Виды фибры для армирования бетона и других строительных смесей

Применение фибры в строительстве.

Виды фибры для армирования бетона и других строительных смесей

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 анкерная

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

Металическая фибра фрезерованная

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.

Стальная фибра волновая

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). Фибра, может быть изготовлена из нержавеющей стали, с покрытием и без покрытия. Номинальный расход 20 — 40 кг/м³ бетона. Стальная фибра, 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 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.

Полипропиленовая фибра

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

Базальтовая фибра – 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.

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 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

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

Углеродная фибра – 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.

ПоказательБазальтовая фибраПолипропиленовая фибраСтекловолоконная фибра
МатериалБазальтовое волокноПолипропиленСтекловолокно
Прочность на растяжение, МПа3500150 — 6001500 — 3500
Диаметр волокна13 — 17 мкм10 — 25 мкм13 — 15 мкм
Длина волокна, мм3,2 — 15,76 — 184,5 — 18
Модуль упругости, ГПаНе менее 753575
Коэффициент удлинения, %3,220 — 1504,5
Температура плавления, С°1450160860
Стойкость к щелочам и коррозииВысокаяВысокаяТолько у щелочестойкого волокна
Плотность, г/см³2,600,912,60

 

ПоказательСтальная (металлическая) фибраЦеллюлозная фибра
МатериалПроволока из углеродистой сталиЦеллюлоза
Прочность на растяжение, МПа600 — 150030 — 90
Диаметр волокна0,5 — 1,2 мм16 — 25 мкм
Длина волокна, мм30 — 502 — 25
Модуль упругости, ГПа19035
Коэффициент удлинения, %3 — 4 7 — 9
Температура плавления, С°1550150
Стойкость к щелочам и коррозииНизкаяВысокая
Плотность, г/см³7,801,1 — 1,5
Raketa PC
No comments yet.

Добавить комментарий