Актуальное

Норма прочности

Российский рынок сталефибробетона только начинает формироваться, в то время как в Европе эта технология применяется уже около 30 лет. При создании армированных конструкций строителям часто приходится сталкиваться с тем, что данные расчетов российских проектировщиков отличаются от рекомендаций зарубежных поставщиков фибры.

Перспективы российского рынка сталефибробетона, состояние и развитие нормативной базы фиброармирования промышленных полов стали темой обсуждения на страницах журнала «Промышленно-строительное обозрение».

Участники делового разговора:

Илья ВойлоковИлья Войлоков, исполнительный директор ООО «Экострой», доцент кафедры ТОЭС СПбГПУ;
Николай Жеба, ведущий инженер ООО «Топ Хаус Бетон».

– Каково сегодня состояние рынка фибры для армирования промышленных полов?

Илья Войлоков:
– Для изготовления промышленных полов в основном используются два типа фибры: стальная и полипропиленовая. Также для хаотичного армирования полов начали применять стеклянную, базальтовую и полиэфирную фибры.
Основными российскими игроками остались три производителя: «Курганстальмост», «Северсталь-метиз», «Магфибрострой». Одним из их преимуществ является то, что вся производимая ими продукция сертифицирована НИИЖБ и на них оформлены соответствующие РТМ. Также на нашем рынке работает «Элайс центр», производители из Челябинска, несколько импортеров из Украины и Белоруссии.
Индустриальный метод создания полов из сталефибробетона позволяет снизить материало- и трудоемкость строительства, объемы земляных работ, стоимость строительства. При этом повышаются качество, эксплуатационная надежность и увеличивается межремонтный ресурс конструкций пола.
В строительной практике европейских компаний миллионы квадратных метров фибробетонных индустриальных полов. Достаточно сказать, что в Германии более 50% промышленных полов выполняется из сталефибробетона. В той же Финляндии и Эстонии фиброармирование используется чаще, чем традиционное.

Николай Жеба:
– Можно сказать, что рынок сталефибробетона в нашей стране только начинает формироваться, в то время как в Европе эта технология применяется уже около 30 лет. Главное препятствие на пути развития рынка – консерватизм технических специалистов заказчиков и проектировщиков, в основе которого лежит отсутствие знаний. К счастью, ситуация начинает меняться с приходом зарубежных компаний, уже имеющих опыт работы с фиброй. Размещение в России производств западных поставщиков будет способствовать развитию этого рынка.

– Как проводится расчет конструкции и насколько он сложен?

Николай ЖебаНиколай Жеба:
– Традиционно при расчете конструкции пола используется метод Вестергаарда, основанный на теории упругости: толщина плиты должна с определенным запасом обеспечивать прочность бетона на изгиб, превышающую расчетную максимальную прочность для заданных нагрузок. Метод принципиально не показывает несущую способность плиты, армированной фиброй, поэтому вместо нее используется теория линий разрушения, принимающая во внимание такие факторы, как характер и место приложения нагрузок, соотношение размеров, тип, ориентацию и количество армирующих материалов.
В расчете задействованы следующие параметры: плотность и упругость основания, площадь, интенсивность и характер нагрузок, марка бетона и тип фибры. Он осуществляется по довольно сложным алгоритмам специальными программами, предлагающими в результате вариант оптимального соотношения толщины плиты и расхода фибры.

Илья Войлоков:
– Существующая российская нормативная база, регламентирующая фиброармирование промышленных полов, вполне соответствует современным требованиям рынка. Фактически все вопросы по количеству вводимой в бетон фибры и нагрузкам на плиту продекларированы в РТМ.
Первым нормативным документом в области проектирования конструкций из дисперсно-армированных бетонов явился СНиП 2.03.03-85 «Армоцементные конструкции», разработанный НИИЖБ и ЛенЗНИИЭП в 1984 г.
Поскольку сталефибробетон является разновидностью дисперсно-армированного бетона, то его основные расчетные и конструктивные предпосылки были положены в основу проектных положений, разработанных НИИЖБ в 1987 г., «Рекомендаций по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций», а позднее серии упомянутых РТМ.

