Опыт и перспективы применения сталефибробетона

В статье показаны преимущества физико-механических свойств сталефибробетона при применении его в качестве гидроизолирующих слоев на мостах и путепроводах. Кратко изложены методы, которым следовала фирма по реализации этих преимуществ, начиная от теоретических и лабораторных исследований до практического применения сталефибробетона при устройстве гидроизолирующего слоя проезжей части Копейского путепровода (г. Челябинск), с научным сопровождением производства работ.

Сталефибробетон (в дальнейшем, для краткости СФБ) является композитным материалом, в котором в бетонную матрицу специально подобранного состава вводится определенное количество стального волокна (фибры), у которых приведенный поперечный диаметр сечения колеблется от 0,1 до 1,2 мм, а длина от 5 до 120 мм (в отдельных случаях и диаметр, и длина могут быть больше или меньше указанных). Это позволяет сократить расход арматуры в железобетонных конструкциях или исключить ее полностью.
Фибра может быть изготовлена из проволоки путем фрезерования из сляба, листа, распыления из расплава и т.д. Введение стальных волокон в бетон в количестве от 40 до 160 кг на 1м3 повышает: прочность на растяжение при изгибе до 2-3 раз, на сжатие до 10-50%, на осевое растяжение до 10-40%, ударную прочность в 8-12 раз, сопротивление истираемости до 2 раз.

Особенно ценным свойством СФБ является его повышенная (в 2-3 раза) трещиностойкостъ.

Все это делает СФБ весьма привлекательным для применения его в дорожных одеждах при строительстве и ремонте дорог, мостов; аэродромных покрытий и т.д. Высокая трещиностойкость и водонепроницаемость определяют применение СФБ при устройстве плотин, дамб, волноломов, причалов и т.д.

Главная причина недостаточного применения СФБ в строительной практике, на наш взгляд, кроется в недостаточном осознании заказчиками и проектными организациями возможностей и преимуществ применения СФБ в указанных областях, в отсутствии нормативной документации, в отсутствии целенаправленной, последовательной, с научным обоснованием на каждом этапе работы по опытному применению СФБ на конкретных объектах.

Мы попытались, следуя этому принципу, провести работу по внедрению СФБ в качестве гидроизолирующего слоя на мостах и путепроводах. При этом использовали разработанный и выпускаемый нами по ТУ 1276-002-51484465-2002 (производство ООО «НПК «ВОЛВЕК», сертификат соответствия № РОСС КII МР02 Н00995) тип фибры с повышенными анкерующими свойствами, которая при сравнительных испытаниях показала, что СФБ на ее основе имеет более высокие прочностные характеристики, чем при применении других типов стального волокна, включая зарубежные аналоги.

Пробное применение СФБ и анализ состояния конструкций в течение 1998-2001 гг. в пешеходных дорожках, полосах безопасности, блоках ограждений проезжей части мостов показало, что наряду с резким сокращением сроков выполнения работ, значительно повышается эксплуатационная надежность конструкций при снижении стоимости работ.

Наряду с отработкой технологии качественного приготовления СФБ в миксерах, в бетономешалке гравитационного типа в мостоотряде № 16 ЗАО «Уралмостострой», наша фирма в 1999-2001 гг. провела следующие работы с привлечением ученых на договорной основе:- устройство гидроизолирующего слоя из СФБ с фиброй повышенной анкеруемости по ТУ 1276-002-51484465-2002 до 30-40% по сравнению с типовой конструкцией.

Имеется положительный опыт применения СФБ при ремонте ограждающих блоков проезжей части, на основе чего МУП «Челябметротранспроект» предложил мостоотряду № 16 освоить производство ограждающих блоков полностью из СФБ, что даст резкое снижение потребления стержневой арматуры, снижение трудоемкости изготовления и наряду с этим повышенную эксплуатационную надежность блоков ограждения, отказ от цементобе-тонньгх полос безопасности за счет изменения конструкции крепления ограждающих блоков по сравнению с т.п. сер. 3.503.1-81.

