Достоинства и недостатки
Не все еще знакомы с перспективным строительным материалом, которым является наполненный волокнами композит. Застройщики часто задают вопросы, что такое фибробетон, каковы его достоинства, насколько серьезны недостатки?
Специалисты подтверждают, что это материал с высокими эксплуатационными свойствами, превосходящий по ресурсу эксплуатации, прочностным характеристикам и качеству традиционный бетон. Продукция из бетона, наполненного металлическими и синтетическими волокнами, отличается повышенной устойчивостью к воздействию разрывных усилий, растяжению, устойчива к воздействию агрессивных сред, механическим воздействиям.
Рассмотрим преимущества фибробетона, основными из которых являются:
- Уменьшение сметных расходов на выполнение строительных мероприятий. Применение волокон в качестве армирующих элементов позволяет отказаться от использования металлических сеток, стальных каркасов, что уменьшает трудозатраты, сокращает время выполнения работ.
- Повышенная прочность изделий, которые не подвержены сколам. Фактор связан с однородным распределением волокон в массиве бетона. Использование стандартной арматуры не позволяет обеспечить аналогичные прочностные характеристики и целостность бетонного состава.
Фибробетон – это мелкозернистый материал, одним из составляющих которого является армирующий наполнитель
- Стойкость к температурным перепадам, которая актуальна при выполнении строительных мероприятий в условиях северных районов.
- Устойчивость к воздействию открытого огня, непроницаемость водой обеспечивают возможность использовать состав для специальных технологических целей, решения гидротехнических задач.
- Ускоренные темпы возведения зданий за счёт использования легких композитных бетонов, обладающих небольшой массой.
- Уменьшение расхода бетонного состава, связанное с введением фибры в качестве наполнителя. Возможность уменьшения толщины строительных конструкций с сохранением прочности.
- Повышенный, по сравнению с бетоном, в десятки раз срок эксплуатации фибробетонных конструкций, обладающих значительной твердостью.
Обладая комплексом положительных свойств, материал имеет единственный недостаток, связанный с повышенной стоимостью фибробетонного состава. Производство фибробетона характеризуется необходимостью дополнительных затрат, связанных с приобретением сырья. Это компенсируется улучшенными эксплуатационными характеристиками композита, длительным ресурсом эксплуатации, механической стойкостью.
Фибробетон – что это такое и где используется
Фибробетон – это разновидность бетона, отличительной особенностью которой является наличие в составе бетонной смеси дисперсных волокон (фибры), являющихся армирующим материалом. В качестве фибры используются такие материалы:
- металл – стальная проволока Ø0,2 – 1,2 мм и длиной 50 – 120 мм;
- базальт, асбест, карбон;
- стеклянные циркониевые волокна, Ø8 – 10 мкм;
- хлопок, вискоза, нейлон;
- полипропилен, полиэтилен, полиамид.
Фибробетон используется при заливке тоннелей и прочих коммуникаций, прокладываемых под землей
Фиборбетон используется при изготовлении ответственных конструкций, строительстве различных сооружений с повышенными требованиями к их прочности, а также элементов декора и отделки фасадов административных и общественных зданий.
Наиболее востребован данный материал при сооружении таких объектов:
- здания в районах с сейсмической активностью;
- реакторы АЭС, резервуары большого объема и различного назначения;
- покрытия дорог и взлетно-посадочных полос на аэродромах;
- фундаменты под технологическое оборудование, испытывающее динамическое и ударное воздействие в процессе эксплуатации;
- железнодорожные шпалы;
- сооружения в акватории портов, служащие для волнореза и защиты береговой линии.
Фибробетон востребован при строительстве гидротехнических сооружений
Стоимость и экономические выгоды от внедрения фибробетона
Прежде всего стоит заметить, что применение фибробетона только за счет снижения используемой арматуры (минимум на 20%) позволит повысить экономическую эффективность не только за счет снижения затрат на саму арматуру, а еще и с учетом снижения трудоемкости и сроков выполнения работ по заливке.
Базовая цена фибробетона, если абстрагироваться от смежных со строительством вопросов (например доставке фибробетонного раствора на объект и объема), зависит прежде всего от количества и вида включененного в раствор фиброволокна.
Если исходить от стоимости возможных видов армирующих добавок, то стоимость базальтовых волокон выше синтетических (полипропиленовая фибра), но ниже чем у стальной фибры. С другой стороны стальной фибры гораздо меньше требуется для выхода бетона на заданую прочность… В итоге всех вычислений получется, что базовая стоимость фибробетона имеет совсем небольшой разброс в цене.
