Фибра как альтернативный стройматериал для армирования 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:

1. невысокая прочность на растяжение при изгибе;
2. склонность к усадке;
3. образование трещин;
4. низкая ударная вязкость, из-за чего он раскалывается и покрывается трещинами при ударной нагрузке;
5. пористая структура, которая может впитывать воду, что делает бетон подверженным заражению грибком и плесенью.

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.

Важно!

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.

Экономические преимущества использования фибры

Стальная фибра для бетона, расход которой был упомянут выше, исключает задержки, вызываемые установкой стандартных креплений. Таким образом, размещать сетку на полу нет необходимости, если осуществляется изготовление больших по площади бетонных плит. При добавлении этих стальных элементов можно задействовать меньшее количество персонала, а бетон и сооружения из него будут обладать более высокими качествами, которые выражены в том, что прочность на растяжение и изгиб увеличивается в 2 раза, а предельная деформация растяжения улучшается в 20 раз. Полученные с использованием фибры конструкции могут применяться даже в сейсмологически опасных регионах.

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:

1. стальная;
2. полимерная;
3. базальтовая;
4. полипропиленовая;
5. стеклянная.

Важно!

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:

1. при незначительных нагрузках достаточно 15—30 кг фибры на 1 куб бетона;
2. при средних нагрузках добавляют до 40 кг материала на 1 кубометр раствора;
3. при высоких нагрузках расход стальной фибры увеличивается до 75, а в отдельных случаях до 150 кг на кубический метр раствора.

Стальная фибра добавляется в раствор при замешивании или после, в готовую бетонную смесь. Ее засыпают небольшими порциями и тщательно перемешивают.

Важно!

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:

1. прочность на растяжение при изгибе возрастает в 2 раза;
2. предельная деформация увеличивается в 20 раз;
3. повышается устойчивость к ударным нагрузкам;
4. возрастают морозостойкость и водонепроницаемость.

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.

Важно!

Стальная фибра совместима с другими добавками.

Недостатки стальной фибры:

1. высокий вес;
2. сцепление с бетоном менее прочное, чем у других видов фибры;
3. подверженность коррозии;
4. вследствие эрозии бетона стальная фибра может со временем выходить наружу.

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:

1. самонивелирующиеся полы;
2. аэродромные плиты;
3. гидротехнические сооружения;

а также добавляется в строительные, ремонтные и штукатурные растворы.

Свойства

Преимущества полимерной фибры:

1. не подвержена коррозии;
2. легкая;
3. увеличивает прочность бетонна;
4. обладает высокой стойкостью к повышенным температурам, солям, щелочам, кислотам;
5. безопасна для окружающей среды и человека.

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:

1. в тяжелых бетонах используется фибра длиной 12—40 мм, в армированных бетонах в количестве 2—2,7 кг на куб, в неармированных — 0,7—1 кг на куб;
2. в ячеистых бетонах применяется фибра длиной 12 мм в дозировке 0,1% от массы пенобетона;
3. в шукатурки добавляют фибру длиной 4 мм в количестве 0,9 кг на кубометр раствора.

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:

1. уменьшение растрескивания;
2. снижение усадки;
3. увеличение прочности и упругости.

Стеклянная фибра устойчива к агрессивным средам (кроме щелочной среды).

Где применяется

Стеклофибру применяют:

1. в стяжках любой толщины;
2. в сборных бетонных конструкциях;
3. в строительных смесях.

Важно!

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:

1. ударная прочность повышается в 5 раз;
2. устойчивость к образованию трещин возрастает в 3 раза;
3. прочность на раскалывание увеличивается в 2 раза;
4. повышается стойкость к истиранию (до 300%) и долговечность;
5. прочность на растяжение при изгибе увеличивается до 300%;
6. морозостойкость повышается в 2 раза;
7. благодаря отсутствию трещин устойчивость к коррозии повышается до 500%;
8. водонепроницаемость увеличивается до 150%;
9. уменьшается усадка;
10. повышается ударная вязкость .

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.

Важно!

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:

1. пластификаторами и суперпластификаторами;
2. ускорителями;
3. гидрофобизирующими добавками;
4. противоморозными 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:

1. предотвращение расслаивания смеси;
2. увеличение прочности на сжатие и на растяжение при изгибе;
3. повышение долговечности бетона;
4. снижение истираемости поверхности бетона;
5. повышение ударной вязкости (при ударах бетон не раскалывается, а только появляется вмятина);
6. устранение усадки;
7. предупреждение образования трещин;
8. повышение устойчивости к морозу;
9. увеличение водостойкости бетона.

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:

1. промышленных полов;
2. напольных покрытий;
3. стяжек;
4. бетонных полов;
5. бетонных дорог;
6. тротуаров;
7. фундаментов.

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:

1. Для изготовления промышленных полов и бетонных дорожных покрытий применяют фибру размером 12, 20 или 40 мм от 1 кг на 1 м3.
2. Для стяжек и теплых полов используется от 0,9 до 1,5 кг фибры длиной 12 или 20 мм на 1 куб смеси.
3. В железобетонных конструкциях используют бетон с добавлением от 0,9 кг на 1 кубометр бетона фибры длиной 12 или 20 мм.
4. Для ячеистых бетонов количество фиброволокна размером 12, 20 или 40 мм от 0,9 кг на куб бетона.
5. Для наливных полов, штукатурных и ремонтных растворов применяют полипропиленовую фибру размером 6 или 12 мм из расчета 1 кг на кубометр раствора.
6. Для мелкоштучных изделий сложной формы нужна фибра длиной 6 или 12 мм в дозировке от 0,9 кг на 1 м3 смеси.
7. При изготовлении тротуарной плитки в раствор добавляют от 0,9 до 1,5 кг фибры длиной 6—12 мм на 1 куб цементного раствора.

