Достоинства и недостатки
Не все еще знакомы с перспективным строительным материалом, которым является наполненный волокнами композит. Застройщики часто задают вопросы, что такое фибробетон, каковы его достоинства, насколько серьезны недостатки?
Специалисты подтверждают, что это материал с высокими эксплуатационными свойствами, превосходящий по ресурсу эксплуатации, прочностным характеристикам и качеству традиционный бетон. Продукция из бетона, наполненного металлическими и синтетическими волокнами, отличается повышенной устойчивостью к воздействию разрывных усилий, растяжению, устойчива к воздействию агрессивных сред, механическим воздействиям.
Рассмотрим преимущества фибробетона, основными из которых являются:
- Уменьшение сметных расходов на выполнение строительных мероприятий. Применение волокон в качестве армирующих элементов позволяет отказаться от использования металлических сеток, стальных каркасов, что уменьшает трудозатраты, сокращает время выполнения работ.
- Повышенная прочность изделий, которые не подвержены сколам. Фактор связан с однородным распределением волокон в массиве бетона. Использование стандартной арматуры не позволяет обеспечить аналогичные прочностные характеристики и целостность бетонного состава.
Фибробетон – это мелкозернистый материал, одним из составляющих которого является армирующий наполнитель
- Стойкость к температурным перепадам, которая актуальна при выполнении строительных мероприятий в условиях северных районов.
- Устойчивость к воздействию открытого огня, непроницаемость водой обеспечивают возможность использовать состав для специальных технологических целей, решения гидротехнических задач.
- Ускоренные темпы возведения зданий за счёт использования легких композитных бетонов, обладающих небольшой массой.
- Уменьшение расхода бетонного состава, связанное с введением фибры в качестве наполнителя. Возможность уменьшения толщины строительных конструкций с сохранением прочности.
- Повышенный, по сравнению с бетоном, в десятки раз срок эксплуатации фибробетонных конструкций, обладающих значительной твердостью.
Обладая комплексом положительных свойств, материал имеет единственный недостаток, связанный с повышенной стоимостью фибробетонного состава. Производство фибробетона характеризуется необходимостью дополнительных затрат, связанных с приобретением сырья. Это компенсируется улучшенными эксплуатационными характеристиками композита, длительным ресурсом эксплуатации, механической стойкостью.
Основные свойства фибробетона
Физические характеристики фибробетонов на основе разных видов армирующего наполнителя могут довольно сильно отличаться. Например, для композитных материалов со стальной или базальтовой фиброй характерны очень хорошие показатели прочности и упругости. А вот полипропиленовые волокна отличаются низким коэффициентом упругости. Фибробетоны на их основе характеризуются повышенной деформативностью, а значит — не могут использоваться в качестве конструкционных материалов.
Все это следует учитывать при выборе марки материала для решения конкретных строительных задач. Выделим основные особенности и преимущества фибробетона в сравнении со стандартным бетоном:
• повышенная долговечность конструкций, продление эффективного срока эксплуатации с сохранением всех эксплуатационных характеристик;
• высокая прочность и упругость, стойкость к растяжению и разрыву, способность сохранять целостность при значительных растягивающих нагрузках;
• высокая устойчивость к воздействию атмосферных осадков и активных химических веществ;
• хорошая морозостойкость, способность сохранять структуру материала при многократных годовых, а также резких амплитудных колебаниях температур;
• высокая стойкость к повышению температуры, интенсивному нагреву, воздействию открытого огня, пожаробезопасность;
• отсутствие усадки, способность сохранять исходный объем после набора расчетной твердости;
• высокая стойкость к истиранию, износу, воздействию крутящих моментов, устойчивость к образованию трещин;
• влагостойкость, водонепроницаемость;
• повышенная пластичность, хорошая прочность при ударах;
• хорошие адгезионные качества;
• сохранение технических характеристик после окончания расчетного срока службы материала;
• уменьшение необходимых для строительства объемов бетона ввиду улучшенных свойств материала, снижение веса конструкции;
• высокая технологичность материала и продуктивность работ по нему;
• снижение стоимости строительства за счет экономии материалов, отказа от использования армирующих сеток и каркасов, сокращения времени строительных работ, уменьшения дополнительных расходов на транспортировку и пр.