Плюсы и минусы
Пытаясь разобраться, фибробетон – что это такое, нужно понимать, что все основные характеристики зависят от используемых в его производстве материалов и соблюдения технологии. Но есть определенные свойства, характерные для всех типов фибробетона, которые обязательно учитываются при планировании работ.
Основные преимущества фибробетона:
- Понижение затрат на строительство – за счет повышения прочности плит можно отказаться от армирования, сократив длительность проведения работ, расходы на дополнительные материалы, их транспортировку, монтаж
- Повышение прочности готовых конструкций – технология производства фибробетона любого типа предполагает, что такой материал не боится усадки, не покрывается трещинами, сколами, гарантируя даже более высокую прочность, чем в конструкциях с арматурой
- Прекрасные адгезионные качества
- Стойкость к резким скачкам температуры, влаге, охлаждению/оттаиванию
- Негорючесть – усиленная с помощью композита бетонная конструкция исключает нарушение структуры монолита и появление трещин под воздействием высоких температур
- Легкость фибробетонных блоков, что снижает затраты на транспортировку и монтаж
- Экономия на строительных материалах – за счет существенного увеличения прочности фундамент или стены можно сделать с меньшей толщиной монолита, не пожертвовав устойчивостью и надежностью
- Продление срока эксплуатации – введение волокон фибры позволяет добиться большего срока службы бетона при сохранении всех важных эксплуатационных характеристик
- Уменьшение расхода бетона
Единственным минусом считается сравнительно высокая стоимость фибробетона. Для приготовления раствора нужно покупать дорогие материалы, готовые фибробетонные блоки также стоят дороже, чем обычные бетонные. Но экономия на последующих этапах строительства и эксплуатации здания полностью перекрывает этот недостаток.
Изготовление армированных фибробетонов
Промышленное производство
Технология изготовления фибробетона кардинально зависит от выверенного состава и рационального сочетания исходных материалов. Плотность фибробетона связана с обеспечением равномерного распределения волокон в бетонной смеси и их правильной ориентации в растворе. От этого условия зависит свойство изделия оказывать сопротивление внешним механическим воздействиям.
Приготовления фибробетонной смеси рассмотрим на примере производства плиты из сталефибробетона.
Сталефибробетонная плита
В соответствии с технологией, процедура приготовления сталефибробетонной смеси предусматривает подачу бетонной смеси от бетоносмесителя, а так же нарезанных фибр от аппарата для их нарезки на ленту транспортера, обеспечивающего дозированную и равномерную подачу компонентов бетонной смеси в зону работы лопастных роторов, вращающихся навстречу друг к другу. Ниже представлена схема.
Описываемая технология предусматривает нарезание стальных отрезков из стальной ленты, подразумевая, что механизм нарезки фибры и роторная установка работают синхронно. Фибробетонная смесь под действием лопастей роторов поступает в поддон для формования изделия. Эта технология обеспечивает качественное уплотнение сталефибробетонной смеси, и равномерное распределения фибр в изготавливаемом продукте.
Схема производства фибробетона
Фибробетонные плиты, произведенные по вышеописанной технологии (ротационная технология), обладают повышенной прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и высокой коррозийной устойчивостью.
Фибробетонная плита
Огромное влияние на оптимизацию процесса производства фибробетона, оказывают специальные добавки – пластификаторы, добавляемые в бетонный раствор для улучшения пластичности и повышения качества готового материала. С помощью пластификаторов контролируют время схватывания бетона и регулируют усадку бетонной смеси.
Приготовление фибробетона на строительной площадке
Приготовление фибробетона
Известны несколько способов приготовления бетонов, армированных металлическими фибрами. Ниже приведена краткая инструкция как приготовить армированный бетон своими руками на строительной площадке.
Вначале перемешиваем сухой песок с заполнителем, затем вводим требуемое количество просеянных сквозь сито фибр. Следующим этапом добавляем цемент, и заливаем в готовую сухую смесь воду с добавками – пластификаторами. Основательно перемешиваем до получения гомогенной бетонной массы.
Готовую фибробетонную смесь разливаем в формы, и трое суток ждем, пока бетон наберет предварительную прочность. Последующую сушку изделий проводим на открытом воздухе. В итоге получаем фибробетонные блоки неавтоклавного твердения с оптимальными эксплуатационными характеристиками.
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.
