Возможности фибробетона в архитектуре: от деталей до конструктива

Возможности фибробетона в архитектуре: от деталей до конструктива

Широкое применение фибробетона в архитектуре — лишь вопрос времени. На примере зарубежных и российских объектов, а также опыта Концерна «КРОСТ», показываем, на что способен этот материал уже сейчас.

Фибробетон получают при добавлении волокна, которое бывает нескольких видов: базальт, стекло, полипропилен или сталь. В зависимости от вида волокна меняются параметры: например, при добавлении стекла прочность этого материала будет сравнима с бетоном, при этом он получится пластичным и легким. Плотность — от 1600 до 1800 кг/м³, прочность при сжатии — 40-60,0 МПа, при изгибе — 18-25 МПа.

Если в фибробетон добавляют не стеклянное, а металлическое волокно, все его характеристики возрастают в несколько раз. Плотность увеличивается до тех параметров, при которых его можно использовать для возведения объектов повышенной сложности — аэродромов, мостов, объектов энергетики и метрополитена — такой материал не боится ни влаги (водонепроницаемость W6—W20), ни перепадов температур (морозостойкость — до 300 циклов). Прочность на сжатие возрастает до 110-200 МПа, что в 8 раз превышает возможности обычного бетона. Благодаря этому свойству его применяют и для несущих конструкций.

Разновидности

Фибробетон – это бетон, в который для увеличения прочности добавили волокна (фибру) различных материалов. Наиболее популярна фибра из:

Обычно в состав такого бетона, помимо фибры, входят цемент и песок, причем чем больше песка, тем более прочным и плотным получается застывший бетонный камень.

Поэтому для изготовления отделочных элементов из состава бетона различных марок убирают песок и добавляют воздухововлекающие присадки.

Благодаря этому застывший материал приобретает малую несущую способность, зато его тепло- и звукоизоляционные свойства увеличиваются.

Преимущества панелей

Панели этого типа все чаще выбирают благодаря:

• Длительному эксплуатационному сроку. Если они изготовлены из качественного материала, то прослужат до 50 лет.
• Небольшому весу. Это оптимальный вариант для сайдинга, кроме этого панели не перегружают стены дома.
• Простоте монтажа. Процесс установки менее трудоемкий, чем использование штукатурки. Кроме этого панели довольно крупные, поэтому их укладка выполняется за считанные дни. С их монтажом справится даже новичок.
• Универсальности. Можно приобрести панели самых разных форм, фактур, цветов и размеров. Толщина изделий может составлять от 6 до 35 мм. Также можно выбрать длину. Типовые модели выпускаются на 1,2, 1,5, 1,8, 2,4, 3, 0 и 3,6 метров. То же самое с шириной. Можно приобрести изделие от 190 до 1500 мм в ширину. Отличаются они и по толщине.

• Прочности.
• Хорошим показателям теплоизоляции. Перед их установкой не обязательно утеплять стены при помощи минеральной ваты или других материалов.
• Морозостойкости и устойчивости к резким перепадам температурных показателей. Изделия способны сохранять все свои характеристики на протяжении многочисленных циклов заморозки и размораживания. Поэтому они отлично подходят для регионов, где преобладают суровые зимы, а потом стоит жаркое лето.
• Высокому уровню гидроизоляции. Панели можно не бояться монтировать на теневой стороне дома.
• Экологичности. Панели изготавливаются из натурального сырья. Все присадки не токсичны. Поэтому этот облицовочный материал подходит людям, страдающим от аллергий и астматикам.
• Устойчивости к солнечным лучам. Окрашенные панели не поменяют своего цвета за все время эксплуатации. Фибробетон не восприимчив в УФ-излучению.
• Хорошей шумоизоляции.
• Простоте очистки. Как правило, такие панели даже не нужно мыть. Они прекрасно очищаются под дождем. А если стоит засушливое лето, то достаточно облить стены водой из шланга.
• Пожаробезопасности. И речь идет о 100-процентной безопасности. Дело в том, что фибробетонные панели не горят, не тлеют и даже не плавятся под воздействием прямого огня. Так как в них нет токсичных материалов, то в случае пожара никаких опасных компонентов тоже выделяться не будет.

Кроме этого фибробетон является очень прочным и надежным материалом, который не усыхает, не корродирует и не гниет. Он не интересен грызунам и насекомым. Но, справедливости ради отметим, что у него все же есть минусы.

Достоинства и недостатки

Востребованность фибробетона при сооружении сложных и ответственных конструкций обусловлена его положительными качествами.

• Возможностью использования при изготовлении бетонных изделий и конструкций любой геометрической формы.
• Отличными эксплуатационными показателями по отношению к внешним воздействиям различного характера.
• Меньшим удельным весом, чем обычный бетон.
• При использовании фибробетона может отсутствовать необходимость в изготовлении металлического каркаса, что снижает затраты на сооружение конструкции – стоимость используемых материалов и труд по их изготовлению.
• Длительные сроки эксплуатации, значительно превышающие аналогичный для обычного бетона.

