ЧАСТЬ 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ФИБРОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ.
2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
2.1.1. Настоящие нормы распространяются на технологии и методы изготовления фибробетонных конструкций на основе тяжелого (обычного), мелкозернистого (песчаного) бетонов и следующих видов фибры:
- стальной;
- из щелочестойкого стекловолокна;
- из обычного (алюмоборосиликатного) стекловолокна;
- из синтетических волокон.
2.1.2. Указаниями норм следует пользоваться при разработке и использовании технологий производства конструкций, изделий, отдельных элементов и деталей (далее по тексту - конструкции) с фибровым или комбинированным армированием.
Фибробетонные конструкции в зависимости от их армирования подразделяются на конструкции:
- с фибровым армированием - при их армировании только фибрами какого-либо вида, равномерно распределенными по объему (зоне) элемента;
- с комбинированным армированием - при их армировании фибрами, равномерно распределенными по объему (зоне) элемента, в сочетании со стержневой или проволочной арматурой (как в обычном железобетоне в соответствии со СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования" [37] и ГОСТ 27006 "Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия" [1]).
Фибровая, стержневая или проволочная арматура должна отвечать требованиям соответствующих ГОСТов и Технических условий, приведенных в приложении 2.1 настоящих норм.
2.1.3. К применению должны быть рекомендованы в первую очередь те технологические схемы, методы и оборудование для производства фибробетонных конструкций, при которых реализуется задача максимального использования прочностных свойств фибры и бетона-матрицы с целью достижения наибольшей прочности, плотности и долговечности материала и конструкций при наименьших трудозатратах и материалоемкости. В производстве фибробетонных конструкций предпочтение следует отдавать тем видам материалов и оборудования, которые позволяют повысить степень механизации и автоматизации технологии в заводских или построечных условиях.
2.1.4. При определении рациональных вариантов технологии и организации опытного (опытно-промышленного) производства фибробетонных конструкций следует руководствоваться указаниями раздела 2.3. настоящего документа с целью принятия оптимального решения исходя из конкретных условий производства, возможностей использования недефицитных, эффективных и дешевых исходных материалов и компонентов, а также применения апробированного отечественного или импортного оборудования.
2.1.5. Настоящими нормами производства фибробетонных конструкций предусматриваются следующие виды технологий, определяемые по названию основного технологического приема:
- набрызг ("спрей");
- предварительное перемешивание ("премиксинг") с последующим формованием смеси, осуществляемым виброуплотнением, радиальным роликовым формованием, роликовым прессованием, экструзией или иными апробированными методами.
2.1.6. При производстве фибробетонных конструкций должны соблюдаться требования СНиП III-4-93 "Техника безопасности в строительстве", а также требования, изложенные в разделе 2.6 настоящего документа.
2.2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ.
2.2.1. ВИДЫ ФИБРОБЕТОНОВ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ.
Указания настоящих норм распространяются на разработку и применение технологий производства конструкций из следующих видов фибробетона:
- стеклофибробетона;
- сталефибробетона;
- фибробетона на синтетической фибре.
Стеклофибробетон изготавливается из мелкозернистого бетона (бетон-матрица) и армирующих его отрезков стеклоровинга (фибр), равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей (зон). Совместность работы бетона и фибр обеспечивается за счет сцепления по их поверхности.
Сталефибробетон изготавливается из мелкозернистого бетона (или с добавлением крупного заполнителя) и армирующих его стальных фибр различного вида, равномерно распределенных по объему. Совместность работы бетона и стальных фибр обеспечивается за счет сцепления по их поверхности или путем устройства анкеров в виде утолщений или загибов на концах фибр.
Фибробетон на синтетической фибре изготавливается из: мелкозернистого бетона и армирующих его отрезков синтетических волокон (фибр), например, из полипропилена, равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей (зон). Совместность работы бетона и фибр обеспечивается за счет сцепления по их поверхности.
Разрабатываемые технологии и технологические приемы изготовления фибробетонных конструкций должны обеспечивать получение фибробетонов требуемых свойств, предусмотренных частью 1 настоящих норм (для стеклофибробетона), "Рекомендациями по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций" [48], а также проектно-технической документацией на конкретные виды конструкций. По показателям прочности при сжатии, морозостойкости и водонепроницаемости классы фибробетонов принимаются как для бетонов в соответствии с ГОСТ 25192, ГОСТ 26633, СНиП 2.03.01 и СТ СЭВ 3978.
Основные буквенные обозначения и используемая терминология приведены в 1 части настоящих ВСН.
2.2.2. МАТЕРИАЛЫ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ.
2.2.2.1. Мелкозернистый бетон, используемый для изготовления фибробетонов в соответствии с настоящими ВСН, должен отвечать требованиям ГОСТ 26633 и настоящих норм (часть 1, позиции 1.1, 1.1.14, 1.2.1, 1.2.2).
