Technologie et applications de fabrication du béton de verre. Comment le verre brisé peut-il être utilisé dans la vie humaine et l'économie nationale ? Comment utiliser du verre brisé dans la construction
Le verre sur commande est un matériau indispensable dans la production de plats, de matériaux de construction, de meubles et d'objets d'intérieur. Cependant, le verre a un gros inconvénient : il est très fragile et s'effrite facilement. Les gros et petits fragments ont des arêtes vives faciles à couper. Une fois à l'intérieur du corps humain, les fragments de verre peuvent provoquer des saignements et la poussière de verre qui se dépose dans les poumons y reste pour toujours et entraîne des maladies graves. En raison du grand danger pour la santé humaine, l'élimination des fragments de verre présente certaines difficultés.
Le verre ne se décompose pratiquement pas dans des conditions naturelles, car le composant principal de sa fabrication est le sable.
Que peut-on faire avec du verre brisé et comment peut-on l'éliminer ou le recycler correctement sans nuire à l'environnement ?
Si les volumes de verre brisé sont petits et que vous avez un potentiel créatif, vous pouvez utiliser des fragments pour décorer l'intérieur. Les éclats de verre plat conviennent à la réalisation de vitraux. Pour leur coloration, vous pouvez utiliser des peintures vitrail ou un film adhésif coloré. À partir de petits fragments, vous pouvez créer une mosaïque et en décorer un vase ou un pot de fleurs. Dans le même temps, il ne faut pas oublier les précautions de sécurité lorsque l'on travaille avec du verre.
L'utilisation de verre brisé pour décorer le jardin sous forme de bordures en mosaïque n'est pas recommandée, car le verre peut éventuellement s'effriter de la base de collage et tomber dans le sol. Certains conseillent également d'enterrer des éclats de verre autour du périmètre d'un jardin ou de les utiliser comme matériau de remplissage lors de la construction des fondations d'une maison, car c'est un moyen efficace de contrôler les taupes et les rats. Mais ces façons d'utiliser le verre brisé comportent également une menace potentielle sérieuse pour les humains.
La meilleure façon d'utiliser le verre brisé dans la construction est de le broyer et de l'ajouter au mortier de ciment. Les fragments de verre à broyer peuvent être chargés dans une bétonnière en ajoutant de l'eau, du sable et du gravier. Cette méthode de traitement du calcin permet de produire de petits copeaux de verre aux bords arrondis, qui serviront d'excellente isolation thermique lors de la construction de la fondation, et augmenteront également la résistance du béton. Les copeaux de verre transformés peuvent être une alternative au sable et au gravier.
La même méthode de traitement du verre brisé dans une bétonnière convient également pour obtenir le soi-disant verre de mer. Sous sa forme naturelle, ce verre se trouve sur les côtes maritimes. Il a de bonnes propriétés décoratives et des bords lisses sur toute la surface. Cela permet une large utilisation du "verre de mer" pour la fabrication de bijoux et de mosaïques de tout type.
Si les volumes de calcin sont importants (généralement dans la construction et dans la production de structures de fenêtres), il est préférable de remettre les fragments de verre aux marchands de calcin. Les entreprises qui rachètent le verre cassé le revendent ensuite aux verreries.
Le verre personnalisé peut être recyclé à 100 %, ce qui permet d'économiser les ressources naturelles. Le verre recyclé peut remplacer jusqu'à 95 % des matières premières dans l'industrie du verre. Chaque tonne de verre recyclé permet d'économiser un peu moins d'une tonne de matières naturelles entrant dans sa fabrication. Les coûts énergétiques de la production de verre brut sont réduits de 2 à 3 % pour chaque 10 % de calcin dans la recette du matériau. Dans le même temps, le verre recyclé est une matière première beaucoup moins chère que les composants naturels. Ainsi, le recyclage du verre est un procédé très respectueux de l'environnement.
Une autre option pour utiliser le verre brisé en gros volumes est la fabrication de carreaux de verre. Les fragments de verre sont broyés dans un broyeur, mélangés avec des colorants et de la résine polyester, puis versés dans des moules spéciaux de différentes tailles et textures. Lors du coulage du verre, un vide est créé pour éliminer les bulles d'air dans le carreau fini. Les carreaux de parement obtenus peuvent être utilisés pour la finition des cuisines, des salles de bains et même des façades extérieures des maisons. Cette technologie de fabrication de carreaux de verre est une bonne idée pour les petites et moyennes entreprises, car le coût des matières premières et des équipements est faible et le coût de ses homologues importés est assez élevé.
Si vous appliquez la créativité de chaque personne, le verre brisé est un matériau indispensable dans toutes sortes de produits d'art populaire, allant des matériaux de construction, où le verre brisé peut être ajouté au béton pour une plus grande résistance, ils peuvent également être ajoutés à toutes sortes de panneaux, béton de ciment, et peut également être utilisé lors de la décoration de façades, avec toutes sortes de produits décoratifs et appliqués, car la poudre de verre brisé en combinaison avec de la colle ou divers vernis avec l'ajout de couleur peut être un bon matériau de vitrail, et si vous chauffez-le également, vous obtiendrez toutes sortes de lampes entrecoupées de verre et de plastiques.
De plus, le verre brisé sur commande peut être utilisé pour développer les capacités psychophysiologiques d'une personne, par exemple, de petits verres brisés peuvent être consommés pour s'entraîner à marcher pieds nus. Et vous pouvez également les utiliser dans les lits pour que l'herbe ne pousse pas, endormissant le territoire.
Conclusion : le verre brisé est en gros le sable à partir duquel ce verre est fabriqué, donc là où du sable est utilisé, le verre brisé peut également être utilisé.
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Qu'est-ce que le béton de verre ?