– Как различаются российская и зарубежная нормативные базы в этой области?

Николай Жеба:
– В большинстве стран бетонные полы на упругом основании рассматриваются как второстепенные конструкции, поэтому методы расчета для них крайне редко регламентируются соответствующими стандартами. В России основными нормативными документами для полов являются «Рекомендации по расчету и технологии строительства фибробетонных слоев усиления цементобетонных покрытий аэродромов авиации ВС МО РФ, 2003», СНИП 2.03.13-88 «Полы» и СНИП 32-03-96 «Аэродромы». Основное отличие заключается в том, что отечественные нормы не допускают трещинообразования в фибробетоне, в то время как теория линий разрушения изучает несущую способность плиты пола после образования первых трещин.

Илья Войлоков:
– Российская и зарубежная нормативные базы в области использования фибры в качестве армирующего материала полов схожи.
Ранее накопленный опыт позволил НИИЖБ совместно с ЛенЗНИИЭП, МНИИТЭП, ЦНИИпромзданий, ООО «Фибробетон», Центральным банком РФ и другими организациями разработать ряд рекомендательных документов (ВСН 56-97, РТМ-17-01-2002, РТМ-17-02-2003, РТМ-17-03-2005, ВНП-001-01 Банка России), позволяющих проектировать и применять строительные конструкции из сталефибробетона и стеклофибробетона. Однако прямых норм уровня СНиПа и стандартов для фибробетонов до сегодняшнего дня не было.
В нашей стране исследования в области технологии и изучения свойств сталефибробетона начинались в НИИЖБ в середине 70-х гг. прошлого века. В то же время они проводились в ЛенЗНИИЭП, а позже и в ЛатНИИС.
На основе результатов исследований опытного производства и применения сталефибробетонных конструкций НИИЖБ, ЛенЗНИИЭП и ЦНИИП был в 1987 г. разработан первый нормативный документ в этой области – «Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций» (НИИЖБ, Москва, 1987) , ориентированный на применение тех видов стальной фибры, которые производились в то время в опытном порядке. Однако фибра была недостаточно высокого качества и выпускалась в малых объемах, так как для ее изготовления использовались отрезки стальных канатов или отходы стружки.

– С какими сложностями приходится сталкиваться проектировщикам и строителям при проектировании и устройстве фиброармированных полов?

Илья Войлоков:
– Сегодня все иностранные производители, такие как Dramix, TrefilArbed, Fibercon, в случае приобретения фибры клиентами предоставляют подробный расчет. Но проблема опять же в том, что эти полы не будут соответствовать российским стандартам. И производитель работ, и генподрядчик будут вести устройство полов и осуществлять армирование в определенном случае на свой страх и риск.

Николай Жеба:
– При проектировании плит с фиброй часто приходится сталкиваться с тем, что данные расчетов российских проектировщиков отличаются от рекомендаций зарубежного поставщика. Это связано с использованием различных методик, а также с отсутствием научной и нормативной баз для определения влияния тех или иных параметров фибры на качество промышленного пола. Для того чтобы преодолеть это разногласие, необходимо провести на базе одного из российских НИИ испытания фибробетонных и армобетонных плит и эмпирическим путем установить влияние разных типов фибры и арматуры на характеристики полов.
Пока что отсутствие подтвержденного влияния параметров фибры на несущую способность пола вносит сумятицу в ряды строителей и проектировщиков, позволяя недобросовестным подрядчикам манипулировать цифрами в ущерб качеству.
Приведем простой пример: расход фибры измеряется в килограммах на метр кубический, но другим важным показателем является отношение длины фибры к ее толщине. Так, в 1 кг фибры длиной 60 мм и диаметром 0,75 мм содержится 4600 фибр, что соответствует 276 метрам армирующего материала, в то время как фибр толщиной 0,9 мм – 3200, или 192 метра.
Таким образом, при использовании более дешевой фибры большего диаметра необходимо увеличить дозировку примерно на 50%, чтобы добиться тех же результатов, что практикуется, увы, не всеми строителями, убеждающими заказчиков в том, что они сэкономят их средства, предложив «полный аналог» импортной фибры.
Другой пример – это использование «магии цифр», когда заказчику предлагается за те же деньги внести в бетон не 15, а, скажем, 40 или 50 кг фибры. К сожалению, подобные случаи встречаются довольно часто и будут встречаться, пока не поднимется профессиональный уровень наших строителей.

