Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Фибра для бетона – виды и как выбрать

Комбинация бетона с железной арматурой – это проверенное временем сочетание. Но и у него есть свои минусы, такие как, например, неоднородное армирование бетона или невозможность создавать тонкостенные конструкции.

Чтобы нивелировать эти недостатки, был создан особый материал. В нем функцию армирования выполняет тонкое волокно – фибра – которое однородно распределено в бетонной матрице. Узнать о его особенностях и технологии изготовления вы можете в статье Фибробетон.

В этой статье мы поговорим о том, какие бывают разновидности фиброволокна для бетона, а также сравним их между собой.

А если вы не хотите вникать в технические детали – переходите сразу к последнему разделу. В нем мы дадим готовые рекомендации по выбору дисперсного армирования для конкретных задач.

Нейлоновая фибра
Пол, залитый бетоном с применением нейлоновой фибры

Виды фибры для бетона

Как и любой материал, фиброволокно бывает разным.

Оно делится на виды по:

  • Размеру
  • Модулю упругости
  • Происхождению

Давайте остановимся на каждой классификации подробнее.

По размеру

Выше мы упомянули, что фибра представляет собой тонкое волокно. Но «тонкий» — это понятие растяжимое.

В строительстве используют более точное деление:

  • Макрофибра
    Диаметр ее волокон превышает 0,3 мм. Выглядит такой материал как кусочки проволоки, стружка, нити или узкие ленты. Он значительно улучшает прочность и трещиностойкость бетона. Но макрофибру нельзя использовать в кладочных, шпаклевочных или штукатурных растворах, а также при укладке бетона тонким слоем.
    К этой группе относится вся стальная фибра, некоторые виды полимерных и базальтовых волокон.
  • Микрофибра
    Она состоит из очень тонких волокон диаметром меньше 0,3 мм и с виду похожа на вату. Она не так сильно влияет на прочность бетона, но зато увеличивает его водонепроницаемость, морозостойкость и долговечность. Кроме того, такое тонкое волокно можно добавлять в строительные растворы, а не только в бетон.
    Микрофибра бывает стеклянная, базальтовая, полимерная и углеродная.

Таким образом, сфера применения у этих материалов разная. Макрофибру используют там, где нужно повысить прочностные характеристики бетона: при заливке фундаментов, стен и промышленных полов, производстве сборных изделий, строительстве дорог и в других подобных работах. Микрофибру добавляют в цементные растворы, стяжки, стеновые блоки и декоративные элементы из бетона.

По модулю упругости

Модуль упругости (он же модуль Юнга) – это очень важная для фибры физическая характеристика. Она показывает, насколько сильно материал сопротивляется сжатию или растяжению при упругой деформации. Ее еще можно назвать характеристикой жесткости.

Для наглядности сравним два всем известных материала: резину и сталь. У первой модуль упругости небольшой (5 МПа), а у второй – в 40 000 раз выше (200 000 МПа). Каждый из нас на своем опыте знает, что резину можно растянуть или сжать голыми руками, это очень пластичный материал. А вот со сталью такой фокус не получится – для этого нужно специальное мощное оборудование.

Выделяют два вида фиброволокна для бетона:

  • Высокомодульное
    Ее получают из материалов, модуль упругости которых выше, чем у бетона (19-34,5 ГПа). К этой группе относятся (в порядке уменьшения модуля) углеродное, стальное, базальтовое и стеклянное волокно. Этот вид фибры значительно повышает прочность бетона на растяжение и сжатие, его сопротивляемость статическим деформациям и образованию трещин.
  • Низкомодульное
    К нему относятся акриловая, нейлоновая, полиамидная, полипропиленовая, полиэтиленовая и другие виды полимерной фибры. Как следует из названия, модуль упругости у них ниже, чем у бетона – в пределах от 0,6 до 3,3 ГПа. Такое фиброволокно почти не влияет на прочность материала, но зато улучшает его сопротивление динамическим нагрузкам и ударостойкость, повышает морозостойкость и водонепроницаемость, защищает бетон от скалывания и раскрашивания.

Соответственно, сфера применения у этих материалов разная.