По своей прочности фибробетон зачастую даже превосходит железобетон, заметно выигрывая при этом по весу конструкций. Фибру можно также применять для армирования газобетонов и пенобетонов. Такие материалы отличаются низкой плотностью, высокими тепло- и шумоизоляционными и свойствами. А за счет армирования волокном они приобретают повышенные прочностные характеристики.
Единственным относительным недостатком фибробетона является его высокая стоимость. Однако на практике за счет использования этого материала можно даже повысить рентабельность строительства.
Особенности изготовления
Фибробетон используется в качестве материала для отделки домов, где плиты – с высокой прочностью и качественными характеристиками, которые сохраняются при любых погодных условиях.
Поверхности панелей окрашивают в разные цвета, они имеют оригинальную текстуру. Их изготавливают из композитного бетона со специальными волокнами, повышающими прочность фиброцементных плит отличного качества.
Основные виды фиброволокна
Включение фибры в бетонном растворе зависит от материала, который используется:
- Проволока из стали с диаметром до 0,5 мм, имеющая длину 10-50 мм. Изделия, изготовленные из бетона со стальной проволокой, имеют прочность на растяжения, разрывы, уменьшают усадку и образование трещин.
- Стеклянные волокна, включенные в раствор, повышают упругость и увеличивают пластичность материала.
- Наличие базальта приводит к повышенной прочности, стойкости к деформациям, отсутствию трещин.
- Полипропиленовые включения увеличивают стойкость к разрушению химическими веществами, растяжению и перепадам температур, значительно уменьшают вес готовых изделий.
Фиброцементная плита: что это такое, состав
Фиброцементная плита – это новое, современное изделие, которое легко монтировать в разных плоскостях. Плиты из фиброцемента изготавливают из таких компонентов:
- портландцемента, который применяют в виде вяжущего средства для придания изделиям необходимого запаса прочности, устойчивости к влажности;
- речного чистого песка, используемого в виде заполнителя;
- фиброволокна, повышающего жёсткость изделий;
- модифицирующих добавок для сохранения свойств изделий при перепадах температуры.
Изделия из фиброцемента используют как новый, экологически чистый материал для облицовки стен помещения, красивых фасадных ограждений. Их применяют в качестве отделки зданий, крыш, потолков, внутренних и наружных стен, панелей.
Фиброцементные панели для внутренней отделки стен применяют в строительстве квартир или ремонте жилья. Отделка потолков в квартирах производится из материала, который надёжно крепится к потолку, и не сразу можно понять, что это такое, ведь фиброцементная плита имеет вид лёгкого, воздушного изделия.
Плиты имеют внешние различия по:
- цветовой гамме;
- рельефной фактуре;
- защитному покрытию.
Методы их изготовления разные, применяют автоклавную технологию и формовку изделий под высоким давлением. Панели износостойкие, пожароустойчивые, габаритные, применяются в строительстве домов и в промышленной сфере.
На основании изложенных фактов можно утверждать, что фибробетон справедливо конкурирует с другими типами бетона.
Разновидности фиброволокна
Все виды армирующих наполнителей разделяют на две группы: металлические и неметаллические. Ко второй относится широкий спектр материалов: базальт, асбест, стекло, углерод, целлюлоза, акрил, нейлон и пр. Рассмотрим характерные особенности фибробетонов с разными типами наполнителей.
Стальная фибра
Именно из стали изготавливались самые первые армирующие наполнители для фибробетона. Этот металл и сегодня — основной и самый распространенный вид фиброволокна. Для изготовления стальной фибры зачастую используется проволока, которую разрезают на короткие отрезки и загибают либо расплющивают на концах (для повышения адгезии с цементно-песчаной смесью). Такая фибра называется анкерной. Существует также волновая (волнистой формы) и фрезерованная, получаемая на станках.
Среди преимуществ фибробетона со стальным армированием — высокая прочность материала, его долговечность, повышенная упругость, стойкость к растяжениям и сжатиям, истиранию, износу. Поэтому такой материал широко используется для возведения конструкций, высотных монолитных зданий, гидротехнических сооружений, мостов, тоннелей, дорожных покрытий, ВПП, полов ангаров и промышленных помещений и пр.
На видео: заливка фибробетонных полов.
Недостатки стальной фибры: подверженность коррозии, большой вес, низкая адгезия с бетоном. Такой фибробетон редко используется для фасадов.
