Применение фиброволокна в бетоне
Большинство строителей часто сталкиваются с проблемами при работе с бетоном, такими как пыль, пластическая усадка и оседание, действие мороза (на раннем этапе). А при дальнейшей эксплуатации проявляются такие свойства, как низкая устойчивость к замерзанию/оттаиванию, слабое сопротивление удару, подверженность истиранию, высокое проникновение воды и химических веществ.
К настоящему времени уже в течение нескольких лет в строительной отрасли используются различные типы волокон (органические и неорганические) в основном для улучшения механических эксплуатационных характеристик и для уменьшения риска возникновения трещин из-за пластичной усадки.
Полипропиленовые волокна являются армирующей добавкой в бетонные и растворные смеси. Волокна могут улучшить свойства смеси, обеспечить вторичное армирование и в особенности контроль усадки (образование трещин). Трещины в бетоне формируются в течение первого этапа усадки (в пластичном состоянии) и соответственно являются причиной низкой целостности и прочности бетона. Эти трещины формируются в первые 24 часа после того как бетон был уложен. Усадка и трещины усадки могут быть не обнаружены и спустя несколько дней. Они часто покрыты завершающей отделкой или просто недостаточно широки, чтобы их можно было увидеть до тех пор, пока бетон и раствор будут садиться (осаждаться) дальше или нагрузка заставит эти слабые трещины развиться в видимые. Причины возникновения трещин в том, что существующее напряжение превышает прочность бетона. Этого можно избежать с помощью добавления волокна в бетонную или растворную смесь. Волокна, благодаря их специфической поверхности, способны поглотить силы растяжения во время усадки (энергия распределяется на миллионы волокон), что позволяет бетону развивать ее оптимальную долгосрочную прочность. В этом отношении полипропиленовое волокно благодаря своей обширной площади поверхности более эффективно, чем стальная сетка. Волокно уменьшает выделение воды посредством более эффективного контроля гидратации, тем самым снижая внутренние нагрузки. Благодаря контролю за выходом воды на поверхность снижается образование трещин при пластическом оседании.
Где следует использовать фибру
Фибру следует использовать во всех типах бетонных покрытий (как наружных, так и внутренних), где необходимо предотвратить появление пластических усадочных трещин. Обычно волокна находят применение в бетоне для промышленных складов, гидротехнических сооружений, наружных площадок, в бетонных плитах перекрытий, объектах нефтехимической промышленности, мостах, монолитных конструкциях, бетонных плитах фундаментов, железобетонных сваях, прессованных и отливаемых изделиях, в строительных растворах и штукатурке, торкретбетоне, в печатном декоративном бетоне, в материалах для ремонта бетона, а также местах повышенной сейсмической активности.
Большой популярностью пользуется Фибра в дорожном строительстве.
Бетон с содержанием волокон обладает лучшим сцеплением, чем обычный бетон. Сами волокна очень тонкие, и хотя они видны в бетоне на стадии замеса, потом будут незаметны на поверхности. Волокна, равномерно распределенные в бетоне, армируют его по всему объему.
Дозировка и длина фибры в бетонах и растворах
Тяжелые бетоны:
- Армированные 2 кг/м3 длина волокон 12 мм
- Неармированные 0,7-1, 0 кг/м3 длина волокон 12 мм
- Ячеистые бетоны: 0,1% от массы пенобетона, длина волокна 12 мм
- Конечная штукатурка: 900 г/м3 длина волокна 4 мм
- Сухие смеси: 900 г/м3 длина волокна 6 и 8 мм
Техническое описание волокон
Материал - 100% чистый полипропилен. Длина - 6 мм, 12 мм. Диаметр - 18 мкм. Форма - круглая, гофрированная. Плотность - 0,91 г/см3. Модуль Юнга - 4158 МПа. Прочность на растяжение - 557 МПа. Цвет - натуральный. Абсорбция отсутствует. Температура размягчения - 160С.
Рекомендуется применять волокна на начальном этапе перемешивания бетонной смеси.
Влияние полипропиленовых волокон на другие свойства бетона
Устойчивость бетона к замерзанию/оттаиванию
Бетон, содержащий волокна, имеет более высокие морозостойкие характеристики, и можно считать, что по долговечности он не уступает бетону с воздухововлекающими добавками.