Высокомодульную фибру используют при возведении несущих конструкций, которые подвергаются высоким постоянным нагрузкам: фундаментов, столбов, опор, стен, перекрытий и других.

Низкомодульную фибру выгодно использовать там, где действуют динамические нагрузки – например, при заливке полов, обустройстве тротуаров и дорожных покрытий, изготовлении тротуарной плитки. Иногда ее добавляют в стеновые блоки и другие изделия, чтобы свести к минимуму процент брака при транспортировке.

А для достижения наилучших показателей эти два вида можно комбинировать.

По происхождению

Классификации выше мы привели для того, чтобы вы понимали, какой в принципе бывает фибра и как она работает. Но на практике, когда говорят о выборе волокна, обычно имеют в виду именно его материал.

Фибра может быть:

  • Металлической (стальной)
  • Стеклянной
  • Полимерной
  • Базальтовой
  • Углеродной
  • Природного происхождения

Давайте рассмотрим каждую разновидность отдельно.

Металлическая (стальная) фибра

Такой вид волокна можно назвать миниатюрной арматурой. Он представляет собой тонкие металлические проволоки или ленты.

По происхождению металлическая фибра может быть:

  • Стальной
  • Алюминиевой
  • Медной
  • Чугунной

Но последние три разновидности на практике можно встретить редко. В основном используют стальную проволоку – о ней мы и будем говорить дальше.

С основными достоинствами и недостатками этого материала вы можете ознакомиться в следующей таблице.

Плюсы стальной фибры Минусы стальной фибры
+ Высокий модуль упругости: в 6 раз больше показателя бетона

+ Высокая прочность на растяжение

+ Возможность изготовления в домашних условиях

+ Не комкуется при замесе бетона

+ Сравнительно низкая стоимость

– Высокая плотность и теплопроводность: фибра ухудшает показатели конструкций из легких бетонов

– Торчащая из бетона проволока может приводить к ранениям и порче имущества

– Сталефибробетонная смесь жесткая, с ней неудобно работать

– Низкая коррозионная стойкость в среде цемента и гипса: требуется защитное покрытие

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Достоинства и недостатки стальной фибры

Как видите, идеальным такой материал назвать нельзя. Но отношение цены и качества у него достаточно выгодное. Поэтому стальная фибра пользуется большим спросом у строителей.

Металлическое волокно получают путем:

  • Нарезания проволоки
  • Рубки тонкого металлического листа или фольги
  • Фрезеровки специальных заготовок – слябов
  • Формовки из жидкого расплава

Но просто получить отрезки металла нужных размеров – мало. Гладкая сталь не сцепляется с цементом и легко высказывает из бетона.

Для того, чтобы фибра держалась в камне, ее дополнительно обрабатывают:

  • Изгибают, придавая волнистую или зигзагообразную форму
  • Скручивают
  • Наносят зазубрины
  • Наплавляют округлые выступы

Фибру можно не только производить целенаправленно, но и получать из отходов металлообработки. За счет этого снижается ее себестоимость.

А при желании сэкономить сталефибру можно сделать и самостоятельно. Для этого нужно нарезать проволоку нужного диаметра и загнуть ее плоскогубцами. Главное, чтобы проволока была оцинкованная – иначе она заржавеет в бетоне.

Стеклянная фибра

Это второй по популярности вид фибры для бетона. Такое волокно получают из силикатного стекла – точно такого же, какое мы каждый день видим в окнах, зеркалах и других предметах быта.

Чтобы получить стекло, кварцевый песок (вставить ссылку на страницу https://gruntovozov.ru/pesok/kvartsevyiy-pesok/) (кремнезем) смешивают с различными добавками. Обычно это сода и карбонат кальция. Полученную смесь расплавляют при температуре свыше 1200-1400°С. Жидкий расплав заливают в фильеры – жаростойкие формы с отверстиями на дне. Стекломасса вытекает через отверстия, образуя длинные тонкие нити. Затем их нарезают на куски нужной длины.

