Фиброволокно для бетона что это такое
Все фибры. бетона!
Бетон — очень прочный строительный материал. Благодаря своей прочности он так широко распространен в строительных и ремонтных работах.
Но и у бетона есть свои слабые места:
Существуют различные способы сделать бетон безупречным: особые присадки, добавляющиеся в состав раствора, придают ему плотность, вязкость, водоотталкивающие свойства. В зависимости от того, какая добавка применена, можно получить бетоны с различными характеристиками.
Чтобы увеличить прочность бетонных конструкций, в том числе и прочность на изгиб и разрыв, используют армирование при помощи противоусадочной сетки или арматурного каркаса.
Но армирование бетона таким способом — дорогостоящее и затратное по времени мероприятие.
Современная альтернатива армированию — применение специальной фибры для бетона, которую добавляют в бетонный раствор. Благодаря ее свойствам, фибру называют микроарматурой и рассматривают как альтернативу традиционному армированию.
Общие свойства фибры для бетона. Для чего используется фиброволокно
Фиброй называют волокна, выполненные из стали, базальта, стекла, полимеров, полипропилена. Эти волокна могут иметь различную длину (от 2—3 мм до нескольких сантиметров), толщину, конфигурацию, форму сечения, текстуру поверхности.
Фибру добавляют в бетонные растворы любого назначения для придания прочности, ударной вязкости, устранения усадки и предотвращения растрескивания, повышения долговечности и устойчивости к истиранию. Бетон с добавлением фибры становится водостойким, устойчивым к морозам (морозоустойчивость может повышаться до 100 циклов), жаростойким.
Выбор вида и размера фибры зависит от назначения бетона.
В штукатурные растворы добавляют фибру малой длины (3-6 мм) для обеспечения гладкости оштукатуренной поверхности. В тяжелые бетоны добавляют фибру большой длины волокон.
Бетоны с добавлением фиброволокна называются фибробетонами.
Виды фиброволокна
«Фибра» в переводе с английского означает «волокно». Действительно, на вид это нити определенного диаметра и длины, изготовленные из различных материалов.
В зависимости от материала, фибра для бетона делится на пять основных разновидностей:
В современном строительстве добавка фибры в бетонные растворы желательна даже в тех случаях, когда в конструкции используется арматура, но особенно важно укрепить таким способом бетон, предназначенный для заливки конструкций, которые будут подвергаться повышенным нагрузкам (фундаменты, стяжки пола, дорожные покрытия).
Стальная фибра
Основное преимущество этого вида фибры — низкая стоимость. Она много лет используется в странах Европы, а в России появилась не так давно.
Форма и свойства
Стальная фибра для бетона представляет собой отрезки проволоки из низкоуглеродистой стали диаметром 0,7—1,2 мм и длиной от 25 до 60 мм.
В сечении она может быть круглой или треугольной, а по конфигурации напоминать дугу или скобку, либо иметь волнообразную форму. Для улучшения сцепления с бетоном фибра имеет шероховатую поверхность.
Дозировка и метод добавления
Стальная фибра дозируется в зависимости от назначения бетона и тех нагрузок, которые конструкция будет испытывать в процессе эксплуатации:
Стальная фибра добавляется в раствор при замешивании или после, в готовую бетонную смесь. Ее засыпают небольшими порциями и тщательно перемешивают.
Добавление фибры увеличивает время замеса раствора на 15%.
Преимущества и недостатки стальной фибры
Благодаря добавлению стальной фибры, которая образует в бетоне трехмерный каркас, конструкция приобретает дополнительные характеристики:
Стальная фибра применяется в гражданском строительстве при заливке фундаментов, стяжек и может заменить арматуру. Добавление стальной фибры по сравнению с армированием — простой и удобный процесс. Не нужно раскладывать арматуру и устанавливать крепежи; экономятся время и затраты труда.
Недостатки стальной фибры:
Полимерная фибра (ПАН-фибра)
Полимерная фибра — это волокна из полимерного материала длиной от 3, 6, 12, 18, 24 мм и выше.
