Фибробетон — один из самых востребованных материалов, применяемый для возведения прочных и долговечных конструкций. Его получают по технологии армирования фиброй. В статье расскажем, что это за материал, как его использовать и где применять.
Что такое фибра для бетона и для чего она нужна
Фиброволокно — специальная добавка для бетона в виде тонких волокон из металла, пластика или стекловолокна небольшой длины. При замесе они равномерно распределяются по всему объему раствора, а после застывания бетона образуют прочный армирующий каркас, который повышает сопротивление материала изгибающим и растягивающим нагрузкам.
Все дело в том, что бетон — это композитный материал: частицы прочного заполнителя «склеиваются» друг с другом вяжущим веществом. Однако даже самый крепкий бетон плохо работает на растяжение. При растягивающих или изгибающих нагрузках между заполнителем образуются микротрещины. Они постепенно увеличиваются, и бетонная конструкция разрушается.
Обычно эту проблему решает армирующий каркас из стальных прутов, связанных вместе. Но иногда его использовать невозможно — например, если бетонное изделие слишком тонкое. А бывает, что армирующего каркаса недостаточно для достижения нужных показателей прочности. В таких случаях используют фиброволокно: за счет собственной устойчивости к растяжению оно укрепляет материал и не дает образовываться микротрещинам.
Какая бывает фибра для бетона
Фиброволокно делают из разных материалов, устойчивых к растяжению. Каждый из них рассчитан на определенные строительные задачи.
Виды фибры для бетона:
- Стекловолокно. Производится из расплавленного щелочестойкого или борного стекла, которое вытягивается в длинные тонкие нити толщиной 10–15 мкм. Подходит для армирования легких ячеистых бетонов, например, пено- и газобетона, керамзитобетона. Также может применяться в цементно-песчаных стяжках, штукатурках и шпатлевках. Не подходит для ответственных высоконагруженных конструкций из-за относительно низкой прочности нитей.
- Базальтовое волокно. Производится из расплавленного базальта по технологии, напоминающей изготовление стекловолокна. Нити толщиной 13–17 мкм имеют более высокую прочность на разрыв. Базальтовое волокно не боится воздействия агрессивных сред и температур, поэтому подходит для конструкций, которые должны выдерживать химическое воздействие и открытый огонь.
- Стальная фибра. Ее нити самые толстые — от 0,2 до 1,6 мм. Их получают нарезкой листовой стали или проволоки. Часто волокнам придают не прямую, а волнообразную форму или загибают края — так они лучше сцепляются с бетоном. Благодаря высокой прочности и адгезии к цементу такое армирование широко применяют при устройстве промышленных полов и аэродромных покрытий, для изготовления высоконагруженных свай, опор и балок, а также при строительстве туннелей.
- Полимерное волокно. Производят из полипропилена методом горячей экструзии — получаются длинные нити толщиной от 0,02 до 0,7 мм. Такая фибра не отличается высокой прочностью на разрыв, зато легко деформируется. Поэтому ее применяют, чтобы снизить риск усадочных трещин в кладочных и ремонтных растворах, штукатурке, шпатлевке и наливных полах.
- Углеродная (углеволоконная) фибра. Получают обжигом органических волокон, из которых формируют карбоновые нити. Такой материал отличается самой высокой прочностью — она в 2–3 раза выше, чем у стали. При этом весит он значительно меньше. Однако из-за сложной технологии производства углеродная фибра стоит дорого, поэтому ее применяют только в особо ответственных конструкциях, например, в химической или энергетической промышленности.
Преимущества и недостатки использования фибры для бетона
Среди преимуществ стоит выделить повышение прочности и трещиностойкости бетона за счет формирования структурного каркаса из фиброволокна. Он увеличивает прочность на растяжение до 70%, повышает ударную вязкость и сопротивление изгибу. Благодаря фиброармированию и снижению образования микротрещин растут коэффициенты влагостойкости и морозостойкости.
Однако использование фиброволокна не лишено недостатков:
- Фибру сложно равномерно распределить в растворе бетона вручную: для ее применения нужно использовать механические бетоносмесители.
- Материал увеличивает вязкость раствора, делая его более густым. Поэтому его сложнее распределить в сложной опалубке.
- Применение фибры повышает стоимость бетона.
Из-за перечисленных недостатков фибробетон целесообразно применять там, где нужно повысить прочность и долговечность конструкции без использования бетона высокой марки. Например, при отделочных работах, для возведения сложных инженерных конструкций (облегченных плит перекрытия, несущих каркасов высотных зданий) и в специальных растворах — при строительстве сооружений, устойчивых к агрессивной среде и высоким температурам.
А вот для стандартных работ, таких как возведение фундамента частного дома или строительство хозяйственных построек на участке, фибра может оказаться экономически невыгодной.
Как использовать фибру для бетона
Качество бетона, армированного фиброй, во многом зависит от соблюдения технологии ее применения:
|
Тип фибры |
Дозировка |
Порядок введения |
Время перемешивания в смесителе принудительного действия |
|
Стекловолоконная |
Для защиты от усадочных трещин — 0,6–2,7 кг/м³; для нагруженных конструкций — 2,8–4,0 кг/м³ |
Допускается введение в воду перед затворением раствора или в уже готовый бетон |
Не менее 5 мин при низких оборотах. Если фибра замешана с водой — 2–3 мин |
|
Стальная |
Для повышения ударной вязкости — 20–40 кг/м³; для увеличения прочности на изгиб — 40–120 кг/м³ |
Можно добавлять в сухие инертные материалы при их перемешивании или в готовую смесь |
При перемешивании сухих материалов — 1–3 мин, при добавлении в раствор — не менее 8 мин |
|
Полимерная |
Для защиты от усадочных трещин — 0,6–0,9 кг/м³; для наливных полов — 1,0–3,0 кг/м³ |
Добавляется в готовую смесь |
Не менее 5 мин |
|
Базальтовая |
Для увеличения огнестойкости и защиты от усадочных трещин — 0,6–1,5 кг/м³; для повышения химической стойкости и прочности — 1,6–2,7 кг/м³ |
Допускается введение в воду перед затворением раствора или в уже готовый бетон |
При добавлении в воду — не менее 3 мин, в готовый раствор — 3–5 мин |
Углеволоконную фибру мы рассматривать не будем, так как в частном строительстве она не применяется из-за высокой стоимости.
Важно! В некоторых источниках можно встретить указание пропорций фибры для бетона. Это не совсем корректно: производители добавок указывают нужную массу фибры в расчете на куб бетона — такая дозировка точнее расчета пропорций и позволяет получить более стабильные характеристики смеси.
Как выбрать фибру для бетона
Чтобы подобрать наиболее подходящую армирующую добавку для бетона, необходимо ответить на три вопроса:
- Для каких целей будет использоваться фибра?
Если нужно предотвратить появление усадочных трещин с минимальными затратами, подойдет полипропиленовая или стекловолоконная фибра. Для повышения прочности и несущей способности бетона используют стальную или базальтовую фибру. Если конструкция будет работать при значительных динамических нагрузках — вибрации, движении автотранспорта, — можно применять полипропиленовую фибру.
- Как вы планируете добавлять фибру в бетон?
Если бетон замешивают прямо на стройплощадке, от стальной фибры лучше отказаться: равномерно распределить ее в смеси будет сложно.
Если фибру добавляют в автобетоносмеситель перед заливкой, подойдут стеклянная или полимерная. Стальную в этом случае тоже можно использовать, но только при максимальном времени перемешивания. Самый простой вариант — заказать готовый фибробетон с завода, где можно обговорить добавление любого вида фибры.
- Какая подвижность бетона необходимо получить?
Любая фибра при добавлении в бетон снижает его подвижность. Поэтому сложные конструкции, например, лестничные марши, заливать становится труднее. Наименьшее влияние на удобоукладываемость оказывают базальтовая и полипропиленовая фибры. Стеклянная может снизить коэффициент подвижности на 1 пункт. А сильнее всего «загущает» раствор стальная фибра.
Заключение
Использование фиброволокна — эффективный способ улучшить прочностные свойства бетона. Однако универсального решения для любой строительной задачи нет: одни виды фибры лучше борются с усадочными трещинами, другие повышают прочность на изгиб и ударную вязкость.
При выборе типа фибры важно определить необходимые свойства бетона, соблюсти дозировку и технологию добавления и перемешивания. Если следовать этим правилам, можно заметно повысить прочность и трещиностойкость конструкции. При этом стоит помнить: фибра улучшает свойства бетона, но не отменяет необходимость использования стандартного арматурного каркаса там, где необходимо его использование по расчету.
