Фибробетон: состав, характеристики и технология изготовления

Краткое описание

Фибробетон является относительно новым строительным материалом, только недавно получившим распространение на рынке. Однако первые опыты по созданию композитных растворов с использованием армирующей фибры проводились еще в начале прошлого столетия. Отрадно, что у истоков создания фибробетона стоял российский ученый В.П. Некрасов. Первый патент на новый материал был получен Некрасовым еще в 1909 году.

Основное отличие фибробетона от привычного нам традиционного бетона или железобетона — наличие в его структуре армирующих волокон. В качестве фибры используются небольшие по длине и очень тонкие фрагменты, однородно заполняющие внутренний объем.

Наиболее распространена фибра из стальной проволоки, нарезаемой на короткие куски длиной несколько сантиметров. Для повышения адгезии концы отрезков загибаются или расплющиваются. Нередко стальной фибре придается волнистая форма.

Широкое распространение получил и фибробетон с армированием на основе стекловолокна. У такого материала много преимуществ, но есть и недостаток — стандартное стекло имеет низкую устойчивость к щелочной среде, характерной для портландцемента. Поэтому в качестве фибры обычно используются устойчивые к щелочам стекловолокна, например, на основе циркония.

Помимо металла и стекла, для армирования фибробетона применяются также волокна из базальта, углерода, целлюлозы, искусственных полимеров и пр. Отличительные особенности этих материалов будут рассмотрены ниже.

Плюсы и минусы фибробетона

Фибробетон является довольно новым и перспективным стройматериалом. Вполне закономерно, что не все застройщики имеют представления, что такое фибробетон. Планируя использовать его для строительства, полезно узнать о преимуществах и слабых сторонах фиброволоконного композита. Материал, усиленный стальной проволокой или синтетическими нитями, отличается повышенными эксплуатационными характеристиками.

На практике этот бетон обрел большую популярность благодаря низкому показателю хрупкости

Рассмотрим главные достоинства армированного композита:

снижение уровня затрат на производство строительных работ. При укреплении бетона фиброволокнами отпадает необходимость применения стальных сеток, арматурных каркасов, что снижает трудоемкость, сокращает продолжительность строительных работ;
повышенные прочностные характеристики продукции, которая не растрескивается. Устойчивость к сколам связана с равномерным расположением фибры в бетонном массиве. При стандартном усилении бетона арматурой проблематично достигнуть аналогичной прочности;
устойчивость к резким колебаниям температуры. Влага не может проникнуть в армированный фиброй бетон. Он сохраняет целостность массива при резком охлаждении и дальнейшем оттаивании;
пожаробезопасность. Усиленные фиброволокнами композиты воспринимают воздействие повышенной температуры и открытого огня без нарушения структуры массива и образования трещин;
небольшой вес. Легкие фибробетонные блоки несложно доставить на строительную площадку. Кладка осуществляется ускоренными темпами, что позволяет оперативно ввести объект в эксплуатацию;
снижение потребности в стройматериалах. Оно связано с добавлением в смесь усиленного фиброй наполнителя. Повышенная прочность массива позволяет уменьшить толщину стен, сохранив при этом их устойчивость;
увеличенный ресурс эксплуатации. Усиленный композит превосходит стандартный бетон по долговечности, сохраняя эксплуатационные характеристики на протяжении длительного времени.

Фибробетон обладает множеством положительных свойств

Применение композитного фибробетона

Применение материала актуально в строительстве бытовом и промышленном везде, где нужно добиться улучшения свойств бетона. Стальной фибробетон применяют для производства: покрытий мостов, полов, тоннелей, берегозащитных полос, фундаментов, шпал, дорог, взлетных полос, тротуаров, каркасов конструкций, бордюров, водоотводных каналов, плотин, шахт колодцев для канализации, водоочистных систем, фибробетонных полов.

Стекловолоконные бетоны актуальны для: фасадной отделки фибробетоном жилых зданий, гидроизоляции очистительных конструкций, шумозащитных щитов, легких декоративных изделий для отделки покрытий, промышленных помещений с часто загрязняемыми покрытиями, скамеек, заборов, клумб.

