Фиброволокно для бетона: обман маркетологов или нет

Фибра для бетона – миф или реальная необходимость? Этот материал стал так популярен, что строители готовы сыпать его мешками. Но так ли он нужен? Давайте разберемся, в каком случае микрофибра действительно полезна, сколько и в какой последовательности засыпать ее в раствор.

Бетон, безусловно, незаменимый строительный материал. Он прочный и долговечный. Но, тем не менее, имеет свои слабости. Это его склонность к образованию трещин, микропор после усадки. А еще он неустойчив к изгибу и ударным нагрузкам. Попросту сказать, ему не хватает эластичности для того, чтобы стать идеальным. Поэтому люди придумали разные добавки, которые меняют свойства бетона в нужном им направлении. Сегодня наша тема – это фиброволокна.

Что такое фибра для бетона или раствора

Для начала определимся с понятием, что такое фиброволокно. Само название состоит из 2 одинаковых слов, только одно английское, другое русское. «Фибра» с английского переводится как волокно. Фибра для бетона – это тонкие нити, изготовленные из разных материалов. Они имеют разную длину, толщину, сечение.

Для чего их придумали? Раньше, да и сейчас, при серьезном строительстве, гибкость и прочность монолита повышают металлическими конструкциями и сетками. Это очень затратное и долгое мероприятие. Поэтому, для ускорения процесса придумали добавлять прямо в смесь тонкие волокна. Они тоже образуют сетку и играют роль микроарматуры. При правильном добавлении волокон, бетон становится гибче, не дает сильной усадки и не растрескивается.

Давайте взглянем на процесс, который происходит при застывании цемента, поближе. Выглядит это так. Тонкие нити располагаются в растворе под разными углами, перекрещиваются, создают сетку. Эта сетка не дает компонентам цементно-песчаной смеси менять свое положение. Песчинки не оседают на дно, а мелкие частички цемента не мигрируют на поверхность. При схватывании смеси, волокна склеивают частички строительного раствора, удерживают их и предотвращают появление трещин при усадке.

Бетон, в который добавлена микрофибра, называют фибробетон.

Рекламируя свой товар, производители армирующей добавки, приписывают ей следующие положительные свойства:

• В отличие от металлической арматуры, которая создает повышенную прочность за счет своей конструкции, ворсинки микроволокна создают трехмерную сетку и упрочняют сам монолит. Поэтому с использованием этой добавки производят не только перекрытия, фундаменты, а даже просто бетонные блоки.
• Фиброволокна настолько хорошо повышают прочность бетона, его гибкость и устойчивость к вибрациям, что эту добавку применяют для кладочного раствора в сейсмоопасных зонах. А еще используют для строительства военных, промышленных объектов, шпал для железной дороги.
• Микроволокна, которые состоят из синтетического материала, не вступают в химические реакции. Поэтому агрессивные жидкости не могут повлиять на прочность конструкции. Еще ворсинки заполняют собой поры. Это делает бетон водонепроницаемым и выносливым к температурным перепадам.
• Армирующие нити делают поверхность устойчивой к истиранию. Это качество используют для строительства поверхностей с повышенной транспортной нагрузкой.
• Фиброволокно способствует более быстрому затвердеванию цементного состава. Это качество используют при производстве заливочных форм. К тому же снижается брак и поломка изделий при транспортировке.
• Микроволокна повышают пластичность раствора и снижают на 20% расход цемента. Хорошая податливость раствора позволяет делать стяжку с малым количеством воды. Большое количество волокон наоборот делает цемент менее податливым. В этом случае рекомендуют добавлять пластификаторы.
• Декоративные изделия из фибробетона надолго сохраняют привлекательный внешний вид, не скалываются и не трескаются.

Как видим, фиброволокно — это просто эликсир силы для бетона. Если бы не одно «Но». Нужно точно знать, какой тип волокна нужен для конкретного случая, и сколько его нужно добавить. Чрезмерное употребление может только все испортить. Большое количество полипропиленового волокна снижает марку прочности. А покупка подделки вообще помогает пустить все деньги на ветер. Дело здесь вот в чем. Качественные волокна обработаны противокомкующимся составом. Благодаря этому ворсинки практически поштучно распределяются внутри монолита. А вот подделка скатывается в комки, и ни о какой трехмерной сетке речи даже не идет.

Виды фиброволокна

Кажется, в целом разобрались, что такое фибра и для чего нужна. Перейдем к деталям и посмотрим, какие бывают виды волокон.