Traditionnellement, le béton a été utilisé comme matériau de construction principal. Nous sommes habitués à cela, et pas toujours, après avoir conçu un nouveau projet, nous étudions les développements modernes. Le béton est familier et accessible. Mais il existe des situations dans lesquelles il convient de prêter attention aux nouveautés de l'industrie de la construction. Ceux-ci incluent à juste titre le béton de verre (composite chargé de verre), dont la particularité est une résistance à la traction accrue. Cela rend les structures en béton beaucoup plus solides. Mais, afin de déterminer quelle version de béton de verre choisir, familiarisez-vous avec les caractéristiques distinctives de chaque type.
Variétés
Selon la forme sous laquelle la composition est modifiée avec du verre, le béton de verre peut être des types suivants :
- béton armé de verre;
- composition avec addition de verre liquide;
Le béton de verre est un matériau très souple, résilient et à haute résistance, qui, tout en restant du béton, est néanmoins exceptionnellement léger.
- béton de verre avec fibre;
- réseau translucide avec fibre optique ;
- composition avec calcin de verre;
- solution, où le verre est utilisé comme élément de liaison.
Avantages
Grâce à l'utilisation de charges spéciales, le béton de verre est supérieur au béton traditionnel. Principaux avantages:
- Poids réduit, car les principales charges - ciment, fibre de verre, sable - sont mélangées dans des proportions égales.
- Résistance accrue, car le composite chargé de verre se caractérise par une résistance accrue à la déformation et les paramètres de résistance aux chocs sont quinze fois supérieurs aux caractéristiques du mortier de béton.
- Domaine d'utilisation étendu et large gamme de produits en béton armé de verre.
- Un nombre important d'additifs possibles qui affectent les caractéristiques de plusieurs façons.
Composition renforcée de verre
Le béton armé de fibre de verre est essentiellement similaire au béton armé. Il utilise à la place du métal. Sur la base de cette différence, les avantages sont clairement tirés:
- isolation thermique accrue;
Une alternative au béton est le béton de verre, qui a une plus grande résistance, résistance au gel et conductivité thermique.
- poids léger. L'utilisation de béton composite réduit considérablement la charge sur la fondation;
- ne gèle pas à des températures négatives, ce qui permet de faciliter les travaux de construction en hiver;
- coût abordable.
Béton de verre liquide
Lors de la construction dans des régions à faible nappe phréatique, il est recommandé d'utiliser une composition additionnée de verre liquide pour couler les fondations. Les propriétés antiseptiques du verre de silicate peuvent être utilisées dans la construction de puits, de piscines et d'autres réservoirs artificiels. La résistance élevée à la chaleur permet de l'utiliser dans la construction de poêles, de cheminées.
Le verre liquide est utilisé en deux versions :
- La méthode la plus efficace consiste à diluer le verre avec de l'eau et à mélanger la solution prête à l'emploi avec du béton. Si du verre non dilué est introduit, cela provoque des fissures dans la couche supérieure.
- Dans la deuxième option, le verre est utilisé comme apprêt. Il est appliqué sur le bloc fini. Si une autre fine couche de ciment avec du verre est appliquée sur le dessus, le produit sera protégé de manière fiable contre l'humidité.
Lors de la préparation d'un tel mélange de béton, gardez à l'esprit qu'il durcit assez rapidement. Préparez la solution en petites portions afin d'avoir le temps de l'utiliser sans gaspillage.
Une propriété commune à tous les bétons de verre est le béton, dans lequel le verre est ajouté en tant que partie intégrante sous diverses formes.
Composite avec fibre
La fibre est une fibre résistante aux alcalis. L'additif dans le béton augmente les caractéristiques de résistance et fournit des propriétés décoratives.
Selon le type et la quantité d'additifs, les propriétés du béton de fibre de verre changent, mais restent inchangées :
- résistance à l'humidité;
- résistance aux chocs accrue;
- résistance au gel;
- poids léger;
- résistance aux agents chimiques.
Composition de béton avec fibres optiques (litracon)
Les principaux ingrédients et charges du réseau sont des fibres optiques en verre ayant une longueur accrue. Lors de la formation de la composition, les fibres renforcent le bloc de manière aléatoire et, après nettoyage des extrémités, elles transmettent librement la lumière. La capacité d'un réseau à transmettre la lumière dépend de la concentration de fibres, du degré de rendu des couleurs du matériau.
Le béton est le matériau de construction le plus populaire. Il a de nombreux avantages, mais il y a aussi des inconvénients. Son principal inconvénient est sa faible résistance à la traction. Vous pouvez supprimer cette fonctionnalité avec de la fibre de verre. Son ajout au mortier rend la structure en béton plus solide. Le béton de verre est facile à fabriquer de vos propres mains, il est plus léger, a des propriétés très élevées.
Définition
Le béton de verre diffère des propriétés et avantages habituels de haute performance. Avantages du béton de verre :
- polyvalence d'application - les blocs, panneaux, feuilles de revêtement sont en béton de verre;
- composants principaux plus légers: ciment à grain fin, sable - proportions égales, fibre de verre;
- haute résistance - le matériau résiste à l'étirement, à la compression, à la flexion, la résistance aux chocs est quinze fois supérieure à celle d'une solution standard;
- Une variété d'additifs affecte positivement les propriétés du matériau.
Le béton de verre fabriqué en usine est de meilleure qualité que le béton fabriqué à la main.
Classement et caractéristiques
Le béton de verre est classé selon sa composition :
- béton composite;
- composition avec ;
- avec fibre de verre;
- avec fibre optique;
- avec du verre brisé ;
- le verre jouant le rôle de liant.