В случае использования для изготовления сталефибробетона крупного заполнителя, бетон-матрица должен отвечать требованиям ГОСТ 26633 и пп. 2.1-2.6 рекомендаций [48].
Кроме того, бетон-матрица должен отвечать специальным требованиям проектной документации на конструкцию в части максимальных или минимальных размеров крупного и мелкого заполнителя, а также вида применяемого вяжущего и химических добавок.
2.2.2.2. В качестве вяжущего для фибробетонов применяются различные виды цементов. Назначение конкретного вида цемента связано с видом используемой фибры, достижением наиболее рационального ее использования в фибробетоне и обеспечением максимальной прочности и долговечности фибробетонных конструкций.
Вяжущее для стеклофибробетона выбирается в соответствии с требованиями 1 части настоящих норм, цемент для сталефибробетона - согласно указаниям [48] (п.п. 6.1-6.5). Для фибробетонов на синтетической фибре вяжущие выбираются опытным путем и обосновываются в соответствующем порядке.
Цементы для фибробетонов должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов (Приложение 2.1).
2.2.2.3. Использование химических добавок в составе фибробетонных смесей рекомендуется для достижения определенных значений подвижности и удобоукладываемости смеси исходя из требований конкретного вида технологии. Выбор и применение химических добавок в бетон выполняется в соответствии с ГОСТ 24211 [17], а также указаниями п. 1.2.3 части 1 настоящих норм (для стеклофибробетона) и п.п. 6.15-6.17 Рекомендаций [48] (для сталефибробетона). Химические добавки должны отвечать требованиям соответствующих стандартов и технических условий (Приложение 2.1).
2.2.2.4. Заполнители для фибробетона (крупный, мелкий) принимаются с учетом вида и агрегатного состояния фибры, назначения и размеров конструкции, класса и марки бетона, типа используемой технологии и должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов [4, 5], а также настоящих норм (ч. 1, позиции 1.2.1, 1.2.2 - для стеклофибробетона и [48] - для сталефибробетона - п.п. 6.6, 6.7, 6.8.).
2.2.2.5. Стальная фибра должна приниматься к использованию в производстве в соответствии с указаниями [48] (п.п. 2.9-2.13) и отвечать требованиям соответствующих технических условий и стандартов.
Допускается применение других видов стальной фибры, не указанных в [48] (например, приведенных в п.п. 51, 52 Приложения 2.1 настоящих норм), при соответствующем обосновании и согласовании в установленном порядке с головной организацией (НИИЖБ).
2.2.2.6. Стеклянная фибра должна отвечать требованиям части 1 настоящих ВСН (п.п. 1.1.15, 1.1.16, 1.2.10-1.2.12) и соответствующих ТУ (Приложение 2.1 п.п. 46, 47).
2.2.2.7. Синтетическая фибра, имеющая ограниченный опыт применения, должна отвечать требованиям соответствующих технических условий и стандартов, которые приводятся в проектной документации на конструкцию или (и) в Технологических регламентах на их изготовление.
2.2.2.8. Стержневая и проволочная арматура, используемая при комбинированном армировании, назначается с учетом типа конструкций, наличия предварительного напряжения, условий возведения и эксплуатации конструкций. Стержневая, проволочная арматура и сталь для закладных деталей принимаются по соответствующим указаниям СНиП 2.03.01, а также согласно требованиям 1 части настоящих ВСН (для стеклофибробетона) и документа [48] (для сталефибробетона).
2.2.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.
2.2.3.1. Для производства фибробетонных конструкций может быть использовано как специальное отечественное или импортное технологическое оборудование, так и серийно выпускаемое отечественное оборудование, гарантирующее получение фибробетонных смесей с требуемыми свойствами и фибробетона с заданными проектными характеристиками.
При выборе технологического оборудования в соответствии с конкретными видами фибробетона и особенностями используемой технологии следует руководствоваться нижеследующими положениями.
2.2.3.2. В производстве стеклофибробетонных конструкций в зависимости от условий производства и вида используемой технологии может быть применено следующее технологическое оборудование.
А. В технологии "набрызга", реализуемой в заводских или построечных условиях (например, нанесение смеси на пневмоопалубку или набрызг гидроизоляционного покрытия), используется следующее смесительное, нагнетательное и напыляющее технологическое оборудование:
а) пневмоустановки или растворонасосы для подачи мелкозернистой смеси:
- растворонасосы СО-150, СО-152 (или аналоги);
- нагнетательные установки фирмы "Пауэр-Спрайз", например, типа PS 9000 А для ручного пневмонанесения, полуавтоматические и автоматические установки (например, траверсная пневмонапыляющая установка, работающая в автоматическом режиме); мобильная смесительно-нагнетательная установка PS 4000 М;
б) пистолеты-напылители стеклофибробетонной смеси совмещенные с рубящим устройством:
- марки РНП-40 (отечественного производства);
- конструкции ЦНИИОМТП (отечественного производства);
- концентрический пистолет-напылитель в комплекте с установкой PS 9000 А;
- конструкции НИИЖБ1;
1 Конструкция находится в стадии доработки.