Основные виды фиброволокна

По способам производства и происхождению фибру классифицируют на шесть главных категорий, в соответствии с ГОСТом 14613-83 «Фибра. Технические условия». Состав фибробетона определяется указанными в ГОСТе стандартами, производство осуществляется с соблюдением технологии. Благодаря этому изделия из фибробетона демонстрируют установленные свойства и характеристики, напрямую зависящие от типа фибры.

Типы фибры, которые вводят в состав:

1) Стальная фибра – может быть анкерной или волновой, волокна представляют собой волновые либо прямые куски проволоки длиной 10-50 миллиметров с загнутыми окончаниями, изготавливаются формованием из расплава либо механическим, электрическим методом. Технологию выбирают в соответствии с диаметром волокна.

Стальное волокно используется для повышения прочности конструкции, демонстрирует великолепную стойкость к износу. Из минусов стоит отметить низкий уровень устойчивости к коррозии, большой вес готового изделия, не очень хорошую адгезию с бетонным основанием.

2) Стекловолоконная фибра – в качестве наполнителя используются нити из неорганического стекла, которые получают путем вытягивания расплавленной стеклянной массы на специальных установках. Свойства нитей напрямую зависят от химической структуры стекла и способа получения материала.

Конструкционные и механические свойства фибробетона со стекловолокном могут быть самыми разными и зависят от длины, прочности, толщины волокон. Материал пластичный, но боится щелочной среды.

3) Базальтовая фибра – минеральное неорганическое волокно искусственного происхождения, которое получают из плавленого в печах минерала вулканического происхождения. Нити демонстрируют такие свойства: стойкость к механическому воздействию, устойчивость к кислотам и щелочи, к горению.

В среднем бетон упрочняется в три раза. Примеры использования базальтового фиброволокна: цокольные панели многоэтажек, стены и монолиты, межкомнатные перегородки, скульптуры, фонтаны, детали реконструкции, декор фасадов, несъемная опалубка для свайных фундаментов, дорожные плиты и т.д.

4) Углеродная фибра – рубленые куски нитей, которые получают из углерода посредством термической обработки при максимальных температурах. Гарантирует прекрасные показатели устойчивости строительных конструкций к механической нагрузке, к химическим реакциям.

Основные преимущества: фибра не боится коррозии, обладает высокой адгезией, стойкостью к кислотам и щелочи, повышенным температурам. Упругость выше, чем у стальных волокон, а прочность идентична аналогичному показателю стеклянной фибры. Единственный минус – высокая цена.

5) Целлюлозная фибра – полимерный углеводородный материал не растворяется в воде, не боится огня, кислот. Хорошо влияет на паропроницаемость покрытия из полимера, замедляет усадку, помогает выводить влагу на поверхность фибробетона из нижних слоев стяжки.

6) Полипропиленовая фибра – синтетические волокна сечением 0.02-0.038 миллиметра, которые делают из пропиленовой пленки способом нарезания и скручивания. В бетоне фибра раскрывается и создает структуру сетки, гарантируя существенное улучшение технических характеристик фибробетона. Показывает хорошее сопротивление к ударам, химическим воздействиям. Из недостатков стоит отметить такие: не очень высокая стойкость к сжатию и растяжению, высоким температурам, разброс в качестве сырья.

Реже используют нейлон, иногда применяется вискоза и другое фиброволокно для придания бетону специфических свойств. Выбирая фибробетонные блоки, в первую очередь, необходимо определить правильное волокно для ремонтно-строительных работ с учетом условий эксплуатации, нагрузок, функций, стоимости.

Разновидности фиброволокна

Все виды армирующих наполнителей разделяют на две группы: металлические и неметаллические. Ко второй относится широкий спектр материалов: базальт, асбест, стекло, углерод, целлюлоза, акрил, нейлон и пр. Рассмотрим характерные особенности фибробетонов с разными типами наполнителей.

