Что такое фибра для бетона

Что такое фибра для бетона и какой она бывает

 

Бетон — это строительный материал, который используют в самых разных видах строительства. По своей сути это окаменевший раствор вяжущих компонентов (вода, цемент) и различных наполнителей (песок, щебень), который набирает прочность продолжительное время. В силу своих свойств, бетоны хорошо показывают себя в проверке на сжатие, так как обладают высокой прочностью, но они довольно слабы в проверке на растяжение. Подобный недостаток обычно исправляют с помощью арматуры. Армированный скелет выполняет роль связующего элемента в монолите и увеличивает показатели бетона при растяжении. Но не всегда есть возможность установить арматуру или ее установка займет слишком много ресурсов, в таких случаях применяют фиброволокно (далее фибра) как наполнитель с армирующим эффектом. Улучшение показателей растяжения бетона не единственный плюс в применении фиброволокна, оно влияет на многие показатели.

 

Что такое фибра и зачем она нужна

 

Внешне фибра представляет собой полимерные волокна или равноразмерные куски проволоки с определенной формой изгибов или расширений на концах проволоки. Они довольно тонкие и длина у них небольшая, подобная фракция, попадая в замес бетона, позволяет фибре хорошо распределятся по его объему.  Небольшая длина каждого отдельного компонента фиброволокна позволяет размещаться ему в любом направлении и в комплексе создает распределенную систему армирующих элементов с разнонаправленным вектором действия, получается трехмерная распределенная модель армирующих элементов. Бетон после укладки начинает отвердевать, набирать прочность и осаживаться. В ходе этих процессов возможны появления трещин и расслоений, но добавленная в замес фибра помогает этого избежать. На практике выявлены следующие улучшения при ее использовании:

 

  • рост показателя прочности на растяжение (~30%);
  • увеличение показателей ударной вязкости;
  • улучшается процесс гидратации;
  • повышается деформационная стойкость;
  • снижение образования трещин;
  • улучшение показателей к изменению температуры;
  • повышение показателей огнестойкости бетонов;
  • увеличение модуля упругости;
  • снижение усадки бетона.

 

В итоге, все эти улучшения положительно влияют на эксплуатационные качества бетонного изделия, снижая объем работ при укладке бетона, делая его более пластичным. Повышение прочностных показателей увеличивает морозоустойчивость,  водонепроницаемость, срок эксплуатации и снижает показатели истирания, деформации, расслоения.

 

трехмерное распределение волокон
Наглядная картина дисперсного распределения армирующих волокон фибры

 

Считается, что фиброволокно плохо переносит химические добавки и реакции с ними. Но это довольно спорный момент, потому-что есть различные по химическому составу бетоны, добавки и фиброволокна. Проще говоря, в каждой ситуации надо правильно оценивать составляющие и подобных проблем можно избежать.

 

Из вышесказанного следует, что добавление фибры в бетон способствует повышению его прочностных характеристик и в целом улучшает его свойства в укладке и последующей эксплуатации.

 

Виды фибры

 

В данный момент на рынке предлагается множество наименований фибры, различного размера и состава. Применение фибры также очень широко, ее применяют в самых разных областях строительства и ремонта: от тяжелых специальных бетонов в строительстве важных спецобъектов и до отделочных материалов в косметическом ремонте квартир.

 

Фибра производится из нескольких материалов:

 

  • металлическая;
  • полипропиленовая;
  • полиамидная;
  • базальтовая;
  • стеклянная.

 

Есть и другие материалы, но на практике применяют в основном эти, зарекомендовавшие себя испытанием и эксплуатацией.

 

Если говорить о размерах, то следует отметить, что размеры фиброволокна определяют ее область применения. Чем крупнее размеры и прочнее материал фибры тем более высокие показатели она может показать. Конечно же у каждого материала есть свои плюсы и минусы, поэтому размер волокон не единственный критерий выбора подходящей фибры.