Le béton armé de verre est similaire dans ses caractéristiques au béton armé. Au lieu de tiges métalliques, le béton composite est renforcé de fibre de verre. Les principaux avantages du renfort composite :
- résistance à l'humidité pendant une longue période;
- tiges en fibre de verre légères ;
- coût abordable;
- le matériau en fibre de verre peut être enroulé en bobines de 300 m de long, ce qui garantit un transport facile ;
- offre une isolation thermique élevée.
La résistance de la barre composite est 2,5 fois supérieure à celle de l'acier à la rupture. En raison de cette caractéristique, la tige en fibre de verre doit être plus fine. et la création d'une ceinture de renforcement en fibre de verre est plus facile et plus rapide grâce à ses caractéristiques suivantes :
- un poids léger;
- fixation sécurisée avec des pinces en plastique;
- ne gèle pas en hiver, facilitant les travaux de construction à basse température.
Le béton composite est moins sensible aux environnements agressifs. Contrairement au renforcement en composite de verre, le béton armé, sujet à la corrosion, peut provoquer une rupture de la structure de l'intérieur, jusqu'à l'effondrement complet.
L'épaisseur du béton composite peut être moindre sans affecter la qualité de la structure. Le poids de la structure diminue, la résistance reste à un niveau élevé. L'armature en béton de verre ne nécessite pas de protection supplémentaire, contrairement à l'armature métallique conventionnelle. La fondation peut également être réalisée non armée, grâce à une armature légère.
Béton additionné de verre liquide
Le verre liquide est ajouté au béton, il donne de la résistance au matériau. Le verre liquide est un composant à base de silicate qui rend le matériau durable, résistant à l'eau et aux températures élevées. Pour la construction dans des endroits marécageux, le verre liquide est utilisé comme antiseptique. Utilisé pour les structures hydrauliques, les fondations, lors de la pose de poêles, cheminées, chaudières - pour le collage.
Méthodes d'utilisation du verre liquide (silicate de sodium):
- La fibre de verre est diluée avec la proportion d'eau requise jusqu'à la consistance souhaitée. 0,5 l de verre liquide est introduit dans 5 l de solution de béton mélangé. L'eau pour la dilution du silicate de sodium n'est pas prise en compte. La structure en béton acquiert un inconvénient: elle devient plus fragile, se fissure.
- La surface en béton est apprêtée avec du silicate de sodium, puis recouverte d'une couche d'un mélange de béton et de verre liquide. C'est un bon moyen de protéger la structure de l'humidité. La condition principale est d'effectuer un apprêt, plâtre dans la journée après avoir versé la solution pour une forte adhérence des couches.
Le mélange de béton avec du silicate de sodium durcit rapidement - en cinq minutes. Pour un travail de haute qualité, le verre est dilué avec de l'eau, fabriqué en petites portions.
La composition du béton renforcé de fibres de verre comprend des fibres de verre résistantes aux alcalis. C'est un matériau de construction polyvalent. Sans cela, la production de blocs monolithiques, le matériau en feuille n'est pas complète. La composition peut comprendre des additifs : polymères acryliques, ciment à durcissement rapide, colorants. Avantages du béton de fibre de verre :
- résistance à l'eau;
- force;
- faciliter;
- hautes qualités décoratives.
La composition du matériau comprend: mortier de béton initial à grain fin (sable de remplissage - pas plus de 50%), fibre de verre. Diffère dans les caractéristiques de haute résistance en flexion, étirement, compression, impact.
La résistance chimique, la résistance au gel est également à un niveau élevé. Le remplissage de la solution avec de la fibre de verre est un processus laborieux qui nécessite une distribution uniforme. Ajoutez-le au lot sec. Le mélange devient raide, moins plastique. Dans une grande couche, un vibrocompactage est nécessaire. Le matériau en feuille est produit par pulvérisation.
Béton de fibre de verre
La composition du béton verre-optique (Litracon) comprend: une matrice de béton, des fibres longues de verre, spécialement orientées (y compris optiques). Les blocs Litracon ont des raccords en verre. Le matériau est transparent et a des raccords en verre. À la maison, il est utilisé comme matériau de construction décoratif. Dans un bâtiment industriel, son épaisseur peut atteindre 10 m.Le coût du béton à verre optique étant élevé, les experts recherchent une opportunité de rendre le matériau moins cher.
Cependant, l'expansion de l'extraction des principaux types de granulats de béton ne peut pas toujours être réalisée. Les dépôts de matériaux non métalliques tels que la pierre de construction, les mélanges de sable et de gravier et les sables de construction ne peuvent pas toujours être utilisés, car ils sont accumulés, situés dans les terrasses inondables des rivières ou dans d'autres zones protégées. Dans le même temps, le calcin domestique et industriel, qui n'est pas commercialisé actuellement, mais qui présente des caractéristiques de résistance et de disponibilité élevées, n'est pratiquement pas utilisé comme charge de béton. Dans notre pays, environ 35 à 40 millions de tonnes de déchets solides municipaux sont générés chaque année, tandis que seulement 3 à 4 % des DSM sont recyclés. La quantité de calcin pour différents territoires est de 6-17 wt. %. Le volume annuel de calcin qui se retrouve dans les décharges d'ordures ménagères solides est de 2 à 6 millions de tonnes. Comparé au besoin annuel en granulats, cette valeur est faible, mais il est nécessaire de prendre en compte l'effet environnemental non seulement de l'élimination des la composante MSW, mais aussi la possibilité de réduire l'extraction des ressources naturelles lors du remplacement sur des matières premières d'origine anthropique. De plus, l'utilisation des déchets est 2 à 3 fois moins chère que les matières premières naturelles, la consommation de carburant lors de l'utilisation de certains types de déchets est réduite de 10 à 40 % et les investissements en capital spécifiques de 30 à 50 %.
