Что такое объемное дисперсное армирование бетона фиброй

Дисперсное армирование бетонных конструкций в строительстве без применения металлических сеток

Наш телефон не меняется много лет, с нами всегда можно связаться!

Получить консультацию ведущего специалиста и расчет стоимости пола
 
 
 

Дисперсное армирование бетона ‒ решение, которое позволит: лить бетон без дорогой арматуры.

Популярность бетона в строительстве обусловлена его дешевизной, простотой укладки и высокой прочностью. Этот материал был изобретён в Древнем Риме, и бетонные сооружения античных времён стоят до сих пор, что является неоспоримым подтверждением долговечности бетона. У него имеются такие минусы:

• относительная хрупкость – из-за низкой ударной вязкости бетон не так сложно разбить;

• недостаточная прочность на растяжение (разрыв);

• склонность к образованию усадочных трещин в процессе набора прочности и созревания, а также к появлению выбоин и сколов при эксплуатации конструкций;

• подверженность износу (истиранию) при интенсивных динамических нагрузках.

После изобретения армированного бетона, что произошло почти через 2 000 лет после римлян, удалось избавиться от основных недостатков материала. Однако проблему появления дефектов бетона и недостаточной стойкости к износу полностью решить не удалось. Это стало возможным лишь с появлением технологий дисперсного армирования.

Причины образования усадочных трещин на бетоне

Усадочные трещины на бетоне появляются на стадии застывания и созревания бетонной смеси. Этот процесс называется дегидратацией: формируются связи вяжущих компонентов бетона (цемента и модифицирующих добавок) с образованием кристаллогидратов и происходит испарение влаги (воды). Процесс протекает неоднородно и зависит от множества факторов. Во время дегидратации возникают внутренние напряжения в теле бетона, которые и приводят к образованию микротрещин.

На процесс застывания и созревания бетона, а также образования в нём усадочных трещин влияют такие обстоятельства:

• рецептура (состав) бетона;

• характеристики и свойства его компонентов: марка цемента, виды и крупность инертных наполнителей;

• температура и влажность воздуха;

• наличие и способы армирования и т. д.

Процессом дегидратации можно управлять, оказывая влияние на перечисленные факторы. Для предотвращения образования микротрещин на поверхности бетонных конструкций применяются такие воздействия:

• регулирование температуры и влажности окружающей среды: пропаривание свежеуложенных конструкций, поливка водой в процессе созревания, укрытие плёнкой и прочее;

• изменение рецептуры бетонной смеси, в том числе за счёт использования модифицирующих добавок;

• дополнительная обработка готовых конструкций.

Со временем, в процессе эксплуатации, микротрещины на бетонной поверхности под воздействием окружающей среды трансформируются в более серьёзные дефекты. Микроповреждения становятся макротрещинами, в том числе сквозными, которые не подлежат ремонту и приводят конструкции в полную негодность. Основным способом предупреждения таких ситуаций и повышения прочности конструкций из бетона является армирование. Классическое армирование производится с использованием каркасов и сеток из арматурной стали, имеющих линейную структуру. Они несут на себе ключевые нагрузки строительных конструкций на изгиб и растяжение. Однако этого оказалось недостаточно для эффективного противодействия образованию микротрещин. Поиск путей решения данной проблемы привёл к появлению дисперсного армирования и новой разновидности материала – фибробетона.

Что такое дисперсное армирование бетона

фибробетон с фиброй Fibramax 20-40 мм

В отличие от классической линейной арматуры дисперсное армирование предполагает создание хаотической структуры упрочняющих связей, вокруг которой формируется готовая конструкция. Этот принцип использовали наши предки при изготовлении самана, который стал ранним предшественником фибробетона. В своём современном виде он появился в 1909 году, но в течение полувека не получил распространения из-за отсутствия эффективных технологий производства фибры. Дисперсное армирование может применяться как наряду с традиционной арматурой, так и в качестве самостоятельного средства упрочнения бетонных конструкций.