Область применения фибры в бетоне
Полимерная фибра применяется в следующих типах бетонных конструкций:
а также добавляется в строительные, ремонтные и штукатурные растворы.
Свойства
Преимущества полимерной фибры:
Основное преимущество полимерной фибры — она придает бетону пластичность.
Как использовать фиброволокно
Полимерную фибру можно добавлять прямо в сухой цемент перед замешиванием раствора.
Сколько фибры добавить в бетонный раствор
Пропорции добавления и выбор длины фибры зависят от назначения бетона:
Стеклянная фибра
Стеклянная фибра изготавливается из стойкого к щелочам стеклянного волокна диаметром 10—15 микрон и прочностью до 2000 МПа.
Попадая в раствор, во время перемешивания стеклофибра распадается на отдельные волокна
Свойства стеклянной фибры
Стеклофибра придает бетону следующие качества:
Стеклянная фибра устойчива к агрессивным средам (кроме щелочной среды).
Где применяется
Бетон с добавлением стеклянной фибры схватывается и застывает быстрее, это необходимо учесть при работе. Продлить срок жизни раствора поможет добавление пластификатора.
Базальтовая фибра
Базальтовой фиброй называют отрезки базальтового волокна, которые могут иметь длину от 1 до 150 мм. Волокно имеет диаметр 16—18 мкм, оно устойчиво к воде, кислотам, щелочам, прочное, упругое.
Базальтовое волокно, в отличие от металлической фибры, не подвергается коррозии, в 3 раза легче и имеет площадь поверхности в 25 раз больше. Базальтовая фибра обладает высокой адгезией и одинаковым с бетоном коэффициентом температурного расширения.
Качества бетона с базальтовой фиброй
Добавление фибры сообщает бетонам следующие характеристики:
Где применяется
Базальтовую фибру используют для изготовления сейсмостойких конструкций, взрывобезопасных объектов, военных сооружений, сложных радиопрозрачных конструкций.
В связи с непревзойденной стойкостью к истиранию, которую получает бетон при добавлении базальтовой фибры, он широко применяется для изготовления стяжек.
Метод добавления
Базальтовое волокно замачивают в воде и затем добавляют в раствор при замешивании.
Добавление любых видов фибры делает бетонный раствор более вязким и менее текучим, поэтому важно совмещать использование фибры с применением пластификатора, который позволяет экономить цемент, воду, затраты на уплотнение бетона и увеличивает текучесть раствора.
Полипропиленовая фибра
Полипропиленовая фибра — это армирующее микроволокно, применяемое как альтернатива армированию бетона. Это самый распространенный вид армирующих волокон.
Форма и свойства
Этот вид фибры изготавливается из синтетического вещества — полипропилена.
Волокна из полипропилена формируют экструзией или вытягиванием и нарезают на отрезки разной длины.
Длина волокон полипропиленовой фибры от 6 до 40 мм.
Фибра обладает значительной прочностью и упругостью, устойчива к агрессивным, в том числе, щелочным, средам и коррозии, а также огнеустойчива.
Весомое преимущество полипропиленовой фибры — ее легкость и большая площадь поверхности (в 1 кг полипропиленовой фибры около 1 миллиона волокон).
Фибра в бетонных смесях сочетается с любыми другими добавками:
Полипропиленовая фибра может изготавливаться из первичного или вторичного сырья. В первом случае качество фибры выше.
Для чего применяется полипропиленовая фибра
Добавление фиброволокна в раствор компенсирует растягивающие напряжения его нижнего слоя и разрывные напряжения вследствие нагрузок и обеспечивает следующие преимущества фибробетонов перед обычными бетонами:
Дополнительные свойства полипропиленовой фибры
Раствор с фиброй становится более густым, держит форму и не течет, поэтому позволяет наносить штукатурку более толстым слоем.