В следующей табличке для информации даны сравнительные характеристики главных видов волокон. Как видим, каждый тип обладает каким-то одним или парой преимуществ по сравнению с другими. Это обязательно нужно учесть при выборе материала. То есть, если нужна монолитная плотность – берем металлическую фибру. А если важна прочность на растяжение – подойдет базальтовое или стекловолокно.

Стальная фибра

Это самая распространенная добавка. Часто умельцы изготавливают стальную фибру самостоятельно из нарезанной проволоки. Произведенная промышленным способом добавка имеет такие характеристики:

• длина волокна от 3 до 5 см;
• толщина — от 0,5 до 1,2 мм.

Самой лучшей и самой дорогой является проволока из нержавеющей стали. Этот материал в 2 раза увеличивает прочность монолитной конструкции на сгиб. Из такого фибробетона строят мосты, делают фундаменты.

Но вот в остальном бетон не очень дружен со сталью. Между ними отсутствует адгезия, излишек металлофибры снижает марку прочности, а сам металл неустойчив к воде и щелочной среде. Еще металлическая добавка имеет большой вес, ее очень трудно перемешивается до равномерного распределения внутри раствора.

Чтобы повысить сцепляемость с цементом, железную проволоку гнут, плющат, загибают концы, делают ее поверхность шероховатой. Для контроля прочности, тщательно просчитывают количество добавляемого материала.

При стяжке толщиной меньше 10 см армирующую металлическую добавку не используют.

Если вы знаете, какая предполагается нагрузка на будущую конструкцию, то можно воспользоваться усредненными количествами армирующей проволоки для добавки:

• При слабых нагрузках на 1 кубический метр раствора засыпают до 30 кг материала.
• При нагрузках средней интенсивности – до 40 кг металлических волокон.
• Если предполагаются большие нагрузки – добавляют 75, а иногда и 150 кг на 1 кубометр.

Металлический наполнитель кладут в раствор при перемешивании ингредиентов или уже в готовую смесь. Время перемешивания раствора увеличивают на 15%.

Базальтовая фибра

Это натуральная добавка в бетон, которую делают из минеральных волокон базальта. Пара недостатков базальтовой фибры:

• Неспособность растягиваться. Бетон, который сам способен на некоторое растяжение, теряет упругость при использовании базальта. Хотя, одновременно с этим, базальтовая фибра позволяет бетону легче переносить деформацию и механические удары. Края такого фибробетона практически не откалываются, поверхность получается гладкая и ровная.
• Цена. Мешок наполнителя весом 25 кг имеет стоимость около 300 руб. Упаковки меньшей массой найти сложно и стоят они на порядок дороже. Так пакет 700 г стоит 500 руб.*

В остальном можно только похвалить базальт. Смотрите, сколько в нем положительного:

• Он устойчив к коррозии, воздействию щелочей, нетоксичен, не горюч.
• Базальт легкий и обладает хорошей адгезией и таким же, как у бетона, коэффициентом температурного расширения.
• Поверхность соприкосновения базальтового волокна выше, чем у металлического в 25 раз.

Бетон, замешанный с базальтоволокном, обретает непревзойденные качества:

• Устойчивость к ударам возрастает в 5 раз, а прочность к раскалыванию — в 2 раза.
• В 3 раза уменьшается вероятность образования трещин. А значит, значительно возрастает водонепроницаемость (до 150%) и стойкость к коррозии (до 500%).
• Выносливость на изгиб, стойкость к истиранию повышаются на 300%.

Благодаря этим свойствам базальтовый бетон используют повсеместно:

• для строительства в сейсмически активных зонах, а так же на военных, промышленных объектах;
• в изготовлении прочных фундаментов, перекрытий;
• для создания ландшафтных скульптур, декоративных изделий, бетонирования дорожек, отливки плитки.

При замешивании соблюдают следующее правило: базальтовую фибру сначала засыпают в воду, а потом добавляют эту смесь к цементному раствору. Количество добавки базальтового волокна составляет 1% от количества цемента. Зная эту пропорцию можно вычислить расход добавки на мешок цемента.

Полимерная фибра (ПАН-фибра)

Эти легкие нити выпускаются длиной до 24 мм и больше. Полимерное вещество, из которого состоят волокна, не вступает в химические реакции, безразлично к коррозии, безвредно для здоровья. При этом искусственные нити легко замешиваются. Они придают бетону прочность и пластичность.

Такой фибробетон используют как в промышленном строительстве, так и в частном хозяйстве.

