технологических мероприятий.

Стальная фибра для дисперсно-армированного бетона изготавливается различными способами: путем рубки проволоки, резки стальных листов, фрезерования стальных заготовок (слябов), извлечения из расплава, утилизации отработанных стальных канатов. Фибры могут иметь различные поперечные сечения: круглое, овальное, прямоугольное, треугольное и т. п., и быть различной длины.

Диаметр проволоки или размер поперечного сечения фибры, как правило, не превышает 0,3–2,0 мм. Длина фибры колеблется в более широких пределах и назначается исходя из отношения l/d (l — длина, d — диаметр или наибольший линейный размер сечения).

Экспериментально установлено, что отношение l/d для дисперсно-армированного бетона, по условиям его изготовления, не должно превышать 100.

Количество фибровой арматуры с отношением l/d < 100, которое можно ввести в бетонную смесь, не превышает 2–3 % по объему (160–240 кг/м3). Наиболее употребительный расход фибры 1,0–1,5 % по объему (80—120 кг/м3).

Качественное получение фиброармированной бетонной смеси будет достигнуто при условии обеспечения равномерной и постепенной подачи фибры в бетоносмеситель и во время перемешивания компонентов сталефибробетонной смеси в течение первых 2 минут после подачи фибры. Увеличение времени перемешивания сверх оптимального отрицательно влияет на свойства сталефибробетона.

При наиболее рациональных расходах фибры (80—120 кг/м3 бетона) и отношении ее длины к диаметру до 100 при перемешивании этой фибры в бетонной матрице образуются комки или, как их называют, «ежи» диаметром до 10 см. Очевидно, что такие образования не дают возможность получить фибробетон с однородными по всему объему свойствами. Кроме того, на определенный объем бетона должен дозироваться и определенный вес фибры. Иначе говоря, при приготовлении товарного фибробетона в технологическом процессе возникают две дополнительные операции: дозировка фибры и способ ее введения в смесь, который исключал бы комкование.

Дозировка фибры может осуществляться либо с помощью дозатора, фиксирующего вес фибры на 1 замес, либо посредством небольшой компактной тары с фиксированным весом фибры (например, 10–20 кг).

Введение фибры в бетонную смесь может осуществляться несколькими способами.

□ Сначала в смесителе перемешивают песок с крупным заполнителем, затем постепенно вводят требуемое количество фибры, продолжая перемешивание. После этого в смеситель вводят цемент и воду затворения и снова перемешивают смесь до равномерного распределения всех компонентов.

□ Вначале приготавливают бетонную смесь, затем в нее постепенно вводят фибру, продолжая перемешивание до ее равномерного распределения в смеси.

□ Фибра вводится в готовую бетонную смесь в процессе ее укладки в форму (равномерно по объему или послойно в зависимости от способа укладки и вида конструкции).

Поскольку комки, или «ежи», образуются и до введения фибры в смесь, разработаны специальные устройства — диспергаторы, которые разбивают уже образовавшиеся «ежи» и обеспечивают постепенное введение фибры в бетонную смесь. Диспергаторы разработаны в различных конструктивных вариантах. Наиболее известный из них — «беличье колесо». Это барабан, расположенный над смесителем, в который помещается навеска фибры. Вращаясь, барабан обеспечивает равномерное поступление фибры в смеситель за счет центробежной силы. Имеются и другие конструкции диспергаторов, например, в виде вибросита или комбинации «беличьего колеса» с эжекторным устройством и т. п.

Существуют и другие способы избежать образования «ежей» при введении фибры. Так, бельгийская фирма «Бекарт» склеивает фибру в специальные пакеты с помощью водорастворимого клея. Попадая в бетоносмеситель, пакеты рассыпаются на отдельные фибры (клей растворяется в воде), и они равномерно распределяются по объему смеси.

Фибра, изготавливаемая в Кургане по немецкой технологии «Харекс», получаемая из слябов путем фрезерования, благодаря своей форме (пластинка с деформированными концами) практически не образует «ежей» и не требует каких-либо приспособлений типа диспергаторов для ее введения в бетонную смесь.

ЗАО «Курганстальмост» производит фрезерованную фибру с 1994 года. Фибра выпускается по ТУ 0882-193-46854090-2005, разработанным ГУП «НИИЖБ», и широко используется в России и за рубежом.

Завод выпускает фибру треугольного сечения с зацепами длиной до 2 мм на ее концах. Две поверхности сечения из трех — шероховатые, а сама фибра имеет скручивание по продольной оси. У фибры синеватый оттенок, это окисный слой, образующийся как следствие высокой температуры резки металла. Он активно препятствует образованию и развитию коррозии в процессе хранения фибры, ее транспортировки и эксплуатации в бетоне.

Фрезерованная фибра, в отличие от иных видов фибр (проволочной или резаной из листа), равномерно перемешивается в бетонной массе и не образует комков. Поверхность сцепления фрезерованной фибры с бетоном в 4 раза больше поверхности сцепления фибры круглого или квадратного сечения. А окисный слой фибры и высокая трещиностойкость сталефибробетона сводят к минимуму воздействия внешней среды.

Практика устройства покрытий на объектах позволила определить, что в технологии производства слоистых покрытий наиболее важной задачей является достижение максимальной плотности укладки слоев и их прочное сцепление. Для устройства слоев износа из сталефибробетона рекомендуется следующий способ укладки:

. Приготовление сталефибробетонной и бетонной смесей.

. Транспортирование сталефибробетонной и бетонной смесей на место устройства покрытия.

. Установка направляющих на всю высоту бетонирования конструкции покрытия.

. Послойная укладка соответственно бетонной и сталефибробетонной смесей по высоте неуплотненных слоев.

. Одновременное уплотнение всех слоев покрытия.

. Отделка поверхности покрытия шлифовальными машинами и уход за бетоном путем обработки поверхности отвердительным составом, образующим защитную пленку на всей поверхности.

. Нарезка деформационных швов.

Применение технологии производства промышленных полов со слоем износа из сталефибробетона позволило обеспечить повышение физико-механических свойств покрытий по сравнению с традиционными способами, а именно прочность при растяжении, при изгибе в 1,5 раза, истираемость покрытий в 1,2 раза. Высокие физико-механические свойства слоя износа обеспечивают значительный период эксплуатации и повышают долговечность покрытий. [16, 48, 49, 50]