Полипропиленовое фиброволокно, или как сделать бетон крепче

Свойства металлической фибры

Универсальный строительный материал бетон, бесспорно, выигрывает перед остальными. Он бывает разных марок, обладает повышенной прочностью, долговечностью, морозостойкостью. Для повышения рабочих качеств в бетон вводят дополнительные добавки и присадки, ещё более улучшая его признанные свойства и доказывая многофункциональность. Однако и бетонные элементы, под воздействием природных осадков, перепадов температур или любых механических воздействий, которым он подвергается в процессе эксплуатации, могут терять свои качества.

Чтобы увеличить срок службы бетона, сохранить конструкции от трещин и разрушений, применяют для скрепления внутренней структуры этого стройматериала, металлическую фибру. Эта специальная добавка может взять на себя все функции арматурной сетки, применяющейся в изготовлении строительных элементов из бетона, и обеспечить им не меньшую жёсткость, прочность и качество.

Стальная добавка для бетона

Стальная фибра для бетона представляет собой отрезки проволоки. Их длина может быть разной, от 25 до 60 мм, с диаметром от 0,7 до 1,2 мм. Неравномерная, шероховатая поверхность исходного материала обеспечивает отличное сцепление с ингредиентами бетона, песком и цементом. Часто используется металлическая фибра с загнутыми концами. Хотя, её форма бывает любой:

• прямой;
• дугообразной;
• треугольного сечения;
• волной;
• гладкой или шероховатой по структуре металла.

Преимущества

Бетон с фиброй обладает следующими преимуществами:

• в 2 раза увеличивается прочность материала на растяжение при изгибе;
• предельная деформация повышается в 20 раз;
• улучшается вязкость, устойчивость к ударной нагрузке;
• сохраняется морозоустойчивость и водонепроницаемость;
• увеличивается огнестойкость при воздействии высоких температур;
• повышается сопротивление сейсмологическим факторам;
• получившаяся трёхмерная структура препятствует растрескиванию строительного материала и его истиранию;
• имеет прекрасную совместимость с любыми активными добавками.

При всём этом, фибра доступна в применении, имеет низкую стоимость, что удешевляет цену бетона и строительного процесса в целом.

Недостатки

У этого популярного металлического заполнителя есть и недостатки. И прежде всего:

• его наличие даёт увеличение веса бетонных изделий;
• не всегда бывает хорошая прочность сцепления с цементом (чаще при использовании гладких заготовок или применении тощих бетонных смесей, с большим количеством песка);
• возможен выход материала из тела бетона в условиях длительной эксплуатации (особенно заметно в дорожном строительстве при ремонтных работах полотна);
• нанесение дополнительного коррозионного или другого защитного покрытия приводит к дополнительным тратам и удорожанию конечной стоимости продукции.

Эти свойства, однако, не влияют на популярность такого строительного материала и он широко применяется современным потребителем.

Для каких зданий подходит ленточный фундамент

Ленточный фундамент подходит для домов с подвалами и без, под кирпичные и каменные здания, со стенами и перекрытиями из железобетона. То есть для любых зданий и сооружений частного строительства лента подойдет. Опять дело в цене вопроса – для легких домов достаточен и менее затратный столбчатый фундамент.

Если нужны подвальные помещения или цокольный этаж, то без ленточного фундамента не обойтись, только в случае обводненного грунта необходимы серьезный дренаж и гидроизоляция.

Область применения

Представленная армирующая добавка может подмешиваться в любые растворы и составы на основе цемента и даже извести или гипса. Целесообразнее её использовать в случаях, когда конструкция будет заведомо подвержена усадке и в результате этого, растрескиванию. А также по причине различных механических воздействий, возможных в конкретном случае.

Стальная фибра используется:

• при формовании сборных и монолитных железобетонных конструкций каркаса здания (стеновые панели, колонны, плиты перекрытий, фундаменты);
• для ремонта дорог, изготовления ЖБ плит и дорожного покрытия, включая автострады и взлётно-посадочные полосы аэродромов;
• в строительстве сейсмоустойчивых и гидротехнических конструкций, противооползневых защит и других береговых сооружений;
• при устройстве бетонной стяжки полов, в том числе наливных;
• для создания малых конструкций (бордюров, уличной плитки, отделочного камня);
• в архитектурных проектах по монтажу декора, памятников, статуй, фонтанов;
• при производстве бетонных изгородей и заборов;
• в штукатурке стен, изготовлении пенобетонных блоков и гипсовых растворов.

Фиброволокно в полусухой стяжке пола:

Смесь для полусухой стяжки готовят из цемента, песка, фиброволокна, пластификатора с небольшим добавлением воды. Готовый раствор размещают по маякам, а затем приступают к непосредственному выравниванию поверхности раствора. После этого оставляют поверхность на несколько дней для высыхания. Только после этого можно приступать к следующему этапы отделки.

Такой способ подходит для большинства зданий, преимущественно офисного и промышленного типа, кроме конструкций с тонкими перекрытиями. Малое количество воды, применяемое при составлении смеси, позволяет произвести монтаж без лишней грязи.

Расход материала

Прежде, чем применять фибру, надо определиться с расходом металлической добавки для бетона. А это во многом будет зависеть от тех нагрузок, которым будет подвержена конструкция в будущем. Если они незначительные, то достаточно расхода от 15 до 30 кг на 1 куб бетона. При средних нагрузках значение следует увеличить до 40 кг. Если речь идёт о большом давлении на элементы, то потребуется расход фибры от 40 до 75 кг. При ещё более критических нагрузках это значение может достигнуть и 150 кг расхода металлического заполнителя на 1 куб бетонной смеси.

Количество используемой для приготовления бетона фибры можно увидеть в инструкции, приложенной к заводской упаковке. Наилучший результат применения добавки будет достигнут при правильном соотношении количества этого материала на 1 м3 бетона, цемента или сухой смеси. При производстве сборных изделий или во время монолитных строительных работ расход фибры может существенно отличаться.

Приведём нормы расхода фибрового волокна в часто употребляемых строительных смесях:

• Для приготовления бетона, пенобетона или других пористых конструкций, среднее потребление металлической фибры составляет от 500 гр до 900 гр/1 м3.
• При включении добавки в сухие штукатурные смеси — от 600 гр до 1 кг.
• В приготовлении состава для отлива декоративных камней фасадной облицовки, а также изделий из гипса — допускается использовать от 400 гр до 800 гр фибры.
• Бетонная смесь для автодорог включает металлического сырья от 1 до 1,5 кг/м3.
• Для стяжек под тротуарную плитку и изготовление малых архитектурных форм, можно использовать от 1,5 до 2,5 кг.

Исходя из приведённого списка видно, что средний расход фиброволокна составляет 0,4—1,5 кг на один куб бетона.

Способ получения бетона на основе стальной фибры

Производство фибры и строительных смесей на её основе, на современных предприятиях поставлено на поток и полностью автоматизировано.

Изготовление металлической фибры

Чтобы получить анкерную фибру, нарезают проволоку из низкоуглеродистой стали. Часто для этого используют стальной холоднокатаный лист. Полученные заготовки могут иметь разную толщину в основном от 1 мм и более. Тонкие прутки стоят дороже, поскольку имеют лучшие эксплуатационные характеристики. В некоторых случаях их использование полностью оправдано. Например, в дорожном строительстве в полотно укладывают стальную фибру, не превышающую по диаметру 0,8 мм. Иначе, оголившиеся со временем металлические волокна, будут представлять опасность для транспорта.

Изготавливают фибродобавку на специальном фрезерном оборудовании. При резке металл подвергается действию высокой температуры, из-за чего готовые прутки имеют специфический синий оттенок. Этот окисный синеватый слой предохраняет металл от коррозии.

Ряд проводимых операций позволяет внести в последовательность изготовления даже такие мероприятия, как, например, магнитное ориентирование. Оно проводится, когда заготовки находятся ещё на конвейере. Благодаря ему, во время эксплуатации металлических заготовок не возникает образование намагниченных между собой комков, что недопустимо в готовом бетоне. В итоге продукция фасуется в упаковочные пакеты разного объёма, от 1 до 25 кг.

Технология замешивания бетона

Чтобы соединить фибру с цементными смесями, необходима бетономешалка или растворосмеситель. В промышленном производстве используется чаще всего следующая технология:

• в бетономешалку засыпается цемент нужной марки, песок, гравий и фибровые волокна;
• добавляется вода в нужной пропорции, указанной производителем;
• всё перемешивается на протяжении 5−10 минут;
• для большей эластичности в смесь добавляют пластификатор;
• готовый строительный состав поставляется на объект в течение получаса.

Чтобы ещё более уплотнить частицы бетона, в строительном производстве принято использовать вибраторы. С их помощью уплотняют цементную смесь, а это влияет на прочность готовой конструкции и исключает её разделение на отдельные пласты.

Использование металлических добавок в виде проволоки, можно применять и в самостоятельном строительстве. Способ добавления фибры в бетон очень прост:

• готовят сухую песчано-цементную смесь;
• засыпают её в форму;
• добавляют нужное количество фибры;
• металлические прутки равномерно распределяют;
• заливают водой.

