Фибра для бетона: виды и особенности использования

Что такое фиброволокно


Бетон обладает специфическими характеристиками, определяющими его как хрупкое вещество с неоднородной структурой. Значение предельной деформации у него намного ниже, чем, например, у стекла, стали или полимерных композитов.

Для повышения показателей упругости возникла необходимость использования волокнистых присадок (фибры), как микроарматуры для бетонных конструкций. Эта особенность нашла широкое применение в технологии строительных процессов, таких как приготовление цементных смесей, изготовление высокопрочных материалов и т.д.

Фибра представляет собой материал в виде отрезков нитей или узких полос органического или неорганического происхождения. Механические характеристики фибробетона зависят от количества и схемы расположения фибр в растворе.

Метод дисперсного армирования бетона предусматривает произвольную и направленную ориентацию волокон.

Направленная предполагает применение тонких непрерывных нитей, тканых и нетканых сеток, жгутов и других подобных материалов. Произвольная (свободная) возникает при использовании рулонных материалов в виде матов, холстов, вуалей.


Сравнение показателей фиброволокна


Показатель

Базальтовая

фибра

Полипропиленовая

фибра

Стеклянная

фибра

Стальная

фибра

Материал

Базальтовое волокно

Полипропилен

Стекловолокно марки Е или S

Проволока из углеродистой стали

Прочность на растяжение, МПа

3500

150-600

1500 – 3500

600 – 1500

Модуль упругости, ГПа

Не менее 75

35

75

190

Коэффициент удлинения, %

3,2

20 – 150

4,5

3 – 4

Температура плавления С0

1450

160

860

1550

Стойкость к щелочам и коррозии

Высокая

Под вопросом

Устойчиво только S стекловолокно

Низкая

Плотность г/см³

2,6

0,91

2,6

7,8

 


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 полипр

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.


Достоинства


Фиброволокно для бетона равномерно распределяется по всему объему раствора. Благодаря высокой прочности и разнонаправленности, свойства цементно-песчаной смеси остаются одинаковыми во всех направлениях. При этом удельный вес бетона не увеличивается, что выгодно отличает этот тип армирования от классических стальных прутьев и сеток. Применение микрофибры предлагает и другие преимущества:

  • При введении пластифицирующих добавок, способствующих равномерному распределению волокон и повышенной адгезии, прочность монолита возрастает на 90% по сравнению со стандартным составом.
  • Все виды фибры могут совмещаться с любыми строительными материалами, не изменяют своих свойств под воздействием влаги и химически активных компонентов.
  • Возможность применения фибры в составах, где невозможно применение армирующих сеток, например, при оштукатуривании стен, художественной лепнине.
  • Небольшой удельный вес не увеличивает давления на грунт или другие конструктивные элементы зданий и сооружений при показателях прочности не уступающим железобетонным элементам.
  • При застывании, даже в неблагоприятных условиях, на поверхности бетона не возникает трещин и сколов.
  • Повышается показатель водостойкости за счет высокой пластичности при укладке и уплотнения структуры после схватывания.


Применение


  • промышленные полы
  • сваи
  • подвесные панели
  • стены в подвалах
  • стены бассейнов
  • фундаменты
  • бесшовные полы
  • уличные панели
  • опорные панели
  • сборные конструкции
  • Защита пленочной гидроизоляции
  • Производство сложнопрофильных работ или штучных изделий из бетона
  • Производство тротуарной плитки, наливных полов в паркингах, бордюрного камня, водосливов, площадок на бензохранилищах
  • Производство крупных монолитных изделий
  • Производство кладочного раствора
  • Строительство мостов и тоннелей
  • Торкретирование
  • Производство сейсмостойкого пенобетона
  • Производство огнестойкого бетона
  • Производство декоративных изделий
  • Производство пенобетона
  • Производство пенобетона методом распила
  • Производство легких пенобетонов (плотность менее 400)
  • Изготовление катушек звукоснимателей на дорогих импортных и мастеровых отечественных электрогитарах

Сфера применения


Выбор технических решений по дисперсному армированию зависит от типа используемых волокнистых материалов.

