Стеклофибробетон

Стекло́фи́бробето́н (СФБ) — разновидность искусственного камня, изготавливаемого путем дисперсного армирования цементных бетонов на плотных заполнителях (песках) щелочестойким стекловолокном.

История

Одним из наиболее прогрессивных видов армирования бетона является фибровое армирование, таким образом, фибровое армирование бетона дает начало материалу — фибробетон. Соответственно по типу используемых фибровых отрезков различают классы фибробетона. Самые распространенные виды фибр для бетона следующие:

фибра стальная; фибра из щелочестойкого стекловолокна; фибра из обычного стекловолокна; фибра из синтетических волокон.

Из них экономически выгодным и одновременно технологически простым является фибровое армирование стекловолокном.

Принципиальные технологические схемы производства, а также перечень подготовительных работ и мероприятия по техническому контролю качества и техники безопасности в зависимости от используемых видов технологий и материалов приведены в ведомственных строительных нормах «Проектирование и основные положения технологии производства фибробетонных конструкций ВСН 56-97» Москва 1997 г.

Свойства

Стеклофибробетон является композиционным материалом и одновременно сочетает в себе свойственный цементным растворам высокий предел прочности при сжатии и ударе, возрастающий в 10-12 раз (за счет стекловолокнистого армирования), и повышенную в 4-5 раз прочность на изгиб и растяжение.

Технология

В основе технологии производства деталей архитектурно-лепного декора из стеклофибробетона лежит метод торкретирования, то есть напыления на поверхность матрицы специально подготовленной цементно-песчаной смеси с одновременной подачей в эту смесь стеклянной фибры, которая армирует бетон. При необходимости применяется комбинированное армирование фибрами из стекловолокна в сочетании со стержневой, проволочной стальной арматурой. Технология производства позволяет устанавливать в деталях различных закладных элементов, снимающих проблемы монтажа. Полученное изделие отличается малым весом, простотой обработки, низкими затратами на монтаж и транспортировку, что значительно сокращает сроки завершения работ. Создает понижение нагрузки на несущую конструкцию зданий, что дает существенное снижение затрат.

Файл:Steklofibro.jpg

Камера напыления СФБ

Cтекловолокно

Главный компонент стеклофибробетона, во многом определяющий его уникальные свойства и исключительные эксплуатационные характеристики, — это стекловолокно, выполняющее функции арматуры в бетонной матрице.

Общеизвестно, что стеклянные волокна обладают высоким пределом прочности при растяжении и вязкой упругостью, благодаря чему они широко применяются для армирования таких композиционных материалов как фибропластики.

Недостатком же бетона как любого каменного материала является его низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется за счёт применения арматуры, которая воспринимает на себя растягивающие напряжения. Модуль упругости стекловолокон примерно втрое превышает модуль упругости бетона, что предопределяет реальные возможности применения стеклянных волокон в качестве армирующего материала для бетона.

Между тем, бетонные матрицы на основе портландцемента обладают значительной щелочностью. Причём эта щелочная среда присутствует в бетоне не только на этапе его производства, но и сохраняется в нём впоследствии. Когда стеклянные волокна применяют в качестве армирующего материала в сочетании с портландцементом, волокно должно противостоять воздействию содержащейся в цементе щёлочи в течение длительного времени. Волокно из обычного алюмоборосиликатного стекла не стойко в щелочной среде бетона, поэтому для армирования используют стекло другого химического состава — на базе циркония.

Содержание стекловолокна в сборных изделиях из стеклофибробетона, изготавливаемых в заводских условиях методом пневмонабрызга или предварительного смешивания (виброформования), обычно составляет 3-5 % по весу смеси.

Также стекловолокно может применяться для армирования штукатурок и в качестве добавки для обычных бетонных смесей для предотвращения трещинообразования при пластической усадке, образования микротрещин и водоотделения. В этих случаях содержания стекловолокна как правило составляет 1-2 %.

В качестве дисперсной арматуры для бетонных матриц применяются отрезки стекловолокна (фибра) длиной 6-40 мм. Фибру получают путём нарезания непрерывной нити стеклянного волокна (ровинга)непосредственно в пистолете-напылителе при пневмонабрызге или с помощью специального рубочного устройства, а также используют уже предварительно нарубленную в заводских условиях фибру для приготовления СФБ-премикса.

Длина отрезков рубленного стекловолокна устанавливается в зависимости от технологических требований.

Смесительное оборудование

Устройства рубки стеклоровинга (непрерывной стеклонити) — стационарные многонитевое и однонитевое, а также ручное в виде рубящего пистолета — служат для приготовления различных по объёму порций стеклофибры с отрезками требуемой длины в диапазоне от 5 до 41 мм, в частности при работе по методу премиксинга.

Дозирование жидких компонентов смеси играет важную роль при производстве стеклофибробетона. Существуют специальные дозаторы, включающие мерные резервуары для воды и пластификатора, либо воды, пластификатора и полимера.

Cредства пневмонанесения

СФБ изделия, получаемые методом пневмонабрызга, изготавливаются путем синхронного напыления под давлением через специальный пистолет-напылитель мелкозернистой бетонной смеси (цементно-песчаного раствора) и щелочестойкого рубленого стекловолокна. Преимуществом этого технологического приема является возможность изготавливать крупногабаритные изделия общей площадью поверхности до 30 кв.м.

Как и у других марок стеклофибробетона в основе СФБ-премикса лежит высокая прочность бетонной матрицы с низким водоцементным отношением. Изделия из СФБ-премикса получают путем приготовления смеси мелкозернистого бетона и последующего добавления в неё определенного количества нарубленного на короткие отрезки щелочестойкого стекловолокна. Полученная в результате премикс-смесь затем подвергается виброформованию. Приготовление бетонной смеси производится на высокой скорости двухскоростного смесителя. Стекловолоконная арматура добавляется в смесь на малоскоростном режиме работы смесителя.

Свойства СФБ-премикса отличаются от свойств стеклофибробетона, получаемого в результате набрызга. Преимуществами вибропремиксинга являются быстрота получения конечных изделий и более точный расход материалов.

Пневмонанесение премикса приобретает все большую популярность у производителей стеклофибробетона при изготовлении строительных изделий малых и средних размеров общей площадью не более 2 кв.м. Разработанная в 80-х годах прошлого столетия эта технология сделала недавно значительный прорыв благодаря последним разработкам как в области СФБ материалов, так и технологического оборудования.