Базальтовая фибра
Из базальта изготавливается минеральная фибра. Для ее получения вулканический минерал базальт расплавляют при высоких температурах. Базальтовая фибра отличается стойкостью к механическим нагрузкам и воздействиям химически активных реагентов (включая кислоты и щелочи), не подвержена горению. За счет армирования минеральным волокном прочность бетона возрастает в три раза.
Базальтофибробетон с успехом применяется для:
• цокольных и стеновых панелей, межкомнатных перегородок, монолитных стен, несъемной опалубки;
• малых архитектурных форм, скульптур, фонтанов;
• деталей реконструкции зданий;
• отделки фасадов, карнизов, архитектурного декора, лепнины, балюстрад, наличников;
• дорожных плит.
Стекловолокно
Для получения фибры из стекловолокна используются разные химические ингредиенты, поэтому конечная продукция может довольно сильно отличаться по своим техническим параметрам. В целом для армированного стекловолокном фибробетона характерны высокие показатели прочности, гибкости, пластичности, шумоизоляции, морозостойкости, огнестойкости, водонепроницаемости и пр. Важнейшее преимущество в сравнении с металлической фиброй — низкий вес материала.
Основные области применения:
• гидроочистные сооружения;
• щиты шумозащиты;
• покрытия подверженных загрязнениям промышленных зданий;
• малые архитектурные формы, клумбы, скамейки, фонтаны;
• реконструкция и реставрация зданий;
• отделка фасадов, декоративные элементы, лепнина.
На видео можно посмотреть примеры применения стеклофибробетона.
Углеволокно
Углеродное фиброволокно отличается высокими эксплуатационными характеристиками. Среди преимуществ материала: высокая упругость, прочность, химическая стойкость, не подверженность коррозии, хорошая адгезия, устойчивость к нагрузкам и высоким температурам.
Применение фибробетона на основе углеволокна ограничено высокой стоимостью материала.
Полипропилен
Полипропиленовая фибра производится из полимерной пленки. Исходный материал нарезается на нити толщиной 10—25 мкм. Полипропиленовое волокно отличается очень малым весом и повышает ударопрочность армируемого бетона. Для него характерна пониженная стойкость к сжатиям и растяжениям, что повышает деформативность получаемого материала.
Полипропиленовая фибра получила широкое распространение в производстве ячеистого бетона. Она применяется для сооружения конструкций из пеноблоков и объектов малого веса.
Целлюлоза
Целлюлозная фибра производится из целлюлозы, получаемой из натуральных природных материалов. Подобные волокна отличаются высокой поглощаемостью водонасыщенных соединений. Добавление целлюлозной фибры в раствор способствует лучшему и более равномерному высыханию стяжки, снижает усадку, исключает появление трещин, повышает паропроницаемость полимерных покрытий.
Состав и пропорции компонентов
На этот материал распространяются все те правила, которые применимы к любому деревобетону, поэтому состав и пропорции компонентов зависят от назначения материала.
Чтобы получить универсальный материал, то есть бетон, который можно применять как для изготовления блоков и стен, так и для создания плит несъемной опалубки, долю древесной шерсти увеличивают до значения 30–40%, а количество песка сокращают до минимума.
отделочный материал
Из такого бетона можно делать отделочные фиброцементные плиты и утепляющие блоки, однако использовать его для строительства стен нельзя из-за малой несущей способности.
Если увеличить долю стружки до значения 60–90%, то получится материал с прекрасными тепло- и звукоизолирующими свойствами, но применять его можно будет только в качестве утеплителя.
Краткое описание
Фибробетон является относительно новым строительным материалом, только недавно получившим распространение на рынке. Однако первые опыты по созданию композитных растворов с использованием армирующей фибры проводились еще в начале прошлого столетия. Отрадно, что у истоков создания фибробетона стоял российский ученый В.П. Некрасов. Первый патент на новый материал был получен Некрасовым еще в 1909 году.
Основное отличие фибробетона от привычного нам традиционного бетона или железобетона — наличие в его структуре армирующих волокон. В качестве фибры используются небольшие по длине и очень тонкие фрагменты, однородно заполняющие внутренний объем.
Наиболее распространена фибра из стальной проволоки, нарезаемой на короткие куски длиной несколько сантиметров. Для повышения адгезии концы отрезков загибаются или расплющиваются. Нередко стальной фибре придается волнистая форма.