Стальная фибра

Именно из стали изготавливались самые первые армирующие наполнители для фибробетона. Этот металл и сегодня — основной и самый распространенный вид фиброволокна. Для изготовления стальной фибры зачастую используется проволока, которую разрезают на короткие отрезки и загибают либо расплющивают на концах (для повышения адгезии с цементно-песчаной смесью). Такая фибра называется анкерной. Существует также волновая (волнистой формы) и фрезерованная, получаемая на станках.

Среди преимуществ фибробетона со стальным армированием — высокая прочность материала, его долговечность, повышенная упругость, стойкость к растяжениям и сжатиям, истиранию, износу. Поэтому такой материал широко используется для возведения конструкций, высотных монолитных зданий, гидротехнических сооружений, мостов, тоннелей, дорожных покрытий, ВПП, полов ангаров и промышленных помещений и пр.

На видео: заливка фибробетонных полов.

Недостатки стальной фибры: подверженность коррозии, большой вес, низкая адгезия с бетоном. Такой фибробетон редко используется для фасадов.

Базальтовая фибра

Из базальта изготавливается минеральная фибра. Для ее получения вулканический минерал базальт расплавляют при высоких температурах. Базальтовая фибра отличается стойкостью к механическим нагрузкам и воздействиям химически активных реагентов (включая кислоты и щелочи), не подвержена горению. За счет армирования минеральным волокном прочность бетона возрастает в три раза.

Базальтофибробетон с успехом применяется для:

• цокольных и стеновых панелей, межкомнатных перегородок, монолитных стен, несъемной опалубки; • малых архитектурных форм, скульптур, фонтанов; • деталей реконструкции зданий; • отделки фасадов, карнизов, архитектурного декора, лепнины, балюстрад, наличников; • дорожных плит.

Стекловолокно

Для получения фибры из стекловолокна используются разные химические ингредиенты, поэтому конечная продукция может довольно сильно отличаться по своим техническим параметрам. В целом для армированного стекловолокном фибробетона характерны высокие показатели прочности, гибкости, пластичности, шумоизоляции, морозостойкости, огнестойкости, водонепроницаемости и пр. Важнейшее преимущество в сравнении с металлической фиброй — низкий вес материала.

Основные области применения:

• гидроочистные сооружения; • щиты шумозащиты; • покрытия подверженных загрязнениям промышленных зданий; • малые архитектурные формы, клумбы, скамейки, фонтаны; • реконструкция и реставрация зданий; • отделка фасадов, декоративные элементы, лепнина.

На видео можно посмотреть примеры применения стеклофибробетона.

Углеволокно

Углеродное фиброволокно отличается высокими эксплуатационными характеристиками. Среди преимуществ материала: высокая упругость, прочность, химическая стойкость, не подверженность коррозии, хорошая адгезия, устойчивость к нагрузкам и высоким температурам.

Применение фибробетона на основе углеволокна ограничено высокой стоимостью материала.

Полипропилен

Полипропиленовая фибра производится из полимерной пленки. Исходный материал нарезается на нити толщиной 10—25 мкм. Полипропиленовое волокно отличается очень малым весом и повышает ударопрочность армируемого бетона. Для него характерна пониженная стойкость к сжатиям и растяжениям, что повышает деформативность получаемого материала.

Полипропиленовая фибра получила широкое распространение в производстве ячеистого бетона. Она применяется для сооружения конструкций из пеноблоков и объектов малого веса.

Целлюлоза

Целлюлозная фибра производится из целлюлозы, получаемой из натуральных природных материалов. Подобные волокна отличаются высокой поглощаемостью водонасыщенных соединений. Добавление целлюлозной фибры в раствор способствует лучшему и более равномерному высыханию стяжки, снижает усадку, исключает появление трещин, повышает паропроницаемость полимерных покрытий.

Применение композитного фибробетона

Качественный состав и применение фибробетона должно соответствовать требованиям нормативных документов СП 52–104–2006 Сталефибробетонные конструкции. Свод правил заключает в себе рекомендации для проектирования и нормы использования фибробетонных конструкционных изделий.