Замешивают полимерную фибру в самом начале, вместе с цементом и песком. Затем уже добавляют воду. Разная длина нитей подходит для разных целей:

• Короткие щетинки кладут в штукатурку из расчета 1 кг на кубометр раствора.
• Волокна средней длины (12 мм) используют в растворы для ячеистого бетона.
• Нити длиной до 40 мм идут в тяжелые бетоны. Расход фибры на 1 м3 армированного бетона составляет около 2, 7 кг. В неармированные добавляют до 1 кг на кубометр.

Фиброволокна делают раствор не текучим, поэтому рекомендуется добавлять в бетон пластификаторы.

Полипропиленовая фибра

Историческая справка. Полипропиленовая фибра впервые была использована в США в 70-е годы прошлого столетия. Ее применили при строительстве дорог так удачно, что после этого ее популярность начала возрастать. При использовании фибры в бетонном полотне перестали образовываться трещины. А в России бум по микроармированию пришелся на начало нашего столетия.

Волокна полипропилена на вид это белые полупрозрачные мононити, толщиной в 20 микрон. Выпускают фибру разной длины (от 3 до 20 мм). Поскольку это самый популярный, недорогой материал, его часто подделывают. А результаты использования подделки сказываются на качестве. Поэтому рекомендуется приобретать материалы известных производителей. Иначе можно просто купить нарезанный на полоски пластиковый мешок.

Какая польза от полипропиленовой фибры:

• Она хорошо связывает компоненты состава.
• При использовании волокон не происходит сильная усадка, не образуются трещины.
• Фибра облегчает ремонт, потому что даже при образовании трещины, волокна соединяют расколотые части вместе. Цементный раствор лучше сцепляется с волокнами и удерживается в трещине.
• Полимер делает поверхность гладкой, ровной, износостойкой, устойчивой к перепадам температуры.

Более подробно о способах замешивания популярной добавки, ее количествах поговорим чуть ниже. А сейчас несколько слов о микроволокнах, которые имеют специфическое назначение.

Малоприменимые виды фиброволокна

Мы поговорили о самых известных армирующих присадках. Но есть еще те, которые используют редко и возможно некоторые о них даже не слышали.

Стекловолокно или стеклофибра

Характеристики наполнителя:

• Стоит от 90 руб. за 1 кг*. Цена зависит от длины волокна, его диаметра, используемого замасливателя.
• Расход материала на 1 куб. м цементной смеси — от 0,9 кг.
• Стеклофибра неустойчива к щелочам.
• Обладает высоким коэффициентом гибкости (75 Мпа).
• Прочность на растяжение составляет до 3500 Мпа, что даже выше чем у металлического наполнителя.
• Стеклофибра жаростойкая. Температура ее плавления составляет 860 градусов Цельсия.

Бетон, полученный с помощью армирования стеклянной фиброй, становится более прочным и гибким. Его используют для фигурных конструкций и отделки фасадов. Чтобы уменьшит трещинообразование, волокна добавляют так же в цементные стяжки любой толщины (начиная от 10 см) и в отделочные смеси.

При использовании стекловолокна применяют полимерные вещества, которые нейтрализуют действие щелочей.

Замасливатель – это не масло, а химический состав, который позволяет материалу распадаться на отдельные волокна, равномерно распределяться в бетонном растворе.

Фибра из углерода

Все характеристики углеродной нити находятся на высоте. Особой высотой отличается цена. Она составляет 8400 руб. за пакет 2 кг (при расходе от 1 до 2 кг на кубометр смеси)*. Любопытно узнать, за что платят такие деньги. Если изучить технические свойства этого волокна, становится все понятно. Смотрите:

• Углеродная фибра на 500% увеличивает устойчивость к ударам, до 200% — прочность на растяжение, на 40-60 % прочность на сжатие.
• Волокно из углерода делает конструкцию стойкой к истиранию на 100%, морозостойкой на 200%.
• Фибра не подвергается коррозии, не реагирует с щелочами, солями.
• Углеродная добавка позволяет уменьшить толщину конструкции, при этом исключить армирование металлическими стержнями.

Область применения углеродной фибры не ограничена. Но благодаря цене, применяют добавку не часто.

Целлюлозная фибра

Натуральный материал из тонких полимерных нитей можно описать так:

• обладает хорошей адгезией, благодаря чему образует плотную трехмерную сетку.
• придает растворам свойства, которые позволяют им не стекать с вертикальных поверхностей (например, плиточные составы).
• уменьшает усадку и трещины при высыхании бетонного состава.