Так, например,

базальтовая фибра
износоустойчива, поэтому подходит для укрепления конструкций, применяемых в местах с повышенными требованиями к механическим воздействиям:

  • производственные площадки;
  • промышленные полы;
  • пешеходные дорожки с интенсивным движением и т.д.

Устойчивость базальтового волокна к химическим факторам и сейсмостойкость позволяет его использование в следующих сферах жилищного и промышленного строительства:

  • при возведении гидротехнических сооружений;
  • в работах по берегоукреплению;
  • при устройстве сейсмостойких конструкций;
  • взрывоопасных объектов;
  • в производстве химически стойких железобетонных труб для транспортировки агрессивных жидкостей.
Базальтовая фибра широко применяется в различных с
Базальтовая фибра широко применяется в различных сферах жилищного и промышленного строительства.
Базальтовая фибра — незаменимый компонент в производстве газобетона, пенобетона и другой продукции из ячеистых бетонов, а также служит структурообразующим материалом при изготовлении фигурных изделий для малых архитектурных форм.

Сталефибробетон применяют
в строительстве сооружений, требующих повышенной прочности:

  1. Монолитные конструкции: автомобильные дороги, промышленные полы, стяжки и т.д.
  2. Водоотбойные дамбы, волнорезы, ирригационные каналы, емкости для жидкостей, тоннели.
  3. Оборонительные сооружения.
  4. Железобетонные конструкции: изготовление сборных фундаментов, свай, стеновых панелей, балок, колонн, трубопроводов.
  5. Строительство дорожных, аэродромных и тротуарных покрытий.

Использование полипропиленовой фибры
рекомендуется при выполнении следующих видов работ:

  • устройство промышленных полов и стяжек;
  • устройство наружных стен, изоляции на основе блоков ячеистых бетонов;
  • изготовлении штучных декоративных изделий (тротуарная плитка, бордюр);
  • приготовление растворов, торкрет смесей, штукатурок.

Асбестовые волокна
применяют для армирования материалов с низким значением упругости:

  • кровельные волнистые и плоские покрытия;
  • безнапорные и напорные трубы;
  • укрепляющие модифицирующие добавки для верхнего слоя бетона;
  • декоративные фасадные плиты;
  • ремонтные составы, асфальтовые смеси.

Стеклянную фибру
применяют для строительства домов, канализационных колодцев и др. Однако недостаточная устойчивость волокон к воздействию среды гидратирующего цемента ограничивает ее применение.


Базальтовая фибра



Базальтовая фибра это короткие кусочки базальтовых волокон или ровинга. Благодаря своим качествам базальтовое волокно применяется в строительстве промышленных сооружений, дорожного покрытия и т.д.

Главными достоинствами базальтовой фибры являются:

  • Долгий срок службы за счет конструктивной прочности на сжатие;
  • Устойчивость к огню, низким температурам и воздействию влаги;
  • Экологичность;
  • Высокая адгезия к бетону;
  • Низкий уровень теплопроводности;
  • Устойчивость к агрессивным средам и коррозийная стойкость.

Применение базальтовой фибры:

  • При строительстве тоннелей;
  • Сооружение мостов и дорожного покрытия, где требуется повышенная стойкость к реагентам;
  • При обустройстве поверхностей с большим износом, таких как тротуарные плитка, промышленные полы, водохранилища, углехранилища и т.д.

 


Виды фиброволокна


Фибра для стяжки пола представляет собой микроволокно толщиной от 10 мкм до 2 мм и длинной 3–25 мм в зависимости от типа. Есть варианты и с другими размерами, но они применяют в иных сферах производства и строительства. Для устройства заливаемых напольных покрытий рекомендуется применять лишь материал с вышеуказанными параметрами.

Виды фибры для стяжки

Виды фибры для стяжки

Изготавливается фиброволокно из:

  • стали;
  • базальта;
  • полипропилена;
  • стекла.

По общим характеристикам и воздействию на раствор все они одинаковы. Но и свои отличительные плюсы с минусами каждая из данных разновидностей также имеет.

Стальная фибра

Стальное фиброволокно для стяжки отличается большим весом, огнестойкостью и повышенной устойчивостью к перепадам температуры. Его обычно применяют при заливке толстых бетонных полов на промышленных и торговых объектах. Главный его минус – подверженность ржавлению. Даже с учетом специального покрытия из латуни и нахождения внутри бетона фибра из стали все равно со временем начинает ржаветь, теряя свои характеристики.