В домостроении композитный бетон применяют для строительства монолитных конструкций зданий, водоотводных шахт, канализационных колодцев и др. Фибробетонные полы, выполненные по композитной технологии, обладают высокой прочностью и повышенными теплоизоляционными показателями.

Полы из фибробетона

Нормативные документы

На этот материал распространяется действие нескольких ГОСТ, принятых в России и СССР:

ГОСТ Р 54854-2011 «Бетоны легкие на органических заполнителях растительного происхождения»;
ГОСТ 19222-84 «Арболит и изделия из него»;
ГОСТ 25192-2012 «Бетоны. Классификация и общие технические требования»;
ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Эти документы описывают лишь общие требования к фибробетону и охватывают не весь спектр материалов этого типа.

К примеру, фибробетон плотностью 1200–1500 кг/м3 не укладывается в требования этих документов, но дома из него строят многие десятилетия.

Это подтверждает качество материала и возможность его использования в малоэтажном строительстве.

Поэтому все серьезные производители фибробетонов на основе древесной шерсти и изделий из этого материала проводят исследования, чтобы определить оптимальную рецептуру и технологию производства, позволяющую создать смесь, максимально подходящую для тех или иных задач.

Краткое описание

Фибробетон

Фибробетон — разновидность цементного бетона, в котором достаточно равномерно распределены фибра или фиброволокна в качестве армирующего материала.
Под собирательным названием «Фибра» подразумеваются отрезки тонкой стальной проволоки, отходы гвоздевого производства и др., волокна из металла, из стекла, полимеров (главным образом пропилена). Фибра добавляется в бетон на стадии производства бетонной смеси, выполняя функцию армирующего компонента, и способствует улучшению качества бетона, повышая его трещиностойкость, деформативность, водонепроницаемость и морозоустойчивость. Дополнительным преимуществом фибробетона является его пониженный вес по сравнению с традиционно армируемым железобетоном, что облегчает монтаж конструкций из фибробетона.

Фибробетоны применяют в сборных и монолитных конструкциях, работающих на знакопеременные нагрузки. Важнейшая характеристика фибробетона — прочность на растяжение — является не только прямой характеристикой материала, но и косвенной, и отражает его сопротивление другим воздействиям. Еще одна важная характеристика фибробетона это его долговечность. По показателю работы разрушения фибробетон может в 15-20 раз превосходить бетон.

Технология производства фибробетона Полипропиленовую фибру засыпают в растворо- или бетоносмеситель перед тем, как добавляют воду в сухую смесь. Время перемешивания составляет от 4 до 6 минут. Если необходимо увеличить пластичность раствора или бетона, то необходимо добавить пластификатор. Фибра полипропиленовая полностью совместима со всеми добавками в раствор или бетон. Дозировка: 0.6-0.9кг/м3 Упаковка: в пакетах по 0.6-0.9 кг. Фибробетон, производство технология Фибробетон является одним из самых распространенных строительных материалов. Это бетон, который армирован дисперсными волокнами (фибрами).

Если необходимо увеличить пластичность раствора или бетона, то необходимо добавить пластификатор. Фибра полипропиленовая полностью совместима со всеми добавками в раствор или бетон.

Дозировка: 0.6-0.9кг/м3 Упаковка: в пакетах по 0.6-0.9 кг. Фибробетон, производство технология Фибробетон является одним из самых распространенных строительных материалов. Это бетон, который армирован дисперсными волокнами (фибрами). Фибробетон обладает более высокой ударной прочностью, прочностью на срез и при растяжении, водонепроницаемостью, морозостойкостью, пожаростойкостью и сопротивлением кавитации.
Перечисленные достоинства в совокупности обеспечивают высокую эффективность применения данного материала, поэтому изделия из фибробетона, такие как фибробетонные блоки, панели и плиты используют в строительных конструкциях. К примеру, фибробетонные полы более устойчивы к повышенным эксплуатационным нагрузкам, нежели обычные бетонные полы.

Технология производства фибробетона является обычной смесью песка, цемента, крупного заполнителя, воды и определенного количества дисперсных волокон (фибры). Фибра, в свою очередь, производится из различных материалов.