 

Металлическая фибра

 

Может также именоваться стальной, латунной или железной, но стоит отметить, что ее могут производить как из низкоуглеродистой стали, так и из высокоуглеродистой, нержавеющей стали. Некоторые виды металлической фибры защищают  латунным покрытием или прокаливанием. Так как железо подвержено коррозии, то к металлической фибре уделяется особое внимание при внесении в раствор. На ней не должно быть коррозии, окислов. Допустимы царапины и насечки, но они должны быть чистыми. Также не должно быть следов масла и солидола. Допускаются остатки мыльных растворов.

 

Фибра стальная анкерная
Фибра анкерная стальная

 

Виды стальной фибры

 

Стальная фибра производится в нескольких формах:

 

  • Анкерная — нарезается из металлической проволоки, толщина варьируется в пределах 0,3-1,2 мм, длина 10-54мм. Концы отрезков загнуты или сплюснуты, благодаря чему и получила такое название. Может производится также из листа стали, тогда поперечное сечение будет более плоским.
  • Волнообразная — нарезается из металлической проволоки, имеет волнообразную форму изгибов по всей длине. Размеры влияют на сопротивлению разрыву, при выборе лучше уточнить у поставщика точные данные для лучшего выбора под конкретную строительную задачу.
  • Фрезерная — нарезается из металлического листового проката фрезой, имеет треугольное сечение, а на концах загнута в треугольные изгибы. Может быть изготовлена из качественной стали, во время фрезеровки может прогреваться до высоких температур, из-за чего имеет синеватый оттенок. Размеры по длине 20–50 мм, толщина сечения 0,6–15 мм.

 

 

Фибра стальная волновая
Фибра стальная волновая

 

Область применения стальной фибры

 

Металлическая фибра применяется в следующих областях строительства:

 

  • различные бетонные конструкции бытового использования ( гаражи, подвалы, колодцы);
  • строительство домов, как малоэтажных, так и многоэтажных;
  • изготовление полов (промышленные, наливные, бесшовные, прочные наливные);
  • дорожное строительство (армирование основания дорожного покрытия, укрепление дорожных объектов, водоотводы, дорожные камни и плиты);
  • промышленное строительство объектов коммерческой деятельности ( аэропорты, взлетно-посадочные полосы, различные промышленные терминалы);
  • промышленное строительство специальных объектов (трубопроводы, тоннели метро и жд, гидротехнические сооружения и резервуары).

 

Фибра стальная фрезерная
Фибра стальная фрезерная

 

Достоинства стальной фибры

 

К отличительным положительным качествам можно отнести следующие:

 

  • снижение риска образования трещин и расслоения в бетоне;
  • увеличение прочности на удар, сжатие, растяжение, изгибание;
  • уменьшение толщины бетонных изделий;
  • укрепление углов и кромок, по сравнению с обычной арматурой;
  • снижение временных и трудовых затрат на строительство.

 

Недостатки стальной фибры

 

Наряду с положительными качествами, есть и некоторые недостатки данного материала:

 

  • используемый материал имеет большой вес, что сказывается на весе всей конструкции;
  • используется подверженный коррозии материал, что сказывается на низкой коррозионной стойкости или необходимости вносить антикоррозионные добавки в бетон, либо наносить защитные покрытия на саму фибру, а это сказывается на конечной цене изделия;
  • относительно низкое сцепление элементов фибры с бетонной структурой;
  • металлическая фибра делается из жестких стальных кусков проволоки и сама по себе является жестким материалом, в ходе укладки и эксплуатации может выходить на поверхность бетонных изделий и становиться источником опасности.

 

Расход стальной фибры

 

Объем используемой стальной фибры рассчитывается исходя из эксплуатационной нагрузки на бетонное изделие при эксплуатации. Можно выделить несколько категорий и рекомендуемые объемы внесения фибры:

 

  • изготовление индустриальных, наливных, бесшовных полов, стяжек полов — 20-40 кг на кубометр;
  • строительство жилых домов, подвалов домов, гаражей —  25-50 кг на кубометр;
  • для технологических объектов и объектов с высокими требованиями по прочности и условиях эксплуатации объемы добавки фибры будут выше, от 40 и выше кг на кубометр.