Главные особенности этого материала приведены в таблице:

Плюсы стекловолокна Минусы стекловолокна
+ Высокая прочность на растяжение

+ Модуль упругости в 3 раза больше, чем у бетона, и в 6 раз – чем у гипса

+ Плотность в 3,5 раза ниже, чем у стали: фибра меньше утяжеляет бетон

+ Очень тонкие волокна можно добавлять как в бетон, так и в раствор

+ Не ухудшает подвижность бетонной смеси

– Коррозия в щелочной цементной среде

– Работать со стеклянной фиброй нужно в спецодежде, перчатках, респираторе и маске, потому что ее частицы раздражают кожу и слизистые, могут попадать в дыхательные пути

– Качественная щелочестойкая фибра стоит дорого

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Достоинства и недостатки стеклянной фибры

Стеклянная фибра – отличный вариант для армирования изделий и конструкций из гипса. В отличие от стали, она не разрушается при гидратации такого вяжущего. А поскольку волокна очень тонкие, их можно применять в специфических видах работ (например, при нанесении штукатурки или лепке декоративных элементов).

Но для цементного бетона нужно брать специальное щелочестойкое стекловолокно. Часто это попросту невыгодно. В таких работах проще заменить стеклянную фибру стальной или базальтовой.

Полимерная фибра

Использование полимеров в строительстве – это тема сравнительно новая, но уже очень популярная. Этот большой класс материалов имеет множество полезных свойств.

По химическому составу синтетическая фибра делится на виды:

  • Полипропиленовая
  • Полиэтиленовая
  • Полиэфирная
  • Полиамидная
  • Нейлоновая

По своим свойствам они достаточно схожи, поэтому мы рассмотрим их все вместе.

С особенностями этой группы материалов вы можете ознакомиться в нашей следующей таблице.

Плюсы полимерной фибры Минусы полимерной фибры
+ Небольшой плотность

+ Диэлектрические свойства: материал не проводит электричество

+ Коррозионная стойкость

+ Выпускается в виде микро- и макрофибры

– Низкий модуль упругости

– Низкая прочность на растяжение

– Термопластичность: волокно плавится при высоких температурах

– Плохое сцепление с цементом

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Достоинства и недостатки полимерной фибры

В рекламных статьях часто можно встретить такое утверждение, что полипропиленовое волокно – это полноценная альтернатива арматуре или стальной фибре. Конечно же, это неправда. Ведь, как мы говорили, полимерная фибра – низкомодульная. Она не оказывает принципиального воздействия на прочность бетона.

Но зато она улучшает целый ряд других его характеристик:

  • Упругость
  • Ударную стойкость
  • Водонепроницаемость
  • Морозостойкость
  • Истираемость
  • Сопротивление усадке при высыхании

Класть полипропиленовое волокно в бетон для заливки фундамента – бесполезно. Зато при обустройстве стяжки, производстве бетонных изделий и заливке дорожки она будет как раз кстати.

Некоторые умельцы получают полимерную фибру самостоятельно. Например, распускают старые полипропиленовые мешки и нарезают из них ленты нужной длины. Качество такого волокна будет не особо высоким, но для неответственных работ сгодится.

Базальтовая фибра

Сравнительно недавно появилась новая разновидность фибры. Ее делают из прочных магматических горных пород.

В качестве сырья используют:

  • Базальты
  • Габбродолериты
  • Диабазы
  • Порфириты

Для получения волокна породы дробят на щебень размером от 3 до 70 мм в диаметре. Затем его плавят при температуре около 1400-1600°С. По сути, камень превращают обратно в магму. Затем из расплава вытягивают нити, которые нарезают на нужные отрезки.

Достоинства и недостатки такой фибры приведены:

Плюсы базальтовой фибры Минусы базальтовой фибры
+ Высокая прочность

+ Высокий модуль упругости

+ Широкая доступность сырья

+ Коррозионная стойкость

+ Огнестойкость

+ Сравнительно низкая стоимость

– Волокна диаметром менее 0,1 мм разрушаются в щелочной среде

– При работе требуется использовать перчатки и респираторы

– Необходимо использование замасливателя для того, чтобы фибра не слипалась и не комковалась

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Достоинства и недостатки базальтовой фибры

Тонкое базальтовое волокно хорошо работает в связке с гипсом и полимерными вяжущими: эпоксидной, полиэфирной и другими смолами. А вот для армирования цементного бетона нужно заказывать грубую фибру диаметром не менее 0,1 мм (100 мкм). Она не будет разрушаться при гидратации цемента и обеспечит материалу нужную прочность.