Cependant, le problème de l'interaction du verre de silicate sodocalcique avec la pierre de ciment crée de sérieux problèmes lors de l'utilisation du calcin comme charge efficace dans les matériaux composites à base de ciment. La même chose peut être dite à propos de nombreux matériaux contenant du verre - matériaux minéraux et fibreux de verre (laine), fibre de verre, mousse de verre, qui pourraient être utilisés comme agrégats efficaces dans les compositions de ciment.
À la suite de la réaction alcali-silicate, un gel se forme, qui gonfle en présence d'humidité, entraînant la formation de fissures et la destruction du béton. Cette réaction peut également se produire dans le béton ordinaire si la charge naturelle contient de la silice réactive (généralement amorphe). D'une part, la charge de verre contribue à la réaction alcali-silicate dans le béton du fait que le verre contient du Na+ en surface, ce qui peut créer une certaine concentration de NaOH dans la composition du ciment même en l'absence d'alcali dans le ciment d'origine, et d'autre part, c'est du verre qui contient en surface des composés d'oxyde de silicium sous forme amorphe. Etudes connues du verre sodocalcique comme charge en pâte de ciment. Dans ce cas, du calcin de diverses compositions et dispersions a été ajouté à la composition de ciment, et l'expansion et la résistance du béton résultant ont été principalement étudiées. Ainsi, des recherches ont été menées à l'Université de Columbia (États-Unis) par le professeur S. Meyer. Il a été constaté que l'ajout de verre à la composition conduit dans la plupart des cas au processus d'interaction alcali-silicate et à une diminution de la résistance. Des études de l'effet de la température et de la composition du verre sur le procédé ont également été réalisées. Les poudres de verre hautement dispersées se sont révélées ne pas entraîner d'expansion de l'échantillon. Les auteurs émettent une hypothèse sur le taux élevé de la réaction alcali-silicate dans ce cas, ce qui conduit à l'achèvement du processus en 24 à 28 heures, à la suite de quoi l'expansion et la destruction des échantillons ne peuvent pas être enregistrées dans le avenir. On peut supposer que comme moyens possibles pour supprimer le processus d'interaction alcali-silicate dans les compositions verre-ciment, les auteurs proposent l'utilisation de verre d'une certaine composition granulométrique, l'ajout de verre fin et la modification de la composition en ajoutant composés de lithium ou de zirconium.
Riz. une. La dépendance de la résistance des compositions de béton à la taille de la charge de verre à différentes périodes de temps avec et sans alcali supplémentaire dans la composition : 1 - à l'âge de 13 semaines sans alcali ; 2 - à l'âge de 1 semaine sans alcali; 3 - à l'âge de 13 semaines
Dans cet article, diverses options pour supprimer l'interaction alcali-silicate ont été envisagées lors de l'utilisation de calcin de verre et de son produit de traitement, le verre mousse, comme charges.
Les expériences ont été réalisées conformément à la norme ASTM C 1293-01 à température élevée. Pour ce faire, des échantillons standards de béton de 250 mm de long ont été maintenus à une température de 60°C pendant trois mois. Des échantillons ont été périodiquement retirés du four pour contrôler l'expansion. Une fois l'échantillon refroidi à température ambiante, sa longueur a été mesurée à l'aide d'un dilatomètre optique. Le contrôle de résistance des échantillons a été effectué sur une machine de test de compression IP 6010-100-1. Pour la fabrication des échantillons, le ciment standard M400 produit par la cimenterie Pashiysky a été utilisé. Le calcin a été obtenu par concassage dans un broyeur à marteaux suivi d'un broyage dans un broyeur vibrocentrifuge VCM_5000. Verre mousse granulé usagé produit par CJSC "Penosital" (Perm).
Pour évaluer l'intensité et la profondeur de la réaction alcali-silicate, un certain nombre d'expériences ont été réalisées sur l'interaction du matériau cimentaire avec du verre de différentes fractions, à la fois en l'absence d'alcali libre supplémentaire dans le ciment et en sa présence. Le paramètre principal caractérisant le déroulement de la réaction est l'expansion des échantillons de béton composite. Une confirmation indirecte et une conséquence de cette réaction a été une diminution des caractéristiques de résistance des bétons obtenus. Comme échantillons de référence, dans lesquels la réaction ne doit pas se poursuivre, des bétons avec une charge cristalline - sable de quartz ont été prélevés.
Il a été révélé qu'une expansion significative des échantillons, caractéristique de l'interaction alcali-silicate, n'est observée que dans les bétons avec un grand maximum des fractions étudiées, plus de 1,25 mm, et l'effet est renforcé par l'introduction supplémentaire d'alcali dans le composition des bétons. La dépendance de la résistance à la compression sur le temps de maintien des bétons a permis de révéler une valeur de résistance anormalement élevée pour les échantillons de bétons sans alcali lors de l'utilisation de charges des fractions minimale et maximale étudiées. De plus, la résistance des bétons obtenus dépasse largement la résistance des bétons sans charge de verre. Cette caractéristique suggère un effet significatif de la taille de la fraction de charge sur la résistance du béton résultant. Les dépendances correspondantes de la résistance du béton sur la fraction de charge dans les périodes initiale et finale de formation de la pierre de ciment sont illustrées à la Fig. une.
Sur toutes les courbes, un minimum prononcé peut être tracé, correspondant à la fraction de charge 0,1-0,3 mm. La nature des dépendances de la résistance à la dispersion de la charge reste inchangée - avec une forte augmentation de la zone de diminution de la taille de la charge et une augmentation en douceur de la zone d'augmentation de la taille des particules de charge lorsque en utilisant des compositions sans alcali et une légère augmentation et stabilisation de la résistance dans le domaine de l'augmentation de la taille des particules de charge lors de l'utilisation de compositions alcalines. Au fil du temps, la nature des courbes ne change pas, mais elles se déplacent vers le haut - vers des caractéristiques de résistance plus élevées à mesure que la pierre de ciment durcit.