Широкое распространение получил и фибробетон с армированием на основе стекловолокна. У такого материала много преимуществ, но есть и недостаток — стандартное стекло имеет низкую устойчивость к щелочной среде, характерной для портландцемента. Поэтому в качестве фибры обычно используются устойчивые к щелочам стекловолокна, например, на основе циркония.
Помимо металла и стекла, для армирования фибробетона применяются также волокна из базальта, углерода, целлюлозы, искусственных полимеров и пр. Отличительные особенности этих материалов будут рассмотрены ниже.
Область применения
Введение в бетон различных типов фибры позволяет изменить свойства материала, который может использоваться для решения различных задач.
Бетон с фиброволокном является лучшим материалом для решения многих строительно-ремонтных задач
Введение стальной проволоки позволяет значительно повысить прочность бетона, который используется для строительства:
- фундаментов строений, волнорезов, дорожных покрытий и шпал для железнодорожных путей;
- тоннелей и бетонных оснований, которые способны воспринимать значительные нагрузки;
- пешеходных дорожек, покрытий мостов и взлетных полос с повышенной несущей способностью;
- бордюров для автодорог, а также декоративной плитки и изделий для ландшафтного дизайна;
- строений из монолитного железобетона и несущих значительную нагрузку каркасов многоэтажных зданий;
- объектов гидротехнического назначения, водоочистных станций, специальных колодцев и подземных магистралей.
Сфера использования усиленного бетона, в массиве которого содержится стеклянная фибра, отличается. Он используется для решения следующих задач:
- изготовления шумоизоляционных щитов, которые монтируются вдоль автомобильных магистралей;
- обеспечения повышенной гидроизоляции бетонных емкостей на объектах, осуществляющих водоочистку;
- фасадной отделки зданий жилого и производственного назначения, обладающей повышенной прочностью;
- производства различных видов отделочной продукции, предназначенной для декорирования;
- формирования влагостойкой основы для коммерческих, производственных и общественных помещений;
- изготовления прочных элементов декора, используемых оформителями в ландшафтном дизайне.
Фибробетон с добавлением базальтовых волокон также популярен в строительной сфере.
Он применяется в конструкциях, на которые оказывается сильное давление со стороны окружающей среды
Он способен воспринимать значительные нагрузки и используется для следующих целей:
- сооружения автостоянок, укрепленных фундаментов, а также покрытий автомагистралей;
- постройки гидротехнических объектов, бетонных резервуаров для хранения жидкостей.
Полипропилен также используется в качестве наполнителя. Бетонная смесь с добавлением полипропилена применяется при производстве:
- вспененных блоков;
- ячеистых бетонов;
- малогабаритных построек.
Реже применяется вискоза и хлопок, область использования которых ограничена.
Недостатки панелей из фибробетона
К счастью их всего три:
- Уязвимость в случае длительного контакта с водой. Несмотря на то, что фибробетон обладает хорошими показателями гидроизоляции, при долгом взаимодействии с влагой он начнет ее впитывать. Если показатели так называемого насыщения водой доходят до 10-20%, то это может спровоцировать деформацию элементов. А вот при 2% влаги никаких изменений не произойдет.
- Особенности монтажа. Это не самый страшный минус, но знать его нужно. Дело в том, что панели чаще всего довольно большие, поэтому их укладку нужно выполнять с напарником.
- Высокая стоимость. По сравнению с привычной шпатлевкой такие панели обойдутся, безусловно, дороже. Но благодаря разнообразию выбора и их характеристикам это вполне объяснимая разница в цене.
Занимательно о фибробетоне в исторических фактах
Сказанное ранее о том, что фибробетон является новым материалом следует рассматривать исключительно в разрезе последних тенденций строительного рынка, т.к. еще наши “далекие предки” добавляли шерсть и солому в свои постройки и поделки из глины для повышения прочности сооружений и изделий.
В СССР фибробетон впервые масштабно применили в 1976 году при строительстве взлетно-посадочных полос на аэродроме, но дальнейшего широкого распространения материал не получил. Возможно сказались несовершенство технологий или недостаточное качество применяемого фиброволокна.
Первый оформленый патент в 1874 г. на армирующую добавку в бетон получил англичанин А. Берард.
