Фибробетон

Фибробетон – мелкозернистый бетон, в состав которого входит фибра, как армирующий материал предающий бетону особые свойства. Фибра является новым типом армирования бетона и наилучшим материалом для изготовления промышленных и бытовых полов.

Фибра – это волокна маленького размера, изготовленные из различных материалов, которое выполняет функцию микроармирования бетона.

Для изготовления фибробетона применяют следующие виды фибры:

• стальная;
• полимерная (полипропиленовая);
• фибра из стекловолокна;
• базальтовая фибра;

и много других малораспространенных видов фибры.

Фибру производят мелкого размера в следующих пределах:

• диаметр фибры 0,2…3 мм;
• длина 5…150 мм.

Размер фибры зависит от ее вида.

Добавление фибры в бетон приводит к приобретению бетоном новых свойств и улучшения основных механических характеристик, что позволяет расширить область применения бетона и увеличить долговечность многих конструкций. Фибробетон активно применяется в строительной сфере более чем в 100 станах мира. Мировая доля производства фибробетона от всего объема производимого бетона составляет 12…16%.

В зависимости от добавляемого вида фибры к названию фибробетона прибавляется приставка названия фибры. Например, сталефибробетон (СФБ), полимерный фибробетон, стеклофибробетон. Основные свойства разных видов фибры приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные свойства разных видов фибры

Разновидность  волокна	Плотность, г/см3	Прочность на растяжение, МПа	Модуль упругости, МПа	Удлинение  при разрыве, %
Полипропиленовое	0,9	400…700	3500…8000	10…25
Полиэтиленовое	0,95	600…720	1400…4200	10…12
Нейлоновое	1,1	770…840	4200…4500	16…20
Акриловое	1,1	210…420	2100…2150	25…45
Хлопковое	1,5	420…700	4900…5100	3…10
Асбестовое	2,6	910…3100	68000…70000	0,6…0,7
Стеклянное	2,6	1800…3850	7000…8000	1,5…3,5
Стальное	7,8	600…3150	190000…210000	3…4
Карбоновое	1,63	1200…4000	280000…380000	2,0…2,2
Базальтовое	2,6…2,7	1600…3200	7000…11000	1,4…3,6

Рассмотрим кратко самые распространенные вид фибробетона.

Сталефибробетон

Стальная фибра – это отрезки стальных стружки длиной 20…40 мм (32±2 мм) и толщиной 1,2…3 мм марки Сталь 3 СП ГОСТ 380-2005, которые получаются вследствие фрезерования стальных деталей. Благодаря шершавой поверхности стальной фибры достигается высокая адгезия с бетоном, фото 1. Оптимальный размер фибры, при котором обеспечиваются наилучшие показатели бетона, является волокна длиной 25 мм и диаметром 0,3 мм. При увеличении диаметра волокон фибры до 0,6 мм и выше наблюдается резкое снижение эффективности применения фибры в бетоне.

Технические характеристики сталефибробетона, которые можно достигнуть при вводе в состав стальной фибры:

— временное сопротивление разрыву – 624…1048 МПа;

— средний расход на 1 м³ бетона – 20 кг фибры;

— экономия металла по сравнению с традиционным армированием.

Значения показателей долговечности и прочности, сталефибробетона намного выше, чем у обычного бетона (в несколько раз).

Область применения сталефибробетона:

1. Строительство промышленных полов в производственных цехах, торговых залах, складских помещениях.
2. Строительство автодорог, покрытий аэродрома.
3. Строительство мостов, настилы мостов, шпал, плит перекрытия.
4. Строительство сооружений с повышенной взрывоустойчивостью.
5. Строительство гидротехнических сооружений (гидротехнические каналы, водохранилища и большие емкости для хранения воды, различных жидких веществ).