Базальтовая

Базальтовый аналог также не боится огня и температурных перепадов. Но главное – ему не страшны влага и агрессивная химия. Если упрочнять стяжку фиброволокном требуется на полу в ванной комнате, парилке или гараже, то базальт будет наиболее оптимальным выбором.

Преимущества базальтовой фибры

Преимущества базальтовой фибры

Полипропиленовая

Полипропиленовая фибра для стяжки является самой распространенной сейчас. Ее отличают малый вес и устойчивость к воздействию влаги. У армированного таким фиброволокном пола повышаются не только прочностные, но и звукоизоляционные характеристики. Основной недостаток этого варианта – подверженность расплавлению при высоких температурах, возникающих даже при небольшом пожаре.

Стекловолоконная

Стеклофибра отличается высокой пластичностью и наименьшей среди аналогов прочностью. Это больше вариант для штукатурных смесей. Но если стяжка пола делается тонкой в 2–3 см, то лучше всего для ее армирования выбирать именно стекловолокно. Здесь стекло выигрывает у полипропилена, базальта и стали.


Фибра полипропиленовая



Полипропиленовая фибра представляет собой гофрированное моноволокно длиной до 12 мм, которое используют в большинстве бетонных смесей и бетонов для уменьшения растрескивания при усадке и повышения качества поверхности.

Преимущества бетона с использованием полипропиленовой фибры:

  • Исключает риск появления деформаций, трещин, отслаивания поверхности;
  • Образование микротрещин существенно снижается;
  • Повышается износостойкость и прочность на сжатие и на изгиб на 10%;
  • Водопоглощение и водонепроницаемость снижается за счет блокировки капилляров бетона волокнами фибры. Поэтому повышается гидростойкость и морозостойкость, вследствие чего уменьшается коррозия стальной арматуры;
  • При производстве и транспортировке готовых изделий существенно снижается количество брака;
  • Повышается вибростойкость и ударостойкость. Так при разрушении бетона под нагрузкой осколки не отделяются и остаются связанными между собой полипропиленовыми волокнами.

Полипропиленовая фибра используется для обустройства наружных и внутренних бетонных покрытий, где необходимо предотвратить появление пластических усадочных трещин. Применение такой фибры предполагает отказ от использования арматурной сетки, но не исключает необходимость применения конструкционной арматуры.

Полипропиленовая фибра для стяжки


Для стяжки пола чаще всего применяют полипропиленовую фибру. Она имеет самую низкую цену, что и обусловило ее популярность. Как работает полипропиленовая фибра в бетоне? При замесе она равномерно распределяется по всему объему. Во влажной среде волокна разбухают и распрямляются, сцепляясь между собой. В структуре бетона они образуют собственную матрицу. Хаотически расположенные в толще волокна, связывают частицы бетона, повышая тем самым его прочность на изгиб.

В бетоне полипропиленовые нити образуют собственну
В бетоне полипропиленовые нити образуют собственную решетку

Что же конкретно она делает? Целый ряд вещей:

  • Уменьшает количество трещин, которые появляются при созревании бетона. Они все равно есть, но меньшего размера и в меньших количествах. Нельзя надеяться только на фибру. Чтобы трещин было меньше, нужны качественные компоненты, точное соблюдение пропорций, нужное количество воды и тщательный замес. Фибра только улучшает исходные данные, но не является гарантом отсутствия трещин.
  • Повышает прочность на изгиб и плотность бетона. Плотность повышается незначительно, но снижается прочность на сжатие. То есть, марочность раствора/бетона понижается. По экспериментальным данным понижение примерно на 15-20%. Во многих случаях на это можно закрыть глаза — прочность стяжки берут обычно с запасом. Но при передозировке мелкой фибры она может упасть вдвое. Это уже критично. И не вздумайте увеличить количество цемента. Это приведет не к повышению прочности, а, наоборот, к еще большему ее понижению.
  • Снижается истираемость, поверхность меньше пылит.
При добавлении фибры снижается пластичность раство
При добавлении фибры снижается пластичность раствора. Чтобы ее вернуть в норму не доливайте воду, а влейте добавку для пластичности