Механизм повышения морозостойкости следующий:1) Волокна вносят в бетон незначительное количество воздуха. Эти воздушные пузырьки позволяют свободной воде, которая может замерзнуть, расширяться и сжиматься в цикле замерзание/оттаивание. Таким образом снижаются разрушительные эффекты мороза на раннем этапе;2) Волокна повышая устойчивость бетона к пластическому растрескиванию, уменьшает количество водных каналов в бетоне, и в результате снижения проницаемости придает большую устойчивость к промерзанию;3) Добавление волокон контролирует перемещение воды в бетоне, обеспечивая более эффективную гидратацию цемента, и повышает прочность на сжатие в первый день. Улучшенный контроль за выделением воды помогает предотвратить поднятие на поверхность цемента и песка. Эти мелкие частицы делают поверхность очень хрупкой и чувствительной к морозу;4) 273 млн волокон в 1 м3 укрепляют бетон по всему его объему, включая поверхность и края, и связывают цементный раствор, повышая морозостойкость.
Сопротивление бетона удару
Бетон, содержащий волокна, имеет значительно большее сопротивление удару и устойчивость к раскалыванию по сравнению с обычным бетоном. Как правило, бетон считают хрупким и ломким материалом, однако добавление волокон повышает его пластичность.
Повышенное сопротивление удару и устойчивость к раскалыванию бетона с волокнами могут быть приписаны большому количеству энергии, поглощенной при натяжении волокон после образования трещин в цементном растворе. Таким образом, волокна обеспечивают большую защиту от разрушения краев соединений в бетонных плитах покрытий и сборных железобетонных конструкциях. Его свойства, увеличивающие сопротивление удару, означают, что волокна можно использовать в тяжелой промышленности, военных целях для повышения взрывоустойчивости и в местах повышенной сейсмической активности.
Устойчивость бетона к истиранию
Устойчивость к истиранию бетона с волокнами через 6 ч повышается примерно на 10% и в целом может быть выше на 30%. Это зависит от содержания цемента и качества заполнителя.
Способность волокон контролировать перемещение воды в бетонной смеси уменьшает возможность сегрегации мелких частиц цемента и песка, что обеспечивает более эффективную гидратацию цемента и в сочетании с лучшим сцеплением цементного раствора дает более прочную и долговечную поверхность.
Типичное применение волокон для повышения устойчивости к истиранию - морские заграждения и сооружения, углехранилища и другие сферы использования бетона, где постоянная эрозия ведет к износу поверхности.
Повышенная устойчивость бетона к огню
Фибра повышает характеристики огнестойкости бетона. Независимые тесты показывают, что бетон с полипропиленовыми волокнами более устойчив к изгибу после воздействия температуры 600С в течение 1 ч. Он также повышает устойчивость бетона к раскалыванию после воздействия горения углеводорода. Полипропиленовые волокна предлагается инженерами для использования в береговой нефтяной и нефтехимической промышленности.
Повышенная устойчивость бетона к проникновению воды и химических веществ
Независимые тесты показывают, что применение волокон снижает проницаемость и водопоглощение бетона. Это достигается за счет уменьшения в бетоне количества отверстий от выступившей воды, поэтому вода, химические вещества и грязь впитываются медленнее.
Бетон с полипропиленовыми волокнами широко используется в гидросооружениях, таких, как водохранилища, отстойники для сточных вод, водосливы, порты, доки, морские заграждения, а также бетонные дороги и мосты, где особенно важна повышенная устойчивость к проникновению антиобледеняющих солей.
Волокно является инертным полипропиленовым экстрактом, и ни одна из известных добавок к бетону не ухудшает его рабочих характеристик.
Пропилен устойчив к щелочам и большинству химических веществ, применяемых в производственных процессах.
Волокно или контролирующая образование трещин стальная сетка?
Полипропиленовое волокно может рассматриваться как экономичная альтернатива контролирующей образование трещин стальной сетке, но он не может использоваться в качестве замены конструктивной стальной арматуры. Фибра не оказывает влияния на прочность бетона на изгиб, поэтому должны соблюдаться обычные технологии выдерживания и соединения бетона.
Когда бетон дает усадку, стальная сетка подвергается сжатию и увеличивает растягивающие напряжения в бетоне. Стальная сетка растягивается и имеет какую-то ценность только после того, как бетон треснул. Как альтернатива фибра способствует предотвращению микротрещин, образующихся в бетоне в пластическом состоянии.
Применение полипропиленовых волокон в различных областях показывает, что армирование волокнами обеспечивает великолепную альтернативу некоторым традиционным решениям, разработанным для строительных 
растворов (стяжки, фасадные растворы и т.п.) и для бетонной промышленности (плиты, резервуары и трубы для воды, сборные железобетонные элементы и т.п.).