 

Полипропиленовая фибра

 

Довольно популярный в строительстве и ремонте вид фибры. Производится путем  полимеризации газа пропилена. Если сравнивать со стальной фиброй, то полипропиленовая имеет меньший удельный вес и выигрывает по некоторым характеристикам. Но также имеет и недостатки. Внешне выглядит как тонкое волокно, обычно светлого оттенка. Технологическая себестоимость полипропиленовой фибры и ее доступность создают серьезную конкуренцию классической стальной армирующей сетке на строительном рынке и постепенно занимает лидирующие позиции в этом сегменте.

 

Виды полипропиленовой фибры

 

Фибра полипропиленовая
Фибра полипропиленовая

 

Производится несколько типовых размеров фибры, предназначенных для определенных задач. Длина волокон: от 4 до 45 мм (для армирования тяжелых бетонов используют волокна длиной 50-70 мм), а диаметр нитей 20-40 мкм. Зачастую поставщики предлагают следующую градацию размеров: длина нитей  6-12-18-20-40 мм при диаметре нити 40 мкм. Данный диапазон размеров покрывает основные запросы рынка и позволяет использовать данные размеры практически для всех строительных задач.

 

Область применения полипропиленовой фибры

 

Полипропиленовая фибра используется как средство армирования бетона. Может использоваться в строительстве зданий, изготовлении наливных полов, в отделочных работах, также применяется при изготовлении легких ячеистых бетонов и различных архитектурных проектов сложной формы. Имеет сокращенное наименование ВСМ — волокно строительное микроармирующее.

 

Достоинства полипропиленовой фибры

 

Данный тип фибры занимает серьезные позиции на рынке строительных материалов. Это объясняется довольно серьезным списком достоинств данного материала:

 

  • полипропилен не впитывает жидкость, довольно прочный и имеет высокую щелочную стойкость, что сказывается на широком диапазоне применения в бетонах с различными составами и добавками;
  • выполняя роль дисперсной армирующей структуры, полипропиленовая фибра отвечает важному критерию — равномерному распределению в структуре бетона и не образует так называемых “ежей”;
  • равномерное распределение по объему бетонной конструкции эффективно препятствует образованию трещин;
  • возможность применения не только для бетонных изделий, но и для разного рода отделочных материалов, штукатурок и гипсовых изделий;
  • положительно влияет на процесс затвердевания бетонных изделий, противодействует расслоению;
  • привлекательно выглядят и цены на полипропиленовую фибру, она обойдется дешевле армирующей сетки;
  • использование фиброволокна снижает трудозатраты, так как отпадает трудоемкий этап работ с установкой стальной арматуры.

 

Недостатки полипропиленовой фибры

 

Она также имеет и свои недостатки, ограничивающие ее применение:

 

  • полипропилен — полимерный материал и обладает своими недостатками. Основной недостаток — низкая прочность на растяжение, если сравнивать с фиброй из других материалов. Также стоит отметить, что продукты полимерного производства очень сильно зависят от качества используемого сырья и качества технологического процесса. Потому не всегда можно быть уверенным в высоком качестве продукции от разных производителей;
  • вышесказанное также объясняет и высокий коэффициент удлинения волокна;
  • полипропиленовая фибра плохо себя показывает и в сравнении модуля упругости — 35 Гпа, самый низкий из широко распространенных материалов;
  • также, данный полимер плохо переносит высокие температуры, плавится начинает при 160 градусах, а при 320 градусах он воспламеняется;
  • материал относится к группе гидрофобных полимеров и может всплывать к поверхности в жидком замесе.