Добавлять фибру в раствор или бетон можно на любой стадии приготовления. Важно её хорошо распределить, сформировать структуру. Необходимо, чтобы было достигнуто максимальное армирование фиброй по всему конструктивному объёму. А чтобы с бетонной смесью было легче работать, в состав вводят добавки пластификаторы.

Достоинства

Широкое использование фибробетона обусловлено тем, что его физико-механические показатели в несколько раз лучше аналогичных значений традиционных материалов. При этом эксплуатационные характеристики изделий соответствуют нормам.

Укрепление стяжки

Для упрочнения покрытий рекомендуют использовать стальные волокна длиной 35-75 мм и диаметром 0,3-1,0 мм. В качестве цементной матрицы выбирают тяжелый бетон класса В25-В35 с размером крупного заполнителя не более 20 мм.

Применение дисперсного армирования стальными фибрами позволит усилить эксплуатационные качества, укрепить верхний слой основания, повысить износостойкость, прочность на изгиб, трещиностойкость и долговечность сооружения.

Профилактика дефектов

Возникновение дефектов бетонных покрытий связано с нарушением технологического процесса. Это объясняется необдуманной экономией, несоблюдением норм и правил, предусмотренных для такого вида конструкций. Подобная халатность приводит к возникновению на поверхности трещин, сколов, выбоин.

Как показала практика, наиболее эффективным средством для профилактики и устранения возникших дефектов являются ремонтные растворы, армированные различными типами волокон. Применение стальной или полипропиленовой фибры позволяет избежать расслоения смесей в период укладки, а впоследствии преждевременного износа и разрушения покрытий.

Улучшение адгезии и водостойкость

Улучшить водонепроницаемость бетона можно методом дисперсного армирования. Поскольку свойства фибробетона зависят от особенностей применяемых волокон, то выбрав материал с нужными характеристиками, можно с успехом решить поставленную задачу.

Так, например, использование стальных и базальтовых фибр позволит в несколько раз увеличить водостойкость изделий. Для получения лучшей адгезии волокон с цементной матрицей и равномерного распределения фибр необходимо правильно выбрать оптимальную длину и диаметр используемых отрезков.

Экономичность и антикоррозийные свойства

Применение фибры для железобетонных конструкций, когда часть каркаса заменяется дисперсными волокнами, позволяет получить ощутимую выгоду, поскольку цена модификаторов намного ниже стоимости стержневой арматуры.

А также большим плюсом в использовании стальной фибры является то, что она защищена от коррозии плотным цементным покрытием.

При грамотном применении добавок можно получить экономически полезный продукт, обладающий улучшенными эксплуатационными свойствами.

Другие виды фибровых добавок

Укрепляющий компонент для бетона может быть изготовлен не только из стали, но и из других основ. Более подробно ознакомимся с каждым из видов фиброволокна.

Полипропиленовая

Это синтетический материал, он усиливает строительные смеси, экономичен, доступен по цене и обладает достойными эксплуатационными показателями. Из растворов с этой добавкой делают газобетонные блоки, фундаменты, половые стяжки, придорожные бордюры, оградительные конструкции.

Базальтовая

Это добавка без запаха (в отличие от полипропиленовой), придаёт прочность конструкциям с пористой структурой, часто используется при создании гипсовых изделий, устойчива к высоким температурам. Эта фибра имеет более длинные волокна, чем остальные виды, поэтому расходуется индивидуально. Она, к примеру, совершенно не подходит для архитектурных форм, так как волокна могут проявляться на поверхности изделия.

Возведение ленточного фундамента на различных грунтах

Ленточный фундамент универсален. Он подойдет практически для любого грунта, если правильно принять глубину заложения в зависимости от глубины промерзания грунта. Хотя при большой ГПГ и водонасыщенности грунта, и как следствие, возможности сильного пучения, экономичнее выбирать плиту или сваи. Можно и ленту, но это будет намного дороже, ведь ее придется заглублять ниже ГПГ. Но на сухих непучинистых грунтах лента выгоднее плиты, свай и столбчатого фундамента, так как является и фундаментом, и цоколем для дома.

Если грунт может дать неравномерную просадку – выбор ленты также обоснован. Но армирование в данном случае усиливают по всему контуру. Если грунт пучинистый, но ГПГ невелика, то лента тоже подойдет. В этом случае надо особое внимание уделить водоотводу и гидроизоляции, заложить дрены, устроить подушку под фундамент.

Случай, когда рельеф участка крутой или с перепадами, также не является препятствием для выбора ленточного фундамента.