Армирование пеноблоков

Для придания пористой структуре материала большего внутреннего сопряжения, за счёт равномерного введения в состав смеси дисперсной арматуры (0,5-2%) используют разные виды волокон или гранул:

синтетические;
стальные;
стеклянные;
базальтовые;
композитные;
растительные.

При этом, нужные свойства блоку могут задаваться применением армирующих волокон с покрытием поверхностно-активными веществами (оптимальный диаметр волокон — 18 микрон) в виде различных комбинаций, сочетаний, новых пропорций. Волокна равномерно распределяют по всему объёму смеси во всех направлениях, создавая внутреннее сцепление бетона, предотвращающее в будущем скрытые дефекты.

Качество фибры легко определить по граням блока: она не должна торчать, а мягко и эластично включаться в бетонную структуру. Чтобы убедиться в качестве изделия, стоит потребовать у продавца сертификат на фибру: стеклофибра дешевле, жёстче и уязвимее к воздействию щёлочи. Лучший вариант — полипропилен.

Создание материала нового поколения — нано фибропенобетона основывается на применение в качестве армирующих волокон протяжённых цилиндрических структур, имеющих молекулярное строение и D от 1 до нескольких нанометров, так называемых, «нанотрубок».

Гараж из пеноблоков своими руками. Об этом вы прочитаете в следующей нашей статье. А эта статья про клей для пеноблоков.

Изготовление фибробетона

На рынке сегодня существует множество предложений сухих смесей для получения фибробетона на основе различных армирующих материалов. В таких смесях фиброволокно уже добавлено в состав в заранее рассчитанной пропорции, обеспечивающей строго определенные физико-технические характеристики бетона. Строителям остается только добавить в такую смесь необходимое количество воды, замешать и использовать полученный раствор аналогично обычному.

Другой способ получения фибробетона — это самостоятельное добавление армирующих волокон. Здесь тоже есть два варианта: добавлять фибру можно как в сухую смесь, так и уже в жидкий раствор, на этапе его перемешивания в бетономешалке. Основная сложность здесь заключается в необходимости достижения максимально равномерного распределения армирующих волокон по всему объему раствора. Обычно это увеличивает продолжительность приготовления раствора в бетономешалке примерно в 1,5 раза.

При соблюдении технологий можно самостоятельно изготовить фибробетон надлежащего качества непосредственно на строительной площадке. Конечно, это справедливо в большей степени для частного и малоэтажного строительства.

Основные свойства фибробетона

Физические характеристики фибробетонов на основе разных видов армирующего наполнителя могут довольно сильно отличаться. Например, для композитных материалов со стальной или базальтовой фиброй характерны очень хорошие показатели прочности и упругости. А вот полипропиленовые волокна отличаются низким коэффициентом упругости. Фибробетоны на их основе характеризуются повышенной деформативностью, а значит — не могут использоваться в качестве конструкционных материалов.

Все это следует учитывать при выборе марки материала для решения конкретных строительных задач. Выделим основные особенности и преимущества фибробетона в сравнении со стандартным бетоном:

• повышенная долговечность конструкций, продление эффективного срока эксплуатации с сохранением всех эксплуатационных характеристик; • высокая прочность и упругость, стойкость к растяжению и разрыву, способность сохранять целостность при значительных растягивающих нагрузках; • высокая устойчивость к воздействию атмосферных осадков и активных химических веществ; • хорошая морозостойкость, способность сохранять структуру материала при многократных годовых, а также резких амплитудных колебаниях температур; • высокая стойкость к повышению температуры, интенсивному нагреву, воздействию открытого огня, пожаробезопасность; • отсутствие усадки, способность сохранять исходный объем после набора расчетной твердости; • высокая стойкость к истиранию, износу, воздействию крутящих моментов, устойчивость к образованию трещин; • влагостойкость, водонепроницаемость; • повышенная пластичность, хорошая прочность при ударах; • хорошие адгезионные качества; • сохранение технических характеристик после окончания расчетного срока службы материала; • уменьшение необходимых для строительства объемов бетона ввиду улучшенных свойств материала, снижение веса конструкции; • высокая технологичность материала и продуктивность работ по нему; • снижение стоимости строительства за счет экономии материалов, отказа от использования армирующих сеток и каркасов, сокращения времени строительных работ, уменьшения дополнительных расходов на транспортировку и пр.

