Фиброволокно (фибра) для бетона — что это такое, как использовать

Некоторые материалы появляются на рынке в сопровождении такой шумихи, что кажется — без него никак нельзя. Как пример, фибродобавки в бетон или раствор. На самом деле фиброволокно для стяжки пола совсем не обязательно, да и не любое можно или нужно добавлять.

Что такое фибра для бетона или раствора

Начнем с того, что такое фиброволокно. Это один из видов добавок для изменения свойств бетона. Фибра — искусственные волокна для армирования бетона. Применяется в качестве добавки при замесе, равномерно распределяется по всему объему. Такая добавка уменьшает количество трещин, улучшает прочность на изгиб — это свойства присущие почти всем фибродобавкам. Но конкретные свойства зависят от того, из какого материала сделаны фиброволокна.

Бетон с добавкой фибры обычно называют фибробетоном. Есть также названия, которые отражают конкретный вид добавки: базальтофибробетон, стеклофибробетон.

Виды фибры

Этот тип добавок для бетона появился не так давно, но так активно рекламируется, что создается впечатление о его необходимости в любой ситуации. Это далеко не так. В некоторых ситуациях добавки фибры бесполезны, а в других, вообще, ситуацию могут ухудшить.

Например, металлическая и полипропиленовая фибра снижают прочность бетона. Они повышают прочность на изгиб, но снижают прочность механическую. Металл и полипропилен плохо сцепляются с бетоном, поэтому способность переносить механические воздействия снижается. И это стоит иметь в виду, вводить добавку строго по показаниям и не превышать дозировку.

Стальные волокна

Стальную фибру делают из обычной стали, углеродистой и нержавеющей. Самая лучшая — из нержавеющей. Стоит ли говорить, что она и самая дорогая? Из металла тянут проволоку. Толщина от десятых долей миллиметра до 1,2 мм, длиной от 10 мм до 12 см.

Известно, что сталь плохо соединяется с бетоном. Для улучшения адгезии проволоку делают плоской, волнистой, с загнутыми краями (анкерная фибра). Все для улучшения адгезии.

Добавление металлической фибры делает изделие гораздо более прочным при изгибающих нагрузках. Этот тип применяют при возведении мостов, фундаментов. В некоторых случаях эта добавка может заменить использование арматуры. Но применение обязательно просчитывается, так как снижение механической прочности необходимо контролировать.

Серьезные фирмы имеют калькуляторы, которые посчитают вам расход фибры для вашего случая. Но стоит учесть, что минимальная толщина стяжки из бетона, армированного проволокой — 100 мм. Для жилых помещений средний расход — 25 кг на кубометр раствора.

Недостатки введения металлической фибры в бетон — большая масса изделия, тяжело перемешать до равномерного распределения, металлы подвержены коррозии, низкая сцепляемость с бетоном, что приводит к снижению марочной прочности раствора. Наши умельцы сами делают металлическую фибру — режут проволоку, кидают гвозди, гнут, плющат. Но каким получится результат? Вот в этом весь вопрос. Если и применять стальное фиброволокно для стяжки пола, то надо предварительно протестировать. Сделайте небольшой куб, проверьте состояние бетона через несколько дней. Желательно, конечно, через 28 суток. Если испытания пройдут успешно, повторите опыт в нужных масштабах. Ну, а если думаете лить фундамент, то лучше заказать бетон нужной марки на заводе.

Базальтовые волокна

Основное свойство базальтового волокна — оно почти не растягивается. Бетон же имеет определенную упругость, он может растягиваться до появления трещины. То есть введение базальтовой фибры в бетон снижает его общую упругость. Но она же повышает способность переносить упругие и ударные деформации. Края плит и других изделий разрушаются в разы меньше.

Еще один момент: базальтофибробетон впитывает меньше влаги чем обычный бетонный камень. То есть введение такой добавки повышает морозостойкость — меньше впитывается влага, меньшие разрушения при ее замерзании и оттаивании. За счет того, что базальт блокирует воду, получаем более ровную и прочную поверхность. В таком растворе при кристаллизации вода удерживается в растворе, песчинки тоже меньше движутся. Вся масса более стабильна. За счет этого и получаем более ровную поверхность.

Недостаток у базальтовой фибры пока выявлен один — цена. Этот тип микроармирования применяют при строительстве в зонах повышенной сейсмической активности. Тут важно добиться максимальной прочности и на цену закрывают глаза. Второй недостаток тоже есть — тяжело перемешивать до однородности. Но с ним научились бороться — проводят спецобработку, которую называют «замасливание». Это не обработка маслом, как может показаться. Это обработка химическими составами. При покупке обратите внимание на тип замасливателя, в зависимости от него изменяется область применения фибры. Для бетона подходят КВ-13, КВ-42, КВ-05/1.