Как видите, никаких кардинальных изменений свойств добавление фибры не дает. Имеется некоторое улучшение имеющихся характеристик. Если вам сказали, что введение полипропиленовой фибры в бетон или ЦПС заменит армирование, вам соврали. Арматура компенсирует изгибающие нагрузки, которые могут воздействовать на стяжку. Фибра из полипропилена не может дать такого эффекта. Она лишь уменьшает количество и размеры усадочных трещин. А это совсем другое и «работает» она до определенного значения. При значительном приложении силы полипропилен сначала растягивается (тянется он отлично — на 200% увеличивается длина), а затем рвется. Так что эффективна она от микротрещин. Но и это тоже очень неплохо, ведь микротрещины позднее становятся просто трещинами.

Так ли она нужна в стяжке

Как уже сказали, основное назначение фиброволокна в бетоне и ЦПС — уменьшение количества и размеров усадочных трещин. Но если стяжка льется на жесткое основание, при соблюдении пропорций водоцементного соотношения и правил ухода за бетоном, трещин и так будет немного. Правила ухода просты: увлажнять, сохранять влагу и не допускать локального перегрева. Эти простые меры и хорошие материалы (отсутствие глины и пыли в песке и щебне, хороший цемент, чистая вода) — вот что гарантирует отсутствие больших и многочисленных трещин. А фибра — это только способ слегка подстраховаться, если под стяжкой уложен «мягкий» утеплитель или звукоизоляция. Если там минеральная вата, то фибра нужна. Для пенополистирола и других жестких материалов — нет.

Не любое фиброволокно для стяжки пола — это
Не любое фиброволокно для стяжки пола — это благо

Что еще дает фиброволокно для стяжки пола? Более высокую стойкость к истиранию. Хотите иметь ровную, плотную и прочную поверхность? Лучше обработайте в процессе укладки стяжку вибратором. Погружным или поверхностным — зависит от слоя. Вибрирование бетона или ЦПС повышает плотность и прочность. Из раствора уходят пузырьки воздуха, он «вдруг» становится более пластичным без каких-либо добавок. Вот этот процесс (вибрирование) действительно повышает прочность бетона. Да еще поверхность становится практически идеально ровной — выравнивается в горизонт.

В видео — тесты бетона с разным фиброволокном. Как видите, разница колоссальная…

Дозировка и правила добавления

Фибра из полипропилена может быть длиной от 10 мм до 40 мм. Толщина — в несколько микрон. В фибре хорошего качества волокна скручены между собой. Попадая в полужидкую среду, такие волокна раскручиваются, создавая объемную армирующую структуру.

Какой длины фибра лучше? Вообще, подбирают длину опытным путем. Делают замесы с волокном разной длины, проверяя затем ключевые параметры в лаборатории. В частном строительстве действуют немного по-другому. Тут действует то же правило, что и при выборе заполнителя для бетона: лучше, если есть разные длины. Фибру разного размера можно брать примерно в равных количествах. А сколько ее надо на куб раствора? Вообще, указано на упаковке и зависит от марки замешиваемого бетона или раствора. Но в среднем для стяжки берут 0,6-0,9 кг.

Сколько фибры нужно на кубометр раствора или бетон
Сколько фибры нужно на кубометр раствора или бетона зависит от назначения раствора

Есть несколько вариантов добавления фибры в раствор:

  • Добавить к сухим компонентам. То есть, когда смешали песок и цемент, закидываете щебень, забрасывайте и фибру. Можно порциями, можно всю сразу. Особой разницы нет.
  • Можно размешать волокна в воде, влить туда же добавки. Полученный раствор вылить в бетономешалку. При таком способе может получиться так, что значительная часть волокон осядет на стенках. Их надо оттуда снять — лопатой или куском деревяшки. Это как вам удобно.
Можно заказать фибробетон и на заводе
Можно заказать фибробетон и на заводе

При любом способе количество фибры на куб бетона не меняется. Главная задача — равномерно распределить волокна. Для этого бетономешалка должна «колбасить» раствор не менее 5-7 минут. Только в таком случае фиброцементная стяжка пола будет прочной и микроарматура будет выполнять свои функции.