Углеродная фибра

Углеродная фибра – это искусственный материал, который получают путем термической обработки других волокон.

В качестве сырья для ее получения используют:

  • Вискозу
  • Полиакрилонитрил
  • Фенольные смолы
  • Нефтяные и каменноугольные пеки

Эти материалы подвергают сложной обработке. Их окисляют, а затем плавят в вакууме или в среде инертного газа: азота, гелия, аргона. В результате такой обработки меняется химический состав сырья. Оно превращается в практически чистый углерод.

Особенности такого материала приведены в нашей таблице:

Плюсы углеродной фибры Минусы углеродной фибры
+ Самый высокий модуль упругости среди волокон

+ Высокая прочность на растяжение

+ Низкая плотность

+ Стойкость к воздействию кислот, щелочей и других агрессивных сред

+ Жаростойкость

– Ресурсоемкое производство

– Высокая стоимость

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Достоинства и недостатки углеродной фибры

Углеродное волокно – это очень перспективный материал. С его помощью можно создавать тонкие и легкие конструкции, которые по прочности не уступают массивному железобетону. За счет этого ощутимо снижаются затраты на строительство.

Но пока что высокая стоимость материала перекрывает выгоду от его использования. Поэтому даже в промышленности его применяют очень редко.

Любопытный факт: в Германии на территории Дрезденского технического университета ведется стройка первого в мире здания, полностью спроектированного из углеродного фибробетона. Результаты этого проекта покажут, есть ли смысл внедрять его в массовое производство.

Природная фибра

Хотя термин «фибробетон» появился относительно недавно, сам принцип его изготовления существует очень давно. Еще древние строители замечали, что бетон с добавкой волокнистого материала получается более долговечным и трещиностойким.

До появления современной фибры использовали:

  • Конский волос
  • Солому
  • Кокосовое волокно
  • Сизаль – волокно из листьев агавы
  • Джут
  • Конопляное волокно
  • Хлопок

И это далеко не полный список. В каждом уголке страны есть свои растения и животные, волокна и шерсть которых традиционно использовались в строительстве.

Достоинства и недостатки такого подхода приведены в таблице:

Плюсы природных волокон Минусы природных волокон
+ Широкая доступность сырья

+ Минимальная себестоимость

+ Легкость в получении

+ Производство без вреда окружающей среде

– Низкие прочностные характеристики

– Подверженность гниению

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Достоинства и недостатки природных волокон

Несложно догадаться, что с фиброй искусственного происхождения такому материалу не сравниться. Поэтому в наши дни в строительстве его не используют. Разве что отдельные любители и ученые экспериментируют с природными материалами интереса ради.

В следующем разделе мы приведем технические показатели разных видов фиброволокна.

Фибра для бетона: сравнительные характеристики

Выше мы привели общую информацию о разных видах материала. По ней вы уже могли сделать вывод о том, какое волокно подойдет для вашей задачи. Но если вас интересуют конкретные цифры, для вашего удобства мы собрали их все в одну таблицу. В ней вы можете ознакомиться с основными свойствами фиброволокон.

Показатель / Вид фибры Стальная Стеклянная Полимерная Базальтовая Углеродная
Плотность материала, кг/м3 (г/см3) 7700-7900

(7,7-7,9)

2500-2600

(2,5-2,6)

900-1190

(0,9-1,19)

2600-3100

(2,6-3,1)

1700-2000

(1,7-2)

Диаметр волокна, мкм 200-1200

(макрофибра)

5-35

(микрофибра)

10-500

(микро- и макрофибра)

7-400

(микро- и макрофибра)

3-15

(микрофибра)

