Фибробетон композиционный материал, состоящий из матрицы. В данном случае это бетон мелкозернистый, крупнозернистый и наполнителя. В качестве наполнителя выступает фибра.

Вообще в чём прикол композиционных материалов. В том, что там у нас свойства входящих в эти материалы компонентов. Конкретно фибробетона, они не суммируются. А они умножаются. Получаются получается такой некоторые синергетический эффект.

Просто у нас итоговый материал он больше чем сумма свойства отдельных компонентов. Такая вот магия строительная. Если в железобетоне там и мухи отдельно и котлеты отдельно. Я сейчас говорю про арматуру и про фибробетон. Или для других композиционных материалов — там мы получаем такой вот некоторое умножение. И прирост свойств.

Что касается сталефибробетон — это вполне себе официальный материал. И на него даже есть свод правил. Раньше был свод правил СП52 104а 2006 года, которые так и назывался — сталефибробетон и конструкции.

Что удивительно, я когда готовился к этому сюжету — мне попался на глаза новый актуализированный свод правил. Вы сейчас увидите у меня на экране монитора СП360. Это свод правил 2017 года — конструкции сталефибробетона и правила проектирования. Я честно не сравнивал старые новые и особо его не изучал. Посмотрел только те главы, которые касаются подбора фибрового армирования, расчёта прочностных свойств.

Но в целом каких-то существенных отличий по сравнению с предыдущим сводом правил я не нашёл. И здесь хочется сделать одну небольшую ремарку. Стале фибробетон, то есть фибра для бетона идёт стальная.

Почему стальная фибра? Почему не какая-то там полипропиленовая или какая-то другая. На этот счет можете пересмотреть статью про композитную арматуру. Дело в том, что какая-то другая арматура не стальная — у неё низкой модуль упругости.

А всё-таки наполнитель и матрица в композиционных материалах они должны быть похожи друг на друга по свойствам. Поэтому всё-таки нормируется именно сталефибробетона, конструкции.

Сталефибробетон является конструкционным материалом. Всё остальное — это там уже в области каких-то разработок. И на свой страх и риск. Хотя справедливости ради стоит сказать, что какую-то другую фигуру — например полипропиленовую тоже применяют, но немножко в других местах.

Например, добавляют при растяжках. Там фибра уменьшает усадку во время твердения. За счёт этого меньше трещин. Она повышает вязкость. Также повышает ее ударную прочность. Но в целом эксплуатационные свойства становятся выше.

И вот это знаю наверняка, что даже есть такие разработки и фибру полипропиленовую добавляют именно в пенобетонные смеси. Полипропиленовый фибропенобетон он скажем так условно мягкий материал. Друг с другом коррелирует относительно неплохо. И там фибра добавляется тоже для уменьшения усадки. Усадка в пенобетоне — это не есть хорошо. У нас уменьшается выход готового продукта и его плотность соответственно получается выше.

Помимо этого, полипропиленовая фибра в пенобетоне она повышает там различные прочностные характеристики, на изгиб. Саморезы лучше держатся. Кому интересно, можете в интернете посмотреть информацию на этот счет. Я думаю без проблем вообще найдете.

В чём вообще прикол сталефибробетона. Раз мы начали про него говорить, это в первую очередь конструкционный материал, самодостаточный. То есть помимо обладания какими-то уникальными свойствами, о чём я расскажу чуть позже, этот материал обладает полноценной прочностью на сжатие, на растяжение. Если растяжение есть сжатие, то соответственные можем проектировать конструкции из сталефибробетона.

В прошлом в своде правил в этом я к сожалению, не нашёл. Может быть плохо искал там давалась такая небольшая классификация конструкции из фибробетона. Далее по умолчанию сталефибробетона они могут быть либо исключительно из фибрового армирования. То есть кроме фибры там ничего нету.

Как комбинировать комбинированное армированние? Вот так это на самом деле очень круто. Потому что вот и плиты перекрытия про которую я буду рассказывать в дальнейшем. Они как раз исключительно из фибрового армирования. Никакой арматуры там нету.