- конструкции фирмы "НСТ";
в) смесители для приготовления мелкозернистой бетонной смеси:
- лопастные, например СБ-46;
- широкозахватные высокоскоростные импортные смесители, например, марок GRC-80, GRC-100 и др.
Б. В технологии, реализуемой "методом предварительного перемешивания", используется:
- серийное смесительное оборудование отечественного производства;
- спирально-вихревые смесители марок ССВ-0,01 и ССВ-0,3;
- прутково-шнековые смесители марок СПШ;
- импортные смесители предварительного перемешивания, например, марки "Экономи-2", "серии 100" в виде базового модуля.
Для нарезки и дозирования фибры используются специальные рубящие устройства, например, высокопроизводительное устройство многонитевой рубки стекловолокна фирмы "Пауэр Спрайз" или закрепляемые агрегаты в виде пистолетов. Конструкции таких устройств указаны в п. 2.2.3.2. (б).
Для виброуплотнения фибробетонных смесей, в том числе с пригрузом, вакуумированием, может быть использовано серийное технологическое оборудование, применяемое для изготовления обычных железобетонных конструкций.
2.2.3.3. Для производства сталефибробетонных конструкций в зависимости от вида и назначения изделий рекомендуются следующие виды технологий и технологического оборудования.
а) Для изготовления из сталефибробетона стеновых колец смотровых колодцев целесообразно использовать технологию роликового формования с применением отечественного серийного технологического оборудования, модернизируемого в опытном порядке (см. подраздел 2.3.5) с целью уменьшения толщины стеновых колец. (Приложение 2.3, п.п. 1-3).
б) Производство плоских и линейных изделий из сталефибробетона может выполняться по технологии роликового формования готовой сталефибробетонной смеси с использованием соответствующего оборудования (Приложение 2.3, п. 9; Приложение 2.1, п. 48).
в) Для устройства конструкций полов, покрытий терминалов, дебаркадеров и т.п. могут применяться литые сталефибробетонные смеси, укладываемые по освоенной в отечественной практике технологии.
2.2.3.4. Рабочие характеристики технологического оборудования, применяемого для производства фибробетонных конструкций приведены в разделе 2.3, а также в соответствующих технологических регламентах.
2.2.4. ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
2.2.4.1. На стадии разработки опытного (опытно-промышленного) производства фибробетонных конструкций с целью получения оптимальных результатов следует учитывать накопленный отечественный и зарубежный опыт производства и применения фибробетонных строительных конструкций различного назначения.
2.2.4.2. Опыт разработки, производства и применения в строительстве фибробетонных конструкций различных видов описан в соответствующей технической литературе (см. справочное приложение 2.4). Указанные документы содержат в том числе конкретные данные по конструкциям, составам фибробетонов и технологическому оборудованию.
2.2.4.3. Эффективные области применения фибрового армирования конструкций, основанные на опыте использования различных видов фибробетонов, представлены в виде схемы на рис. 2.1.
Рис. 2.1 Области эффективного использования различных видов волокон для фибрового армирования конструкций.
2.2.4.4. Диапазоны расхода материалов - составляющих фибробетонных смесей - приведены в табл. 2.1.
Конкретные составы фибробетонов назначаются с учетом свойств конструкций и технологии их производства на основе положений раздела 2.4 настоящих ВСН.
2.2.4.5. Справочные значения физико-механических характеристик стеклофибробетона приведены в табл. 2.2.
2.2.4.6. Фибробетонные конструкции рекомендуются к применению в тех случаях, когда наиболее эффективно могут быть использованы следующие их технические преимущества по сравнению с обычным железобетоном:
- повышенные показатели трещиностойкости, ударной прочности и вязкости, износостойкости, атмосферостойкости, морозостойкости;
- возможность использования более эффективных конструктивных решений в сравнении с обычным армированием, например, тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой или сетчатой распределительной и поперечной арматуры, тонкостенных конструкций со стержневой растянутой арматурой, не доводящейся до опоры и др.;
- снижение трудозатрат на арматурные работы, повышение степени механизации и автоматизации производства конструкций, например, в сборных и монолитных тонкостенных оболочках, складках, ребристых плитах покрытий и перекрытий, слоистых стеновых панелях, сборных колоннах, балках, сваях, монолитных днищах емкостных сооружений, несъемной опалубке, дорожных и аэродромных покрытиях, монолитных и сборных полах промышленных и общественных зданий, элементах отделки фасадов и др.;
- возможность применения новых, более производительных приемов формования армированных конструкций, например, пневмонабрызг, метод погиба свежеотформованных листовых изделий, роликовое формование, экструзия и др.