Технология дисперсного армирования придаёт бетону такие свойства:

• обеспечивает однородную структуру материала;

• повышает показатели механической прочности;

• усиливает специальные свойства бетона;

• уменьшает расход дорогостоящих компонентов бетонной смеси;

• снижает риски образования усадочных трещин и других дефектов бетонных конструкций.

Всё это обеспечивается введением в бетон волокон фибры на стадии приготовления бетонной смеси. Такая операция не требует серьёзных изменений в технологии и может применяться с использованием стандартного оборудования – миксеров и смесителей всех типов.

Виды фибры

Фибру ещё называют микроарматурой. Она представляет собой волокна разной толщины и разного профиля длиной 20 мм и более. В настоящее время фибра представлена такими видами продукции, как:

• стальная фибра;

• стекловолокно;

• минеральные волокна из базальта, асбеста;

• целлюлоза;

• полипропиленовая фибра.

фибра Fibramax 40 мм

Фибра может быть использована в разных видах строительных смесей – от штукатурного раствора до бетона для монолитных конструкций. Микроарматура исключает риск появления сколько-нибудь длинных трещин, что обеспечивается наличием множества волокон фибры во внутренней структуре строительного материала.

Для обеспечения эффективности применения фибры длина её волокон должна не менее чем вдвое превышать поперечник инертных наполнителей (щебня, гравия). На практике чаще всего используют фибру длиной от 40 мм. Более короткие волокна склонны к выдёргиванию из тела конструкции при критических нагрузках на излом. Возможный недостаток механической прочности волокон на разрыв компенсируется их количеством. Лучший результат применения фибры достигается при её использовании наряду с традиционным армированием, когда эти способы упрочнения бетона дополняют друг друга. Наличие разных видов фибры предоставляет исполнителям работ неограниченные возможности по выбору упрочняющих материалов для строительных конструкций.

Преимущества фибробетона

В сравнении с обычным бетоном и конструкциями с классическим армированием фибробетон обладает такими преимуществами:

• прочность на излом увеличивается вдвое;

• стойкость к динамическим (ударным) нагрузкам возрастает в пять раз;

• риски появления усадочных трещин снижаются в три раза;

• стойкость конструкций к коррозии повышается впятеро;

• водостойкость и морозостойкость конструкций возрастает в 1,5 и 2 раза соответственно;

• значительно повышается стойкость поверхностей к абразивному износу, что особенно важно для промышленных бетонных полов;

• открываются возможности для упрощения традиционного армирования и снижения расходов на арматурные работы.

Этот список можно продолжить соображениями экономической целесообразности использования армированных фиброй материалов, выгодами эксплуатации изделий из фибробетона и прочими преимуществами.

Такой послужной список объясняет растущую популярность фибробетона. Однако здесь необходима оговорка, что преимущества этого материала обеспечиваются строгим соблюдением технологий его приготовления и укладки.

Например, для облегчения укладки бетона в него добавляют больше воды. Избыток влаги противопоказан бетону вообще, а фибробетону в особенности. Лишняя влага является основной причиной расслоения бетона на инертные и вяжущие компоненты. В случае с фибробетоном риски расслоения материала из-за чрезмерного количества влаги возрастают вдвое. Стальная фибра в жидком бетоне попросту тонет, а волокна из менее плотных материалов не могут сформировать полноценную структуру армирования.

Особенности использования армированных фиброй материалов

В первую очередь следует заметить, что волокна фибры добавляются в строительные смеси последними из всех компонентов, на завершающей стадии их приготовления. Если бетон готовится за пределами стройплощадки, он подлежит обязательному перемешиванию. При доставке готового фибробетона миксером этот процесс занимает в среднем 3‒5 минут. При приготовлении материала на месте смешивание продолжается дольше от 20 мин., до равномерного распределения волокон в смеси без образования комков.