Приведенные выше выводы и изучение зарубежного опыта (США, Япония и др.) позволили нам совместно с ГУП ПИИ «Челябдорпроект» предложить использование СФБ на автодорогах:

1. При строительстве автомобильной дороги Челябинск
-Харлуши:

уменьшить толщину сталефибробетонного основа
ния дороги до 13 см при проектной толщине цементобе-
тонного 20 см (экономия по сравнению с проектом 8,25%);
вместо бетона МЗОО толщиной 20 см уложить слой
бетона М150 - 15 см, затем слой СФБ - 5 см (экономия
13,4% по сравнению с проектом);
основание из СФБ толщиной 5 см на щебеночном основании 
(экономия по сравнению с проектом 28,5%).

Стоимость во всех вариантах подсчитана без учета трудоемкости приготовления СФБ, так как это зависит от технологии подрядчика. В обоих случаях оставить покрытие асфальтобетоном сверху в традиционном Кроме этого, сравнительный анализ стоимости (в ценах 1984 г.) производства работ позволяет говорить о снижении затрат на устройство гидроизолирующего слоя из СФБ с фиброй повышенной анкеруемости по ТУ 1276-002-51484465-2002 до 30-40% по сравнению с типовой конструкцией.

Имеется положительный опыт применения СФБ при ремонте ограждающих блоков проезжей части, на основе чего МУП «Челябметротранспроект» предложил мостоотряду № 16 освоить производство ограждающих блоков полностью из СФБ, что даст резкое снижение потребления стержневой арматуры, снижение трудоемкости изготовления и наряду с этим повышенную эксплуатационную надежность блоков ограждения, отказ от цементобе-тонньгх полос безопасности за счет изменения конструкции крепления ограждающих блоков по сравнению с т.п. сер. 3.503.1-81.

Приведенные выше выводы и изучение зарубежного опыта (США, Япония и др.) позволили нам совместно с ГУП ПИИ «Челябдорпроект» предложить использование СФБ на автодорогах:

1.При строительстве автомобильной дороги Челябинск-Харлуши:
уменьшить толщину сталефибробетонного основа
ния дороги до 13 см при проектной толщине цементобе-
тонного 20 см (экономия по сравнению с проектом 8,25%);
вместо бетона МЗОО толщиной 20 см уложить слой
бетона М150 - 15 см, затем слой СФБ - 5 см (экономия
13,4% по сравнению с проектом);

основание из СФБ толщиной 5 см на щебеночном основании
(экономия по сравнению с проектом 28,5%).

Стоимость во всех вариантах подсчитана без учета трудоемкости приготовления СФБ, так как это зависит от технологии подрядчика. В обоих случаях оставить покрытие асфальтобетоном сверху в традиционном варианте.

2.При ремонте: по фрезерованному покрытию дороги положить слой сталефибробетона толщиной 5 см с поверхностной обработкой черным щебнем (экономия по сравнению с проектом 30%);
по очищенному от пыли и мусора подлежащего ремонту покрытию положить слой СФБ минимальной толщиной 5 см, затем уложить слой 5 см асфальтобетона (на 1000 м2 перерасход 2058 руб.).Данные варианты предложены исходя из анализа зарубежного опыта ремонта и строительства автодорог. При этом сохраняются, как минимум, эксплуатационные характеристики дорог (при строительстве), а при ремонте - радикальный рост эксплуатационной надежности и несущей способности дороги. Поэтому МУП «Управление благоустройства г. Челябинска» после рассмотрения предлагаемых вариантов решило применить их в сезон 2003 г. при наличии финансирования. 
Целесообразным было бы выделение Росавтодором целевого финансирования данной темы по г. Челябинску для проведения опытных работ по ремонту и строительству автодорог в сезон 2003 г.Сейчас на рассмотрении в Росавтодоре находится тема НИОКРа по применению СФБ на мостах, путепроводах и автодорогах, предложенная МАДИ совместно с нашей фирмой. Выполнение данной работы даст возможность разработать рекомендации по применению СФБ, технологии его приготовления,откроет дорогу для разработки нормативных документов в этом вопросе, основанных на практическом опыте работ отечественных строителей, Рецензент канд. техн. наук Л.А. Феднер (МАДИ-ГТУ).

Директор ООО «НПК «ВОЛВЕК» Ф.И. ВОСТРЕЦОВ (Челябинск)