В каких случаях применяют полипропиленовую фибру
Полипропиленовая фибра образует в бетоне трехмерный армирующий каркас, поэтому ее применение оправдано при изготовлении:
Расход полипропиленового фиброволокна
Фибра очень легкая и очень экономичная. В общем случае соотношение фибры к бетону составляет 900 г на 1 кубометр смеси. В зависимости от области применения дозировка фибры может меняться:
Как применять фиброволокно из полипропилена
Фибра проста в применении.
Как добавлять фиброволокно в бетонный раствор?
Существуют три способа:
Эффективность фибры непосредственно зависит от того, насколько хороша она распределилась в бетонном растворе, поэтому следует увеличить время замешивания на 15%.
Видео: Замес раствора с фиброй
На что обращать внимание при покупке фибры
Покупка некачественной фибры — не только напрасная трата денег, но и риск испортить конструкцию. Бетонные сооружения изготавливаются с расчетом на прочность и долгий срок службы. Использование некачественных материалов может привести к значительным убытками.
Например, на рынке встречается полипропиленовая фибра кустарного производства. На вид она мало отличается от заводской фибры, но изготавливается с нарушением технологии. В качественной фибре есть такой компонент, как замасливатель. Он препятствует комкованию волокон и способствует их равномерному распределению в растворе. Поддельная фибра скомкуется, и образования трехмерного каркаса в толще бетона не произойдет, а значит, бетон не получит тех свойств, которые ожидались при добавлении фибры. «Сэкономив» несколько рублей, можно понести существенные убытки.
Чтобы избежать таких ситуаций, приобретайте фибру проверенных производителей у надежных поставщиков.
Нужна ли фибра для стяжки, и какую использовать
При изготовлении стяжки важно соблюсти баланс между двумя взаимоисключающими задачами:
Решить это противоречие помогает добавление полипропиленового фиброволокна. Его рекомендуется добавлять как в раствор для мокрой стяжки, так и в смесь для полусухой стяжки независимо от того, используется ли армирование сеткой.
Фиброволокно не только повышает прочность стяжки и снижает ее истираемость, но и предотвращает усадку и появление трещин, увеличивает ударную вязкость поверхности, предотвращая растрескивание и сколы в процессе эксплуатации. Стяжка с добавлением фиброволокна отличается прочностью и долговечностью.
Видео: Стяжка с фиброй крепче, чем с арматурой!
Советы по выбору армирующего волокна
Каждый из видов армирующих волокон обладает своими преимуществами и недостатками. Выбор армирующего волокна напрямую зависит от назначения конструкций, которые будут изготовлены из бетона.
Большое значение имеет качество материала, поэтому следует внимательно отнестись к выбору производителя и продавца армирующих волокон.
Полипропиленовое фиброволокно — современная альтернатива армирования бетона, которая экономит деньги, затраты времени и труда и обеспечивает бетону повышенную прочность, долговечность, устойчивость к внешним факторам и другие важные характеристики. На сегодняшний день рекомендуется использовать фибру практически в любых конструкциях. Эффективность работы добавок зависит от их правильного выбора и применения.
Фибра для бетона. Как сделать монолит еще крепче
Без бетона не обходится практически ни одно строительство, даже каркасники стараются ставить на утепленные шведские плиты или ленты с полами по грунту для повышения теплоемкости. Чтобы бетон успешно противостоял всем типам нагрузок и прослужил как можно дольше, его армируют металлическими сетками или металлическим арматурным каркасом, связанным из прутов определенного диаметра. Многие конструкции предполагают применение и сеток, и каркасов, например, когда не только фундамент, но и стены монолитные. Сравнительно недавно появился и еще один способ повышения прочности бетона и придания ему определенных свойств – введение в состав фибры. Ее еще называют микроарматурой, но способна ли такая добавка полностью заменить классическое армирование, какая бывает и где применяется, попробуем разобраться.