Par conséquent, l'utilisation de calcin grossier - de préférence de 1,2 mm et plus - est possible comme charge dans le béton, et la résistance de ces composites dépasse la résistance du béton conventionnel sur agrégat de sable. Cependant, lors de l'utilisation de tels agrégats, il existe au moins deux problèmes associés à la possibilité d'une interaction alcali-silicate. Premièrement, la présence d'alcali libre dans le ciment ou d'autres composants du béton conduit inévitablement à l'apparition d'une interaction alcali-silicate et à une diminution des caractéristiques de résistance du béton. Deuxièmement, dans le processus de production à gros tonnage, il est difficile d'empêcher l'écrasement et l'abrasion spontanés d'une grande partie, ce qui entraînera également inévitablement une diminution de la qualité du béton résultant. Lorsque la taille des particules de charge est inférieure à 50 microns, une augmentation anormale de la résistance se produit, qui dépasse considérablement la résistance des compositions sur une charge de sable de quartz standard. Une telle augmentation de la résistance peut s'expliquer par la capacité du verre dispersé à entrer dans les processus de formation de nouvelles phases lors de la formation de la pierre de ciment en raison de la surface spécifique élevée des poudres de verre. Cette caractéristique du verre hautement dispersé peut être utilisée à la fois pour supprimer le processus d'interaction alcali-silicate dans ces compositions de béton lorsque la réaction a lieu, et pour créer des liants à base de verre dispersé.
Le problème des grandes fractions de calcin à haute teneur en alcali, en tant que charge dans le béton, peut être partiellement résolu avec une suppression supplémentaire de la réaction d'interaction alcali-silicate. Pour cela, deux voies technologiques facilement implémentables sont esquissées.
Riz. 2. Béton avec agrégat de gravier de verre cellulaire à divers degrés de remplissage : a) rapport (masse) verre cellulaire / (ciment + sable) 0,265 ; b) rapport (poids) gravier/ciment 1,6
Propriétés du béton de fibre de verre.
Le béton renforcé de fibres de verre (GFRC) est un type de béton renforcé de fibres et est fabriqué à partir d'un mortier de ciment-sable et de segments de fibre de verre (fibres) le renforçant, répartis uniformément sur le volume du béton du produit ou de ses parties individuelles . Le SFRC est utilisé dans les éléments et les structures à parois minces des bâtiments et des structures, pour lesquels il est essentiel de réduire son propre poids, d'augmenter la résistance aux fissures, d'assurer l'étanchéité et la durabilité du béton (y compris dans les environnements agressifs), d'augmenter la résistance aux chocs et à l'abrasion, ainsi que d'augmenter l'expressivité architecturale et la propreté écologique. Le SFRC est recommandé pour la fabrication de structures dans lesquelles les avantages techniques suivants peuvent être utilisés plus efficacement par rapport au béton et au béton armé :
- Résistance accrue aux fissures, résistance aux chocs, résistance à l'usure, résistance au gel et résistance aux intempéries ;
- Possibilité d'utiliser des solutions de conception plus efficaces qu'avec un renforcement conventionnel, par exemple l'utilisation de structures à parois minces, de structures sans barres de renforcement, etc. ;
- La possibilité de réduire ou d'éliminer complètement la consommation d'armatures en acier ;
- Réduction des coûts de main-d'œuvre et d'énergie pour les travaux de renforcement, augmentation du degré de mécanisation et d'automatisation dans la production de structures en béton renforcé de fibres, par exemple, coques préfabriquées à parois minces, plis, dalles de toit nervurées, sols monolithiques et préfabriqués de bâtiments industriels et publics , structures de coffrage fixes, etc.
- Dans un virage ;
- Sur la compression aux excentricités d'application de la force longitudinale, par exemple, dans les éléments de chevauchements spatiaux ;
- Principalement pour les charges d'impact, l'abrasion et les intempéries.
Propriétés du SFB à l'âge du millésime.
| Densité selon GOST 12730.1-78 | 1700-1900kg/m3 |
| Résistance aux chocs (Charpy) | 110-250 J/m2 |
| Résistance à la compression selon GOST 10180-90 | 490-840 kg/cm2 |
| Résistance ultime à la traction en flexion selon GOST 10180-90 | 210-320 kg/cm2 |
| Module d'élasticité selon GOST 10180-90 | (1.0-2.5) 104 MPa |
| Résistance à la traction axiale selon GOST 10180-90 : limite élastique conditionnelle / résistance à la traction | 28-70 kg/cm2 / 70-112 kg/cm2 |
| Allongement à la rupture | (600-1200) 10-5 ou 0,6-1,2 % |
| Résistance au cisaillement : entre les couches / à travers les couches | 35-54 kg/cm2 / 70-102 kg/cm2 |
| Coefficient de dilatation thermique | (8-12) 10-6 ºС-1 |
| Conductivité thermique selon GOST 7076-90 | 0,52-0,75 W/cm2 ºС |
| Absorption d'eau en poids selon GOST 12730.3-78 | 11-16% |
| Étanche selon GOST 12730.5-78 | W6-W12 |
| Résistance au gel selon GOST 10060.0-95 | F150-F300 |
| Combustibilité selon GOST 12.1.044-89 | Matériau ignifuge, taux de propagation du feu 0 |
| Résistance au feu selon GOST 30247.1-94 | Meilleure résistance au feu du béton (conserve mieux les propriétés de résistance en cas d'incendie 1000..1100 ºС) |
Matières premières pour béton de fibre de verre.