Длина волокна, мм 15-60 6-25 3-50 3-72 2-50
Прочность на растяжение, МПа 800-3150 1000-3900 4000-8400 1600-3600 2000
Модуль упругости, ГПа 190-210 70-80 1,4-8,4 80-110 245
Удлинение при разрыве, % 3-4 1,5-3,5 10-45 1,4-3,6 1
Температура плавления, C° 1300-1500 425-600 115-260 1200-1300 3550
Стойкость в среде гидратации цемента Низкая у обычной стали, высокая – у оцинкованной Низкая у обычного стекла, высокая – у щелочестойкого Высокая Высокая при диаметре волокон не менее 0,1 мм Высокая

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Характеристики разных видов фибр

Вот как можно трактовать эти данные:

  • Чем выше плотность фибры, тем больше она будет утяжелять бетон и повышать его теплопроводность. Поэтому для конструкций из легких и ячеистых бетонов лучше выбирать волокно с низкой плотностью.
  • Чем выше прочность на растяжение, тем дольше фибра будет «удерживать» трещины в бетоне от расширения.
  • Чем выше модуль упругости, тем выше будет прочность готового фибробетона.
  • Из-за низкой температуры плавления полимерную фибру нельзя использовать при обустройстве печей, каминов и мангалов. Не подойдет для этого и стекловолокно.

Теперь давайте применим полученные знания на практике и поговорим о том, в каких работах пригодятся разные виды волокон.

Как выбрать фибру для бетона

Подытожим: у каждого вида волокна есть свои характеристики и своя сфера применения. Это нужно учитывать при выборе материала. В противном случае фибробетон не будет работать так хорошо, как вам хотелось бы.

В таблице ниже вы можете посмотреть, какой вид волокна подойдет для вашей задачи:

Вид работ Рекомендуемые виды фибры Как работает фибра
Заливка фундамента Стальная макрофибра Увеличивает прочность бетона на растяжение и сжатие, в некоторых случаях может полностью заменить арматуру
Заливка перекрытий
Возведение лестниц
Возведение монолитных стен
Обустройство бассейнов, канализации, колодцев, септиков Полимерная или базальтовая микрофибра Увеличивает водонепроницаемость и морозостойкость бетонных конструкций, делает их более стойкими к воздействию агрессивной среды
Заливка чернового пола в гараже, мастерской, промышленном помещении Полимерная макрофибра Придает бетону вязкость, за счет чего он лучше переносит динамические и ударные нагрузки
Обустройство тонкой стяжки пола Полимерная микрофибра Придает более высокую водонепроницаемость и стойкость к ударным нагрузкам
Шпаклевание или оштукатуривание стен Базальтовая или стеклянная микрофибра Выполняет роль микроармирования, защищая покрытие от растрескивания при высыхании
Производство стеновых блоков и перемычек Базальтовая или стеклянная микрофибра Увеличивает прочностные показатели изделий, их морозо- и трещиностойкость
Полимерная микрофибра Увеличивает морозостойкость и ударное сопротивление блоков, защищает их от сколов при транспортировке и укладке
Заливка дорожек, парковок и заездов Полимерная макрофибра Увеличивает сопротивление динамическим нагрузкам от движущегося транспорта и большого количества прохожих
Изготовление элементов декора Стеклянная, базальтовая или полимерная микрофибра Делает изделия более стойкими и долговечными

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Применение фиброволокон в зависимости от вида работ и способы их действия

Подведем итог.

Фибра представляет собой тонкие нити, получаемые из разных веществ. Его добавляют в бетон для получения особенного материала – фибробетона. При этом фиброволокно хаотично распределяется в толще бетона и как бы «прошивает» его. Оно останавливает образование трещин и не дает материалу разрушаться.

В этой статье мы рассмотрели все основные виды фибры для бетона в зависимости от размера, модуля упругости и происхождения. Теперь вы знаете, что она может выпускаться в виде микро- и макроволокон, бывает высоко- и низкомодульной. Кроме того, мы рассказали, в чем разница между стальной, стеклянной, базальтовой, полимерной и другими видами фибры, где они применяются. Надеемся, теперь вы без труда сможете выбрать подходящий материал для конкретного вида работ.