– Как вы оцениваете перспективы использования фиброармирования в строительной практике России?

Николай Жеба:
– Расширение практики применения фибробетона в устройстве промышленных полов напрямую связано с переменами в образовательной сфере: изучение новых технологий и методик необходимо проводить в вузах, готовящих инженеров и проектировщиков. Нормативно-правовая база также должна оперативно обновляться, дабы не создавать препятствий для внедрения передовых материалов.
По оценкам строителей, около 90% всех полов в Европе устраивается с применением фибры, в России доля полов с фиброй не превышает и четверти. Мы полагаем, что наша строительная отрасль будет постепенно приближаться к европейскому уровню.

Илья Войлоков:
– 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 не только при изготовлении полов.
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.
Учитывая апробированность принятых в указанных документах научно-теоретических, конструктивных и технологических, в то же время практически проверенных предпосылок, они приняты за основу и в Своде правил СП 52-104-2006 с определенной модернизацией на базе накопленного опыта применения сталефибробетона.
СП 52-104-2006 содержит рекомендации по проектированию сталефибробетонных конструкций и обеспечивает их разработку в соответствии с основными требованиями СНиП 52-01-2003 по надежности и безопасности сооружений из сталефибробетона. Соблюдаются общие положения и требования этого нормативного документа.
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.
Основной целью разработки СП 52-104-2006 является создание узаконенной возможности применения сталефибробетона при проектировании новых и реконструкции существующих конструкций, зданий и сооружений с целью расширения его индустриального применения в строительстве и повышения экономичности строительства и эксплуатации сооружений.
Одновременно введение в действие этого свода правил позволит обеспечить применение качественных строительных материалов, в данном случае фибры, а также обеспечить нужный контроль, надежность и долговечность конструкций. Это обусловливается тем, что СП 52-104-2006 официально предусматривает применение только стальной фибры, указанной в нем, на которую распространяются принятые положения проектирования. На фибру других видов и выпускаемую по другим техническим условиям СП 52-104-2006 не распространяется.
Дальнейшим расширением нормативной базы применения сталефибробетона являются разрабатываемые НИИЖБ временные нормы и правила проектирования многофункциональных зданий и зданий-комплексов в г. Москве (МГСН 4.19) и временные рекомендации по технологии и организации строительства многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в г. Москве (МДС 12-23).
Указанные временные нормы впервые содержат положения о применении сталефибробетона в элементах и узлах конструкций каркаса и ограждения зданий.
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 проч.).
Сейчас применяется стальная фибра, не имеющая гарантийной технической документации, а также соответствующей документации на проектирование конструкций из фибробетона на ее основе.
В дальнейшем такую практику, наверное, придется исключить, особенно учитывая необходимость проектирования и широкого применения ответственных конструкций и сооружений из сталефибробетона с обеспеченной безопасностью, надежностью и долговечностью эксплуатации.
Такой подход является реализацией технической политики повышения качества проектирования и производства в строительной индустрии.

Подготовила Славяна Румянцева

Таблица сравнения характеристик
Характеристики Обычный бетон Сталефибробетон
Напряжения трещинообразования при изгибе, МПа 1,2-5,5 3,5-15,5
Прочность на растяжение при изгибе, МПа 2-5,5 5,5-26
Прочность при сжатии, МПа 21-35 35-120
Прочность на срез, МПа х10-5 2-3,5 2,5-5,5
Коэффициент температурного расширения, °С-1х10-6 9,9-10,8 10,4-11,1
Ударная прочность, см кг/см2 4,8 13,8
Индекс сопротивления истиранию 1 2
Индекс морозостойкости 1 1,9
Индекс усталостной прочности (предельные отношения) 0,5-0,55 0,8-0,95
Индекс сопротивления растрескиванию (по испытаниям на жаропрочность) 1 7

Другие материалы по теме