Типы фибры и где они применяются
Стальная фибра: это тонкие полоски стального листа или куски низкоуглеродистой проволоки. Длина таких полосочек — от 2,5 до 6 см. Сечение у нее может быть круглым или треугольным, а форма — не только прямой, но и в виде дуги. Хитрые изготовители стальной фибры повышают ее «сродство» к бетону, делая полоску волнистой, а поверхность шероховатой. Именно стальная фибра может заменить даже арматурный каркас, если использовать ее в стяжке или блоках. Но с заменой надо быть аккуратнее: для этого проект должен быть сделан грамотно, расчеты — тщательно. А дозировки должны быть соблюдены. И зависят они напрямую от нагрузок:
- небольшие нагрузки — 15—30 кг фибры на кубометр бетона;
- средние нагрузки — до 40 кг фибры на кубометр бетона;
- высокие нагрузки — от 75 кг на кубометр смеси.
Стеклянная фибра — что-то типа стекловаты. Она тоже делается из кварцевого песка, только формуется отдельными волокнами диаметром всего в 15 микронов. Вы их вообще не увидите. Попав в бетон, стеклофибра тут же распадается на практически невидимые частицы. Ее добавляют при заливке стяжек, при изготовлении сборных бетонных сооружений. А задача ее — уменьшить усадку и растрескивание, при этом не особенно утяжелив общую смесь. Дозировка стеклофибры — от 0,3 кг до 1,2 кг на кубометр (в зависимости от степени нагрузки). И надо обязательно учитывать, что бетон со стеклофиброй схватывается гораздо быстрее, чем без такой добавки.
Базальтовая фибра — продукт расплава тугоплавких вулканических пород. Волокна получаются очень прочные и очень плотные. От бетона со стеклофиброй базальтовая смесь отличается тем, что она впитывает меньше воды, зато выдерживает более высокие температуры, отлично выдерживает агрессивные вещества. Так что забетонировать с базальтовой фиброй, например, пол в бане под деревянным настилом — самое то! Кроме прочего, бетон с базальтовым волокном имеет повышенную износостойкость, то есть и для проходимой дорожки он тоже подойдет. Кстати, и морозостойкость тоже увеличивается: ведь мы уже выяснили, что воды впитывается меньше, а стало быть, микрокристалликов льда получается меньше. Специалисты говорят, что такой бетон выдержит до 500 циклов размораживания-замораживания.
Полипропиленовая фибра — тонкие волокна длиной от 6 мм до 4 см. Это самое популярное фиброволокно. Ее особенно часто применяют при частном строительстве: таким бетоном заливают фундаменты, перекрытия, стяжки. Один килограмм такой фибры содержит миллион волокон, которые расползутся по всему бетону и создадут там серьезный микрокаркас. Полипропиленовое фиброволокно делают и из первичного сырья, и из вторичного. Раствор с такой фиброй получается гуще, он отлично держит форму, не сползает с вертикальных поверхностей (именно поэтому полипропиленовое фиброволокно отлично добавляют и в штукатурные смеси). На кубометр бетона в среднем нужно 0,9 кг фибры.
Фото: прорабофф.рф
Виды и сферы применения фиброволокна для бетона
Обычный бетон хорошо работает на сжатие, но не на растяжение, из-за чего при возведении несущих конструкций приходится использовать стальную арматуру.
Так как ее применение не только замедляет процесс строительства, но и требует дополнительных усилий в работе, намного выгоднее использовать фибробетон. Это обычный бетон в структуру которого включен специальный наполнитель — фибра.
Фиброволокно для бетона (фибра) заменяет арматуру и придает конструкциям необходимую прочность.
Рассмотрим основные свойства и преимущества этого современного материала.
Что такое фиброволокно
Фибра представляет собой дисперсные волокна, которые равномерно и разнонаправлено распределяются по всей массе песчано-цементного раствора. Благодаря этому фибродобавки улучшают следующие характеристики бетона:
- увеличивается прочность на растяжение до 30 %;
- ударная вязкость заметно возрастает;
- обеспечивается нормальная гидратация;
- увеличивается стойкость к деформациям;
- повышается устойчивость к образованию трещин;
- становится выше порог огнестойкости;
- увеличивается модуль упругости;
- бетон не дает усадку и не трескается;
- возрастает температурная стойкость и пожаропрочность.
Если говорить о недостатках фибробетона, то бытуем мнение, что этот материал недостаточно устойчив к химическим реакциям, однако, все зависит от типа наполнителя и его свойств.
Виды фиброволокна для бетона и его свойства
В качестве армирующих волокон используются металлические и неметаллические материалы. Самыми популярными являются:
Стальное волокно
Этот вид фибры чаще всего используют при строительстве дома из фибробетона. Благодаря этому наполнителю, полученный сталефибробетон, отличается более высокой долговечностью и износостойкостью. Помимо этого стальные волокна повышают морозоустойчивость бетона.