Это понятие объединяет группу материалов, предназначенных для улучшения физико-механических свойств. Фибра представляет собой органические и неорганические волокна или узкие, тонкие полоски. Длина, толщина, сечение, профиль, характеристики и специфика применения напрямую зависит от разновидности фибры, и варьируются от нескольких миллиметров, до нескольких сантиметров. Она добавляется практически в любые растворы на базе цемента, которые широко применяются в строительной сфере.
В последние годы фиброй активно пользуются и в частном строительстве, а не только на промышленных объектах.
Улучшение физико-химических характеристик, понятие довольно размытое, при добавлении в бетон фибры, он приобретает следующие полезные свойства.
Еще одним из достоинств армирования бетона фиброй является удобство ее применения – не нужно специального оборудования и навыков работы со сварочником. Не нужно километров вязальной проволоки и десятков часов в согнутом виде.
Изначально в доступе появилась полипропиленовая фибра, и некоторое время реальных аналогов этому волокну не существовало. Но по мере роста спроса и распространению материала добавились и другие виды. Сегодня фибробетон получают при добавлении нескольких основных видов.
Фибру зачастую добавляют в бетон даже при наличии привычного арматурного каркаса или сетки, так как она позволяет предотвратить образование усадочных трещин и дополнительно увеличивает прочностные характеристики ответственных конструкций.
Фибра, изготавливаемая из стали, выглядит как тонкие полоски листа или куски низкоуглеродистой, проволоки, длиной 25-60 мм и диаметром от 0,7 до 1,2 мм. Стальная фибра отличается сечением (встречается как круглая, так и треугольная) и формой – прямая, дуга, скобки. Чтобы увеличить сцепление с бетоном, проволоку профилируют, придавая ей волнистость, а поверхность делают шероховатой или же волнистость сочетают с покрытием латунью. Стальная фибра применяется в фундаментах, стяжках, блоках и других формованных изделиях и в некоторых случаях заменяет арматурный каркас. Естественно, только при условии проектирования, выполнения расчетов и соблюдения дозировки. Добавляют ее как при замешивании, так и уже в готовый раствор, при первом способе смесь получается более однородной. Дозировка напрямую зависит от нагрузок.
Фибру этого типа можно сочетать с другими модифицирующими добавками.
Хотя «исходник» у этих материалов общий, кварцевый песок, формуются они по-разному – стеклянная фибра представляет собой отдельные волокна, диаметром всего в 10-15 микрон. При этом его прочность составляет до 3000 МПа. Попав в бетон, стеклофибра распадается на мельчайшие, практически невидимые глазом частицы. Главное ее предназначение – уменьшение усадки и растрескивания без утяжеления. Ее применяют при изготовлении сборных бетонных сооружений, при заливке стяжек, толщиной от 10 до 80 мм, различных готовых цементных смесей. В среднем на каждый куб бетона стекловолокна добавляют 0,3-1,2 кг, если нужно максимальное повышение характеристик или хочется подстраховаться, количество можно несколько увеличить. Немаловажный момент – из-за добавления стеклянной фибры бетон гораздо быстрее схватывается.
Как и стеклянную, методом расплава, но только не силикатов, а тугоплавких горных пород вулканической природы, формуя из него прочные плотные волокна. В отличие от фибробетона со стеклянной добавкой, материал с базальтовой меньше впитывает воду, выдерживает более высокие температуры, устойчив к агрессивным веществам, в том числе и щелочам. Плюс, бетон с базальтовыми волокнами приобретает повышенную износостойкость, что весьма ценно при изготовлении стяжек для зон с повышенной проходимостью. Так как добавка способствует снижению впитывающей способности, бетонные конструкции сразу прибавляют и в морозостойкости – она может составлять до пятисот циклов.