В общем, базальтофибробетон применяться может везде, где нужна повышенная прочность и морозостойкость. В частности — для отливки цоколей многоэтажек, стен и перегородок, дорожных плит, балок и т.д. Можно лить и любые другие изделия из бетона — малые архитектурные формы, даже плитку. И будут они гладкие, прочные, долговечные. И плитка после зимней обработки солями не разрушается. В общем, изделия получаются прочные и долговечные, но дорогие.

Длина волокон может быть от 3 мм до 100 мм, диаметр — 10-17 мкм. Немного о ценах. У производителей мешок 15-25 кг стоит 200-300 рублей. В рознице базальтового волокна очень мало, а то что есть, стоит дорого. Упаковка 500-700 граммов — 500 рублей. Базальтовое фиброволокно сделает стяжку прочной и надежной, но найти его по адекватной цене не так и просто.

Полипропиленовые волокна

Волокна из пропилена не очень прочные, но бетон с их применением лучше переносит изгибающие нагрузки. Это наиболее дешевый и, наверное, самый распространенный вид фиброволокна для частного строительства. Именно полипропиленовое фиброволокно рекомендуют для стяжки пола и не только. Вот только выбор далеко не идеальный. И первое — конечные свойства бетона зависят от качества фибры. А производство простое — часто просто нарезают мешки на полоски. Как понимаете, качество контролировать в таких условиях невозможно. И как повлияет такая добавка на свойства бетона — непонятно, как определить качество того, что продают в магазине тоже.

Что еще может дать введение полипропиленовых волокон в бетон или раствор для стяжки или штукатурки? Лучшее сцепление, уменьшение усадочных трещин. Это понятно. При появлении трещин куски не разваливаются. Тонкие полипропиленовые нити их связывают, пока не порвутся. А тянутся они хорошо. Если куски стяжки или плиты связаны арматурой, плита по-прежнему, даже при наличии трещин, является единой системой и нагрузки из одной точки передаются в другую. При наличии фибры заделывать трещины проще. На волокна проще «цеплять» состав. Это то положительное, что дает эта добавка, но не больше.

Так как полипропиленовая фибра очень популярна, ее рассмотрим более подробно немного ниже.

Малоприменимые в частном строительстве виды

О следующих видах фибры не все даже слышали. Найти их в розницу еще сложнее, чем базальтовую или металлическую, поэтому их рассмотрим коротко. Более известна еще стеклянная или стекловолоконная. Работает она только в щелочностойких марках (имеющих низкую щелочную реакцию). В других стекловолокно просто растворяется.

• Стеклянная (стекловолоконная). При модуле упругости, сравнимом с прочностью стальной проволоки, весят волокна в 4 раза меньше. Применение такой фибры очень повышает прочность бетона. Недостатки — высокая цена и сложность нанесения. Этот тип фибры напыляют или вводят при использовании специального оборудования. Вводить ее при замесе бессмысленно, так как она растворяется в щелочных растворах.
• Углеродная фибра. Она повышает механическую прочность материала, улучшает химическую стойкость, снижает трещинообразование. Хорошо сцепляется с бетоном, притом что прочность у углеродных нитей выше, а масса меньше. Но цена слишком высока (5 кг стоит более 300$, а расход — 1-2 кг на кубометр). Эту добавку применяют очень редко — при тонкостенном строительстве.

  

• Целлюлозная. Этот тип добавки замедляет усадку. Материал не реагирует с кислотами, не растворяется в воде. Применяется не слишком часто, особенно в частном строительстве.

Какой бы тип добавки вы не выбрали, вводить ее необходимо строго по норме. Принцип «больше-лучше» тут не работает, так как свойства бетона могут изменяться. Вообще, при введении фиброволокон надо изменять водоцементное отношение, так как снижается удобоукладываемость раствора. Но делать это «на глазок» опасно, так как может сильно снизиться прочность. Лучший выход — введение добавок, улучшающих пластичность раствора.

Полипропиленовая фибра для стяжки

Для стяжки пола чаще всего применяют полипропиленовую фибру. Она имеет самую низкую цену, что и обусловило ее популярность. Как работает полипропиленовая фибра в бетоне? При замесе она равномерно распределяется по всему объему. Во влажной среде волокна разбухают и распрямляются, сцепляясь между собой. В структуре бетона они образуют собственную матрицу. Хаотически расположенные в толще волокна, связывают частицы бетона, повышая тем самым его прочность на изгиб.