Использование фибробетона при сооружении бассейна

Из недостатков следует отметить два: высокая стоимость и повышенный износ оборудования, применяемого для изготовления бетона с использованием фибры.

Технология изготовления фибробетона

Высококачественный материал можно получить только при условии правильного производства. Технология должна соблюдаться в строгом порядке, независимо от того, где изготавливают фибробетон — на заводе или в собственном сарае.

Технологический процесс изготовления напрямую зависит от вида применяемого волокна, а также от пропорций компонентов, которые входят в состав бетонной смеси. Высокой плотности можно достичь только в том случае, если волокна в растворе распределены равномерно.

От этой равномерности зависит, насколько надежно бетонная конструкция будет противостоять внешним механическим нагрузкам и химическим факторам.

Производство материала проходит в несколько этапов:

• изготавливают раствор;
• формируют волокна фибры, нарезают их нужного размера;
• добавляют элементы в смесь;
• тщательно размешивают и уплотняют;
• разливают по формам;
• ожидают, пока монолит застынет.

Волокна, которые применяют при производстве, могут быть металлическими и неметаллическими. Фибра также может различаться: стальную нарезают из металлических лент, стеклянную формируют из расправленной массы, а фибру из целлюлозы режут и сворачивают в трубочку. Уже в процессе она расправляется и создает своеобразную сетку в бетоне. Распределять фибру необходимо равномерно.

Если надо повысить пластичность материала, то добавляют пластификаторы. Эти элементы контролируют скорость схватки и регулируют уровень усадки

Технология изготовления

Разобравшись со свойствами стеклофибробетона, характеристиками и сферами применения, можно переходить к самостоятельному производству материала.

Вариативность оборудования

Для производства строительного материала на основе композитного сырья используются разные технологии. Чтобы создать стеклофибробетон, оборудование и материалы нужно подготовить заранее.

Для предстоящей работы понадобится:

1. Смеситель, выполняющий перемешивание основных компонентов.
2. Пневматический пистолет для разбрызгивания премиксов.
3. Насосный агрегат с перистальтическим насосом.

Смеситель должен обладать высоким срезывающим усилием, поскольку в процессе изготовления нужно обеспечить высокоскоростное замешивание компонентов. С помощью подобного агрегата можно создать однородный раствор без примесей или комков с небольшим водоцементным соотношением.

Растворонасосная станция необходима для равномерной подачи раствора. Задача пневмопистолета заключается в пнемонабрызге составляющих.

Еще мастеру нужно подготовить специальные формы для производства изделий. Гибкие конструкции создаются из полиуретана, а твердые из пластика или ЛДСП.

При выборе материала для изготовления форм нужно учитывать такие нюансы:

1. Полиуретан. Пользуется особой популярностью, поскольку на его основе создаются гибкие формы для производства фибробетонных изделий. Материал славится большим сроком службы и может удерживать элементы с отрицательными гранями. Перед эксплуатацией форму необходимо смазать.
2. Стеклопластик. Востребован при производстве стеклофибробетона с любой текстурой. Форма из стеклопластика надежна, долговечна и удобна в использовании. Но если вам нужно создать изделия с отрицательными углами, этот вариант рассматривать нельзя.
3. Сталь. Задействуется для изготовления стандартных форм блоков в промышленном масштабе.
4. Древесина. Формы из разных пород дерева отличаются доступной стоимостью, но требуют предварительной обработки.
5. Силикон. По внешнему виду эти формы походи на конструкции из полиуретана. Им свойственна гибкость и комфорт эксплуатации.

Процесс выбора оборудования для стеклофибробетона требует больших финансовых вложений, поэтому при желании заняться самостоятельным производством материала нужно оценить все «за» и «против» предстоящей работы.

Основные технологии

Существует масса технологий производства стеклофибробетона, характеристики и специфика которых отличаются. Наиболее часто применяется метод пневмонабрызга, когда задействуется специальный пистолет для нанесения стекловолокна и смеси цемента и песка на поверхность или форму.

Еще строителями используется метод пневмонабрызга премикса, который появился сравнительно недавно, но пользуется большим спросом. Он востребован при создании конструкций небольших или средних размеров. Также с помощью технологии можно наносить штукатурное покрытие.

По принципу и специфике работы метод напоминает предыдущий вариант, поскольку в состав добавляют предварительно нарезанную фибру, а готовая смесь подается в пистолет и набрызгивается.

В первую очередь подготавливается цементно-песчаная смесь, куда добавляют стекловолокно. Выполнив тщательное перемешивание компонентов, раствор подвергают формированию на высоких скоростях, поскольку консистенция отличается быстрым застыванием. Технологию используют для небольших объемов работ.

