Ініціативна тема “Удосканалення процесу віброекструзії фібробетонних виробів”

УДОСКАНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ФІБРОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

1 Підстава для проведення роботи

  • Підстава для проведення роботи – Науковий план кафедри.
  • Виконавець роботи: Інженерно-хімічний факультет НТУУ “КПІ”, кафедра машин та апаратів хімічних і нафтопереробних виробництв.

Пріоритетний напрям: Збереження навколишнього середовища та сталий розвиток.

Інноваційні напрямки: Удосконалення будівельних технологій, нові матеріали. Високотехнологічний розвиток промисловості: нові технології і фібробетонні вироби.

2.1 Мета: Метою НДР є дослідження закономірностей процесу віброекструзії при формуванні виробів, армованих фібрами.

Призначення:розроблення високоефективного процесу одержання фібробетонних виробів із заданими властивостями та обладнання для його здійснення.

Актуальність. Одним з напрямків зниження енергоємності і матеріалоємності є використання принципово нових конструкційних матеріалів, які перевищують за своїми властивостями застосовні в наш час.

Основними матеріалами сучасного будівництва є бетон і залізобетон. Бетон, поряд з незаперечними перевагами (високі міцність на стискання, атмосферостійкість, технологічність, низька вартість), має ряд істотних недоліків: низькі міцність на розтягання, ударна в’язкість, опір стиранню. Для поліпшення роботи бетону в зоні, яка розтягується, встановлюється металева арматура. Однак, у тонкостінних конструкціях це не завжди можна виконати через те, що для уникнення корозії арматури необхідно забезпечити належний захисний бетонний шар товщиною 20-30 мм.

Низька міцність бетону на розтяг приводить до ранньої появи тріщин у залізобетонних конструкціях і зниженню експлуатаційної надійності, а підвищення марки бетону від М100 до М600 дає збільшення міцності на розтяг тільки в три рази.

Дисперсне армування бетону є сучасним напрямком покращення практично всіх його основних фізико-механічних характеристик за рахунок залучання фібр у спільну роботу з бетоном при виникненні напружень.

Комерційне застосування армованих фібрами цементуючих матеріалів, за виключенням азбестоцементу, почалось у 60–х роках 20 століття.

Використання дисперсної арматури у ряді випадків дозволяє підвищити границю міцності матеріалу в умовах розтягу у 1,5 – 6 разів, при вигині – у 1,5 – 5 разів, при стиску – на 15 – 90 %, опір тріщиноутворенню – у 2 – 5 разів, ударну в’язкість – у 3–35 разів, опір стиранню – у 2–4 рази, морозостійкість – у 2–4 рази. Крім цього відзначене збільшення водонепроникності і опору вибуховому навантаженню. При армуванні неорганічними фібрами зростає вогнестійкість у 3–20 разів, відсутня схильність до гниття, пліснявіння, поразці шкідниками і композиція не розкладається при впливі радіації.

Наведені властивості фібробетону дозволяють його ефективно використовувати в якості покрить для автомобільних доріг, аеродромів і танкодромів, стінових панелей, плит покриття, підвісних стель, сферичних оболонок, панелей огородження, сходових маршів, повітроводів, облицьовувальних елементів будов, віконних рам, перемичок, підвіконь, підлог промислових будов, труб, оголовок забивних паль, корпусів суден, резервуарів для нафти, виробів для гідротехнічного і гідромеліоративного будівництва, шпал, сховищ вибухових речовин, банківських будов, печей і котлів, силосів для зберігання зерна, звукозахисних екранів.

Досвід практичного застосування показує, що використання фібробетону технічно і економічно доцільно у ряді конструкцій, особливо тонкостінних, за рахунок високої міцності композиції.

Заміна фібробетоном армоцементу або звичайного залізобетону дозволяє ліквідувати арматурні роботи, зменшити металоємність і матеріалоємність конструкцій.

Порівняно з азбестоцементними виробами аналогічні фібробетонні мають більш високу ударну в’язкість. Крім того, при цьому ліквідується обмеженість сировинних джерел і шкідлива дія азбесту на організм людини.

Значне зниження в’язкості матриці, при якому можливо здійснювати її армування будь-якими фібрами при знижених водоцементних відношеннях і без використання поверхнево – активних речовин можна досягти застосуванням віброекструзійного способу формування, розробленого в  НТУУ “КПІ”. Крім того віброекструзійний спосіб дає можливість орієнтувати фібри вздовж осі формування, тобто більш ефективно використовувати армуючі властивості фібр і виготовляти більш тонкостінні вироби порівняно з традиційною технологією.

Віброекструзійна технологія дозволяє:

– виготовляти полегшені порівняно з залізобетонними аналогами будівельні вироби з повною чи частковою заміною металевої арматури фібрами;

– орієнтувати фібри вздовж осі формування та у такий спосіб підвищити ефективність їх використання;

– здійснити ефективне змішання компонентів суміші;

– виключити грудкування чи руйнування фібр при змішуванні і формуванні;

– підвищити максимальну кількість ефективно використовуваних фібр у виробах,  відповідно, у 6 і 2 рази порівняно з традиційним формуванням і спеціально розробленим і застосовуваним за кордоном методом розпилення-усмоктування;

– підвищити щільність кінцевого продукту;

– переробляти композиції з низьким водоцементним відношенням;

– використовувати будь-який тип фібрової арматури, у тому числі і відходи виробництва;

– здійснити беззупинний процес виробництва.

Розроблення технологічних засад та обладнання для одержання фібробетонних виробів з вітчизняної сировини сприятиме вирішенню важливої народногосподарської задачі – економії металевої арматури і зменшенню маси виробів.

Розподіл швидкостей

Наукова цінність роботи полягає у:

  • обґрунтуванні фізичної та математичної моделей віброекструзії фібробетонних виробів із заданими властивостями з вітчизняної сировини;

удосконаленні способу віброекструзії фібробетонних виробів.