   

 

Расход полипропиленовой фибры

 

Расход представлен в виде таблице:

 

Норма расхода полипропиленовой фибры

Область примененияРекомендуемый размер волокон, ммНорма расхода
Промышленные полы, цементобетонные дорожные покрытия12-20-40от 1 кг на 1 кубометр, в зависимости от необходимых прочностных характеристик
Стяжки, теплые полы12-20от 0,9 до 1,5 кг на 1 кубометр, в зависимости от необходимых прочностных характеристик
Железобетонные, бетонные конструкции и изделия12-20от 0,9 кг на 1 кубометр, для достижения повышенной прочности и исключения трещин
Ячеистые бетоны ( пенобетон, газобетон неавтоклавного твердения)12-20-40от 0,6 кг и до 1,5 кг на 1 кубометр, в зависимости от необходимых прочностных показателей
Сухие строительные смеси (наливные полы, штукатурки, ремонтные составы)6-12от 1 кг на 1 кубометр, дозировка зависит от вида сухой смеси и технологии производства
Не серийные, сложнопрофильные, малые архитектурные изделия6-12от 0,9 кг на кубометр, расход зависит от используемого материала, технологии производства
Тротуарная плитка6-12от 0,6 кг до 1,5 кг на 1 кубометр, в зависимости от прочностных характеристик изделия и технологии производства
Указаны основные направления использования полипропиленовой фибры, рекомендуемые размеры и нормы расхода.

 

Полиамидная или нейлоновая фибра

 

 

Фибра нейлоновая
Фибра полиамидная

 

Данный материал также как и полипропилен, является синтетическим полимером, а получается путем полимеризации диамина и двухосновной кислоты, более известен как “нейлон”. Важным показателем можно назвать высокую устойчивость к щелочам и высокую температуру плавления (порядка 250 градусов, полипропилен плавится при 160 градусах). Важным отличием полиамидной фибры от полипропиленовой является ее гигроскопичность. Это сказывается на некоторых факторах эксплуатации полиамидной фибры.

 

Область применения нейлоновой фибры

 

Применяется в качестве дополнительного армирования бетонов, либо для дисперсного армирования тонких элементов, когда воспользоваться арматурой сложно или невозможно. Также применяется в строительстве, производстве наливных полов, частном строительстве, отделке и декоре.

 

Достоинства нейлоновой фибры

 

По большей части этот материал схож с полипропиленом, но имеет некоторые отличия. Поэтому выявление плюсов и минусов будет скорее между этими двумя материалами:

 

  • материал гигроскопичен, т.е. впитывает воду и не всплывает к поверхности, это способствует более равномерному распространению по объему бетонного изделия;
  • в отличии от полипропиленовой фибры, волокна хорошо взаимодействуют с вяжущим элементом раствора и это сказывается на внутреннем сцеплении с бетоном, тем самым повышается защита от растрескиваний и расслоения;
  • гигроскопичность также снижает  водопоглощение бетона (водопроницаемость), что в итоге положительно сказывается на стойкости изделия к перепадам температур;
  • улучшение показателей прочности и “эластичности” бетонных изделий — на удар, растяжение, сжатие, изгиб.

 

Недостатки полиамидной фибры

 

В недостатках можно указать практически все те же проблемы, что имеет полипропиленовая фибра, но стоит отметить улучшение в плане более высокой температуры плавления (250 градусов), чуть более высокие показатели модуля упругости и коэффициента удлинения, а за счет более хорошей связи с вяжущим растворов имеет более высокие показатели испытаний бетонных изделий, нежели полипропиленовые волокна.

 

Расход полиамидного фиброволокна

 

Рекомендуется добавлять нейлоновую фибру в объеме от 0,25% до 0,4% от массы цемента.

 

Базальтовая фибра

 

 

Базальтовая фибра
Базальтовая фибра

 

Как понятно из названия, изготавливается она из горной породы — базальта.  Породы базальта плавят при температуре порядка 1400 градусов и нарезают на отрезки определенной длины и толщины, тем самым получают натуральную минеральную армирующую базальтовую добавку.