Стеклофибробетон

Для стеклофибробетона применяются стекловолокна длиной 20…40 мм и диаметром 10…30 мкм, фото 2. Особенностью стекловолокна является его высокая прочность на растяжение, которая находится в пределах 1500…3000 МПа. Стекловолокно имеет практически одинаковый температурный коэффициент линейного расширения с цементным камнем, а модуль упругости и деформации больший. Стекловолокно также вводят в бетонную смесь, как дополнительный фактор прочности для железобетонных изделий, работающих на изгиб и имеющие стержневую арматуру. Стеклофибробетон обладает повышенной стойкостью к влаги и перепаде температур, что достигается за счет высокой адгезии стекловолокна к цементному вяжущему. В качестве несущих изгибающих элементов стеклофибробетон используется в следующих вариантах:

— однослойные панели с ребрами жесткости;

— панели или балки с несъемной опалубкой.

Следует помнить, что при использовании стеклофибробетона для изготовления несущих элементов обязательно необходимо использовать стержневую арматуру.

Основные характеристики стеклофибробетона приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики стеклофибробетона на 28 сутки после затворения

№	Характеристика	Значение
1	Плотность стеклофибробетона, кг/м3	1700…2250
2	Ударная вязкость (по Шарпи), кг·мм/мм2	1,1…2,5
3	Предел прочности при сжатии, МПа	490…840
4	Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа	210…320
5	Модуль упругости, МПа	(1,0…2,5)·104
6	Прочность на осевое растяжение, МПа: — условный предел упругости — предел прочности	28…70 70…112
7	Относительное удлинение при разрушении	(600…1200)·10-5 или 0,6…1,2%
8	Сопротивление срезу, МПа: — между слоями — поперек слоев	35…54 70…102
9	Коэффициент температурного расширения, °С-1	(8…12)·10-6
10	Теплопроводность, Вт/см2·°С	0,52…0,75
11	Водонепроницаемость (ГОСТ 12730)	W 6…W 20
12	Коэффициент фильтрации, см/с	10-8…10-10
13	Морозостойкость (по ГОСТ 100600)	F150…F300
14	Огнестойкость	Выше огнестойкости обычного бетона
15	Звукопоглощение (толщина стеклофибробетона 1,5 см) при частоте звука:
	125 Гц	27 дБ
	250 Гц	30 дБ
	500 Гц	35 дБ
	1000 Гц	39 дБ
	2000 Гц	40 дБ

Стеклофибробетон изготавливается путем набрызгивания на опалубочную форму из специального устройства, фото 3. На фото 4. представлены варианты использования стеклофибробетона в качестве строительного и отделочного материала. Толщина отделочного слоя стеклофибробетона составляет 5…6 мм.

Рекомендуемый расход стекловолокна на 1 м³ строительного материала:

— обычный бетон и пенобетон – 0,6…1,2 кг;

— стяжка из бетонной смеси – 1…1,5 кг;

— сухие строительные смеси – 0,5…2,5% от общей массы;

— штукатурные смеси – 0,5…2,5% от общей массы;

— товарные бетон – 0,6…3,5 кг;

— фибра для сборного железобетона – 2…4 кг;

— торкрет-бетон – 1% от общей массы.

Для достижения более высоких свойств строительных изделий можно добавлять и большее количество стекловолокна.

Область применения стеклофибробетона:

1. Изготовление тротуарной плитки, бордюров, заборов.
2. Гражданское строительство (в частности бетонирование полов в жилых домах, подвалах, гаражах).
3. Строительство дренажных систем.
4. Изготовления декоративных сооружений, такие как статуи, скамейки, цветочницы, мусорные урны и т.д.
5. Шумозащитные ограждающие конструкции (например, щиты).

Фибробетон из базальтового и асбестового волокна

Фибробетон из базальтового и асбестового волокна (фото 5) характеризуются такими же самими свойствами, как и бетоны со стекловолоконной и стальной фиброй, однако есть и некоторые особенности:

• высокая стойкость к образованию трещин и механическим воздействиям (базальтовый фибробетон);
• устойчивость к образованию трещин, при высокой температуре и химическом воздействии (асбестовый фибробетон, другое название асбестобетон).

