Ductal® и GRC: Сравнительный анализ инновационного напыляемого материала
Одним из первых сверхвысокопрочных бетонов (Ultra High Performance Concrete) был получен компанией LafargeHolcim. Ductal® - запатентованное торговое название сверхвысокопрочного фибробетона компании LafargeHolcim. Достаточно большое количество проектов с использованием Ductal® выполнены с помощью литьевого метода укладки бетона. Технология литьевого метода с использованием Ductal® достаточно подробна изучена в Исследовательском Центре LafargeHolcim (LRC).
Однако технологии не стоят на месте, и компанией LafargeHolcim был разработан первый напыляемый сверхвысокопрочный фибробетон Ductal®. В результате был получен материал, обладающий уникальными физико-механических свойствами, в купе с непревзойденной долговечностью.
Благодаря этим способностям, Ductal® с успехом конкурирует со стеклофибробетоном (GRC). Используя оборудование для напыления, новая формула Ductal® позволяет наносить напыление на вертикальные стены и на формы, имеющие сложные поверхности, тем самым создавая все предпосылки для творчества архитекторам. Отметим, что оборудование для напыления Ductal® аналогично оборудованию для производства стеклофибробетона GRC (Glass Reinforced Concrete).
В данной статье мы расcкажем о том какие преимущества позволяют Ductal® конкурировать с GRC, а также об одном из объектов, на котором с успехом была применена технология напыления cверхвысокопрочного фибробетона Ductal®.
Характеристики свойств рассматриваемых материалов GRC и Ductal® представлены в таблице ниже.
Характеристики свойств рассматриваемых материалов GRC и Ductal® представлены в таблице ниже.
| Характеристики материала | GRC2 | Ductal3 | GRC4 |
| Цементная матрица, мм | 0,5—1,5 | 0,63 | до 1,0 |
| Водоцементное соотношение | 0,3...0,5 | 0,21...0,26 | не регламентируется |
| Плотность (сухая), кг/м3 | 1900 - 2100 | 2200 | 1800 - 2250 |
| Фибра, % по массе | 4,0 - 5,5% | 5,0% | не менее 3,0% |
| Длина фибры, мм | не более 36,0 | От 25,0 до 35,0 | не более 20,0 |
| Прочность при сжатии, МПа | 50,0 - 80,0 | 100,0 - 140,0 | не менее 40,0 |
| Предел прочности на растяжение при изгибе, (MOR) МПа |
18,0 |
18,0 | не менее 12,0 |
| Предел упругости на растяжение при изгибе, (LOP) МПа |
7,0 |
10,0 | не регламентируется |
| Модуль упругости, ГПа | 10,0 - 20,0 | 40,0 | не регламентируется |
|
Коэффициент температурного расширения, 10^(- 6)°С^(- 1) |
8,0 - 12,0 | 11,0 | не регламентируется |
| Водонепроницаемость по ГОСТ 12730 | W6-W20 | W20 | не регламентируется |
| Морозостойкость по ГОСТ 100600 | F150-F300 | не менее F300 | не менее F150 |
Как видно из таблицы, Ductal® является более долговечным материалом по сравнению c GRC, прежде всего, благодаря более плотной матрице, которая является таковой за счет низкого водоцементного соотношения. С учетом превосходства в таких параметрах как модуль упругости, прочность на сжатие и предел упругости на растяжение при изгибе удается достигать меньших толщин и больших размеров элементов из Ductal®.
Нельзя также забывать о рисках, которые удается избежать при использовании Ductal® вместо GRC:
- риск долговременного использования: рост хрупкости стеклофибробетона пропорционально времени (щелочная реакция стекловолокна);
- риск разрушения: чувствительная контактная поверхность между металлической конструкцией и панелями стеклофибробетона, которая со временем может разрушиться;
- операционный риск: удвоенное количество панелей стеклофибробетона из-за невозможности производства большеформатных элементов может привести к ошибкам как при производстве, так и установке;
- облегченное техническое обслуживание достигается благодаря низкой пористости Ductal® по сравнению со стеклофибробетоном.
Как отмечалось выше, именно благодаря преимуществу в физико-механических характеристиках, из Ductal® могут быть созданы панели гораздо большего размера, чем из GRC. Наглядным подтверждением этого является проект кампуса EDF Палезо во Франции. Для создания элементов фасада впервые был использован напыляемый Ductal®. Общая площадь фасада составила 4 000 м². Панели были выполнены с переменной толщиной от 15 мм до 35 мм и при ширине 2,7м высота их достигала 8,0м.
Данное решение стало результатом разработки напыляемой формулы в сотрудничестве с исследовательским центром LafargeHolcim и изготовителем панелей. Для того чтобы гарантировать полученные свойства напыляемого Ductal® была проведена совместная работа с Scientific and Technical Center for Building (CSTB) по подтверждению заявленных свойств напыляемого Ductal®. Также подтверждена долговечность напыляемого Ductal®, причем как в лабораторных условиях (LRC в г.Лионе), так и в условиях реального производства на площадке партнера по производству этих изделий.
Строительство с использованием напыляемого Ductal® в этом проекте стартовало в декабре 2014 г. К завершению строительства ежедневно изготавливалось 16 различных фасадных элементов, каждый из которых был площадью не менее 20,0 м2.
Этот проект явился результатом исследований, стартовавших в ноябре 2012 года. Реализация данного проекта стала наглядным примером сотрудничества инновационного продукта и архитектурный мысли для создания городов будущего.
Список литературы и источников:
- Chen, J. and Chanvillard, G., “UHPC composites based on glass fibers with high fluidity, ductility, and durability in: Ultra-High Performance Concrete and Nanotechnology in Construction” Proceedings of Hipermat 2012. 3rd International Symposium on UHPC and Nanotechnology for High Performance Construction Materials, Kassel, March 7-9, 2012
- GRC International, https://grca.org.uk/grc-technical/technotes.php
- Preliminary Technical Evaluation of Material (ETPM), Scientific and Technical Center for Building (CSTB)
- ГОСТ Р 58757-2019 Изделия из стеклофибробетона для устройства декоративных и облицовочных элементов фасадов зданий. Технические условия (утв. приказом Росстандарта от 12.12.2019 N 1387-ст). Статус: вступает в силу с 01.09.2020
- http://www.cstb.fr/en/