Таблица 2.1.
Основные технические характеристики материалов для производства фибробетонных конструкций и изделий
№
|
Виды технологий
|
Рекомендуемый диапазон расхода материалов, кг/м3
|
Рекомендуемые размеры, мм
|
Примечания
|
фибры
|
заполнителя
|
фибра
|
цемент
|
мелк. зап.
|
круп. зап.
|
диаметр
|
длина
|
мелк.
|
крупн.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
Для стеклофибробетона:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускаются отклонения от настоящих параметров при обосновании и в соответствии с технологическим регламентом или техническими условиями на конкретное фибробетонное изделие
|
1
|
Набрызг:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- на жесткие формы;
|
30-80
|
900-1200
|
-
|
-
|
0,01-0,02
|
20-40
|
1,0-2,0
|
-
|
- на надувную опалубку;
|
40-100
|
800-1200
|
-
|
-
|
0,01-0,02
|
30-40
|
1,5-2,0
|
-
|
- гидроизоляционных покрытий
|
40-60
|
800-1200
|
-
|
-
|
0,01-0,02
|
10-20
|
1,0-1,5
|
-
|
2
|
Предварительное перемешивание:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- в смесителях типа ССВ;
|
30-60
|
600-1000
|
-
|
-
|
0,01-0,02
|
20-60
|
1,5-2,5
|
-
|
- в смесителях типа СПШ с прутково-шнековыми укладчиками
|
40-80
|
600-1000
|
-
|
-
|
0,01-0,02
|
20-80
|
1,5-2,5
|
|
Для сталефибробетона:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Предварительное перемешивание
|
40-120
|
450-600
|
-
|
600-1100
|
0,4-1,0
|
20-80
|
2,0-2,5
|
3-20
|
|
2
|
Набрызг
|
60-100
|
500-600
|
-
|
200-400
|
0,2-0,5
|
20-40
|
1,5-2,5
|
3-10
|
|
3
|
Литые смеси
|
40-120
|
400-700
|
-
|
300-600
|
0,2-0,6
|
20-30
|
1,5-2,5
|
3-20
|
|
Примечание: Для фибры из стекловолокна приведены значения диаметров элементарных нитей
Таблица 2.2.
Свойства стеклофибробетона в марочном возрасте.
Характеристика
|
Пределы значений
|
1.
|
Плотность (сухая)
|
105-140 (pcf)
|
1700¸2250 кг/м3
|
2.
|
Ударная вязкость (по Шар пи)
|
60-140 (in·lb/in2)
|
1,10-2,5 кг×мм/мм2
|
3.
|
Прочность при сжатии (edgewise)
|
7000-12000 (psi)
|
49,0¸84,0 МПа
|
4.
|
Предел прочности на растяжение при изгибе (EFU)
|
3000-4600 (psi)
|
21,0¸32,2 МПа
|
5.
|
Модуль упругости
|
(1,5¸3,2)×106 (psi)
|
1,0-2,5×104 МПа
|
6.
|
Прочность на осевое растяжение:
|
|
|
- условный предел упругости (ETY)
|
400¸1000 (psi)
|
2,8¸7,0 МПа
|
- предел прочности (ETU)
|
1000¸1600 (psi)
|
7,0¸11,2 МПа
|
7.
|
Удлинение при разрушении
|
0,6¸1,2 %
|
(600¸1200)×10-5
|
8.
|
Сопротивление срезу:
|
|
|
- между слоями
|
500¸800 (psi)
|
3,5¸5,4 МПа
|
- поперек слоев
|
1000¸1600 (psi)
|
7,0¸10,2 МПа
|
9.
|
Коэффициент температурного расширения при t° = 77¸115F
|
4¸7·106 (in/in/desF)
|
8·10-6¸12·10-6 1/град
|
10.
|
Теплопроводность
|
3,5¸7,0 (Btu/in/hr/ft2/degF)
|
|
11.
|
Водопоглощение по весу
|
11¸16 %
|
|
12.
|
Водонепроницаемость по ГОСТ 12730
|
W6¸W20
|
|
13.
|
Морозостойкость по ГОСТ 10060
|
F150¸F300
|
|
14.
|
Огнестойкость
|
выше огнестойкости бетона
|
15.
|
Сгораемость
|
несгораемый материал; скорость распространения огня - 0.
|
|