Базальтовый фибробетон применяется в изготовлении плит перекрытия, фундаментов, автодорожных покрытий и гидротехнических сооружений.

Базальтовая фибра считается одной из наиболее дорогой фиброй.

Расход базальтовой фибры на 1 м³ строительных изделий:

• пенобетон – 0,6 кг;
• ячеистые бетон – 0,6 кг;
• обычный бетон – 0,6…2,7 кг.

В зависимости от вида бетонной конструкции и уровня ее загрузки расход базальтовой фибры составляет:

• стяжки, тротуары и другие малонагружаемые конструкции – 0,6 кг;
• средненагружаемые конструкции – 1,0 кг;
• мосты, туннели, автомагистрали и другие тяжелонагружаемые конструкции – 1,8…2,7 кг.

Полимерная фибра

 Полимерная фибра (фото 6) предает бетону такие свойства, как:

• повышенную химическую стойкость;
• повышенную прочность на растяжение и истираемость;
• высокое удельное электрическое сопротивление;
• снижение веса конструкции.

Область применения полимерного фибробетона:

1. Фасадный и архитектурный декор.
2. Изготовление декоративных фигур.
3. Декоративное оформление фасадов.
4. Изготовление пеноблоков и ячеистого бетона.
5. Изготовления полов, бордюр, плитки, фундаментных блоков и т.д.

Технология производства фибробетона

 Технология производства фибробетона сводится к одному процессу – это перемешивание фибры с готовой влажной или сухой бетонной смесью. Процесс добавления или введения фибры в бетон бывает разной:

— непосредственное смешивание традиционным путем. Например, стальная фибра добавляется непосредственно в бетонную смесь и перемешивается с помощью обычной бетономешалки. Также полимерная и базальтовая фибра добавляется в сухую или уже в готовую бетонную смесь (при сухом вводе достигается максимальная степень однородности бетона);

— пневмонабрызг (нанесение напылением). стекловолокно добавляется, перемешивается и распыляется только с помощью специального оборудования – пистолета-напылителя.

Преимущества фибробетона

 Минимальная усадка бетона (низкая вероятность образования усадочных трещин в бетоне).

1. Более высокий показатель прочности от динамических нагрузок, в частности от удара (ударная вязкость выше в 10…12 раз).
2. Простая технология изготовления бетона.
3. Повышается водонепроницаемость бетона, связанная с повышением трещиностойкости бетона.
4. Повышенная морозостойкость бетона. Можно эксплуатировать при температуре -50°С; фибробетон не боится резких перепадов температуры.
5. Более высокие показатели прочности:

• на сжатие (до 25%);
• на изгиб (до 250%);
• на осевое растяжение (до 60%).

8. Долговечность конструкции увеличивается в 2 раза (по сравнению с традиционным железобетонном).
9. Повышенное сопротивление истираемости поверхности фибробетона (этот эффект используется при изготовлении промышленных полов и взлетно-посадочных полос аэродромов).
10. Повышенный показатель трещиностойкости бетона (в 2 раза).
11. Химически стойкий бетон.
12. Оптимальное соотношение «цена – качество».
13. Повышенная сейсмическая устойчивость.
14. При использовании фибробетона для изготовления пола, за счет более высоких прочностных показателей можно уменьшить толщину конструкции пола и нет необходимости в установки арматурной сетки.

Недостатки фибробетона

 Стоимость фибробетона выше, чем стоимость обычного железобетона.

1. Невозможно использовать только одну фибру (без стержневой арматуры) для изготовления балок, плит перекрытия и других несущих элементов, работающих на изгиб.
2. Стекловолоконный фибробетон следует наносить только с помощью специальной установки.

Для изготовления полов с применением фибры, следует применять фибру, которая легко перемешивается и равномерно распределяется по всему объему бетонной смеси. К таким фибрам можно отнести: фибра из стали «Харекс» и «Драмикс», фибра из стекловолокна «CemFil», и любая базальтовая и полипропиленовая фибра.

Публикацию подготовил – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич