Одним из наиболее важных аспектов при работе с фибробетоном является соблюдение правильных пропорций всех составляющих и избегание спешки в процессе смешивания. Простую форму бетона, армированную фиброволокном, можно изготовить самостоятельно, поскольку технология его производства аналогична той, что используется в обычных бетоносмесителях.
Фибробетон: характеристики состава, плюсы, минусы, область применения
Фибробетон, представляющий собой армированный бетон, включает в свой состав короткие волокна, которые равномерно распределены и изготовлены из различных материалов: металла, углерода, стекла и некоторых других компонентов. Основная цель добавления этих армирующих элементов к бетонному раствору состоит в улучшении качественных характеристик бетона, увеличении его прочности и снижении общей толщины блока. Позвольте рассмотреть более подробно характеристики бетона, армированного фиброволокном, его составные части и преимущества. Мы ответим на эти и многие другие вопросы в данном материале.
Фибробетон образуется путем внесения волокон в бетонную смесь, где они равномерно распределяются и выполняют роль армирующего компонента. Используемые волокна могут быть изготовлены из различных исходных материалов, и именно от этих материалов зависит конечный результат. Улучшение свойств бетона, таких как класс прочности и ударопрочность, зависит от специфики используемого сырья.
Среди волокон, применяемых для армирования, выделяются стали, базальта, стекловолокна, полипропилена, целлюлозы и многих других. Эти волокна могут существенно различаться по длине, диаметру и форме, что, в свою очередь, непосредственно влияет на характеристики конечного продукта — фибробетона.
Например, стальная фибра, которая используется для армирования фибробетона, изготавливается путем резки металлических полос. В результате этого образуются проволочные элементы с загнутыми концами. Эти микроволокна формируют прочные связи с бетонной массой, а также эффективно поглощают напряжения, которые возникают в результате работы бетона. Аналогичным образом, стекловолокна изготавливаются из расплавленного стекла, а целлюлозные волокна обрабатываются и скручиваются в трубочки.
Применение волокон в производстве бетонных смесей также позволяет предотвратить появление трещин как в процессе стяжки, так и в процессе сушки. Микроволокна повышают водонепроницаемость такого композитного бетона, что в свою очередь уменьшает вероятность проникновения влаги. Определенные виды волокон могут увеличить стойкость бетона против механических воздействий, таких как удары, истирание и разрушение. Однако стоит отметить, что волокна не повышают прочность бетона на изгиб, поэтому их применение не является заменой традиционной арматуры.
Виды фиброволокна
Существует множество различных типов волокон, которые могут быть использованы для микроармирования бетона. Выбор материала оказывает значительное влияние на конечные свойства фибробетона и его область применения. Существует шесть основных типов волокон, которые могут входить в состав строительной смеси, и каждый из них имеет уникальные характеристики и особенности, определяющие уникальные свойства бетона.
Стальная фибра
Стальная фибра представляет собой металлические проволоки длиной от 1 до 5 сантиметров, которые могут быть как гофрированными, так и прочно закрепленными в определённой форме. Производство стальной фибры может осуществляться как методом лития с применением оплавления, так и с использованием механических или электрических методов. Наиболее распространённым на практике остаётся именно механический метод, где волокна изготавливаются путем резки стальных листов или получения металлических нитей через волочение.
Выбор технологии производства стальных волокон зависит от их диаметра. Армирование с использованием стальной фибры может обеспечивать значительное увеличение прочности и износостойкости конструкций. Данный материал находит широкое применение в таких областях, как дорожные покрытия, мостостроение и конструкции аэропортов.
Базальтовая фибра
В отличие от стальной фибры, базальтовые волокна изготавливаются из вулканического минерала, который сначала расплавляется в печах. Полученное в результате волокно обладает формой нити и характеризуется стойкостью к воздействию агрессивных внешних факторов, включая химикаты и высокие температуры. Добавление базальтовых волокон в бетон может увеличить прочность конструкции до трех раз. Данный материал находит широкое применение в возведении стен, монолитных конструкциях, межкомнатных перегородках, а также в производстве декоративных элементов для фасадов, скульптур и фонтанов.