По своей прочности фибробетон зачастую даже превосходит железобетон, заметно выигрывая при этом по весу конструкций. Фибру можно также применять для армирования газобетонов и пенобетонов. Такие материалы отличаются низкой плотностью, высокими тепло- и шумоизоляционными и свойствами. А за счет армирования волокном они приобретают повышенные прочностные характеристики.

Единственным относительным недостатком фибробетона является его высокая стоимость. Однако на практике за счет использования этого материала можно даже повысить рентабельность строительства.

Особенности изготовления

Фибробетон используется в качестве материала для отделки домов, где плиты – с высокой прочностью и качественными характеристиками, которые сохраняются при любых погодных условиях.

Поверхности панелей окрашивают в разные цвета, они имеют оригинальную текстуру. Их изготавливают из композитного бетона со специальными волокнами, повышающими прочность фиброцементных плит отличного качества.

Основные виды фиброволокна

Включение фибры в бетонном растворе зависит от материала, который используется:

Проволока из стали с диаметром до 0,5 мм, имеющая длину 10-50 мм. Изделия, изготовленные из бетона со стальной проволокой, имеют прочность на растяжения, разрывы, уменьшают усадку и образование трещин.
Стеклянные волокна, включенные в раствор, повышают упругость и увеличивают пластичность материала.
Наличие базальта приводит к повышенной прочности, стойкости к деформациям, отсутствию трещин.
Полипропиленовые включения увеличивают стойкость к разрушению химическими веществами, растяжению и перепадам температур, значительно уменьшают вес готовых изделий.

Фиброцементная плита: что это такое, состав

Фиброцементная плита – это новое, современное изделие, которое легко монтировать в разных плоскостях. Плиты из фиброцемента изготавливают из таких компонентов:

портландцемента, который применяют в виде вяжущего средства для придания изделиям необходимого запаса прочности, устойчивости к влажности;
речного чистого песка, используемого в виде заполнителя;
фиброволокна, повышающего жёсткость изделий;
модифицирующих добавок для сохранения свойств изделий при перепадах температуры.

Изделия из фиброцемента используют как новый, экологически чистый материал для облицовки стен помещения, красивых фасадных ограждений. Их применяют в качестве отделки зданий, крыш, потолков, внутренних и наружных стен, панелей.

Фиброцементные панели для внутренней отделки стен применяют в строительстве квартир или ремонте жилья. Отделка потолков в квартирах производится из материала, который надёжно крепится к потолку, и не сразу можно понять, что это такое, ведь фиброцементная плита имеет вид лёгкого, воздушного изделия.

Плиты имеют внешние различия по:

цветовой гамме;
рельефной фактуре;
защитному покрытию.

Методы их изготовления разные, применяют автоклавную технологию и формовку изделий под высоким давлением. Панели износостойкие, пожароустойчивые, габаритные, применяются в строительстве домов и в промышленной сфере.

На основании изложенных фактов можно утверждать, что фибробетон справедливо конкурирует с другими типами бетона.

Области применения

Учитывая вышеперечисленные технические характеристики фибробетона, этот материал стал популярным на рынке. Он применяется в конструкциях, на которые оказывается сильное давление со стороны окружающей среды. Эти конструкции могут быть как промышленного, так и бытового характера. Каждый исходный материал имеет свою сферу применения. Стальной фибробетон чаще всего применяется:

шпалы, фундамент, мостовое покрытие, берегозащитные полосы;
полы, тоннели;
дороги, полосы для взлета и посадки на аэродромах, тротуары;
тротуарная плитка, бордюрный материал;
каркас конструкции, монолитные сооружения;
каналы для водоотвода, шахты колодцев под канализацию, плотины, водоочистные системы;
фибробетонные полы.

Бетон со стекловолокном используется при устройстве: