Перед тем как разобраться какая фибра для бетона Вам подойдет, узнаем что такое фибра в общем смысле.
Фибра (от лат. fibra — волокно) — материал животного, растительного, минерального или искусственного происхождения, состоящий из множества волокон, которые соединены вместе.
На сегодняшний день фибра широко применяется во многих сферах промышленности и производства, имеет разное назначение и применение.
В строительной сфере фибра применяется как армирующая добавка для бетонов и других строительных смесей, которая придаёт им более высокие прочностные характеристики.
В настоящее время все большую популярность приобретает бетон с добавлением различной фибры, которая значительно повышает прочность бетона, особенно верхнего слоя, на сжатие и растяжение. Добавление фибры также уменьшает вероятность образования трещин на бетонном полу, его прочность на растяжение составляет около 10-15% от прочности на сжатие. Для повышения прочности бетона на растяжение и изгиб бетоны армируют. Армирование может производиться традиционным способом с применением арматурной сетки либо стержней, так и путем добавления в состав бетона фибры.
Преимущества фибры перед традиционным армированием.
Применение фибры сокращает время, затрачиваемое на установку арматуры, так как фибра может быть добавлена на бетонном заводе или непосредственно в миксер (время перемешивания 5 — 15 минут). Также применение фибры увеличивает вибрационную стойкость бетона, благодаря отсутствию арматурной сетке по которой и распространяется вибрация.
Фибра не препятствует образованию трещин, но хорошо удерживает трещины от расширения и их увеличения. При замене арматурной сетки на стальную фибру, возможно, существенно уменьшить толщину стяжки, при сохранении несущей способности бетонной плиты. Повышается коррозионная стойкость. При коррозии арматуры в бетоне происходит значительное увеличение ее объема, что приводит к разрушению защитного слоя.
Фибра, используемая в строительстве также бывает различного происхождения. Наиболее известные и востребованные виды фибры:
- стальная;
- полипропиленовая;
- базальтовая;
- стекловолоконная;
- целлюлозная;
- углеродная.
Стальная фибра.
Стальная фибра для бетонных полов обычно представляет собой стальную проволоку длиной от 30 до 80 мм, диаметром 0,5 -1,2 мм, прочностью на растяжение около 1000 МРа и более, специально профилированную для улучшения сцепления с бетоном.
Другой разновидностью стальной фибры является фибра получаемая фрезерованием. Фибра стальная фрезерованная имеет треугольное сечение, две поверхности которого шероховатые, на концах имеются зацепы длиной до 2 мм. Фибра
имеет скручивание по продольной оси. Благодаря высокой температуре процесса резки, у фибры характерный синеватый оттенок — окисный слой, препятствующий образованию и развитию коррозии в процессе ее хранения и эксплуатации. Геометрические особенности фрезерованной фибры способствуют равномерному распределению фибры по всему объему бетонной смеси без образования «комков» в процессе хранения и перемешивания.
Третий вид стальной фибры для бетонных полов — фибра из стального листа, зигзагообразной формы обеспечивающей высокую анкерующую способность фибры в бетоне. Эксперименты показали, что коэффициент использования материала волокна при разрушении у такой фибру составляет 100%, для сравнения у фрезерованной 82%, у проволочной 64%.
Зигзагообразная фибра выпускается как правило длиной 20, 30 и 40 мм и условным диаметром 0,6 — 0,8 мм. Вне зависимости от формы и способа изготовления, эксплуатационные качества фибры для бетонных полов зависят как от дозировки так и от параметров фибры (прочности на разрыв, длины, диаметра, анкеровки). Эффективность работы фибры повышается с увеличением отношения длины к диаметру. Однако, при этом возникают проблемы при перемешивании бетона, что делает наиболее оптимальным применение стальной фибры имеющей отношение длины к диаметру = 60 — 80.
Стальные фибры, получаемые путем резки стальной проволоки при диаметре = 0,3 — 0,5 мм и относительной длине = 60 — 80 имеют свой оптимальный интервал армирования (m = 0.5 — 2% объему). Может быть изготовлена из нержавеющей стали, с покрытием и без покрытия. Номинальный расход 20 — 40 кг/м³ бетона. Стальная фибра для бетона, будучи хорошо перемешена, представляет собой равномерно распределенную арматуру.
Недостатки металлической фибры:
-
- относительно высокий вес изделия;
-
- низкая коррозионная стойкость;
-
- низкое сцепление с бетонной матрицей;
- стальная фибра для бетона имеет свойство выходить на поверхность бетона в результате эрозии, что может угрожать безопасности конструкции и элементам, взаимодействующим с поверхностью.
Чтобы избежать коррозии металлической фибры её можно обработать специальным составам, оцинковывать или изготовить из легированной стали, что неминуемо ведет к удорожанию материала.
Полипропиленовая фибра для бетона.
Полипропиленовая фибра – изготавливается из синтетического термопластичного неполярного материала, полимер газа пропилена, полимер это химическое соединение на высокомолекулярном уровне.
Полипропиленовая фибра тоже является материалом для дисперсного армирования бетона, имеет аббревиатуру ВСМ – волокно строительное микроармирующее. Преимущества полипропиленовой фибры – низкий удельный вес, большое количество волокна на единицу веса, высокая щелочестойкость и отсутствие коррозии.
Недостатки полипропиленовой фибры:
- низкая прочность волокна на растяжение по сравнению с фиброй из других материалов, а также в зависимости от качества материала сильно изменяются прочностные характеристики;
- Высокий коэффициент удлинения волокна — до 300%;
- Низкий модуль упругости – 3500 Мпа;
- низкая температурная стойкость полипропиленовых волокон – температура плавления – 160С°, температура воспламенения – 320С°;
- высокий разброс по качеству сырья для производства материала.