Les matières premières pour la production de SFRC sont : le ciment, le sable, l'eau, la fibre de verre résistante aux alcalis et les additifs chimiques. Des polymères, des pigments et d'autres additifs chimiques peuvent également être utilisés avec ces matériaux de base pour obtenir toutes les propriétés spéciales du SFRC.
Ciment: Pour la production de SFB, du ciment Portland d'une qualité non inférieure à M400 est utilisé. Le choix d'un type spécifique de ciment Portland - ordinaire (sans additifs), à durcissement rapide, coloré - est dicté par la destination du produit SFRC. Le ciment utilisé doit être conforme aux codes du bâtiment généralement acceptés. En Russie, le ciment Portland doit être conforme à la norme GOST 31108-2003 (cette norme est identique à la norme EN 197-1:2000, élaborée par le Comité européen de normalisation). Le ciment Portland selon GOST 10178-85 est également utilisé dans la production de SFRC, puisque GOST 31108-2003 n'annule pas GOST 10178-85, qui peut être utilisé dans tous les cas où cela est techniquement et économiquement faisable.
Le sable: Le choix du granulat (sable) est très important pour la production de GFRC de qualité. Le sable doit être préalablement tamisé et lavé. La pénétration de particules individuelles de plus de 3 mm n'est pas autorisée (pendant le fonctionnement de l'équipement pour la production de SFB, le travail sans tamis n'est pas autorisé). Pour la pulvérisation pneumatique manuelle de SFB, le module de finesse ne doit pas dépasser 2,5 mm (les mesures sont effectuées conformément à GOST 8735-88). Le sable doit répondre aux exigences de GOST 8736-93 en termes de composition de grain, de présence d'impuretés et de contaminants (les mesures sont effectuées conformément à GOST 8735-88). Les sables quartzeux sont les plus largement utilisés dans la production de SFRC. Le sable de quartz doit répondre aux exigences de GOST 22551-77. Dans la composition du sable de quartz, la fraction inférieure à 150 microns ne doit pas dépasser 10% (les mesures sont effectuées conformément à GOST 8735-88). Le sable séché permet un contrôle plus facile du mélange (il s'agit du rapport eau/ciment) et est généralement déjà acheté sec puis stocké sec dans des sacs ou des bacs.
Fibre de verre: Pour le renforcement fibreux des structures SFRC, la fibre est utilisée sous forme de segments de fibre de verre d'une longueur de 10 mm à 37 mm (la longueur de la fibre est prise en fonction de la taille et du renforcement des structures conformément à VSN 56-97), fabriqué en coupant de la fibre de verre résistante aux alcalis - il s'agit de fibre de verre avec des additifs d'oxyde de zirconium ZrO 2 . La fibre de verre suivante peut être utilisée, par exemple, de Fiber Technologies International Ltd. (Bristol, Angleterre), L’Industrielle De Prefabrication (Priest, France), Cem-Fil (Chicago, USA), NEG (Nippon Electric Glass, Tokyo, Japon), ARC-15 ou ARC-30 (Chine) et autres. Le roving de verre doit être conforme à GOST 17139-2003. Les mèches de verre pendant le stockage et en cours de travail ne doivent pas être exposées à l'humidité. Avant utilisation, la bobine de mèche de verre humide doit être séchée à une température de 50 à 60 °C pendant 0,5 à 1,5 heure jusqu'à une teneur en humidité en poids ne dépassant pas 1 %.
Eau: Pour la production de SFB, l'eau est utilisée conformément à GOST 23732-79. Dans des conditions de températures extrêmes, le chauffage ou, au contraire, l'eau de refroidissement peut être nécessaire.
Additifs chimiques: sont largement utilisés dans la fabrication de SFB afin d'influencer le processus de production et d'améliorer un certain nombre de propriétés finales des produits. Un plastifiant doit être utilisé pour maintenir la fluidité du mélange lorsque le rapport eau/ciment diminue. À l'aide d'additifs, il est également possible d'accélérer, de ralentir ou de réduire la séparation de l'eau, de réguler la résistance à l'eau du matériau et de réduire la séparation du mélange. Le choix de l'additif le plus adapté dépend également de certains facteurs locaux, notamment du ciment et du sable utilisés, ainsi que des conditions climatiques. Les additifs chimiques doivent être conformes à GOST 24211-2003. Les additifs chimiques sont classés en groupes :
- Les superplastifiants sont des diluants très efficaces des mélanges de béton et de mortier, qui permettent d'augmenter plusieurs fois leur mobilité sans entraîner de diminution de la résistance du béton ou du mortier. Avec l'introduction de superplastifiants, la teneur en eau du mélange ciment-sable est considérablement réduite;
- Additifs entraîneurs d'air - augmentent la résistance au gel du SFB et sa durabilité, augmentent la mobilité, la résistance au sel;
- Additifs antigel - assurent la conservation dans les mélanges ciment-sable de la phase liquide nécessaire au durcissement de la pâte de ciment ;
- Les accélérateurs de prise - sont introduits à des températures inférieures à +10ºС, pour réduire le régime de traitement thermique, accélérer la prise et le durcissement du SFB;
- Les retardateurs de prise - sont introduits pour augmenter le temps d'épaississement dans les climats secs et chauds ;
- Hydrofuges - confèrent au SFB des propriétés hydrophobes, l'effet hydrofuge est plus prononcé.
Pigments : peut être utilisé pour colorer les ciments blancs ou gris. Afin d'obtenir une couleur uniforme et une coloration permanente de la surface, des pigments sont appliqués sur la couche avant (appelée film), qui est ensuite soumise à un traitement supplémentaire, généralement par sablage ou polissage.
Coffrages pour produits en béton renforcé de fibres de verre.