Сталефибробетон пользуется популярностью при изготовлении тротуарных плит, бордюров, для возведения каркасов зданий и монолитных бетонных построек.
Стеклянное волокно
Стекловолоконный фибровый состав отличается высокой упругостью, благодаря чему он оптимально подходит для конструкций изогнутой формы. Однако стекло практически неустойчиво к щелочной среде, поэтому при изготовлении СФБ необходимо использовать специальные пропитки на полимерной основе и вещества способные связывать щелочи.
Особую популярность стеклофибробетон приобрел в фасадной отделке, так как этот материал не впитывает загрязнения и легко моется.
Асбестовое волокно
В отличие от стеклобетона асбестоцемент устойчив к щелочам. Во всем остальном он также отличается высокой устойчивостью к перепадам температур, прочностью и долговечностью.
Базальтовая фибра
Главное преимущество такого волокна – это его повышенная прочность. Если в качестве наполнителя для фибробетона используется именно базальт, то ударопрочность и устойчивость к деформации у материала значительно повышаются.
Состав этого волокна оптимально подходит для создания и дальнейшей окраски изделий из гипса.
Бетон с добавление базальтовой фибры рекомендуется применять для конструкций, которые испытывают повышенные нагрузки.
Полипропиленовое волокно
Относительно недавно при изготовлении фибробетона начали использовать синтетические волокна, которые значительно снижают вес готовых конструкций. Благодаря этому, бетон с добавлением полипропилена больше всего подходит для постройки легких сооружений.
Помимо этого полипропилен устойчив к химическим веществам, критическим температурам, и является не электропроводным материалом.
Сфера применения фибробетона
Основная сфера применения фиброволокна – это строительство. В последнее время стали очень часто возводить дома из стройматериала – фибробетона. Его состав зависит от того, для каких целей он будет применяться:
- стяжка полов на промышленных объектах и в частных домах;
- изготовление плит, блоков, секций, труб и т.д.;
- для штукатурных работ – фасадная отделка из фибробетона;
- изготовление различных типов бетонов;
- для строительства реакторных отделений атомных станций;
- как материал для бетонирования покрытия дорог;
- несъемная опалубка из стеклофибробетона;
- выпускают стальную проволоку;
- для производства свай и шпал;
- изготавливают карнизы;
- для устройства морских и речных защитных сооружений;
- лепнина из фибробетона;
- производство парапетных плит и фэма;
- бетонный раствор.
Популярными стали фасадные панели из фибробетона. Из базальтовой, полипропиленовой и металлической фибры можно изготавливать разные предметы для декора интерьера (статуэтки, вазы, подставки), изящные декоративные карнизы и прочие элементы внешней отделки, которые хорошо подаются покраске.
Недостатки панелей из фибробетона
К счастью их всего три:
- Уязвимость в случае длительного контакта с водой. Несмотря на то, что фибробетон обладает хорошими показателями гидроизоляции, при долгом взаимодействии с влагой он начнет ее впитывать. Если показатели так называемого насыщения водой доходят до 10-20%, то это может спровоцировать деформацию элементов. А вот при 2% влаги никаких изменений не произойдет.
- Особенности монтажа. Это не самый страшный минус, но знать его нужно. Дело в том, что панели чаще всего довольно большие, поэтому их укладку нужно выполнять с напарником.
- Высокая стоимость. По сравнению с привычной шпатлевкой такие панели обойдутся, безусловно, дороже. Но благодаря разнообразию выбора и их характеристикам это вполне объяснимая разница в цене.
Технические характеристики фибробетона
Характеристики такого бетона напрямую зависят от используемых материалов. Приведем свойства наиболее используемых видов фибробетона.
Самым распространенным наполнителем является стальная фибра. Такому бетону свойственна повышенная прочность к нагрузкам, он не образует трещин после длительного срока службы и имеет минимальный коэффициент усадки. Также, такой фибробетон имеет длительный эксплуатационный срок, большую плотность и отличные износоустойчивые качества. Имеет отличную стойкость к воздействиям окружающей среды, таким как: низкие и высокие температуры, повышенная влажность.
Немного меньшей популярностью пользуется фибробетон на основе стекловолокна. В этом бетоне преобладает такое свойство, как упругость. Но в щелочной среде, такой материал быстро разрушается. Поэтому в него начали добавлять специальные наполнители на основе глиноземов, которые связывают щелочь и под воздействием агрессивной щелочной среды разрушения не происходит. Таким образом получается замечательный состав, который не подвержен большим температурным перепадам, высокой влажности и имеющий отличные механические качества.