Изучая данный вопрос, иногда кажется, что некоторые производители существенно завышают характеристики своего продукта, так к примеру одним производителем заявляется, что его полипропиленовая фибра имеет прочность на растяжение – 968 Мпа, в то время как большинство производителей заявляет: 170 – 250 Мпа, то же самое и с относительным удлинением: 20%, против 150 – 250% от заявленных большинством производителей, в таких случаях будет лучше ознакомиться с технической документацией: ТУ, протоколы испытаний, сертификаты. Полипропиленовая фибра эффективно борется с растрескиванием бетона, а заявления производителей о том, что она повышает ударную прочность бетона, не подтвержденны научными испытаниями.
Базальтовая фибра.
Базальтовая фибра для бетона – изготавливается из горной породы — базальта. Базальт образуется в результате излияния магмы на поверхность земли и её застывания, этому сопутствует целая череда процессов плавления и застывания мантийных пород из недр Земли, в результате чего и образуется базальт в чистом виде. Базальт отличается высокой стойкостью к агрессивным средам, он не подвержен коррозии, и не теряет своих качеств с течением времени. Фибра из базальтовых волокон унаследовала все эти качества, и не обладает высоким ценником по сравнению с углеродными волокнами и волокнами из щелочестойкого AR стекла.
Фибру из базальта, получают путем расплава базальтовой породы под температурой 1800С°. Благодаря природному происхождению материала нет такого разброса по качеству, как среди синтетических волокон. Единственное что нужно уточнять у продавца, это каким замасливателем покрываются волокна, замасливатель необходим для облегчения введения фибры в бетонную матрицу. Также следует уточнять толщину волокон и длину резки, так как размеры волокна существенно влияют на их влияние на бетон. Оптимальными считаются волокна длиной – 12-17 мм и толщиной 13-19 микрон.
Стекловолоконная фибра.
Щелочестойкое стекловолокно (стеклофибра) – искусственное волокно, изготавливаемое из неорганического стекла, посредством его расплава. Условно разделяются на две большие группы: Е-стекло – самые распространенные, общего назначения и ВМП – высокомодульное стекло повышенной прочности. Известно множество марок стекловолокна, которые различаются специфическими характеристиками: E(electrical), S(strength), AR (alkali resistant) и др.
Стекловолоконная фибра для бетона имеет высокие прочностные характеристики, по многим схожие с базальтовой, но к выбору следует подойти очень ответственно, так как материал искусственный, стоит ознакомиться у производителя какой марки волокно используется для изготовления фибры, так как существует стекловолокно с низкой щелочестойкостью.
Целлюлозная фибра.
Целлюлозная фибра представляет собой волокна из натуральной целлюлозы, которые применяют как армирующую добавку в строительные смеси.
Натуральные целлюлозные добавки имеют аморфную структуру волокна с высокой поглощающей и отдающей способностью всех водонасыщенных и органических веществ. Целлюлозная фибра — нерастворима в воде и устойчива ко многим органическим растворителям, инертна по отношению к кислотам и щелочам.
Натуральная целлюлозная добавка способствует снижению отдачи влаги растворными смесями, особенно в гидрофильные основы и внешнюю окружающую среду. Целлюлозные волокна влияют на повышение паропроницаемости полимерминеральных покрытий, что очень важно для тонкослойных отделочных систем. Усадочные явления в растворных смесях регулируются снижением степени водоотдачи, что исключает образование усадочных трещин. Способность целлюлозной фибры транспортировать жидкость из нижних слоев в верхние позволяет избежать пересушки верхнего слоя, то есть увеличивается время пребывания во влажном состоянии.
Углеродная фибра.
Углеродная фибра для бетона – резаные углеродные волокна, изготавливаются из углерода, химического элемента, посредством его термической обработки при температуре 3200С°. Обладает очень высокими прочностными характеристиками, имеют низкий коэффициент удлинения, стойки к любой агрессивной среде и химическим элементам. Отличаются более высокой стоимостью.
Сравнительная характеристика различной фибры.
| Показатель |
Базальтовая фибра |
Полипропиленовая фибра |
Стекловолоконная фибра |
| Материал |
Базальтовое волокно |
Полипропилен |
Стекловолокно |
| Прочность на растяжение, МПа |
3500 |
150 — 600 |
1500 — 3500 |
| Диаметр волокна |
13 — 17 мкм |
10 — 25 мкм |
13 — 15 мкм |
| Длина волокна, мм |
3,2 — 15,7 |
6 — 18 |
4,5 — 18 |
| Модуль упругости, ГПа |
Не менее 75 |
35 |
75 |
| Коэффициент удлинения, % |
3,2 |
20 — 150 |
4,5 |
| Температура плавления, С° |
1450 |
160 |
860 |
| Стойкость к щелочам и коррозии |
Высокая |
Высокая |
Только у щелочестойкого волокна |
| Плотность, г/см³ |
2,60 |
0,91 |
2,60 |
| Показатель |
Стальная (металлическая) фибра |
Целлюлозная фибра |
| Материал |
Проволока из углеродистой стали |
Целлюлоза |
| Прочность на растяжение, МПа |
600 — 1500 |
30 — 90 |
| Диаметр волокна |
0,5 — 1,2 мм |
16 — 25 мкм |
| Длина волокна, мм |
30 — 50 |
2 — 25 |
| Модуль упругости, ГПа |
190 |
35 |
| Коэффициент удлинения, % |
3 — 4 |
7 — 9 |
| Температура плавления, С° |
1550 |
150 |
| Стойкость к щелочам и коррозии |
Низкая |
Высокая |
| Плотность, г/см³ |
7,80 |
1,1 — 1,5 |