Les moules peuvent être fabriqués à partir d'une variété de matériaux qui doivent être capables de gérer le chiffre d'affaires, la précision dimensionnelle et la finition de surface requis. Le matériau des moules peut être de l'acier, du contreplaqué, de la fibre de verre, du caoutchouc, du polyuréthane, du silicone et, dans certains cas, le SFRC lui-même. Les moules peuvent être fabriqués à partir d'une variété de matériaux, qui doivent fournir le renouvellement, la précision et la finition de surface requis. Les matériaux de moule les plus courants sont :
- Moules en polyuréthane (PU). L'une des formes les plus populaires pour la production de produits SFB. Grâce aux moules souples en polyuréthane, le retrait initial du béton armé de fibres de verre est compensé. Les produits peuvent être démoulés sans endommager les moules eux-mêmes et les produits eux-mêmes. Les avantages des moules flexibles sont leur rotation et leur durabilité élevées, le démoulage rapide des produits SFRC, ainsi qu'une qualité de surface améliorée des produits moulés et un taux de rejet plus faible. Les moules en polyuréthane permettent d'obtenir des produits SFRC avec des angles "négatifs". Les moules en polyuréthane ont la capacité de conserver les dimensions spécifiées et la géométrie d'origine, de résister à toutes les charges causées par le processus quotidien de moulage, de décapage des produits, ainsi que les mouvements du moule lui-même. Le polyuréthane est produit en mélangeant les composants de polyuréthane appropriés A et B. En règle générale, les composants A et B pour les moules en polyuréthane ont un rapport de mélange simple (1: 1). Procédure simple pour le traitement de deux composants (les composants sont mélangés à l'aide d'un mélangeur à main). Peut être traité à température ambiante. Les moules en polyuréthane se distinguent par une longue durée de vie (un grand nombre de cycles de rotation), une résistance élevée à l'humidité, une combinaison optimale d'élasticité avec des caractéristiques de résistance à haute résistance à la traction, une résistance chimique à l'environnement alcalin des mélanges ciment-sable et une résistance à l'abrasion, ainsi qu'une reproduction de haute qualité des moindres détails du modèle avec un minimum de retrait. Pour obtenir la surface des produits SFB correspondant au profil du moule, ce dernier doit être lubrifié avec des composés spéciaux. Pour ce faire, préparez un agent de dégraissage. Par exemple, vaseline-stéarine, fusion de la stéarine et de la vaseline technique dans un bain-marie, suivie de l'ajout d'huile solaire, mélange et refroidissement du lubrifiant, après quoi il est prêt à l'emploi. Il est également recommandé d'utiliser pour la lubrification : pâte stéarine-paraffine (composition en pourcentage - % en poids: paraffine - 19, acide stéarique - 15, amidon - 1, rosine - 65); lubrifiants en émulsion eau-huile à base d'émulsion EKS; lubrifiants à base d'eau OE-2 ou ESO; huile de machine ou de transformateur. Il est permis d'utiliser d'autres lubrifiants qui garantissent la préservation d'une surface de haute qualité du matériau, par exemple, le lubrifiant à l'huile de broche a fait ses preuves de manière excellente à ce titre. La consistance du lubrifiant doit garantir la possibilité de son application mécanisée de SFB à la surface des moules. Tous les types de lubrifiants doivent être conformes à GOST 26191-84.
- Fibre de verre. Les moules en fibre de verre sont plus durables que les moules en polyuréthane et vous permettent de transmettre n'importe quelle texture du produit. Les inconvénients des moules en fibre de verre comprennent l'impossibilité de leur utilisation pour la fabrication de produits décoratifs avec une texture contenant des angles négatifs;
- Acier. Il est utilisé dans les cas où plusieurs réutilisations du moule sont nécessaires dans la production, pour la plupart, de produits SFB standard. Par exemple, des panneaux massifs sans texture complexe (bardage, éléments fixes de coffrage), des produits simples de type fluo ;
- Bois. C'est le matériau de forme le plus simple. Naturellement, la qualité de la surface d'une telle forme doit être surveillée et surveillée en permanence. Les inconvénients des coffrages en bois incluent la préservation de courte durée de leur géométrie correcte lors d'une utilisation répétée (les cycles de chambre de chaleur avec une humidité élevée, couplés au séchage, peuvent "conduire" un coffrage en bois). Bien sûr, à l'aide de composés de traitement spéciaux, il est possible de protéger la forme - et cela doit également être pris en compte;
- Caoutchouc (caoutchouc, silicones). Ce sont des formes universelles. On dirait des moules en polyuréthane. Une caractéristique distinctive de ces formes est la nécessité d'utiliser une base rigide - "cerclage" pour la fixation. Il serait préférable de dire que les moules en caoutchouc sont utilisés comme doublures dans une base rigide. Une base rigide pour moules en caoutchouc peut être une reliure en bois, une base en fibre de verre, moins souvent une base en métal. Les gommes à mouler peuvent se présenter sous forme de plaques ou blocs suffisamment élastiques, sous forme pâteuse, sous forme liquide. La gamme de matériaux pouvant servir de prototype est très diversifiée : métaux, cire, verre, bois, plastiques, pâte à modeler et tout autre matériau. Les caoutchoucs sont divisés en durs et mous. Les caoutchoucs durs conviennent à la fabrication de produits plats. Les caoutchoucs souples permettent de réaliser des produits très volumineux, complexes et filigranes, pour les démouler sans dommage. Cependant, les caoutchoucs trop mous ne peuvent pas résister à la pression du mélange GFRC, ce qui peut entraîner une déformation du produit GFRC lui-même. Dans de tels cas, pour obtenir un produit de qualité, le moule en caoutchouc est fixé dans un boîtier métallique rigide. Plus l'allongement du matériau est élevé, plus il est facile d'étirer le moule en caoutchouc pour extraire le produit SFRC sans dommage. Pour les caoutchoucs durs de haute qualité - cette valeur est d'environ 200%, pour les souples - de 300% à 850%.