И сейчас я хочу показать тебе вот такую вот замечательную табличку. Это сравнительные характеристики, гистограмма свойства обычного бетона и стали фибробетона. Тут мы видим кавитационная стойкость, коррозионно термо морозостойкость, истираемость, трещиностойкость, ударная прочность.

И предел прочности при растяжении на самом деле наибольший интерес представляют. Да вот это вот последнее, наверное, последние два или три свойства. Ударная прочность — мы видим в 10 раз выше чем у бетона.

И могу сказать, что были научные разработки и были опыты. Из фибробетона делали оголовки забивных сваи. Как раз ориентируясь на вот эти вот два уникальных свойства и трещиностойкость.

Ударная прочность

Эти головки они позволяют забивать сваи с меньшим усилием на большую глубину. Потому, что голова сваи не рассыпается. Он прекрасно сопротивляется и ударным нагрузкам установкой. Которая сверху бьет на сваи. И он прекрасно сопротивляется абразивному воздействию грунта в которые погружаются данная свая.

Предел прочности при снижении 250%. На самом деле я бы здесь ну добавил 250 процентов. И выше потому, что прочность при растяжении фибробетона не только. Она там зависит от различного числа факторов. Вообще хочу немножко остановиться и более подробно рассказать от чего зависит прочность фибробетона. Именно на сжатие и растяжение.

Дело в том, что при определении расчетного сопротивления сталефибробетона на растяжение учитывается только как сила, которая у нас соосно с прилагаемой силой. С которой располагается в рабочем направлении.

Продемонстрирую на простом примере вот это. У нас элементы сталефибробетона, мы его растягиваем вот таким вот образом. Я его пытаюсь разорвать. Если у нас находится вот так, то она будет сопротивляться на растяжение.

Фибра, которая располагается поперёк растягивающей нагрузки. Фибра в другом направлении уже не будет участвовать в работе на растяжение. Поэтому она не учитывается в сжатии. Там всё совершенно наоборот. Учитывается только так фибра, которая у нас в нормали. Которая перпендикулярна прилагаемому, прилежащему усилию.

Наш кубик, я его пытаюсь сжать. Работать будет только та фибра, которая располагается у нас поперёк действия силы. Дело в том, что при сжатии образцы разрывает в поперечном направлении.

И как раз это тот случай, когда нас вот это вот фибра, которая располагается поперёк. Она будет препятствовать вот этому поперечному разрыву. Она будет учитываться при определении прочности при сжатии. Фибра, которая у нас параллельно нажимающей нагрузке.

Вообще для фибробетона — фибра на прочность, на сжатие не сильно влияет. В основном и его вклад именно в прочность при растяжении. И здесь вы видите, что в гистограмме тут нет сжатия. У нас есть только на растяжение. И вот эти ориентации фибры, они определяются коэффициентом ориентации. Которые собственно говоря и есть в своде правил.

Вот тут у меня в маткаде приведён такой вот страшный расчёт. Я его комментировать и показывать не буду. Потому, что видео с расчётами люди не смотрят. Там много непонятных цифр и хрен пойми вообще что-то такое. Тут вот приведена табличка коэффициентов в ориентации.

Если у нас фибра располагается условно в каком-то бесконечном объеме, в бесконечном пространстве. И опять возьму этот кубик Рубика. Коэффициент здесь самый низкий получается 0,5. Квадрат этого коэффициент 0,25.

Значит 25% фибры у нас будут участвовать в работе на растяжение. Независимо в каком направлении, потому что ну нас условно бесконечное пространство. Мы рассматриваем так сказать изотропность во всех направлениях.

Но если у нас фибра ориентирована вдоль растягивающих напряжений, то у нас тут практически единица. То есть 100% фибра включается в работу на растяжение.

На самом деле тоже были такие разработки, разные технологичные. С помощью магнитного поля ориентировать фибру, с помощью разных расчесок. Специальным образом укладывай фибру в бетонную смесь.

Но это всё осталось, повторюсь, на уровне разработок. Но гораздо интереснее вот этот вот промежуточный вариант. Когда у нас фибра и не в объеме и не 100 процентов ориентирована. Когда она у нас располагается в каком-то тонкостенном плоском элементе. Тогда у нас по плоскости растяжение будет выше, чем поперёк плоскости.