Ее тоже производят способом экструзии, придавая полипропилену форму тонких волокон, длиной от 6 до 40 мм. Это самая востребованная разновидность фиброволокна, повсеместно применяемая частниками при заливке фундаментов, перекрытий, стяжек, штукатурных и кладочных работах, выравнивании полов. К преимуществам добавки относится легкость и площадь поверхности – всего 1 килограмм фибры содержит около 1 миллиона волокон, которые рассредоточатся по всему объему бетона. Изготавливают волокно из первичного и вторичного (переработанного) сырья. Это хорошо для экологии, но характеристики «вторичной» фибры все же ниже. Полипропиленовое волокно придает раствору густоту, он лучше держит форму и не скатывается с вертикальных поверхностей, благодаря чему чаще всего ее используют при оштукатуривании помещений и фасадов. Особенно, когда нужен большой слой, а возиться с несколькими подходами не хочется. В среднем на каждый куб бетона добавляют 900 грамм фибры, но дозировка может увеличиваться в зависимости от сферы применения, но максимум составляет 1,5 кг/м³. Добавлять ее можно несколькими способами.
Кроме того, что при добавлении фибры любого вида необходимо увеличить время приготовления растворной смеси не меньше, чем на 15%, есть и другая особенность. Не всегда на пользу повышение вязкости раствора и снижение его текучести, разве что при оштукатуривании и кладке. Если же идет заливка фундамента, стяжки или ограждающих конструкций, то напротив, нужна повышенная текучесть, а не вязкость и способность держать форму. Чтобы не выбирать между достоинствами, которые дает введение фибры, и удобством и качеством бетонирования, в раствор также добавляют модифицирующие добавки, нивелирующие «побочку».
Микроармирование фиброй не заменит полноценного армокаркаса в конструкциях под нагрузкой – тут нужно использовать оба вида. Может показаться, что при таких условиях без волокон можно и обойтись, не тратить лишние деньги и время. Но зато фибра предотвращает растрескивание – будь то штукатурка в комнате или на фасаде, фундаментная плита или стяжка. Без фибры любой бетон, тонкий или толстый, покрывается мельчайшими трещинами и это неизбежно в процессе высыхания. Но если для фундамента это не столь важно и некритично, то штукатурка, особенно фасадная, должна быть максимально монолитной, как и чистовая стяжка с трещинами, сомнительное удовольствие. Также фибра будет точно не лишней в отмостке, бетонных дорожках или бетонных основаниях под них, и других горизонтальных поверхностях на улице.
Фибра для бетона: достоинства, виды фиброволокна, сфера применения и нормы расхода
Фибра для бетона служит компонентом при мелкодисперсном армировании изделий с целью повышения физико-механических свойств. Эффективность фибробетона характеризуется прочностью на растяжение, ударной вязкостью, повышенной трещиностойкостью и износостойкостью.
Что такое фиброволокно
Бетон обладает специфическими характеристиками, определяющими его как хрупкое вещество с неоднородной структурой. Значение предельной деформации у него намного ниже, чем, например, у стекла, стали или полимерных композитов.
Для повышения показателей упругости возникла необходимость использования волокнистых присадок (фибры), как микроарматуры для бетонных конструкций. Эта особенность нашла широкое применение в технологии строительных процессов, таких как приготовление цементных смесей, изготовление высокопрочных материалов и т.д.
Метод дисперсного армирования бетона предусматривает произвольную и направленную ориентацию волокон.
Направленная предполагает применение тонких непрерывных нитей, тканых и нетканых сеток, жгутов и других подобных материалов. Произвольная (свободная) возникает при использовании рулонных материалов в виде матов, холстов, вуалей.
Основные компоненты добавки
В качестве фибр применяются металлические и неметаллические нити разной длины и сечения:
Рациональный выбор добавок для армирования бетона позволяет получить изделия, обладающие стойкостью к механическим нагрузкам.
Стеклофибре свойственна низкая щелочестойкость.
Достоинства
Широкое использование фибробетона обусловлено тем, что его физико-механические показатели в несколько раз лучше аналогичных значений традиционных материалов. При этом эксплуатационные характеристики изделий соответствуют нормам.