Как применять фиброволокно из полипропилена

Фибра проста в применении.

Как добавлять фиброволокно в бетонный раствор?

Существуют три способа:

1. Фибру добавляют к сухим компонентам раствора (цементу и наполнителям), тщательно смешивают строительным миксером или в бетономешалке, затем доливают воду.
2. Фибру добавляют в часть воды затворения, хорошо перемешивают, чтобы волокна распределились и добавляют в бетонную смесь в процессе замешивания.
3. Фибру засыпают в раствор во время замешивания небольшими порциями. После добавления каждой порции смешивают 5 минут, прежде чем добавить еще фибры.

Важно!

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

Как использовать материал?

Во время использования материала следует придерживаться нескольких правил:

• Сохраняйте последовательность. В бетономешалку (либо резервуар для замеса) засыпаются сперва сухие вещества, а только затем микрофибра и вода.
• Фибру следует добавлять частями. Просмотрите инструкцию на упаковке, где отмечено соотношение веществ. Всыпьте нужное количество материала, перемешайте повторно.
• Добавьте воду.
• Перемешайте повторно.

Особенной техники применения раствора нет. Готовый раствор следует использовать так, как и обычный бетонный. В зависимости от целей, второй этап строительство может варьироваться. Залейте смесь в форму, если хотите возвести некое сооружение либо сразу начните использование для конкретных строительных целей.

Вернуться к оглавлению

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.

Технические характеристики

Стальная фибра для бетона, фото которой представлены в статье, является отрезком проволоки, длина которой может изменяться от 0,5 до 1,2 мм. Длина элементов варьируется от 25 до 60 мм. Если вы более внимательно рассмотрите фибру, то отметите, что ее концы обладают специальной конфигурацией, она способствует надежному сцеплению с раствором.

Элементы выполняются из низкоуглеродистой проволоки, которая относится к одному из трех классов прочности. Первый характеризуется показателем в 1150 МПа, тогда как второй и третий имеют прочность в 1335 и 1550 МПа соответственно. Использование стальной фибры в некоторых случаях имеет неоспоримые преимущества перед применением арматуры. Стальная фибра для бетона, расход на м3 которой составляет примерно 25-50 кг, формирует трехмерную структуру, которая способна выдерживать усилие растяжения и исключает раскрытие микротрещин. Последние могут образовываться под воздействием нагрузочных усилий и влаги. В конечном итоге сталефибробетон может эксплуатироваться без необходимости проведения ремонта.

Нужна ли фибра для стяжки, и какую использовать

При изготовлении стяжки важно соблюсти баланс между двумя взаимоисключающими задачами:

1. обеспечение высокой прочности (что прямо пропорционально толщине стяжки);
2. минимальная толщина стяжки (чтобы сэкономить материалы и максимально сохранить высоту потолка).

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!

Технология изготовления армированного бетона

Армированный бетон получают путем введения в сухую цементную смесь фибры (стальной, синтетической, стеклопластиковой, анкерной фибры). Для увеличения пластичности массы добавляют пластификаторы и другие добавки. Смешивание компонентов смеси с добавлением жидкости производят любым из доступных смесителей.

С точки зрения расхода армирующего материала армирование бетона фиброй более экономично, чем металлической арматурой.

Область использования дисперсно-армированного бетона:

• строительство монолитных конструкций, мостов, автострад, промышленных сооружений;
• производство ячеистых видов бетона: пенобетона, газобетона;
• изготовление железобетона;
• армирование бетона фиброй из стеклопластика позволяет создавать декоративные изделия из бетона и гипса, малые архитектурные формы;
• внутренняя и внешняя отделка зданий, штукатурные работы;
• строительство гидротехнических сооружений: водосливов, отстойников, водохранилищ;
• изготовление отдельных элементов зданий и конструктивных компонентов различных конструкций: ограждения, трубы, балки, составные части мостов, морских сооружений;
• укладка дорожных покрытий, тротуарной плитки;
• строительство аэропортов, взлетно-посадочных полос, АЭС, береговых линий.

Спектр использования армированного фиброй бетона практически безграничен. Он может использоваться везде, где необходим качественный, высокопрочный строительный материал с высокими механическими, техническими и эксплуатационными характеристиками. Рассчитать оптимальную дозировку можно здесь:

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.

Сфера применения

Основная сфера применения – строительство. Используется для возведения архитектурных строений. Раствор для такого типа бетона создается из всевозможных добавок, которые призваны облагородить здание. Материал подойдет для создания мелких бытовых предметов: вазы, статуи, фонтаны. Декоративные элементы на внешних фасадах зданий также могут использовать подобный элемент.

Продукт подойдет для заливки пола. Наливные промышленные стяжки, где используется микрофибра, лучше держат форму, быстрее сохнут, эргономичны. Применение фибры не ограничивается и бетонными памятниками, бордюрами, тротуарными плитами, водостоками и так далее. Можно использовать для стандартных строительных работ, возведения своими руками.

Вернуться к оглавлению