И здесь вот у нас как раз вот этот верхний правый угол. И тут коэффициент где-то 0,65 если в квадрат возведен. То мы получим примерно 0,4 в плоском элементе при длинной достаточно фибре.

У нас 40% волокна включается в работу на растяжение в условно бесконечном объеме 25%. И это тоже такой крайне важный вывод. Что тонкостенные плоские элементы, они более предпочтительны для тех или элементов — которые работают на растяжение при определении прочности сталефибробетона на растяжение.

И есть ещё один очень интересный момент, дело в том, что фибробетон при достижении может разрушаться по двум сценариям.

1 сценарий, когда фибра выдергивается из бетона. У нас недостаточно длина анкировки волокна в бетоне. Она просто выдёргается. Как вы понимаете это не очень хороший сценарий. Потому, что у нас неполностью используются прочность волокна.

А надо стремиться к второму варианту, когда у нас рвётся именно само волокно. В конце остается в бетоне, но наиболее скажем так приемлемый и рабочий вариант. И потому и по-другому можно определять прочность на растяжение.

При таком сценарий на это влияет много факторов. И какая фибра — прямая, волнистая, шероховатая либо гладкая. Все эти вещи они прописаны в своде правил. Как раз у меня приведена вот это вот формула, 1 часть.

Когда у нас недостаточно анкеровки, когда фибра выдергивается и вторая часть формулы – наоборот, когда с анкеровкой всё в порядке. Фибрилляция именно по волокну.

По поводу каких-то численных значений. Приведён пример, что фибры 1% по объёму. Длина фибры 60 мм в тонкостенном плоском элементе толщиной 3 см и шириной 60 мм. Бетон класса B15.

У нас получается расчётное сопротивление растяжению, то это величина — которая уже идёт в расчёте. Никаких понижающих коэффициентов здесь не будет. 1,4 мегапаскалей.

Если мы к примеру, возьмем 2% фибры и возьмём фибру по длине 80мм. То мы получим уже два с половиной мегапаскали реально получать прочность сталефибробетона на растяжение примерно от 1 до 5 мегапаскалей.

Это те значения, на которые стоит ориентироваться. И наверняка сейчас многие зададут вопрос. А сколько вообще фибры добавлять в бетон? Но примерно могу сказать, что фибры в бетон добавляется 0,5- 3% от объема. Если говорить человеческим языком стальной фибры на куб бетона просто. Объемное соотношение такое же используется в расчётах в железобетоне расход арматуры — он находится примерно в таком же диапазоне.

Примерно от 70 до 150 кг на кубометр бетона. В зависимости от того, какая конструкция, какая у неё несущая способность.

Сталефибробетонные плиты перекрытия

А теперь мы можем перейти к сталефибробетоным плитам перекрытия. Я проектировал чаши индивидуальных плавательных бассейнов. Железобетонные, из стале фибробетона, сравнивал их там по техническим показателям.

И там делали соответствующие выводы. Но ребята передо мной вдвоём делали дипломную работу по плитам перекрытия тонкостенным из сталефибробетона.

Какими вещами нужно занимались при внедрении сталефибробетона для изготовления различных строительных конструкций. И теперь собственно говоря сама плита. Вот здесь вы тоже видите испытания в живую.

Я лично видел вот такую вот плиту. К сожалению, при испытаниях я не присутствовал. Ширина плиты 60см. Высота, по-моему, 220мм. Такая же как у обычной пустотки. Длина здесь ориентировочно 3,5 метра.

Хотя в дипломной работе у них диапазон больше. Предельный пролет был стандартный — до 6 м по-моему. Это может быть даже больше по нагрузке. Я здесь примерно прикинул, порядка 1 т на квадратный метр. Для большинства там жилых и общественных зданий этого более чем достаточно.

Понятно, что там нагрузка при испытаниях реально нормативная будет поменьше. Но тем не менее этого достаточно. И здесь вот дальше ниже вы можете найти тонкостенную оболочку из фибробетона. Правда тут идёт товар с двумя ребрами. Толщина полки 2 см, толщина стенок 3 см.

Но здесь вот в плитах всё-таки визуально полка под толщей сантиметре 20, стенка 45 см. Я говорил, что в железобетоне и такой перевернутый тавр является не очень эффективным сечением.

Почему? Потому, что бетон в железобетонных конструкциях, его прочность на растяжение — она не учитывается. Поэтому весь вот бетон в перевернутом тавре в железобетонных конструкциях, он по сути без дела.

Фибрабетон, поскольку этот материал самодостаточная — в этих плитах нету регулярно арматуры в виде стержней. Только фибробетон. Нам надо по максимуму включить этот материал в работу на растяжение.

Поэтому здесь применяется вот такой вот тавр. Как раз для того, чтобы у нас фибробетон в полке по максимуму работал на растяжение.

Также на что хочу обратить внимание. Здесь тонкостенная полка и тонкостенная стенка. Как раз для того, чтобы ориентировалась по плоскости и получить больше сопротивление растяжению, чем скажем условно в бесконечном объеме.

А дальше вообще начинается высший пилотаж. В чём здесь основная фишка? У нас полка и стенка имеют разные параметры фибрового армирования. У нас полка работает в основном на растяжение. Там фибро армирование ориентирована на то, чтобы повысить сопротивление сталефибробетона растяжению стенки.

Вывоз строительного мусора и хлама, веток и снега в Харькове по ссылке.

Это уже не так важен и следующий прием — он состоит в том, что у нас полка имеет разные зоны фиброва армирования.

Центральная часть плиты где наибольший изгибающий момент там фибры больше. А по краям изгибающий момент меньше. Соответственно фибры меньше. Эпюра материалов сталефибробетона по максимуму приближенных к реальной эпюре изгибающих моментов.

Поэтому за счёт вот этих вот 3 вещей. За счёт тонкостенных элементов конструкции за счёт раздельного армирования полки и стенки. За счёт зонного армирования данная конструкция не оптимизируется до нельзя. Она очень легкая, она очень тонкая, она очень ажурная. И в тоже время обладает высокой несущей способностью.

По конструктиву он позволяет нам без проблем перекрывать различных жилые общественные здания. Между ребрами это пространство будет утепляться. Прокладываться какие-то утеплители. Сверху по лагам будет устраиваться пол.

К сожалению, фибробетон и остался любовью научных работ. И я сейчас даже не знаю делают или не делают. Ну вы сами видите, как дела с наукой обстоят. Поэтому всё это дело у нас заглохло. Но тем не менее я по крайней мере вам об этом рассказал.

И вы знаете что такое материал существует в природе и какие вещи из него можно делать кучу интересных вещей. И вы могли видеть вот такие вот вазы. Они по форме как раньше из грампластинок делали вот эти цветочные горшки. Нагревали их вот складывали. Вот тоже самое по такому же принципу изготовлена эти вазоны. Тонкостенные, вандала устойчивые. Ну можно их там долбить, пинать — с ними ничего не будет. В реально стоят вот такие вот вазы. Вы можете даже подойти поближе посмотреть. Оттуда торчит фибра.

Что я наверняка знаю по фибробетон и что применяется по сей день. Это различные покрытия из данного материала. Дороги различные, складские площадки как внутри, так и снаружи. Я лично видел даже проект пола в одном производственном здании именно из фибробетона. Арматуры там не было.

И видел вживую покрытие, которым порядка 10 лет и на улице. И прекрасно себя чувствуют. там нет никакого пыления, они не крошатся. Они прекрасно работают. У них высокое истираемость. Вот как раз соответствует стоит табличка. Единственное что-то покрытия которая на улице, там видно вот такая вот крапинка ржавая. То фибра, которая выходит на поверхность. Она, но немножко ржавеет. И на этом всё.

В плане различных покрытий фибробетон он выигрывает у традиционного железобетона. Потому, что в железобетоне навязать сетки, нагнуть пешки, гнуть лягушки. Всё это дело потом собрать вместе. Нужно огромное количество там денег и времени.

Все подготовительные работы. С фибро бетоном — привёз машину, вывалил, уплотнил, разровнял. Всё — покрытие готового. По эксплуатационным и по профессиональным свойствам ничуть не уступает железобетону. Проблема только в том, найти хорошего поставщика сталефибробетонной смеси.