Первый фибробетон был получен в Англии. Это событие произошло спустя 25 лет после разработки французом X. Альфсеном технологии армирования стальными или деревянными волокнами в 1918 г.
Наполнители для приобретения материалом различных свойств
Стекловолоконную, базальтовую и стальную фибру применяют для увеличения прочности и несущей способности, однако из-за высокой теплопроводности этих материалов стены из них получаются холодными. Такой бетон называют архитектурным или фасадным и используют для создания различных декоративных элементов.
Пластиковую и полиэтиленовую фибру используют для получения бетона со сбалансированными характеристиками – такой материал обладает средней прочностью и теплопроводностью.
Древесную шерсть
Кроме того, высокое водопоглощение древесины приводит к сокращению срока службы бетона.
Ведь во время морозов вода, которая содержится внутри древесины, превращается в лед и разрушает расположенные рядом участки цементного камня.
Даже добавление в бетон песка не позволяет достичь той же прочности и несущей способности, которая присуща фибробетону с другими наполнителями.
Плюсы и минусы
Пытаясь разобраться, фибробетон – что это такое, нужно понимать, что все основные характеристики зависят от используемых в его производстве материалов и соблюдения технологии. Но есть определенные свойства, характерные для всех типов фибробетона, которые обязательно учитываются при планировании работ.
Основные преимущества фибробетона:
- Понижение затрат на строительство – за счет повышения прочности плит можно отказаться от армирования, сократив длительность проведения работ, расходы на дополнительные материалы, их транспортировку, монтаж
- Повышение прочности готовых конструкций – технология производства фибробетона любого типа предполагает, что такой материал не боится усадки, не покрывается трещинами, сколами, гарантируя даже более высокую прочность, чем в конструкциях с арматурой
- Прекрасные адгезионные качества
- Стойкость к резким скачкам температуры, влаге, охлаждению/оттаиванию
- Негорючесть – усиленная с помощью композита бетонная конструкция исключает нарушение структуры монолита и появление трещин под воздействием высоких температур
- Легкость фибробетонных блоков, что снижает затраты на транспортировку и монтаж
- Экономия на строительных материалах – за счет существенного увеличения прочности фундамент или стены можно сделать с меньшей толщиной монолита, не пожертвовав устойчивостью и надежностью
- Продление срока эксплуатации – введение волокон фибры позволяет добиться большего срока службы бетона при сохранении всех важных эксплуатационных характеристик
- Уменьшение расхода бетона
Единственным минусом считается сравнительно высокая стоимость фибробетона. Для приготовления раствора нужно покупать дорогие материалы, готовые фибробетонные блоки также стоят дороже, чем обычные бетонные. Но экономия на последующих этапах строительства и эксплуатации здания полностью перекрывает этот недостаток.
Из чего изготавливаются фасадные панели
Это композитные изделия, которые позволяют создавать хорошо вентилируемые фасадные системы. Их изготавливают из:
- Цемента, обладающего высокой влагостойкостью и хорошими прочностными характеристиками.
- Песка или другого мелкозернистого заполнителя.
- Фиброволокна. Это основной компонент, благодаря которому панели получили свое название. Фиброволокно является армирующим элементом, который значительно улучшает эксплуатационные характеристики готового изделия.
- Дополнительных присадок. В составе могут быть добавки, которые увеличивают морозостойкость, прочность, влагостойкость и другие параметры готовых изделий.
Если говорить о фиброволокне, то существует несколько его разновидностей: стальное волокно, асбестовое, полипропиленовое, базальтовое и стеклянное. Последний тип чаще всего используется для панелей этого типа. Дело в том, что стекловолокно отличается повышенной упругостью (прочность на изгиб такого материала составляет от 20 мПа), благодаря чему можно изготавливать панели даже изогнутых форм. Именно поэтому такие изделия также часто называют панелями из стеклофибробетона.
Готовые изделия отличаются:
- Высокой плотностью (не менее 1,5 г/см3).
- Небольшой массой (порядка 16-26 кг/м2).
- Ударной вязкостью (не меньше 2 кДж/м2).
На лицевой стороне панелей располагается покрытие, которые отличается повышенной устойчивостью к влаге и другим атмосферным явлениям. Кроме этого оно может быть выполнено в виде кирпичной, каменной или другой кладки. Но это далеко не все плюсы современных отделочным панелей.
