Применение фиброволокна в бетоне

Для работы с бетоном характерно образование большого количества пыли, высокая вероятность его усадки и оседания со временем. На ранних этапах строительства этот материал особенно подвержен воздействию низких температур, а в будущем он приобретает еще несколько не самых положительных характеристик: быстро замерзает и медленно оттаивает, легко разрушается в результате механического воздействия, стирается, пропускает жидкости (в том числе химически активные).

Сегодня часть этих проблем можно относительно легко решить. В последнее время в строительстве все чаще применяют волокна органического и неорганического происхождения. Они способны значительно улучшить эксплуатационные качества бетона, в частности, снизить вероятность трещинообразования в результате усадки.

Самая распространенная армирующая добавка для бетона – это полипропиленовые волокна (так называемые фиброволокна). Они контролируют образование трещин и обеспечивают надлежащее вторичное армирование. Как известно, самые первые трещины в бетоне обычно образовываются уже в течение первых суток после его укладки. В дальнейшем, после усадки, их количество будет только увеличиваться в результате усадки и под воздействием механических нагрузок.

Фиброволокна хороши тем, что благодаря своей особенной поверхности они могут поглощать часть силы растяжения, которая возникает как раз в результате усадки. Часть энергии просто переходит на волокна, которые в больших количествах работают даже более эффективно, чем стальная сетка. Кроме того, волокна способны снизить выделение влаги, так как сами дополнительно контролируют гидратацию. Это, в свою очередь, тоже уменьшает количество трещин, вызванных пластически оседанием.

Где рекомендуется использование фиброволокон?

Фиброволокна рекомендованы для использования в составе любых бетонных покрытий. Чаще всего их добавляют в те бетонные смеси, которые готовятся для промышленных предприятий, уличных площадок, на сложных нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях, в мостах, железобетонных сваях, при приготовлении декоративного бетона, в дорожном строительстве, а также в тех городах с высокой вероятностью землетрясений.

У бетона с фиброволокном сцепление гораздо лучше, чем у обычного бетона. Волокна сами по себе очень тонкие, и хотя их можно заметить на этапе приготовления, на высохшем бетоне заметить их практически нереально.

Дозировка фиброволокна будет напрямую зависеть от типа бетона и раствора. Например, в 1 м³ тяжелого армированного бетона содержится 2 кг волокон длиной 12 мм. В таком же объеме неармированного бетона содержание волокон не превышает 1 кг, в ячеистых бетонах – не более 0,1% от массы, длина волокон – 4 мм. В сухих смесях содержание волокон длиной 6-8 мм может достигать 0,9 кг на 1 м³.

Состав и особенности влияния фиброволокна на бетон

Фиброволокно изготовлено из чистого полипропилена. Длина волокон может составлять от 4 до 12 мм, диаметр одного волокна – не более 18 мкм. Волокна имеют круглую гофрированную форму, прочность на растяжение составляет 557 Мпа. Размягчение волокна происходит при температуре 160°С. Добавлять фиброволокно в бетон необходимо на начальной стадии приготовления смеси.

Фиброволокно и морозоустойчивость

Волокно, находящееся в готовом бетоне, способно повысить морозоустойчивость бетонной конструкции. В результате долговечность ее становится практически такой же, как и при использовании воздухововлекающих добавок.

Для того, чтобы бетон максимально легко переносил воздействие низких температур, необходимо знать и учитывать следующее:

  • вместе с волокнами в бетон попадает определенное количество воздуха, который впоследствии образует мелкие воздушные пузырьки (пустоты) в бетоне. Благодаря им у воды, которая также проникает внутрь бетона, есть возможность замерзать (и расширяться соответственно), никак не влияя на прочность бетона;
  • чем больше волокна, тем меньше вероятность пластического растрескивания. Соответственно, тем меньше пустот, куда может проникнуть влага и расшириться в результате замерзания;
  • волокна помогают контролировать содержание влаги в бетоне и не дают подниматься к верхним слоям цементу и песку, которые делают бетон более хрупким именно в холодное время года;
  • фиброволокна укрепляют бетон по всему объему и эффективно связывают цементный раствор.

Фиброволокно и механическое воздействие на бетон

Если в бетон в качестве добавки включено фиброволокно, он будет менее восприимчив к механическому воздействию. Обычный же бетон (без добавки), несмотря на видимую прочность, является достаточно хрупким.

Объяснить повышение сопротивляемости ударам можно тем, что волокна поглощают часть энергии, которая при этом вырабатывается. Соответственно, бетон получит меньший по силе удар. Это значит, что использование фиброволокна будет особенно актуальным в сборных железобетонных конструкциях, в бетонных покрытиях и конструкциях на предприятиях тяжелой промышленности, на военных базах, в любых помещениях, расположенных на местности с высокой сейсмической активностью.

Фиброволокно и истирание бетона

Бетон с волокнами почти на 30% больше устойчив к истиранию, чем обычный бетон, но точные цифры можно привести только на основе анализа состава бетона (количество микроволокон, марка цемента, качество заполнителя и т. п.).

Так как фиброволокна способны контролировать перемещение влаги внутри бетонной конструкции, они же влияют и на перемещение цемента и песка. Скапливаясь в верхних слоях, эти два компонента и способствуют образованию слабоустойчивой к истиранию поверхности. Нет движения цемента и песка – не будет и разрушения этого слоя.

Чаще всего это свойство волокон востребовано при возведении крупногабаритных заграждений и сооружений на морях и реках, при возведении хранилищ для угля, зерна.

Фиброволокно и восприимчивость к огню

Еще одно полезное качество фиброволокна заключается в том, что в составе бетона оно заметно снижает горючесть последнего. Согласно тестам и исследованиям, бетон с добавками или полипропиленовых волокон способен выдерживать воздействие температуры на уровне 600°С в течение одного часа. Бетон при этом не раскалывается, а полностью сохраняет свою цельную структуру. Это свойство фибры особенно востребовано при возведении береговых нефтеперерабатывающих заводов.

Фиброволокно и химически активные вещества

Выше уже говорилось, что использование фиброволокна в составе бетона снижает его водопоглощающие характеристики. Следовательно, через ограниченное количество трещин и пустот не сможет проникать не только вода, но и другие разрушающие компоненты – например, химически активные вещества. В случае с таким бетоном их впитывание будет настолько медленным, что не сможет повредить структуру бетона.

Это свойство фиброволокна нашло себе применение при возведении гидросооружений: водохранилищ, портов, доков, морских ограждений. Бетон добавками из волокон используют при устройстве дорог и мостов, на которых велика вероятность оседания солей

Что лучше: фиброволокно или стальная сетка

О стальной сетке строители узнали гораздо раньше, чем о фиброволокне, поэтому пока что именно она является наиболее распространенным способом защиты бетона от неблагоприятного воздействия. Однако волокно из полипропилена можно считать ее очень экономичной и простой в использовании альтернативой. В отличие от сетки, фибра не сказывается на такой характеристике готового бетона, как прочность на изгиб. Только фибра способна предотвратить появление микротрещин, в то время как сетка лишь сохраняет форму бетона, но не предотвращает трещинообразование.

13.08.2013