 

Область применения базальтовой фибры

 

Она может применяться практически во всех видах строительства, где на изделия из бетона есть разного рода нагрузки: динамические, механические, ударные, а также необходима стойкость к агрессивным щелочным средам. Благодаря хорошим показателям улучшения физико-механических свойств бетона, диапазон применения у нее очень широк: от строительства сейсмоустойчивых конструкций и до применения в штукатурке при отделке. Сюда входят и устройство наливных полов, бетонных зданий различного назначения, частное строительство, промышленное строительство, дорожное и придорожное строительство, производство плит и прочих бетонных конструкций.

 

Достоинства базальтовой фибры

 

Если сравнивать показатели базальтовой и других видов фиброволокна, то базальтовая явно выигрывает у остальных:

 

  • характеристики выше чем у полимерных волокон;
  • высокая стойкость к коррозии и щелочам;
  • высокий порог огнестойкости;
  • благодаря шероховатой поверхности имеет отличное сцепление с вяжущим растворов;

 

Недостатки базальтовой фибры

 

Ярко выраженных недостатков не выявлено.

 

Расход базальтовой фибры

 

Расход базальтового фиброволокна представлен в виде таблицы:

 

Норма расхода базальтовой фибры

Тип и назначение
бетонной конструкции
Рекомендуемая длина волокон, ммРасход базальтовой фибры
Стяжка пола, промышленные полы на твердом основании12-161% от массы цемента (как заменитель металлической сетки)
Промышленные полы с интенсивной высокой нагрузкой, на твердом основании12-161% от массы цемента (совместно с арматурой или сеткой)
Плиты перекрытия, колонны, ж/б каркас, фундаменты зданий12-160,6 - 1% от массы цемента
Дорожное строительство, площадки12-160,6 - 1% от массы цемента
Штукатурные растворы3-70,6% от массы цемента
Изделия из ячеистого бетона (пеноблоки, газоблоки, полистиролбетонные блоки)12-160,25 - 0,4% от массы цемента
В данной таблице указаны рекомендуемые нормы расхода базальтового фиброволокна к типу смеси, а также рекомендуемая длина волокон фибры.

 

Фибра из стекловолокна

 

Фибра из стекловолокна
Фибра из стекловолокна

 

Также именуется стеклофиброй. Производится из неорганического стекла путем его плавления. Подразделяется на две основных группы:

 

  • Е-стекло — имеет наибольшее распространение и общее назначение;
  • ВМП — высокомодульное стекло повышенной прочности.

 

Стеклофибра обладает довольно высокими показателями прочности и по некоторым аналогична базальтовой. Но в силу широкого диапазона применяемого в производстве неорганического стекла, ее характеристики могут очень сильно разниться. При выборе данной добавки, стоит внимательно изучить инструкцию производителя и желательно проконсультироваться со специалистом.

Применяют ее в основном в декоративной отделке и художественных проектах.

 

Сравнение характеристик фибры различных материалов

ПоказательБазальтовая фибраПолипропиленовая фибраСтеклофибраСтальная (металлическая) фибра
МатериалБазальтовое волокноПолипропиленСтекловолокноПроволока из углеродистой стали
Прочность на растяжение, МПа3500150-6001500-3500600-1500
Диаметр волокна13-17 мкм10-25 мкм13-15 мкм0,5-1,2 мм
Длина волокна3,2-15,7 мм6-18 мм4,5-18 мм30-50 мм
Модуль упругости, ГПане менее 753575190
Коэффициент удлинения, %3,220-1504,53-4
Температура плавления, градусы цельсия14501608601550
Стойкость к щелочам и коррозиивысокаявысокаятолько у щелочестойкого волокнанизкая
Плотность г/см32,600,912,607,80
В таблице сведены показатели основных видов фиброволокна для наглядного сравнения.

 

 

 

One Reply to “Что такое фибра для бетона и какой она бывает”

  1. Тот, кто сталкивался с капитальным строительством, наверняка слышал, что для повышения качества несущих объектов к раствору добавляется фибра для бетона.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Top