Укрепление стяжки
Применение дисперсного армирования стальными фибрами позволит усилить эксплуатационные качества, укрепить верхний слой основания, повысить износостойкость, прочность на изгиб, трещиностойкость и долговечность сооружения.
Профилактика дефектов
Как показала практика, наиболее эффективным средством для профилактики и устранения возникших дефектов являются ремонтные растворы, армированные различными типами волокон. Применение стальной или полипропиленовой фибры позволяет избежать расслоения смесей в период укладки, а впоследствии преждевременного износа и разрушения покрытий.
Улучшение адгезии и водостойкость
Так, например, использование стальных и базальтовых фибр позволит в несколько раз увеличить водостойкость изделий. Для получения лучшей адгезии волокон с цементной матрицей и равномерного распределения фибр необходимо правильно выбрать оптимальную длину и диаметр используемых отрезков.
Экономичность и антикоррозийные свойства
Применение фибры для железобетонных конструкций, когда часть каркаса заменяется дисперсными волокнами, позволяет получить ощутимую выгоду, поскольку цена модификаторов намного ниже стоимости стержневой арматуры.
А также большим плюсом в использовании стальной фибры является то, что она защищена от коррозии плотным цементным покрытием.
При грамотном применении добавок можно получить экономически полезный продукт, обладающий улучшенными эксплуатационными свойствами.
Виды фиброволокна для бетона и его свойства
Введение в бетон модификаторов в виде фибр способствует повышению эксплуатационных и рабочих характеристик. Механические качества композитных материалов, армированных волокнами, зависят от типа добавки, объема и размера элементов.
Стальное волокно
Металлические волокна, используемые в качестве арматурного каркаса, изготавливаются различными методами:
Наибольшее распространение получили механические способы, применяя которые получают следующие виды материалов:
Преимущества дисперсного армирования металлическими фибрами:
Стеклянное волокно
Эту группу добавок производят из силикатных материалов и расплавов вулканических горных пород. Стекловолокно имеет длину 20-40 мм и диаметр 10 мкм. Главная его особенность — высокая прочность на растяжение-сжатие (1500-3000 МПа). Модуль упругости таких модификаторов в несколько раз выше, чем у бетона.
Асбестовое волокно
Для армирования бетона используют срезы волокон, вуали, холсты и материалы в виде нетканых сеток.
Асбестовые фибры обладают следующими качествами:
Прочность асбестовой фибры при растяжении превышает аналогичные свойства стали.
Базальтовая фибра
Введение присадок улучшает следующие показатели:
Базальтовые фибры обеспечивают высокую адгезию с цементной матрицей, не корродируют и не воспламеняются под действием открытого огня.
Полипропиленовое волокно
Полипропиленовая фибра — стойкий к щелочам материал, совместим с цементными и гипсовыми вяжущими.
Использование полипропиленовой фибры позволяет:
Сфера применения
Выбор технических решений по дисперсному армированию зависит от типа используемых волокнистых материалов.
Устойчивость базальтового волокна к химическим факторам и сейсмостойкость позволяет его использование в следующих сферах жилищного и промышленного строительства:
Расходные нормы
На 1 м3 фибробетонных изделий нужно следующее количество модификатора:
Объем вводимых добавок зависит от типа конструкций, эксплуатационных требований и технологии производства.
Способы смешивания
Производство бетонных конструкций своими руками методом дисперсного армирования вмещает в себя 3 основных этапа:
При использовании модификаторов повышается жесткость смесей. В результате бетон теряет подвижность и становится трудноукладываемым.
Добавление полипропилена
Непременное условие для получения композиций, имеющих высокую прочность и устойчивость, — это равномерная подача фиброволокна в бетономешалку.
Порядок выполнения работ:
Введение базальта
Для достижения хорошей адгезии и требуемого эффекта армирования подбирается оптимальный диаметр и длина волокон.
Инструкция по изготовлению базальтофибробетона:
Если изделия готовят на основе гипсового или цементно-песчаного раствора, то армирование выполняют в последнюю очередь.