- Autres matériaux pour les formulaires. La liste ci-dessus n'est pas exhaustive et de nombreux autres matériaux, y compris le polypropylène, le gypse et le GFRC lui-même, peuvent être utilisés avec succès pour fabriquer des moules.
Organisation du site de production.
Il est préférable d'organiser la production de SFB dans un atelier et non dans un espace ouvert, car la température ne doit pas être inférieure à +10 ° C. Le régime de température optimal est compris entre +15 ° C et +30 ° C. La taille de l'atelier dépend du volume de production des produits SFB, la surface minimale recommandée de l'atelier doit être d'au moins 100 m 2.
Pour organiser un poste de SFB-production, il faut :
- électricité d'une capacité d'au moins 4 kW (hors consommation électrique du compresseur), 3 phases, mise à la terre ;
- l'eau;
- air comprimé (1500-2000 l/min, pression 6-9 bar);
- Equipement pour béton armé de fibres de verre "DUGA® S";.
- Équipements et accessoires supplémentaires (ascenseurs, balances, spatules, rouleaux pour rouler le mélange).
Si le vieillissement des produits GFRC dans un environnement humide est utilisé, une zone doit être prévue dans l'atelier pour stocker les produits GFRC pendant une semaine. En même temps, il est important que les niveaux de température et d'humidité soient contrôlés dans cette zone. La présence d'un site de traitement thermique et hygrométrique à la production SFB est souhaitable, mais facultative. Le site de traitement thermique et d'humidité des produits GFRC nouvellement fabriqués réduira le délai d'exécution des moules et augmentera les caractéristiques des produits SFRC.
Les produits SFRC sont minces et donc nettement plus légers que les produits similaires fabriqués à partir de béton conventionnel (si l'on considère les mêmes résistances à la compression et à la flexion), ils sont encore trop lourds pour être déplacés manuellement, il devrait donc être possible d'utiliser des mécanismes de levage appropriés.
La préparation de mortiers ciment-sable pour SFRC renforcé dispersé est effectuée dans des mélangeurs à pales à action forcée, par exemple, tels que SO-46B et autres. Les conteneurs sont utilisés pour la préparation et le stockage de solutions de travail d'additifs.
Le rapport agrégat (sable) sur ciment est pris égal à un avec possibilité d'ajustement ultérieur et dépend, dans le cas général, du type de produit GFRC, de ses dimensions, des conditions d'utilisation des produits GFRC, etc. Le calcul du rapport eau-ciment et son ajustement sont effectués conformément à VSN 56-97. Le rapport eau-ciment (sans l'utilisation d'additifs plastifiants) est généralement compris entre 0,40 et 0,45. Avec l'utilisation d'additifs plastifiants, le rapport eau-ciment passe à 0,28 - 0,32.
Après la sélection des matières premières initiales, la composition du mélange est choisie en tenant compte des recommandations suivantes :
- relation eau-ciment. Il doit être aussi faible que possible, mais en même temps le mélange doit rester suffisamment mobile pour être alimenté par une pompe à mortier et une pulvérisation pneumatique ultérieure. Le rapport eau-ciment du mortier ciment-sable utilisé pour la fabrication de SFB doit correspondre à la viscosité optimale (mobilité P4-P5) correspondant au tirage d'un cône standard selon GOST 5802-86 « Mortiers de construction. Méthodes d'essai". En général, le rapport eau-ciment a une dépendance complexe et dépend de la qualité active du ciment, du coefficient de densité normale de la pâte de ciment, du coefficient de demande en eau du sable et du coefficient de conception du béton renforcé de fibres de verre pour la compression.
- Le rapport du sable et du ciment. Le rapport 1:1 est actuellement le plus utilisé. Le réglage du rapport est effectué conformément à VSN 56-97.
- Teneur en fibres de verre ou taux de renforcement. Il s'agit du pourcentage du poids de la fibre de verre par rapport au poids de l'ensemble du composite - SFB, c'est-à-dire en tenant compte de la masse de la fibre de verre elle-même. Pour la pulvérisation manuelle à air, ce rapport est généralement de 3 à 6 %, parfois supérieur. Le calcul du coefficient de renforcement est effectué conformément à VSN 56-97.
Considérons la recette dite « classique » comme étant la plus couramment utilisée. La recette "classique" est la composition suivante pour un lot conditionnel, la quantité de fibre de verre est de 5% :
* - le dosage dépend de la concentration, donc, pour une même quantité de ciment utilisé, il peut être différent. Le dosage est indiqué par le fabricant de l'additif.
Le poids de la solution entière est = 50+50+16+0,5=116,5 kg, alors la teneur en fibre de verre à 5 % est de 6 kg.
Pour obtenir un mélange homogène, il est nécessaire de peser avec précision les matières premières et de suivre strictement les exigences de base lors du travail avec un mélangeur. Avant de commencer la préparation du mélange, les quantités nécessaires de sable et de ciment doivent être pesées avec précision à l'aide d'une balance (voir la section "Appareils supplémentaires"). Le dosage de l'eau et de l'additif liquide peut être effectué en poids, en volume ou, de préférence, à l'aide d'un dispositif automatique de dosage spécial.
Des recommandations détaillées sur l'application du béton fibré, la préparation, l'utilisation, le démoulage et le lavage des moules, l'entretien et la conservation des équipements sont indiquées dans le passeport du complexe pour béton fibré. "DUGA® S" et des instructions technologiques pour travailler avec du béton renforcé de fibres de verre à partir de la documentation de l'équipement.