Что же конкретно она делает? Целый ряд вещей:

• Уменьшает количество трещин, которые появляются при созревании бетона. Они все равно есть, но меньшего размера и в меньших количествах. Нельзя надеяться только на фибру. Чтобы трещин было меньше, нужны качественные компоненты, точное соблюдение пропорций, нужное количество воды и тщательный замес. Фибра только улучшает исходные данные, но не является гарантом отсутствия трещин.
• Повышает прочность на изгиб и плотность бетона. Плотность повышается незначительно, но снижается прочность на сжатие. То есть, марочность раствора/бетона понижается. По экспериментальным данным понижение примерно на 15-20%. Во многих случаях на это можно закрыть глаза — прочность стяжки берут обычно с запасом. Но при передозировке мелкой фибры она может упасть вдвое. Это уже критично. И не вздумайте увеличить количество цемента. Это приведет не к повышению прочности, а, наоборот, к еще большему ее понижению.
• Снижается истираемость, поверхность меньше пылит.

Как видите, никаких кардинальных изменений свойств добавление фибры не дает. Имеется некоторое улучшение имеющихся характеристик. Если вам сказали, что введение полипропиленовой фибры в бетон или ЦПС заменит армирование, вам соврали. Арматура компенсирует изгибающие нагрузки, которые могут воздействовать на стяжку. Фибра из полипропилена не может дать такого эффекта. Она лишь уменьшает количество и размеры усадочных трещин. А это совсем другое и «работает» она до определенного значения. При значительном приложении силы полипропилен сначала растягивается (тянется он отлично — на 200% увеличивается длина), а затем рвется. Так что эффективна она от микротрещин. Но и это тоже очень неплохо, ведь микротрещины позднее становятся просто трещинами.

Так ли она нужна в стяжке

Как уже сказали, основное назначение фиброволокна в бетоне и ЦПС — уменьшение количества и размеров усадочных трещин. Но если стяжка льется на жесткое основание, при соблюдении пропорций водоцементного соотношения и правил ухода за бетоном, трещин и так будет немного. Правила ухода просты: увлажнять, сохранять влагу и не допускать локального перегрева. Эти простые меры и хорошие материалы (отсутствие глины и пыли в песке и щебне, хороший цемент, чистая вода) — вот что гарантирует отсутствие больших и многочисленных трещин. А фибра — это только способ слегка подстраховаться, если под стяжкой уложен «мягкий» утеплитель или звукоизоляция. Если там минеральная вата, то фибра нужна. Для пенополистирола и других жестких материалов — нет.

Что еще дает фиброволокно для стяжки пола? Более высокую стойкость к истиранию. Хотите иметь ровную, плотную и прочную поверхность? Лучше обработайте в процессе укладки стяжку вибратором. Погружным или поверхностным — зависит от слоя. Вибрирование бетона или ЦПС повышает плотность и прочность. Из раствора уходят пузырьки воздуха, он «вдруг» становится более пластичным без каких-либо добавок. Вот этот процесс (вибрирование) действительно повышает прочность бетона. Да еще поверхность становится практически идеально ровной — выравнивается в горизонт.

В видео — тесты бетона с разным фиброволокном. Как видите, разница колоссальная…

Дозировка и правила добавления

Фибра из полипропилена может быть длиной от 10 мм до 40 мм. Толщина — в несколько микрон. В фибре хорошего качества волокна скручены между собой. Попадая в полужидкую среду, такие волокна раскручиваются, создавая объемную армирующую структуру.

Какой длины фибра лучше? Вообще, подбирают длину опытным путем. Делают замесы с волокном разной длины, проверяя затем ключевые параметры в лаборатории. В частном строительстве действуют немного по-другому. Тут действует то же правило, что и при выборе заполнителя для бетона: лучше, если есть разные длины. Фибру разного размера можно брать примерно в равных количествах. А сколько ее надо на куб раствора? Вообще, указано на упаковке и зависит от марки замешиваемого бетона или раствора. Но в среднем для стяжки берут 0,6-0,9 кг.

Есть несколько вариантов добавления фибры в раствор:

• Добавить к сухим компонентам. То есть, когда смешали песок и цемент, закидываете щебень, забрасывайте и фибру. Можно порциями, можно всю сразу. Особой разницы нет.
• Можно размешать волокна в воде, влить туда же добавки. Полученный раствор вылить в бетономешалку. При таком способе может получиться так, что значительная часть волокон осядет на стенках. Их надо оттуда снять — лопатой или куском деревяшки. Это как вам удобно.

При любом способе количество фибры на куб бетона не меняется. Главная задача — равномерно распределить волокна. Для этого бетономешалка должна «колбасить» раствор не менее 5-7 минут. Только в таком случае фиброцементная стяжка пола будет прочной и микроарматура будет выполнять свои функции.