Добавление фибры в бетон не предполагает серьёзных изменений его рецептуры в части пропорций между цементом, инертными наполнителями, модифицирующими добавками и водой. Однако дозировка волокон не допускает вольностей. Избыток фибры может снизить прочность, морозостойкость и водостойкость бетона, а также ухудшить специальные свойства материала. Поэтому вопросами рецептуры приготовления армированных строительных смесей должны заниматься специалисты. То же самое можно сказать и об укладке фибробетона.

Сфера применения армированных фиброй смесей

Применение фибробетона не имеет ограничений. Его используют в таких целях, как:

• заливка монолитных бетонных конструкций – фундаментов, перекрытий, бетонных полов, подушек, оснований, площадок;

• изготовление строительных конструкций заводской готовности – блоков, балок, ферм и прочего;

• устройство стяжек, тротуаров, промышленных полов, парковок для автотранспорта и других покрытий аналогичного назначения;

• строительство гидротехнических объектов;

• изготовление конструкций для объектов с повышенными требованиями к противопожарной безопасности, сейсмостойкости и т. д.

Кроме этого, фибра используется в приготовлении ремонтных, кладочных и штукатурных смесей. Дисперсное армирование незаменимо и при производстве изделий из лёгких бетонов, многих видов отделочных и декоративных материалов, тонкостенных деталей в сложных архитектурных формах. Ассортимент фибры позволяет подобрать материал, совместимый с любыми компонентами смесей, включая пластифицирующие и модифицирующие добавки для ускорения созревания бетона, придания ему специальных свойств и т. д.

Рецептура фибробетона и его недостатки

Производители фибры обычно указывают дозировку наполнителя в расчёте на кубометр смеси. В качестве примера можно взять полипропиленовые волокна макрофибры «ПОЛИАРМ» и торговой марки Strofiber 880 руб./кг., Fibramax. Производитель рекомендует такие нормы расхода материала для разных типов конструкций:

• дорожные покрытия и промышленные полы – 1кг Strofiber, 3-5 кг Fibramax фибры на 1 м3 смеси;

• бетонные стяжки перекрытий и кровель – 0,9‒1,5 кг;

• конструкции с обычным армированием – 1 кг и более;

• конструкции из лёгких бетонов и тротуарная плитка – 0,6‒1,5 кг.

Нормы расхода материалов подтверждены испытаниями при содержании фибры в пределах 0,1‒0,25 % от массы цемента. У полностью созревшего фибробетона (на 28 сутки после укладки) лучшие показатели механической прочности на сжатие и изгиб были достигнуты при дозировке в 0,2 %.

Если сравнивать полипропиленовую и стальную фибру, то для достижения сопоставимого эффекта в части прочностных характеристик необходимо ввести 1-4 и 25 кг наполнителя соответственно. При этом полимерная фибра образует армирующую структуру из 200 тыс. волокон, а стальная – из 80 000, поэтому риски образования усадочных трещин в первом случае намного ниже.

Ещё раз напомним о недопустимости избыточного содержания воды в фибробетоне. Действительно, добавка фибры снижает комплексный показатель удобоукладываемости бетона класса П2 и выше до нижеследующего уровня П1 и далее по списку (П3 ‒ до П2 и т. д.). Это является существенным недостатком с точки зрения исполнителя работ. Кроме того, фибробетон обходится дороже, чем обычный бетон той же марки. В среднем цена кубометра фибробетона на 25 % выше. Соответственно, увеличивается и стоимость услуг по его укладке. Других недостатков у этого материала нет. Однако преимуществ у фибробетона намного больше. Особенно это заметно на примере бетонных конструкций, подверженных интенсивным нагрузкам, например промышленных полов. Именно поэтому застройщики всё чаще заказывают полы из фибробетона. Такой материал в ближайшей перспективе сбережёт вам немало времени и средств на ремонте и обслуживании бетонных полов.

Наш телефон не меняется много лет, с нами всегда можно связаться!

Получить консультацию ведущего специалиста и расчет стоимости пола