Стекловолоконная фибра
Стекловолокно изготавливают путем вытягивания нитей из расплавленного стекла. Характеристики этого материала зависят от технологии его производства и химического состава исходного сырья. Непрерывные стеклянные волокна затем скручиваются в нити определённого диаметра, а после разрезаются на более мелкие фрагменты, длина которых варьируется в зависимости от используемой технологии производства фибробетона и требований к конкретной бетонной смеси.
При добавлении стекловолокна в бетонную смесь наблюдается значительное снижение стоимости строительных материалов, а также уменьшение вероятности образования трещин в финальном композите. Стекловолокно является одним из самых доступных и недорогих материалов на рынке. Оно используется для производства различных бетонов, штукатурок и сухих строительных смесей непосредственно.
Углеродная фибра
Углеродная фибра получается из дроблёных углеродных волокон, которые обрабатываются при достаточно высоких температурах. Данные волокна обеспечивают конструкции высокую устойчивость как к механическим нагрузкам, так и к химическому воздействию.
Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения углеродные волокна помогают бетону устойчиво реагировать на ударные и растягивающие нагрузки, в то время как это способствует предотвращению образования трещин. Однако следует отметить, что углеродная фибра является дорогой альтернативой среди других армирующих добавок. Такой бетон, армированный углеродным волокном, чаще всего используется для создания малых архитектурных объектов, тонкостенных бетонных изделий и высокопрочной плитки, где требуется высокая прочность и долговечность.
Фибра из полипропилена
Синтетические волокна изготавливаются из полипропиленовой пленки, которые обрабатываются путём резки и скручивания. Полипропиленовые волокна имеют поперечное сечение, которое варьируется от 0,02 до 0,038 миллиметра. В бетонной смеси синтетический материал образует решётчатую структуру, что значительно улучшает технические характеристики фибробетона.
Что такое фибробетон
Главное отличие фиброармированного бетона от обычных бетонных и железобетонных смесей заключается в технологии производства, в частности, в наличии армирующих волокон в бетонной смеси. Эти тонкие и равномерные элементы заполняют весь внутренний объем раствора, что создает более прочную структуру смеси.
Фибробетон имеет несколько значительных преимуществ по сравнению с обычными бетонными смесями:
- снижение стоимости строительных работ, так как армирующая сетка или каркас могут быть заменены на фибру, что упрощает процесс монтажа;
- уменьшение расхода материалов, что позволяет сэкономить на бетонных смесях — благодаря высокой надёжности фибробетона возможно создание конструкций меньшей толщины без потери устойчивости и прочности;
- добавки, использующиеся в производстве фибробетона, гарантируют прочность готового изделия — такая технология подразумевает минимизацию усадки, трещин, а также высокую износостойкость и отсутствие отколов в процессе эксплуатации. Свойства изделия остаются неизменными даже по истечении длительного времени;
- высокая адгезия;
- устойчивость ко многим термическим колебаниям, влажным условиям, замерзанию и оттаиванию;
- невозгораемость. Изделия, содержащие в своем составе такой композит, практически исключают вероятность повреждения структурных элементов зданий, а также риск раскола поверхности под воздействием высоких температур;
- небольшая масса блоков из фибробетона заметно снижает затраты на их перевозку и установку;
- продолжительность срока службы. Использование волокон фибры способствует увеличению этого срока и надежности конструкции, если строго соблюдаются рекомендации по ее эксплуатации.
Недостатки фибробетона
Несмотря на свои преимущества, недостатком фибробетона остаётся сравнительно высокая стоимость. Однако эта проблема компенсируется продлённым сроком службы, который имеют конструкции, выполненные на основе фибробетона.
Популярность фиброармированного бетона в строительстве обусловлена его экономичностью и лёгкостью в процессе изготовления. Технология производства основана на простом смешивании бетонной смеси с специфическим типом волокон, без необходимости применения какого-либо специализированного оборудования или дополнительных затрат.