Волокна целлюлозы не уступают по своим техническим характеристикам полипропиленовой фибре. На куб бетона нужно 0,7-0,9 кг целлюлозной фибры. А 1 кг добавки стоит около 70 руб.*

Полипропиленовая фибра для стяжки

Мы уже говорили об основных свойствах полипропиленового волокна для армирования бетона. Выяснили, чем полезна фибра для бетонов и растворов, как она улучшает их качества. Но одновременно с этим не будем забывать, что кроме уменьшения образования микротрещин, придания гибкости и улучшения собственных свойств бетонного состава, микрофибра не играет глобальной роли и не заменяет настоящую арматуру.

Если заливать бетон на жесткое основание, он и так ляжет ровно и высохнет без трещин (если соблюдена технология приготовления раствора). Микроволкно полезно добавлять для подстраховки в тех случаях, если снизу уложен мягкий материал (тепло- или звукоизоляция).

Хорошо применять полипропиленовую фибру для придания поверхности стойкости к истиранию. Она же помогают сделать поверхность более ровной.

Нужна ли фибра в стяжке

При замесе раствора с фиброволокном необходимо помнить, что правило «чем больше, тем лучше» здесь не работает. Напротив, чрезмерное применение волокон приведет к потере прочности монолита. Если цементный слой для выравнивания небольшой (до 10 см), то армирующие волокна не нужны. Лучше провибрировать залитый бетон, тем самым реально улучшить его прочность.

А еще обратите внимание, что полипропиленовые нити имеют разную длину. Их используют для разных целей:

• ворсинки до 6 мм длиной подходят для штукатурки, кладочного раствора.
• фибру длиной 12 мм добавляют в стяжки, при монолитном строительстве.
• более длинные нити (до 18 мм) используют в полусухой стяжке, для ремонтных работ.

Для изготовления стяжки с микроармированием в частном строительстве берут добавку с волокнами разной длины. При этом нужно читать рекомендации производителя. При бетонных работах очень важно соблюдать пропорции всех компонентов. Это главный залог успеха.

Расход и правила добавления

Дозировка полипропиленового волокна составляет от 0,6 до 0,9 кг на 1 кубометр. При этом цена равна 2680,00 руб. за мешок 10 кг.* Вот что происходит с раствором при добавке разного количества фиброволокна:

• Если внеси 300 г на кубометр, смесь становится пластичнее и хорошо заполняет неровности.
• При добавке 600 г, повышается прочность, при высыхании отсутствуют трещины.
• Если замешать в кубометр 800 г полипропиленового ворса, бетон достигнет максимальной прочности.

Вносить добавку можно по-разному. Есть 2 способа:

• Первый предполагает засыпать армирующее вещество вместе с сухими компонентами. Для более равномерного распределения добавку засыпают частями.
• Второй способ – замачивание в воде и последующее введение в раствор вместе с жидкостью. Время замешивания такого раствора составляет 15 минут.

Самое важное во введении добавки из полипропиленовых волокон – тщательное распределение внутри состава. Не допускается образование комков.

Посмотрим, как вносят фибру на примере изготовления полусухой стяжки для пола. Последовательность приготовления раствора состоит из таких этапов:

1. Сначала в бетоносмеситель закладывают цемент и песок в пропорции 1 к 3.
2. Далее начинают вводить порциями сухую фибру. Качественный материал рассыпается на волокна и не образует комков.
3. Добавляют воду так, чтобы смесь была полусухая.
4. На очищенную от пыли и загрязнений поверхность устанавливают маячки. Затем укладывают смесь толщиной не менее 50 мм.
5. Выравнивают раствор правилом. Чтобы сделать поверхность ровной, ее шлифуют, пока бетон еще не застыл.
6. Для равномерного схватывания покрывают стяжку полиэтиленом. Если помещение жаркое – смачивают залитую поверхность раз в день водой.
7. На большой площади покрытия не лишним будет сделать деформационные швы.

Бонус использования микрофибры – пол можно использовать для ходьбы уже через сутки. А постелить ламинат или наклеить плитку сможете уже через 5 дней. Для сравнения: обычная стяжка полностью готова к эксплуатации через 2-3 недели.

Добавки для бетона порой и в правду приносят отличный результат и помогают создавать прочные материалы и постройки. Но иногда это может быть лишь рекламный трюк, призванный к пустым затратам. Был ли у вас опыт использования фиброволокна? Будет любопытно, если вы поделитесь своим результатами и наблюдениями.

* Цены актуальны на июль 2020 года