Изготовление своими руками

Чтобы быстро создать стеклофибробетон для частных строительных целей, лучше воспользоваться методом предварительного смешивания компонентов. Но перед этим нужно учесть ряд советов и нюансов, от которых зависит результат производства:

1. Особое внимание нужно уделять подготовительным работам, когда выбираются компоненты и производится их смешивание. От правильности ваших действий на этапе подготовки зависит благополучность процесса.
2. Оптимальные пропорции песка и цемента составляют 1 к 1. Но эти значения корректируются с учетом требований проекта и таких особенностей, как габариты, область применения и тип продукции.
3. Уровень воды в составе смеси должен быть минимальным, при этом раствор должен оставаться подвижным. Объем жидкости определяется массой факторов. В их числе: степень водопотребности песка, марка и свойства цемента, требуемые прочностные характеристики будущего изделия.
4. Концентрация фиброволокна выбирается опытным путем. Оптимальный уровень армирования варьируется от 3 до 6%.
5. Все компоненты требуют тщательного перемешивания, а готовую смесь наносят тонкими слоями и прокалывают. Если не сделать это, избавиться от воздуха в будущем будет проблематично и даже невозможно.
6. Чтобы уплотнить раствор, понадобится задействовать вибрационное оборудование.

Сколько стоит фибробетон – обзор цен за м3

Цена на фибробетон зависит от его качества и стоимости фиброволокна. Чем выше технические характеристики, тем дороже будет материал. Стоимость напрямую зависит от цены на армирующий наполнитель. Как уже говорилось выше, базальтовая фибра более дорога, а дешевле всех можно купить наполнители из синтетических волокон.

На цену влияет и выбранная пропорция, а также стоимость доставки, включая транспортные расходы. При покупке большой партии, изготовитель обычно предлагает скидки.

Что такое изделия СФБ

Название стеклофибробетон говорит о том, что продукт является композитом на основе цементного раствора.

Чем отличаются изделия из фибробетона от других вариантов бетонной заливки?

• Привычный нам бетонный раствор изготавливается путем замешивания цемента с наполнителями из песка и щебня. Данные материалы придают раствору объем, но полученное изделие отличает низкая прочность на сжатие.
• Бетонные блоки разрушаются по границам зерен наполнителя, а щебень и песок имеют малые формы. Стекловолокно, замешанное в качестве наполнителя в раствор, в несколько раз увеличивает степень прочности.
• Волокна малого сечения снижают до минимума область возможного разлома бетона, так как хаотично пересекаются во всей массе продукта.

Если говорить о разнице железобетонных изделий, армированный сталью и СФБ плит, то здесь на поверхности другие преимущества усиления раствора фиброй. Прутки армирования значительно увеличивают вес бетонных блоков. Дополнительное использование металла, предполагает работы по защите бетона от коррозии.

По сравнению с ним, фиброволокно, усиливающее блоки, имеет:

• значительно меньший вес;
• более высокий предел на сжатие и разрыв;
• суммарное сечение армирующего элемента гораздо выше, чем у стального усиления.

Кроме того, бетон, армированный стеклофиброй, не подвержен процессу коррозии, что снижает стоимость мероприятий по защите блоков от воздействия влажности.

На заметку! Финишная шлифовка изделий из СФБ позволяет получить различные эффекты на поверхности блоков — вплоть до светопроницаемости. При этом изделие прекрасно окрашивается как в массе, так и по внешним плоскостям.

Достоинства и недостатки

Резюмируя всё описанное выше, можно сказать, что фибробетонные изделия обладают следующими преимуществами относительно обычных бетонных блоков:

• малый вес;
• прочность на растяжение выше в 5 раз;
• ударная прочность превышает обычный бетон в 15 раз;
• морозостойкость увеличивается до 300 циклов.

Как и у любого изделия, изделия СФБ имеют некоторые недостатки, которые необходимо учитывать при изготовлении и монтаже:

• Из-за малой величины наполнителя, раствор имеет короткое время схватывания.
• Стекловолокно обуславливает низкий уровень устойчивости к щелочным растворам.

Где используется фибробетон

Изделия из композитного бетона используются в шахтах для отвода воды и канализации, в жилищном и дорожном строительстве, очень популярны фасадные панели из фибробетона.

За счёт повышенной прочности и устойчивости к внешнему воздействию, фибробетон становится все более популярным в производстве объектов особого назначения

Сборные архитектурные элементы из фибробетона

Из композитной массы можно изготавливать не только крупные, но и небольшие объекты. Фибробетон со стеклянными волокнами популярен для изготовления элементов украшения фасада.

Полученный декор из фибробетона по своей прочности сравним с натуральным камнем

Если требуется выполнить несущие конструкции, используют сталефибробетон. Он отличается высокими эксплуатационными характеристиками и аналогичен изделиям, выполненным из бетона класса В100.

Применение фибробетона в монолитном строительстве

Монолитные конструкции снижают локальные нагрузки на фундамент, благодаря чему можно строить многоэтажные здания. А если использовать ещё и композитный бетон, то надёжность и прочность объекта трудно с чем-то сравнить.

Плюс – фибробетон легче обычного, так что и здесь нагрузка на основание значительно снижается, в сравнении с использованием традиционных технологий

Монолитные сооружения из фибробетонного массива отличаются повышенной сейсмостойкостью. Они спокойно воспринимают резкую смену температуры, устойчивы к воздействию влаги. Несомненный плюс монолитного композитного строительства – возможность сооружения сложных по конфигурации конструкций.