Для достижения качественного смешивания волокон с бетонным раствором существуют два основных метода:
- сначала смешивается фибра с сухими компонентами смеси, после чего постепенно добавляется вода и химические добавки;
- в готовый бетон добавляются фиброволокна.
Общее время смешивания составляет около 15 минут, что на 15% превышает время, необходимое для тщательного смешивания обычной бетонной смеси.
Стекловолокна и полипропиленовые волокна хорошо поддаются смешиванию с бетоном в стандартных бетономешалках, не спутываются и равномерно распределяются внутри смеси, что позитивно сказывается на конечных характеристиках материала.
Виды фиброволокна
Процессы производства фибробетона уже устоялись в промышленности, а используемые технологии протестированы и отработаны. Качественные характеристики материала могут оцениваться еще на стадии проектирования на основании основных параметров, заложенных в сырье. Для создания этого стройматериала применяют различные виды волокон. На основании характерных признаков, существующих на стадии производства, можно выделить шесть типов фиброволокна, все из которых соответствуют стандартам ГОСТ 14613-83 «Фибры».
Металлические волокна, оформленные в гофрированные или анкерные формы, гарантируют прочность целой конструкции. Так, бетонные плиты с добавлением стальных волокон имеют значительное собственное вес, среди отрицательных характеристик, стоит упомянуть их чувствительность к коррозии и недостаточную степень сцепления с бетонной основой.
Достоинства и недостатки
Фибробетон, обладая армирующими волокнами, значительно опережает все предыдущие виды. Одной из его отличительных черт является отсутствие усадки и минимальная возможность трещинообразования. Прочие положительные характеристики включают:
- высокая устойчивость к истиранию и воздействию химических веществ;
- значительная механическая прочность, которая предотвращает деформацию при эксплуатации;
- дополнительный армирующий материал не требуется, благодаря равномерному распределению волокон;
- материал практически не подвержен возникновению сколов и трещин благодаря качественному армированию;
- возможность использования в условиях холода и жары, а также высокая влагоустойчивость.
Среди недостатков можно выделить высокую стоимость таких панелей и риск приобретения некачественного материала.
Способы изготовления фибробетона
Производственная технология фибробетона является одновременно простой и сложной. Волокна вводятся в цементный раствор поэтапно. Способ их добавления, в основном, зависит от типа инертного материала, используемого в смеси. Когда в состав входят стальные волокна, приготовление цементной смеси осуществляется в стандартных бетономешалках.
Крайне важно правильно подбирать совместимые компоненты и строго соблюдать точные пропорции, поскольку от этого зависит качество продукта. Процесс смешивания должен обеспечить равномерное размещение волокон в бетонной смеси, чтобы максимально раскрыть их силу.
Тем не менее, для полимерных композиций и добавок на основе стекловолокна требуется использование специализированного оборудования. Замешивание в таких случаях обычно производится путем напыления смеси из измельчённых стекловолокон на рабочую поверхность в сочетании с мелкозернистым бетоном.
Свойства и характеристики фибробетона
Как уже подчеркивалось ранее, качество бетона и его характеристики прямо зависят от используемого сырья для производства волокон. Для достижения различных целей необходимы разные пропорции смешивания и виды волокон.
Фибробетон применяется для создания водо- и жаростойких конструкций, он не подвержен усадке и обладает выдающимися эксплуатационными свойствами.
В то же время, стекловолоконный бетон характеризуется низкой устойчивостью к щелочной среде, хотя и демонстрирует высокую эластичность.
Важно отметить. Синтетические добавки и волокна, используемые в бетоне, помогают добавить специфические свойства, такие как высокая прочность на растяжение и низкая электропроводность.
Например, использование базальтовых соединений способствует повышению ударной прочности. Этот специфичный вид фибробетона является одним из самых недешевых, но не имеет трещин и демонстрирует отличные эксплуатационные характеристики.
